Химическая термодинамика Примеры решения типовых задач
Задача
1.
Рассчитать тепловой эффект
,
реакции окисления кремния, протекающий
согласно уравнению
Si(т)+2H2O(ж)=SiO2(k)+2H2(г),
по стандартным теплотам образования веществ.
Решение. Находим стандартные теплоты образования веществ (Приложение 1)
Тепловой эффект реакции рассчитываем по уравнению первого следствия из закона Гесса:
,
где
-
стехиометрические коэффициенты продуктов
реакции и исходных веществ.
Учитывая, что теплоты образования простых веществ равны нулю, находим тепловой эффект реакции
Задача 2. Вычислить
для реакции протекающей по уравнению:
TiO2(k) + 2C(k) = Ti(k)+ 2CO(г),
если
известно:
=718
кДж;
=365
.
Возможно ли протекание данной реакции в стандартных условиях?
Решение. Изменение изобарно-изотермического потенциала определяется по уравнению:
ΔG = ΔН – TΔS;
=718
– 298·365 10–3
= 609,2 кДж.
Знак показывает направление самопроизвольного протекания реакции. > 0, поэтому в стандартных условиях данная реакция самопроизвольно протекать не будет.
Задание 2
Рассчитать тепловой эффект химической реакции по теплотам образования участников реакции (табл.2).
Таблица 2 |
|
№ задачи |
Уравнение реакции |
1 |
CaCO3(т)+ 2C(граф.)=CaO(т)+2CO(г) |
2 |
4HCl(г)+O2(г) =2H2O(г)+2Cl2(г) |
3 |
CaO(к)+H2O(ж)=Ca(OH)2(к) |
4 |
SiCl4(г)+2H2O(г)=SiO2(кр)+4HCl(г) |
5 |
SiH4(г)+4N2O(г)=SiO2(кр)+4N2(г)+O2(г) |
6 |
SiH4(г)=Si(к)+2H2(г) |
7 |
N2(г)+3H2(г)=2NH3(г) |
8 |
2CO(г)+O2(г)=2CO2(г) |
9 |
SiHCl3(г)+H2(г) = 3HCl(г)+Si(кр) |
10 |
CS2(тв)+3H2O=2H2S(г)+CO2(г)+H2O(ж) |
11 |
2B(кр)+N2(г)=2BN(тв) |
12 |
CaCO3(т)=CaO(т)+CO2(г) |
13 |
CH4(г)+2H2O(г)=CO2(г)+4H2(г) |
14 |
CH4(г)+2O2(г)=CO2(г)+2H2O(г) |
15 |
SiH4(г)+2CO2(г)=SiO2(к)+CH4(г) |
16 |
|
17 |
|
18 |
|
19 |
|
20 |
|
21 |
|
22 |
|
23 |
|
24 |
|
25 |
CaO(т)+ H2O(ж)=Ca(OH)2 (т) |
Задание 3
Вычислить стандартное изменение изобарно-изотермического потенциала при стандартной температуре по изменению энтальпии и энтропии реакции (табл. 3) |
|||
Таблица 3
|
|||
№ задачи |
Уравнение реакций |
|
, Дж/К |
1 |
GeCl4(г)+2H2(г)=Ge(к)+4HCl(г) |
20,19 |
-282,11 |
2 |
2PCl3(г)+3H2(г)=2P(к)+6HCl(г) |
0,2 |
193,7 |
3 |
2BBr3(г)+3H2(г)=2B(к)+6HBr(г) |
17,66 |
161,19 |
4 |
SiHCl3(г)+H2(г)=Si(к)+3HCl(г) |
67,03 |
134,91 |
5 |
SiBr4(г)+2H2(г)=Si(к)+4HBr(г) |
146,41 |
-81,89 |
6 |
SiCl4(г)+2H2(г)=Si(к)+4HCl(г) |
-840,31 |
173,55 |
7 |
B2H6(г)+3O2(г)=B2O3(к)+3H2O(г) |
-2184,24 |
-226,078 |
8 |
2P2O5(к)+5Si(к)=5SiO2(к)+4P(к) |
1895,50 |
-269,75 |
9 |
4BN(к)+3O2(г)=2B2O3(к)+2N2(г) |
-1517,6 |
-179,59 |
10 |
2B2O3(к)+3Si(к)=3SiO2(к)+4B(к) |
-49,90 |
-18,11 |
11 |
3SiBr4(г)+2N2(г)=Si3N4(к)+6Br2(г) |
437,67 |
52,2 |
12 |
SiH4(г)+2O2(г)=SiO2(к)+2H2O(г) |
-1229,74 |
-195 |
13 |
SiH4(г)+2CO2(г)=SiO2(к)+CH4(г) |
-33,89 |
-403,43 |
14 |
3SiH4(г)+4NH3(г)=Si3N4(к)+12H2(г) |
-94,36 |
279,06 |
15 |
3SiH4(г)+6N2H4(г)=Si3N4(к)+8NH3(г)+6H2 |
-951,64 |
1079,00 |
16 |
3SiCl4(г)+4NH3(г)=Si3N4(к)+12HCl(г) |
-2955,01 |
571,68 |
17 |
SiH4(г)+2O2(г)=SiO2(к)+2H2O(г) |
-1229,74 |
-195,00 |
18 |
SiCl4(г)+Si(к)=2SiCl2(г) |
-545,51 |
-215,95 |
19 |
AsH3(г)+3/2Cl2(г)=As(к)+3HCl(г) |
-412,17 |
38,08 |
20 |
SbCl5(к)+5/2H2(г)=Sb(к)+5HCl(г) |
-24,30 |
357,69 |
21 |
2BBr3(г)+3/2O2(г)=B2O5(к)+3Br2(г) |
-538,96 |
53,01 |
22 |
2PCl3(г)+5/2O2(г)=P2O5(к)+3Cl2(г) |
-2542,00 |
-184,98 |
23 |
GeCl4(г)+Ge(к)=2GeCl2(г) |
661,19 |
103,09 |
24 |
Si(к)+2H2O(г)=SiO2(к)+H2(г) |
-375,62 |
-223,60 |
25 |
AIF3(к)+3/2H2(г)=Al(к)+3HF(г) |
682,17 |
286,46 |
,
кДж