В.В. Ерёмин, С.И. Каргов, И.А. Успенская, Н.Е. Кузьменко, В.В. Лунин - Основы физической химии. Теория и задачи, страница 8

Энтальпия реакции равна: ЬН' = -(6 412 + 3 348 ч- 3 612) = — 5352 кДж моль Гпа на т. Основы химической термодинамики Разница с точным результатом — 5525 кДж моль ' обусловлена тем, что в молекуле бензола нет одинарных связей С-С и двойных связей С=С, а есть 6 ароматических связей С+С. О те е т . а) -5525 кДж моль; б) — 5352 кДж моль '. Пример 3-3. Пользуясь справочными данными, рассчитайте энтальпию реакции ЗСц( з+ 8НХОз(рчз = ЗСц(1ЧОз)з( з+ 2НО(гз+ 4НзО(нз при 293 К. Решение. Сокращенное ионное уравнение реакции имеет внд: ЗСо(„з+ 8Н'(, з+ 2ХОз <, з = ЗСн '<, >+ 21ЧО(,з+ 4НзО(~з.

По закону Гесса, энтальпия реакции равна: Ь,Н' = 4 Ь(Н'(НзО(жз) + 2.Ь(Н'(ХО<о) + З.Ь(Н'(Сц ( <з) — 2 Ь(Н'(ЙОз <мз) (эитальпии образования меди и иона Н' равны, по определению, О). Подставляя значения энтальпий образования (Приложение, табл. П-5), находим: Ь,Н' = 4.(-285.8) + 2 90.25+ 3 64.77 — 2 (-205.0) = -358.4 кДж (в расчете на три моля меди). Ответ.— 3534 кДж. Пример 3-4. Рассчитайте энтальпию сгорания метана при 1000 К, если даны энтальпии образования при 298 К: Ь(Н'(СН4) = — 17.9 ккал моль Ь(Н'(СОз) = -94.1 ккал моль ', Ь(Н'(НзО(„з) = — 57.8 ккал моль Теплоемкости газов (в кал моль ' К ') в интервале от 298 до 1000 К равны: Ср(СН<) = 3.422 + 0.01 78 Т, Ср(Оз) = 6.095 + 0.0033 Т, Ср(СОз) = 6 396+ 0 0102 Т Ср(НзО(о) = 7.188+ 0.0024 Т.

Решение. Энтальпия реакции сгорания метана СН4(н + 20з(о = СОз(гз < 2НзО(о при 298 К равна: Ь,Н,', = — 94.1+ 2 ( — 57.8) — ( — !7.9) = — 191.3 ккал.моль . Найдем разность теплоемкостей как функцию температуры: ЬСр = Ср(СОз) + 2Ср(НзО(гз) — Ср(СН() — 2Ср(Оз) = = 5.16 — 0.0094Т(кал.моль .К '). Гл а а а 1. Основы химической термодинамики Энтальпию реакции при 1000 К рассчитаем по уравнению Кирхгофа: 1ООО Л,Н1Оо1 = Л,Нзм + ) (5.16 — 0.0094 Т)с1Т = ам = — 19! 800+ 5.16 (1000 — 298) — 0.0094 (1000 — 298')/2 = — 192500 кал моль '.

Ответ.— 192.5 ккал моль -1 Пример 3-5. Используя инкрементную схему, рассчитайте значение изобарной теплоемкости изобутилацетата при 293 К. Решение. Исходя из структурных данных и величин атомно- групповых вкладов, приведенных в табл. 3.2: Ср = ЗС„(-СН 1) + С„(-СОО ) + С„( — СН вЂ” ) е С„( — СН=) = = 3 41.32+ 60.75+ 26.45 е 22.69 = 233.85 Дж моль .К Опытное значение 222.88 Дж моль К, т.е. ошибка не превышает 5%. Ответ.

233.85 Дж моль К '. ЗАДАЧИ 1 3-1. Сколько тепла потребуется на перевод 500 г А1 (т.пл. 658 'С, Л Н' = 92.4 кал г ), взятого при 25 'С, в расплавленное состояние, если Ср(А!1 1) = 0.183 + 1.096 10 Т кал г ' К '? 3-2. Стандартная энтальпия реакции СаСОити = Са01т.1 + СОз1.1, протекающей в открытом сосуде при температуре 1000 К, равна 169 кДж.моль'. Чему равна теплота этой реакции, протекающей при той же температуре, но в закрытом сосуде? 3-3. Рассчитайте стандартную внутреннюю энергию образования жидкого бензола при 298 К, если стандартная энтальпия его образования равна 49.0 кДж моль" . 3-4. Рассчитайте энтальпию образования НзО,(г) при Т = 298 К на основании следующих данных: 2ХО(г) + Оз(г) = 2НОг(г), ЛН1 = — ! 14.2 кДЛО моль 41ЧОз(г) + Оз(г) = 2НзОз(г), ЛН; = — 110.2 кДж моль, Мз(г) + Оз(г) = 2ХО(г), ЛН1' = 182.6 кДж.моль '.

3-5. Энтальпии сгорания а-глюкозы, !)-фруктозы и сахарозы при 25 'С равны — 2802, — 2810 и — 5644 кДж моль ' соответственно. Рассчитайте энтальпию гидролиза сахарозы. Гл а е а з. Основы химической термодинамики 3-6. Определите энтальпию образования диборана В)Нб(г) при Т = 298 К из следующих данных: В)Нь(г) + 30з(г) = ВзОз(тв) + ЗН)0(г), /)Н) = — 2035.6 кДж моль ', 2В(тв) + 3/2 Оз(г) = В)Оз(тв), ЛНз' = — 1273.5 кДж моль Нз(г) + 1/2 Оз(г) = Н)О(г), ЛНз' = — 241.8 кДж моль '. 3-7. Рассчитайте энтальпию образования сульфата цинка из простых веществ при Т= 298 К на основании следующих данных: Епб = Еп+ Я, ЛН) ' = 200.5 кДж моль, 22пБ+30)=2ХпО+280ь ЛНз'= — 893.5 кДж моль ', 280) + Оз = 280), ЛНз' = — 198.2 кДж моль, Хп804 = ХпО+ 80з, ЛН4' = 235.0 кДж моль ). 3-8.

Найдите Л,Н'мз для реакции СН4 ) С1) СН)С1п) + НС1(г) если известны теплоты сгорания: метана (Л,Л'(СН~) = — 890.6 кДж моль ), хлорметана (Ь,Н'(СН)С!) = -689.8 кДж моль '), водорода (Л,Н'(Нз) = -285.8 кДж моль ') и теплота образования НС! (ЛзН'(НС1) =-92.3 кДж.моль '). 3-9. Рассчитайте тепловой эффект реакции )ЧНз" 5/4 0)=1ЧО+ 3/2 НгОп) при Т= 298 К, если известны следующие данные: НО, =Н О АН)' = -44 кДж моль ', 1/2Н)+ 3/2Нз = ХНз, ЬН)' = -46.2 кДж моль ', Нз+!/20) = Н)Ом), М6' = -285.8 кДж моль МО =!/2М~+ 1/20ь ЛНз' = -91.3 кДж моль 3-10.

При взаимодействии 1О г металлического натрия с водой /з,Низ = — 79.91 кДж, а при взаимодействии 20 г оксида натрия с водой Л~Нмя -76.76 кДж. Вода берется в большом избытке. Рассчитайте теплоту образования оксида натрия Ь/Нзэз(Ха)О), если Л/Нзм(Н)О< )) = = -285.8 кДж моль '. 3-11. Энергия связи в молекуле Нз равна 432.1 кДж моль ', а энергия связи в молекуле Хз равна 945.3 кДж моль . Какова энтальпия атомизации -! аммиака, если энтальпия образования аммиака равна-46.2 кДж.моль ? 3-12. Рассчитайте стандартный тепловой эффект реакции нейтрализации МаОН + НС1 = ХаС1+ НзО, протекающей в водном растворе при 298 К. Гл а а а 1. Основы химической термодинамики 3-13.

Рассчитайте стандартный тепловой эффект реакции Са804< 1+ХазСО3< ! СаСОз<,н+Хаз504< > при 298 К, если Ь„Нзм(СТО«1) = — 1434 кДж моль '. 3-14. Напишите уравнение Кирхгофа для реакции, протекающей при постоянном объеме. 3-15. Зависимость теплового эффекта реакции СНзОН< 1+ 3/20з = СОз + 2Н~О<п от температуры выражается уравнением: Ь,Н<(Дж)= — 684.7 10 ч-36.77Т вЂ” 38.56 !О ~Т + + 8.21.10 Т + 2.88 1О /Т. Рассчитайте изменение теплоемкости ЬСр для этой реакции прн 500 К.

3-16. Стандартная энтальпия образования А!зОз< > при 298 К равна — 1675 кДж моль . Рассчитайте стандартную энтальпию образования А!зОз«о при 800 К, если даны мольные теплоемкости (в Дж моль ' К '): Ср(А!) = 20.67 + 12.39 10 Т, С (Оз) = 31.46 + 3.39 10оТ вЂ” 3.77 ! 0 Т Ср(А!зОз) = 114.56+ 12.89 10 Т вЂ” 34.31 1О Т 3-17. Энтальпия диссоциации карбоната кальция при 900 'С и давлении 1 атм равна 178 кДж моль . Выведите уравнение зависимости энталь- пии реакции от температуры и рассчитайте количество теплоты, по- глощенное при разложении 1 кг карбоната кальция при 1000 'С и 1 атм, если даны мольные теплоемкости (в Дж моль К ): С (СаСОз< .>) = 104 5 + 21 92 10 Т вЂ” 25 94 10 Т ~, Ср(СаОо,>) = 49.63 + 4.52 1ОоТ вЂ” 6.95 1О~Т ~, Ср(СОз<о) =44.14+9.04!О Т вЂ” 8.53 10 Т ~. 3-18.

Зависимость теплового эффекта реакции 1 Ндп+ — О„п = Н,О<п от температуры выражается уравнением: Ь,Н, (Дж моль ') =-23765-10 — 130!Т+ 288 10 зТ вЂ” 1.71 10 /Т. Рассчитайте изменение теплоемкости ЬСр и ЬСр для этой реакции при 800 К. 3-19. Рассчитайте тепловой эффект образования гексагидрата нитрата магния М8(ХОз)з 6НзО< ь если известны следующие данные: Гл а е а 1. Основы химической термодинамики Мй<„>+ 2Н'<, ) -+ Мйз <м>+ Нз<,> — 465.8 кДж Нз<г>+ Хз<г>+ ЗО><,> -з 2Н <и>+ 2ХОз <,ч> — 409 4 кДж Мй(ХО>)з 6Н>0<„> -з М8 <, >+ 2ХОз < >+ 6Н>0<е>+ 21.3 кДж 1 Нз<г>+ — Оз<„> = Нзо<„,> — 285.8 кДж.

3-20. Известны тепловые эффекты следующих реакций: СН>СООсзнз<ж>+ ОН <и> = СН>СОО <и> + С>Н>ОН<,„> о -! Л,Нзм = — 54.7 кДж.моль . СН,СООН<., + ОН-,„, = СН,СОО-,м, + Н,О<., Ь,Нэзт =-57.3 кДж моль -! СН>СООС>Нз<,„>+ 2Нз<„> = 2С>Н>ОН<„,> Ь,Н я = — 76.4 кДж моль -! Рассчитайте тепловой эффект реакции: С>Н>ОН<и> + Оз< > = СНзСООН<ж> + Нзо<,.„>, если энтальпия образования жидкой воды равна — 285.8 кДж моль '.

3-21. Известны тепловые эффекты следующих реакций: С,Н„,> = гСН„п, Л, Нзм = 376.1 кДж.моль -! Снзс><~> + С!<~> Снз<о + С>з<п г Нзм = !06.0 КДж моль 2СН>С1< >+2Ха< >=с>И«>+2Хас!< ь <з,Н' =-7429 кДж моль ' Рассчитайте энергию связи в молекуле С1>, если энтальпия образования хлорида натрия равна -41 !.1 кДж моль '.

3-22. Известны тепловые эффекты следующих реакций: СНз<г> + Н<г>= СН<<г>. <!сНзм =-438.5 кДж моль' СНЗВг<г> + Вг<г> = СИ><о + Вгз<ж) Ь,Н>м = 45.5 кДж моль СНзВг<„,> = СНзВг<„>, <>,Нзм = 23.9 кДж моль ' Рассчитайте энтальпню реакции СН«г> + Вгз<~> = СН>Вг<~>+ НВг<г>, если энергия связи в молекуле НВг равна 366.3 кДж моль '. 3-23. Известны тепловые эффекты следующих реакций: с,н„н = гс<„, + н„„>, <>,Н' =.-226.7 кДж моль ЗС>Н><,> = Сьнб< >, Л,Нзм — -631.1 кДж моль Л,Н = 33.9 кДж моль ' с,н,=с н „„ Гл а а а 1.

Основы химической термодинамики Рассчитайте энтальпию разложения молекулы бензола на атомы в газовой фазе, если энергия связи в молекуле Нг равна 436.0 кДж.моль, а энтальпия испарения графита составляет 716.7 кДж моль 3-24. Стандартная энтальпия образования метиламина при 25 'С равна — 23.0 кДл< моль '.

Рассчитайте стандартную энтальпию образования мстиламина при 150 'С, если известны теплоемкости: Вещество ~~ г<г> 1'>гя С11,>Ч<п С, Дж.моль ' К ' 8.53 28.82 29.13 53,10 3-25. Стандартная энтальпия образования формальдегида при 25 'С равна -108.6 кДж моль'. Рассчитайте стандартную энтальпию образования формальдегида при 150 'С. если известны теплоемкости: Вещество С<,юга > Нг<„> Ог< > СН>Оь> С, Дж.моль ' К ' 8.53 28.82 29.36 35.40 3-26. Используя значения энтальпий некоторых окислительно-восстановительных реакций с участием природных кофакторов (Т= 298 К, фосфатный буфер, рН = 8), рассчитайте энтальпии реакций никотинамидадениндинуклеотида (НАД ) с различными восстановленными формами флавинмононуклеотида: ФМН-Нг + НАД" = ФМН + НАД-Н + Н' 2 ФМН-Нг + НАД = (ФМН-Н)г + НАД-Н + Н' 3-27, Используя данные таблицы, рассчитайте энтальпии реакций превращения а,1)-О-маннозь> в а,р-(у-фруктозу и а-лактозы в !)-мальтозу (водный раствор, 298.15 К).