Ю.М. Коренев и др. - Задачи и вопросы по общей и неорганической химии с ответами и решениями (1114426), страница 14
Текст из файла (страница 14)
При любой температуре реакция не протекает самопроизвольно. Для реакции (2) /3«2Н298 < 0 и Ь«25298 > О. При любой температуре реакция может протекать самопроизвольно. 3.2.3. 1) РЬ(кр.) + 1/202(г.) = РЬО(кр.) (1) РЪ(кР.) + 2/302(г.) = 1/ЗРЬз04(кР.) (2) гз гНгдз = 1/3/зтН~ВВ(РЬ804) = — 241,3 кДж 2) Основным продуктом окисления свинца является оксид, 48„Ст реакции образования которого из 1 моль РЪ(кр.) и кислорода меньше. ~ 4~298 = 8298(РЬО) — Ягдз(РЬ) — 1/2Я' (О ) = = 66,2 — 64,8 — 0,5 205,0= — 101,1Дж.
К з 45„20~28 — — — 219,4 — ( — 101,1 10 з) 573= -161,5кДж 44«24«зтз — — — 219,4 — (-101,1 10 з) 873 = — 131,1 кДж с4 25298 —— 1/ЗЯ298(РЪВ04) Ягдз(РЬ) — 2/ЗЯгдз(02) = = 1/3 211,4 — 64,8 — 2/3 205,0 = -131,0 Дж К г «2Счтз = 241 3 ( 131 0 ° 10 з) 573 = †1,2кДж 43«20~28 — — — 241,3 — ( — 131,0 - 10 з) 873 = — 126,9 кДж Так как 2-4 20822 < 4а,гбзтз и 4а„тСВтз < Ь гбзтз, при 4 = 300'С основным продуктом окисления является РЬз04, при Ф = 600'С— РЬО. 3) Тот же ответ можно получить проще, рассмотрев реакцию окисления РЬО(кр.) кислородом до РЬз04(кр.): РЪО(кР.) + 1/60г(г.) = 1/ЗРЬз04(кР.) (3) 94 Глава 5. Ответы и решения У1~зСззз = 1/ЗУзУНздв(РЬзОю) — УзУНздв(РЬО)— — 0,573 [1/Задев(РЬзОв) — Ядв(РЬ) — 1/бЯгдв(Оз)] = = — 241,3 — ( — 219,4) — 0,573 (1/3 211,4 — бб,2 — 1/б 205,0) = — 4,8 кДж Ь„зб~гз = — 241,3 — (-219,4) — 0,873 ( — 29,9) = 4,2 кДж Так как Уг~зСзгз < О, а УзезСвтз > О, то пРи з = 300'С основным продуктом окисления является РЬз04, при 1 = 600'С вЂ” РЬО.
3.2.4. 1) СигО(кр.) + 0,50г(г.) = 2СиО(кр.) 5еНгдв = 2ЬуН~дв(СиО) — /ауНщдв(СигО) = = 2( — 162,0) — ( — 173,3) = — 150,7 кДж 2) См. 3.2.3. /5тСггз = — 65,4 кДж УЗ,.С~47з = 11,8 кДж Так как у5„Сгтз < О, а Ь„С;47з > О, то при з = 500'С основным продуктом окисления является СиО, при 1 = 1200'С вЂ” СигО.
3.2.5. 1) Н80(кр.) + ХО(г.) = ЯОг(г.) + Н8(ж.) 2) Н80(кр.) + ЯО(г.) = 0,5Хг(г.) + Ог(г.) + Н8(ж.) 3) Н80(кР.) + 2ХО(г.) = ХгОз(ж.) + Н8(ж.) 4) Н80(кр.) + 2ХО(г.) = ХгО(г.) + Ог(г.) + Н8(ж.) Для реакций (1) и (2) ~.~ыСгдв =!ьуН~дв(ХОг) — ЬуНгдв(Н80) — ЬуН~дв(ХО) — 0,298 [Ягдв(ХОг) + Ягдв(Н8) — Ягдв(Н80) — Ягдв(ХО)] = = 33,3 — ( — 90,8) — 90,4 — 0,298.
(239,8+ 76,1 — 73,2 — 210,6) = = 33,7 — 9,6 = 24,1 кДж > 0 нюгСгдв — — /1уНгдв(шО) — у1уН~дв(Н80) — 0,298 [Ящв(Ог) + + 0)5Н2дв('~г) + ~2дд(НК) ~где(Н8О) ~2дд(~ О)1 = — 90,4 — ( — 90,8) — 0,298 (205,0+ 0,5 ° 153,1+ 76,1 — 73,2 — 210,6) = = 0,4 — 22,0 = -21,6 кДж < 0 Вторая реакция протекает самопроизвольно и является предпочтительной. 3.2.6. УЗ„С~~де = 2нуС5дв(НС1) -ггуСгдв(НгЭ) для (1), (3) и (5) Ь„Сгвв =2у1уС (Н1) — ЬуСгдв(НгЭ) — у1уСгдв[1г(г)] для (2), (4) и (6) ~3ыСгдв = — 156 кДж < 0 у1егСгвв = 176,6 кДж > 0 ~езСгдв = — 210 кДж < 0 Ь ваде = 122,6 кДж > 0 Реакции (1), (3) и (5) идут самопроизвольно, (2), (4) и (6) — нет. 3. Химическая термодинамика 95 3.2.7.
Если парциальное давление каждого газа равно 1 атм, то реакция протекает самопроизвольно при таких температурах, для которых выполняется условие Ь,С~, < О, т.е. /атСт = /а.~т Т/атЯт < 0 а это возможно при Т > /З,Нт//1 „Ят. Ь,.Нт = 2ЬуН~вв(НгЭОв) — ЗЬуНзвв(ЭОз) — М'уНзвв(НгО) Ь,Ят — — 2Язвв(НзЭ04) + Язва(Э) — ЗЯзвв(ЭОг) — 2Язвв(НзО) Для реакции (1): Т > [2.
( — 815) — 3 ( — 297) — 2 ( — 242)]/[(2.157+ 32 — 3 219— 2 189) 10-з] Т > ( — 255)/( — 0,689); Т < 370 К или 97'С Для реакции (2): Т > [2. ( — 532) — 3 ( — 127) — 2. ( — 242)]/[(2 160+42 — 3 265— — 2 189) 10 з] Т > ( — 199)/( — 0,811); Т < 245 К или — 28'С Для протекания обратной реакции, необходимо, чтобы /з„Ст > О. ЬтСт = /З,С + ВТ 1п1/[р(ЭОз)]з[р(НзР)]з = = — КТ )п Ка — ВТ)п ([р(ЭОз)]в [р(НзО)]з) > 0 где р(ЭОз) и р(НзО) — парциальные давления ЭОз и НзО в новых условиях. Так как при данных температурных условиях Кр — — 1, то — ВТ)п([р(ЭОз)]~[р(НзО)]~) > 0 Отсюда 1п([Р(ЭОз)]з[Р(НзО)]з) < 0 и [Р(ЭОз)]з[Р(НзО)] < 1 Следовательно, чтобы в тех же температурных условиях протекала обратная реакция, необходимо понизить общее давление в системе. 3.2 8.
Нг(г.) + ЗНг(г.) = 2ХНз(г.) 96 Глава 5. Ответы я решения Ки (1~732, 10-~)~/[5~916. 10-г (0~9234)з] 6 44 10 3.2.9. 1п Кр —— -АсНгов/(Я7) + засовов/Н Для реакции (1): ~сНгов АуНгов(РС1з) АуНгов(РС(з) = — 279 — ( — 592) = 313 кДж АсНгов = сгов(РС1з) + Сгов(С(г) Нгов(РС)з) = = 312+ 223 — 324 = 211 Дж К ~ 1п Кр —— — 313000/(8,314 298) + 211/8,314 = — 101 Кр си 1,37 10 44 Для реакции (2): 4гсНгов = тг! Н;ов(АвС1з) — ЬуН~ов(АвС1з) = = (-299) — (-500) = 201 кДж Ь, 5гов — — Язов(АвС1з) + Язов(С1г) — Ягов(АвС1з) = = 340+ 223 — 327 = 236 Дж К г 1и Кр — — — 201000/(8,314 298) + 236/8,314 = -52,7 130 10-гз 3.2.10.
Для процесса испарения СгНзОН: К = р[СгНзОН(г.)] 1и (1г[СгНзОН(г.)]) = ЬиспНгов/(Н7) + ЬиспНгов/й пНгов — — 43|Ноев[СгНзОН(г.)] — ЬуНгов[СгНзОН(ж.)] = 42,2 кДж 4гисп~гов = Яов[СгНзОН(г)] Яов[СгНзОН(ж.)] = 121 Дж К ' 1п (р[СгНзОН(г.)]) = — 42200/(8,314. 298) + 121/8,314 = — 2,48 р = 8,4 10 г атм 3.2.11. 1п[кр00/Кр~г>] = — (Ь„Нт)ср(1/74 — 1/7г)/Н Отсюда (л сНт)ср = Я74 7г )п[кр00/Кр(г1]/( 74 — 7г) М8СОз(кР.) = М80(кР.) + СОг(г.) к, = р(СО,) В формулу константы подставляют относительное давление, т.е. Кр = Р(СОг)/Р (СОг), где р (СОг) = 1 атм = 101,325 кПа.
(тз,Нт)ср —— 8,314 ° 10 ° 763 813 ° 1п(79/966)/(763 — 813) = = 261,4 кДж ° моль ~ 3. Химическая термодинамика 97 Так как берется отношение констант равновесия, единицы, в которых выражено давление, значения не имеют. 3.2.12. РС1з(г.) — РС(з(г.) + С!з(г.) Кр = р(РС1з)р(С1з)/р(РС!з) = р,ещоз/(1 — оз); р,ащ — — 1 атм Д Т,: Кр(ц = 0,49 /(1 — 0,49 ) = 0,316 Для Тз. Кр<з1 = 0,80 /(1 — 0,80 ) = 1,78 Формулу для (/3„Нт)са см. 3.2.11. (/асНт)ер = 81314 ' 10 з 473 ° 523 1п(0,316/1,78)/(-50) = = 71,11кДж моль ' 3.2.13. См.
3.2.12. 8ОзС!з(г.) ~ БОз(г.) + С1з(г.) К = р(80г)р(СМ/р($0гС(з) = Р ащс" /(1 сз ) р ~щ —- 1атм 18 Кр — — 17,0 — 8500/500 = 17 — 17 = О, Кр — — 1 аз/(1 — аз) = 1, а = щ0,707; отрицательное значение корня не имеет физического смысла, поэтому а = 0,707. 3.2.14. См. 3.2.12. Кр — — р,а аз/(1 — а ) = 4,56 . 0,829з/(1 — 0,829 ) = 10 Т = — 12500/(1810 — 31,5) = 410 К или 137' С 98 Глава 5. Ответы и решения Гг(г.) ~~ 2Г(г.) 3.2.15. Кр — — рг(Г)/р(Гг); так как р,е — — 1атм, то Кр —— 4ог/(1 — а ).
Для С!г. Кр= (35'10 ) 4/[1 — (35 ° 10 ) ] =4,9 10-г Для Вгг. Кр — — (2,3 10 з)г ° 4/[1 — (2,3 ° 10 з)г] = 2,1 10 з Для 1г.' Кр — — (2,8 ° 10 г) 4/[1 — (2,8 10 г)г] = 3,1 ° 10 з 3.2.16. Сп(ХОз)г(кр.) СпО(кр.) + 2ХОг(г.) + 0,50г(г.) Общее давление в системе равно сумме парциальньзх давлений ХОг и Ог, т.е. р(ХОг) +р(Ог) = 1 атм.
В то же время согласно уравнению реакции р(ХОг) = 4р(Ог), отсюда р(Ог) = 0,2 атм, а р(ХОг)= = 0,8 атм. Кя = [р(ХОг)] [р(Ог)] 'з = 0,8 ~/0,2 = 0,2862 /з Нт = гз1Нт(СиО) + 2з'з,Нт(МОг) — ЬуНт[Си(ЖОз)г] = = — 162,0+ 2 34,2+340,0 = 246,4 кДж Тз Нт = Я(СиО) + от(ХОг) + 0,5Ят(Ог) Бт[Си(ЖОз)г] = = 43+ 2 ° 240+ 0,5 205 — 191 = 434,5 Дж ° К ' /з.Ст = — НТ1п Кя = /1 Нт Т/1еот Т= /1гНт/(/зтБт — Н1пКр) = 554 К или 281'С 3.2.17. См.
3.2.16. РЬ(ХОз)г (кр.) РЬО (кр.) + 2ХОг (г.) + 0,50г (г.) 3. Химическая термодинамика 99 Кр — — 0,2862 Ь,Нт — — 301,78 кДж са„Ят — — 432,5 Дж К ' Т= 681 К или 408'С 3.2.18. См. 3.2.16. Еп(НОз)з(кр.) ~ ~ЕпО(кр.) + 2ХОз(г.) + 0>50з(г.) М8(НОз)з(кр.) х-' М80(кр.) + 2НОз(г.) + 0,50з(г.) Реакция (1) (2) Кр 0,2862 0,2862 Ь,.Нт, кДж 201,92 256,48 ~сЯт ДжК ' 410,5 445,5 Т 480 К или 207'С 563 К или 290'С (1) (2) 3.2.21. НаНСОз(кр.) 0,514азСОз(кр.) + 0,5СОз(г.) + 0,5НзО(г.) р(СОт)+р(НзО) = 1 атм; р(СОз) = р(НзО) = 0,5 атм Кр = ]р(СОз)]~д]р(НяО)]од = р(СОз) = 0,5, Ь,.Нзая = 64,55 кДж Ь Язяя — — 167,35Дж К ', Ь„С~ее — — 14,7кДж > 0 МаНСОз устойчив в стандартных условиях при 298 К. 3.2.19.
СаЯОа(кр.) СаО(кр.) + ЯОз(г.) + 0,50з(г.) (1) СпЯОа(кр.) СпО(кр.) + ЯОз(г.) + 0,50з(г.) (2) Реакция (1) (2) 7а, Нт, кДж 498,6 312,0 ЬсЯт Дж К г 283,8 284,2 71 Ст, КЦж 414,0 > 0 227,3 > 0 Реакции в стандартных условиях самопроизвольно не клут. Для обеих реакций р(ЯОз) + р(Ог) = 1 атм; р(ЯОз) = 2р(Оз). Отсюда р(Оз) = 0,33 атм, р(ЯОз) = 0,67 атм и Кр — — р(ЯОя)]р(Оз)]од = 0,385 Вывод формулы для определения Т см. 3.2.16. Для СаЯОа . Т = Ь„Нт((Ь„Бт — Л 1пКр) = 1709 К или 1436'С Для СпЯОа . Т= 1068 К или 795'С 3.2.20. СпО(кр.) Сп(кр.) + 0,50я(г.) Условие начала разложения: р(Оз в системе) > р(Оз в воздухе), где р(Оз в воздухе) = 0,2 атм.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
