И.В. Кудряшов, Г.С. Каретников - Сборник примеров и задач по физической химии (1134495), страница 10
Текст из файла (страница 10)
Теплоемкость жидкого АКС) в интервале температур от 728 до !000 К остается практически постоянной и равной 66,99 Дж/(моль К). Р е ш е н н е. По уравнению (Ч1.29) определим теплоту нагревания. АКС! с учетом единственного фазового превращения в заданном интервале температур: тдв таза ввв тзв Сро =62,26+4,18 10 зТ— 11,30 10в Рз ' ' Тз ттв 11,30 10вт Нт.— Н~дв= ~ 62 26-1-4 !8 1О з Т вЂ” д Т+ Т' твв таза + 13,21 10з + $ 66,994 Т = 62,26 (728 †2) + 2,09 !О-в ( 728 — 298а) -1- ттз / 1 1 -(-11.30,10в ~ — + 13 21,10в+66,99 (1000 †7) = ( 728 298 / =56,88 !О' Дж/моль=56,88 кДж/моль.
Полную энтальпию вычисляем по уравнению (И. 30), ЛН) ддв находим в [М.): 71аза — — 126,8+56,88= — 69,92 кДж/моль. 14. Определите тепловой эффект химической реакции при 500 К СНвОН (г) + в/зоз — — Сов+ 2Нзо (г) Теплоемкостн всех вешеств, участвующих в химической реакции, постоянные н равны С),ддо. Р е ш е н н е. Тепловой эффект находим по уравнению (Ъ'1.33), где А С8 = Л Сб ддв =сова!. Необходимые величины теплового эффекта реакции прн 298 К и изменение теплоемкостн найдем по теплотам образования всех веществ н по те~лоемкостям в справочнике [М): Вещество ......
'... СО, Н,ог о, Л/// ддо, кДж/моль..... — 393,51 — 241,84 О Ср тоо, Дж/(моль К).... 37,13 33,56 29,36 сн он — 201,2 43,9 ЛН[ав=( — 393 51)+2( 4241 84) — ( — 201,2)= — 675,99 кдж, 3 5С3 адо — — 37,13+2 33,56 — 43,9 — — 29,36=16,3!Дж/К, 2 Л Н' = — 675,99 1Оз+16,3! (500 — 298) = — 672,7 1Оз Дж. Вещество .
СР, Дж/(моль К) Сов Нто (г) От СНзОН (г) 42,05 34,48 30,29 52,21 53 16. Определите тепловой эффект химической реакции СНзОН (г) + з/зов = Сов+ 2Нзо (г) при 500 К н стандартном давлении. Прн расчете воспользуйтесь средними теплоемкостямн веществ в интервале температур от 298 до 500 К. Р е ш е н н е. Для определения ЬНааа воспользуемся уравнением (т/1,35). Тепловой эффект реакции прн 298 К равен= — 675,99 кДж. Значения средних теплоемкостей Ср для интервала температур от 298 до 500 найдем в справочнике [М.): Откуда ЛС; = 13,365 Дж/(моль К), ЛНвоо = — 675,99 1О'+13,365х х(500 — 298)= — 673,29 10в Дж = — 673,29 кДж.
16. Выразите уравнением зависимость теплового эффекта химической реакции СН ОН (г)+в! О,=СО +2Н,О (г) от температуры, которое справедливо для интервала 298 —:1000 К. Р еще н и е. Для получения уравнения ЛНт — — 1(Т) воспользуемся выражением (Ч!. ЗЗ). Сначала установим зависимость изменения теплоемкости от температуры. Эта зависимость выражается уравнением (т71. 32). Коэффициенты в уравнениях (Ъ'1.25) и (Ч1.26) а, 6, с и с' найдем в справочнике (М.!: Се = Пту, дж/!моль К1 ТемператуР- ими интерпол Вещество с .1д — В Ь 1д со н,о(г) СЙвОН(г) о,' — 8,54 о,зз о — 3,77 298 — 2500 273 — 2500 298 — 1000 273 — 2000 о о — 31,04 о 44,14 зо,оо 15,28 3! .46 9,04 107! 105у2 3,39 Х(тс С;)«он 2(ус С)1)исх 104,14 32,46 298 — 2500 298 — 1000 — 7,88 — 5,66 — З1,О4 ! 10,29 62,47 54 Отсюда для данной реакции для интервала температур от 298 до 1000 К уравнение зависимости изменения теплоемкости от температуры будет Л Со 31 67 77 83.!О-вТ+3! 04,10-вТа 2 22.10в/7и ЛСе 43 67.
77 83. 2 22. 31 04. 298 !000 Подставляем под знак интеграла зависимость ЛС$ =1 (Т) и проводим интегрирование в пределах от 298 до Т, Т < 1000: т 2 22 10в 1 ЛН7.=Л Не + $ ~41 67 77 83,!О-вТ+31 04.!о-в7п ' 6 Т. ддв 6 На 675 99,10в 1 41,67(Т Жв) 0 5.77 83,10-а (Тв 298в)+ .+ — 31 04.!О-в (Тв 298в)+2 22.10в— 1 (675 99 9 44+3 46 0 27 0 74)!Он+4! 67Т 38 91.10-вТв+ +10 35.!О-в Тв + ' ' 682 98.!Ов+41 67Т 38 91,!О- 2 22,10в Т 2 22 !ов +1О 35 1О-в Тв+ Т Таким образом, получено уравнение зависимости теплового эффекта реакции от температуры, справедливое в интервале температур от 298 до!000 К: ЛН3= — 682,98 !О +41,67Т вЂ” 38,9!.10- т +!О,З6 !О- та+2,22.!ОВ7тв.
17. Определите тепловой эффект реакции БОА + С1, = $0вС!в при 800 К и стандартном давлении. Р е ш е н и е. Воспользуемся таблицей значений (Нт — Нддв) для веществ, участвующих в химической реакции. Тепловой эффект химической реакции при любой температуре может быть рассчитан по закону Гесса: ЛН7=ЛН,+во (и — нв„) где ЛНвдв — тепловой эффект реакции при 298 К; (Нт — Нгдв) — изменение энтальпии при нагревании вещества от 298 до Т К. В справочнике находим значения ЛН1, ддв..
ЛНвсвв=( 358 7+296 9 0) 10всм — 61,8.10а Дж= — 61,8 кДж и значения (Нг — Нддв) для веществ, участвующих в реакции: (Нт — Нддд) 10 джумоль т,к 14,424 !В,!34 21,860 25,604 18,590 23,740 29,058 34,459 35,087 44.466 53 970 63,559 т,к 700 800 900 !ооо о,ооо 0,064 3,538 7,!09 10,748 0,000 0,084 4,271 В 793 13,566 о,ооо 0,167 8,248 16,874 25,834 298 зоо 400 500 6ОО ЗО,С1, зо, ЛНвоее=( 6! 8'!оп+44 466 — 23 740 18 !34) 10в= = — 59,3!8 10а Дж= — 59,208 кДж. Температура иере.
Вещество нриствллиаанни и-ев, к т...к Т. ннп., К 593 700 а-иаон а-Р(авСОв 55 18. Определите 'тепловой эффект реакции 2ИаОН + СО, = = ЫавСОв + Н,О при 700 К и стандартном давлении. Р е ш е н и е. Выбор метода решения задачи по расчету теплового эффекта химической реакции, в которой участвуют конденсированные фазы, зависит от того, меняется ли фазовое состояние веществ в заданном интервале температур, Для выяснения фазового состояния необходимо по справочнику [С.
Х., т. 1,2 1 определить температуры фазовых правращений: Н О(г) — 241,84 14,226 я А Н !г Ц !4 Время, мнн 57 56 Оба твердых вещества в интервале температур от 298 до 700 К меняют фазовое состояние. В результате этого применение уравнения (Ч1.34) сильно усложняет расчет. Поэтому расчет целесообразно провести по уравнению (Ч1.36) (см. приложение): Вещество,......, .. а-1чаОН а-ХааСОв СО ЕаН уев, кДжl моль,....
— 426,6 — 1129 — 292,5! (Нуво — Нура) кджlмоль .. 42,748 — 57,6!2 17,782 Ь Нтава = !129 241*84+2'426,6+393,51 = — !24,13 кДж, (Невес — Насев) =57,612+14,226 — 2.42,748 — !7,782= — 31,440 кдж, Л Н)ее = 124 13 31 440=- — 155,570 кДж. 10. Вычислите б! калориметрического опыта с учетом поправки на теплообмен: а) графически; б) аналитически. При вычислении использовать следующие результаты наблюдений: Прнмечааве. Температура дана в условных градусах !термометр Бекмана!. Р е ш е н и е. а) Графический лгетод.
В проведенном опыте изменение температуры составляет примерно 1,б', что осложняет графическое определение Л! с точностью до 0,001', поэтому при построении графика зависимости температуры от времени используем три разных шкалы ординат (рис. !О). Масштаб по оси абсцисс для всех трех графиков однаков (1 мин — 10 мм), масштабы же по оси ординат разные. Кривую АВСР построим в масштабе оси ординат 1 (1' — 100 мм). Для построения прямой АВ используем ось ординат 111, для построения прямой СР— ось ординат 1!.
Масштабы осей ординат П и 111 одинаковы (0,01' — 10 мм). Проекции точек В и С на ось ординат 1 дают точки н и т соответственно. Точку К получим„разделив отрезок тп пополам. Через току К проводим линию, параллельную оси абсцисс КР. При пересечении прямой КР с кривой АВСР получаем точку 1, через которую проводим линию РЕ, параллельную оси ординат. Экстрапо- утЕ ° са Ь % л" А Рнс. 1О Определенне намененнн температуры в ходе калорнметрнческого опы- та прн большнх тепловых аффектах лируем прямые АВ и СР до пересечения с линией РЕ. По точкам пересечения !в и („ находим б! с учетом поправки на теплообмен: Л ! = !а — 1н =- 3 634 — 2 391 = 1 243 .
б) Аналитический метод. В этом случае используем уравнение ы ! — (1н !в)+6 где  — поправка на теплообмен, вычисляется по уравнению Реньо— Пфаундлера — Усова и — ! Вп Юе~, 2 ! где н — число отсчетов в главном периоде опыта; и,— средний ход температуры за один отсчет в конечном периоде опыта; пе — то же, в начальном периоде опыта; Оо — средняя температура калориметра в начальном периоде (сумма 1 и П отсчетов, деленная на 2); Вп — то же, для конечного периода; !„— последний отсчет главного периода; /в— а — ! последний отсчет начального периода; Х! — сумма температур всех ! отсчетов главного периода, кроме последнего отсчета, т.
е. !ь + вв+ "+!и-В + !и-1. Вычисляем поправку на теплообмен 6: 3,633 в 3,628 о = ' ' = 0,0005О, ! 10 2,357-2,387 ов — О 0030в 1О о, + ок = 0,0005 — ( — 0,0030) = 0,0035', 3,633+ 3,628 Е, = ' ' ' = З 6ЗО, 2 2,357+ 2,387 8 =2,372' о 6„— 6 =-3,630 — 2,372=1,258', о! — ов 0,0035 =0,00278, (3и — Ов 1 258 ви — !в 3,633 — 2,387 =3,010', 2 2 л — ! ~Ч' „! = 2,900+ 3,420+3,570+ 3,600+3,635= 17,125' ! и.о =6 2,372=,14,232, и гв= 6 ( — О, 0030) = — 0,0180, отсюда 6 = — О, О! 8+ 0,00278 (3,010+ 17, 125 — 14,232) = — 0,0016'. Следовательно, Д !=З,бвз — 2,З87+( О,ООГО) =1,246 — О,ОО2=1,244'.
20. Определите теплоту растворения (в/) КС1 массой 2 г в 100 г воды по интегральным теплотам растворения КС! при 298 К. Р е ш е н и е. Вычислим моляльную концентрацию ги полученного раствора КС1: 2/74,5 в 100 г Н О т — 1000 в НвО 2 1О т= — =0,269 моль/1000 г. 74,5 Найдем в (М.) интегральную теплоту растворения КС! в воде прн 298 К (АНт = 17,56 кДж/моль) и вычислим теплоту растворения 2 г КС1: И Д Нт 2 (17,56.10в) Ч вЂ” М вЂ” . — 2830 Дж=2,83 кДж.
кс! 74,5 58 21. Рассчитайте б! процесса разбавления 5 мл насыщенного раствора 1.!С1 в 200 мл воды при 298 К, если суммарная теплоемкость калориметрической системы Ф' = !248 Дж/град Решение. Моляльность раствора (иг!), насыщенного прн 298 К, находим в справочнике (М.), л!! = 19,9 моль/1000 г. Молекулярная масса 1.!С! равна 42,4. Вычисляем содержание (.(С1 в насыщенном растворе: твМ 100 19,9.42,4.1000 !000+твМ 1000+ 19,9 42,4 В справочнике находим плотность насыщенного раствора в( = = 1,290 г/см'.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
