И.В. Кудряшов, Г.С. Каретников - Сборник примеров и задач по физической химии (1134495), страница 9
Текст из файла (страница 9)
4. Определите работу адиабатического обратимого расширения 3 моль а гона от 0,05 до 0,50 м'. Начальная температура газа 8 и е. "ля оп еделения работы адиабатического, расшире- ния воспользуемся уравнением (Ч1.15). Величину у р С . А — одноатомный газ. Следовательно, его изохорная тепло- емкость на основании молекулярно-кинетическои твори д и и еальных газов равна Ср — — '/, )7 = 1,5 9,3143 = 12,4715 Дж/(моль К): С = С +Н=12,4715+8,3143=20,7858 Дж/(моль К), 7 =20,7858/12,4715= 1,667, отсюда 8,3143 298 / 0,05 ' 1 8 745 !Оз дж = 8,745 «Дж. [!в — 1 667 1 0,50 "' 5. Определите тепловой эффект реакции ЬНо А1эОз кортни+ 380з= А!з(50э) э кр+ Ь Нз при 298 К и нормальном давлении. Р е н и е.
Определим ЛН', по уравнению (Ч[.19). Тепловые еше эффекты разо а эффе об в ния исходных и конечных веществ в' стандар и е[М,1: стоянии при 298 К находим в справочнике 2А1+ з/зОз.= А1зОз+ Л НО 5 (ромб)+'/зОз=$0з+Ь Н", 2А1+ 35 (ромб) + 60з = А1 (БОэ) з «р+ Ь Но Ь Но Ь Но Ь Но ЗА Но 3434+1675.+3 395,2= — 573,4 кДж. 47 6. Определите тепловой эффект реакции А1зоз корунн+ 380з = А(з(50а) з кр+ Л (/з если реакция протекает прн 298 К в автоклаве прн постоянном объеме, а тепловой эффект при Р = сопз! равен — 573,4 кДж. Р е ш е н и е. По тепловому эффекту реакции при постоянном давлении определим тепловой эффект при постоянном объеме по уравнению (1/!.5) (измененне числа молей газообразных продуктов реакции Лу = — 3, так как А),О, н А(, (5Оа)з — твердые вещества): ЛУззз=ЛНо +3'8*3143.298 573 4,10з ! +7,433.!Оз= — 566,0 10з Дж= — 566,0 кДж.
2Нз+Оз=2Н 0 (ж) -(-Л Но 4ннз+Зоз=бнзо (ж)+2Ыз+Л Нг ЬНо= — 571,68 кДж, Л Оо =- — 1530,28 кДж. (2) .Р е ш е н и е. Запишем уравнение реакции, тепловой эффект которой необходимо определить: /,(ч,+ /,н,= нн,+лн'„ (3) Н,О„, и О, не входят в уравнение (3), поэтому, чтобы исключить их из уравнений (!) и (2), умножим уравнение(!) на 3 и вычтем из него уравнение (2): 6Н +Зоз — 4(ЧНз — ЗО =6Нзо (ж)+ЗЛН! — 6Н 0 (ж) — 2)(з — Лого (4) 48 7.
Определите тепловой эффект реакции образования ацетальдегнда из гликоля по уравнению сн,(он)сн,(он) =сн,сно,+н,о + лн,' при 298 К и стандартном давлении. Р е ш е н и е. В данном случае удобнее рассчитать тепловой эффект реакции по тепловым эффектам сгорания. В справочнике (М.) находим тепловые эффекты сгорания всех веществ, участвующих в реакции. Следует обратить внимание на фазовое состояние продуктов реакции сгорания. Так как для реакций сн,(он)сн,(оннж)+ /,о,=гсо,+зн,о(ж)+лов СНзСН От+ э/аоз = 2СОз+ 2Нзо (ж) -1- Ь Но тепловой эффект сгорания воды равен нулю, то ЛНз — — О.
По уравнению (т/(, 20) рассчитываем Ь Но = Ь На! — Л Нг — Ь Нз о— — — 1192,86+ 1192,44= — 0,42 кДж. 8. Вычислите тепловой эффект образования аммиака нз простых веществ при стандартном давлении и 298 К по тепловым эффектам реакций: После преобразования уравнения (4) и деления его на 4 получим з/зНз+'/ Хз= Ынз+(ЗЛ Н! — Л Нг)/4 Л О~~ газ — Л Н =(ЗЛ На — ЛНз)/4=(3 — (571,68)— — ( — 1530,28Ц/4 = — 46,19 кДж/моль.
(4) 49 9. Теплоты растворения ! моль натрия и оксида натрия в воде при стандартных условиях и 298 К соответственно равны — (83,79 и — 237,94 кДж/моль. Вода в обоих случаях берется в большом избытке. Вычислите тепловой эффект ЛН/, гзз образования оксида натрия из простых веществ при стандартных условиях и 298 К.
Р е ш е н и е. Запишем уравнение реакции, тепловой эффект кото- рой следует определить, и уравнения вспомогательных реакций: гна+а/зОз= !аазо-(-Л Н~ (1) Ха+ Нзонзв= Ыаон (р) +'/зНз+ Л Но! (2) )Чазо+ Н О„зв =2(Чаон (р) + Л Оо (з) Чтобы исключить из уравнений (2) и (3) ИаОН(р) в избытке воды, ко- торый не участвует в реакции (!), из уравнения ракции (2), умножен- ного на 2, вычтем уравнение реакции (3): 2(Ча+ 2Нзо — (Чазо — Нзо = 2(ЧаОН (р) + Н + + 2Л Н~! — гнаОН (р) — Л Нг После преобразования уравнения (4) получим 214а+ Нзо = 14азо+ Нз+2Л Оо! — Л Ог Чтобы исключить из уравнения (4) Н,О и Н, и ввести О, сложим урав- нение (4) с уравнением реакции образования воды из простых веществ: Нз+ ~/зов = Нзо+ Л Н з (5) В справочнике [М.) находим ЛНзз = — 285,84 кДж/моль, Ло/ газ=А/Хх=2ЛН, — Лог+ЛОз=2( — !83,79)— — ( — 237,94) + ( — 285,84) == — 415,48 кДж/моль.
1О. Определите тепловой эффект разбавления 30,8з/з-ного водного раствора ХаОН до концентрации 0,442 о/о при 298 К. Р е ш е н и е. В справочнике (М,) находим интегральные теплоты растворения. Так как в справочнике концентрации выражены в молях Н,О на ! моль ХаОН, то пересчитаем концентрации: 30,8 69,2 40,0 — моль Наон растворено в — моль Нзо !8,0 1 э Наон з в х, э Нзо 69,2 40,0 ха= =5 моль Нзо на 1 моль Хаон, !8,0 30,8 Аналогично г,к ха 99,557 18,0 моль НаО ха Н,О на 1 моль МаОН.
436,91 28 140 784 4676 1751,87 9186,05 Число молей НаО на 1 моль ЫаОН 5Н~, кДж 5 500 — 37,76 — 42,36 у = Х+ У х+ Я ха, д Е (у — Х вЂ” Ух — Яхт)а дХ = — 2Е (у — Х вЂ” Ух — Яха) =О, б Е (у — Х вЂ” У х — Е х')' ОУ = — 2Е (у — Х вЂ” Ух — Яха) х=о, д Е (у — Х вЂ” Ух — Уха)а дх = — 2Е (у — Х вЂ” У вЂ” гха) =О, Е (у — Х вЂ” У х — 2 ха) =О, Е (у — Х вЂ” У вЂ” Ела) х=О, Е (у — Х вЂ” У вЂ” гха) =О, ЕХ=лХ, Еу=лХ+УЕх+ЕЕха, Е ху=Х Е а+ У Ела+ЕЕ ха, Е хау = Х Е ха+ У Е ха+2 Е ха.
(а) (б) (в) Ср — -о+Ь Т+с Т, Подставив в уравнения (а), (б) и (в) значения л,хау, л,ха, х хл и Еха, получим: 436,91 = 8Х+ 28 У+ 1402, (а') 1751,87 =28Х+140У+784Л, (б') 9186,05=!40Х+784У+46762. (в') Е С~я — — на+ Ь Е 7+с Е 7а, Решая совместно уравнення (а') — (в'), находим Х, Г и Я: Е Сг~ 7=о Е 7+ЬЕ 7а+с Е 7, Е Ср 7а= о Е Та+ Ь Е Та+ а Е Т'. 3058, 37 = 56Х+ 196У+ 9802 3503, 74 = 56Х+ 280У+ 15682 445,37= 84У+588Я 8759,35 = 140Х+ 700У+ 39202 9186, 05 = 140Х + 784 У+ 46762 х=(Т вЂ” 300)/100, у=СР. 84У =7562 426,80 50 0,442 — моль ЫаОН растворено в 40,0 ! а На ОН а в 99,558 40,0 ха= = 500 моль НаО 18,0 0,442 Интегральные теплоты растворения )ь)аОН для начальной н конечной концентрации растворов находим в справочнике (М.): Л Н о — — — 42,36 — ( — 37,76) = — 4,8 кДж/моль.
Разбавление раствора ЫаОН сопровождается выделением теплоты. ! !. На основании изобарных теплоемкостей метана при нескольких температурах Т, К ......... 300 400 500 600 700 800 900 1000 Ср, Дж/(моль. К)... 35,80 40,74 46,56 52,50 58,07 63,27 67,27 72,06 выразите зависимость уравнением вида С)! = /(Т).
Р е ш е н н е. Так как каждое опытное значение теплоемкости содержит ошибку измерения, то для описания зависимости уравнением т.е. для определения коэффициентов а, Ь н с, воспользуемся методом наименьших квадратов: где п — число известных значений теплоемкостн (в данной задаче оно равно 8); Для упрощения решения задачи введем новые переменные: 300 400 500 600 700 800 900 1000 35,80 40,74 46,56 52,50 58,07 63,27 67,91 72,06 0 1 4 9 16 25 36 49 0 1 8 27 64 125 216 343 0 1 16 81 256 625 1296 2401 0 40,74 93, 12 157,50 232,28 316,35 407,46 504,42 0 40,74 !86,24 472,50 9%,12 1581,75 2444,76 3530,94 445,37 = 84 У+ 5883 426,50=ба'+7562 — ! 8,67 1682 2 = — О, 111 у=- 445,37+588 О,!11 84 3058,37 — 196 6,079+980 0,111 56 Т вЂ” 300 / Т вЂ” З)0 'тт Ср = 35,279+6,079 — 0,111 100 = 35,279+6,079 10 зТ вЂ” 18,237 †,11! 1О вТз+0,666 10-зТ— 0 999 16 043+67 45.!О-зТ 11 1,!О-вТз Полученная зависимость имеет внд: Сор 16 043+67 45 !О зТ 11 1 !О зТ 12.
Вычислите среднюю теплоемкость аммиака Ср в интервале температур от 298 до 1000 К. Р е ш е н н е. Среднюю теплоемкость вычисляем по уравнению (И. 24). Уравнение Ср =- / (Т) возьмем нз справочника [М.): 1,67 1Ов С = =29,80+25,48 10 зТ— Тз Это уравнение справедливо в интервале температур от 298 до 1800 К: !ооо, 1,67 10а т Ср = т ~29,80+25,48 1О 'Т вЂ” /д Т= 1000 — 298 ! 7е ада = 0,00! 425 ~29,80 (1000 — 298) +! 2,74 1О з (! 000з — 298') + 1 1 +1,67.10а — — — ~~ =29,81+16,54 — 0,56=45,79 Дж/(моль К). '! !000 298 / 13. Вычислите изменение энтальпин при нагревании АКС) от 298 до 1000 К прн стандартном давлении (Н[аоо — Надо) н полную энтальпню АКС! при 1000 К. При 728 К происходит плавленне АКС1, АНвл при температуре плавления 13,21 кДж/моль. Зависимость теплоемкости АКС1„от температуры возьмите из справочника [М).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
