Химиялық Үдерістер туралы ілім



бет9/9
Дата03.04.2022
өлшемі113,68 Kb.
#29713
1   2   3   4   5   6   7   8   9
Байланысты:
лекция 5

Мысалы1

Алюминий қандай оксидтерді тотықсыздандыруы мүмкін екендігін, реакциялардың Гиббс энергияларының мәндерін есептеу арқылы анықтап көрелік.

Кесте 5.3 Кейбір оксидтердің түзілу энтальпиясы мен Гиббс энергиясы



Формула

∆H10,кДж/моль

∆GO,кДж/моль

1

AI2O3(к)

-1675

-1582

2

NiO(к)

-239,7

-211,6

3

CuO(к)

-162,0

-129,9

4

CaO(к)

-635,5

-604,2

5

TiO2

-943,9

888,6

Шешуі:

1) Оксидтердің 1 эквивалентінің түзілу жылуларын есептеу.

















2)Алюминий оксидінің 1 эквивалентінің түзілу энтальпиясы мен қалған оксидтердің 1 эквивалентіне сай түзілу энтальпияларының айырымын анықтағанда реакция энтальпиясы неғұрлым көбірек кемісе, оның реакцияға түсу қабілеті басым болады. Сонда: ∆H20 + ∆H10<∆H40<∆H30

∆H10 = -279,1 – (-119,85) = -159,25 кДж

∆H20 = -279,1 – (-81) = -198,1 кДж

∆H30 = -279,1 – (-317,75) = +38,65 кДж

∆H40 = -279,1 – (-235,98) = -43,12 кДж

3)Реакция теңдеулерін жазып, олардың Гиббс энергиясының өзгерістерін анықтау.

2AI + 3NiO = AI2O3 + 3Ni (1)



= ΔG0(AI2O3) - 3 ΔG(NiO) = -1582- 3(-211,6) = - 947,2кДж

2AI + 3CuO = AI2O3 + 3Cu (2)



= ΔG0(AI2O3) - 3 ΔG(CuO) = -1582- 3(-129,9) = - 1192,3кДж

2AI + 3CaO = AI2O3 + 3Ca (3)



= ΔG0(AI2O3) - 3 ΔG(CaO) = -1582- 3(-604,2) = 230,6кДж

4AI + 3TiO2 = 2AI2O3 + 3Ti (4)



= 2( -1582)- 3(-888,6) = -3164 + 2665,8 = -498,2кДж

  1. Қорыта келе, берілген оксидтердің ішінде кальций оксидін алюминиймен тотықсыздандыру мүмкін болмайтынын байқаймыз, себебі ΔH3> O, ΔG3> O.

Оксидтерді алюминиймен тотықсыздандыру мүмкіндігін Гиббс энергиясының кему бағытында орналастырсақ:<<

Сонда, реакция теңдеулерін жазбай-ақ заттардың эквивалентінің түзілу энтальпияларының мәндерін салыстыру арқылы-ақ реакцияның жүру мүмкіндігін болжауға болады.



Мысал 2

Элемент оксидтерінің түзілуінің Гиббс энергияларын салыстыру арқылы олардың термиялық тұрақтылығы, оксид түзуші элементтің тотықсыздандырғыш қасиеті туралы болжам айтуға болады.



Кесте 5.4 Оксидтердің (II, III-A, IVA, II-B) түзілуінің Гиббс энергияларының мәндері

II-A



II-B



III-A



IV-A



BeO

-582,0

ZnO

-318,0

B2O3

-1192,5

CO2

-394,4

MgO

-569,4

CdO

-229,3

AI2O3

-1582,0

SiO2

-856,7

CaO

-604,2

HgO

-58,6

Ga2O3

-996,9

YeO2

-501,1

SrO

-559,8







Zn2O3

-831,9

SnO2

-519,3

BaO

-528,0







TI2O3

321,4

PbO2

-218,3

1)II-А топшасы элементтерінің оксидтері үшін жазылған термодинамикалық функцияларын (ΔG0) өзара салыстырсақ, кальций оксиді үшін ең төменгі мәнді екені, оның термиялық тұрақтылығына дәлел болады;

2)екінші бағандағы қосымша топша элементтерінің оксидтерінің түзілуінің Гиббс энергияларының мәні Zn – Cd – Hg бағытында элементтердің оттекпен әрекеттесу мүмкіндігі және олардың термиялық тұрақтылықтарының төмендейтігін және мырыштың тотықсыздандырғыш қасиетінің басымдылығына дәлелболады;

3)III-A топшасы элементтерінің ең тұрақтысы, берігі - AI2O3 екендігі және алюминийдің тотықсыздандырғыш қасиетінің басымдылығы байқалады;

4)IV-A топша элементтерінің ең берік оксид түзетіні кремний екендігі және оның тотықсыздандырғыштық қасиетінің басқасына қарағанда басымдығын болжауға болады.




§3 V- тарауға қатысты «Термохимия және термодинамика негіздері» тақырыптары бойынша шығарылатын типтік есептер және оларды шешу

5.1Известь тасының айырылу реакциясының жүруін термодинамикалық негізде түсіндіріңіз.

Берілгені: Шешуі:

1) ∆Но (СаО) = -635,5 кДж/моль 2) CaCO3(кр)→ СaO+ CO2(г)

∆Но (СаСО3) = -1207 кДж/моль ∆Hp=[∆H(CaO)+ ∆H(CO2)] – ∆H (CaCO3)

∆Но (СО2) = -393,5 кДж/моль ∆Hop = 178кДж/моль

So(CaCO3) = 68,9 Дж/моль ∆Sop = [S(CaO) + S(CO2)] – S(CaCO3)

S0(CaO) = 39,7 Дж/моль ∆Sop = 184,5 Дж/моль

So (CO2) = 213,7 Дж/моль ∆Gop = ∆Hop – T∆So

t0(С)- ? ∆Gop = 178 – 298 · 0,1845 = 123 кДж



3)реакция стандартты жағдайда жүрмейді, себебі ∆Gp>0. ∆Нр>0, ∆S>0 болғанда реакцияның жүру шарты:

4)яғни, реакцияның жүретін температурасы 964,7 К нен немесе 691,8 0С дан жоғары болуы тиіс.

5) Жауабы:691,80С

5.2 Реакция теңдеуі үшін реакцияның энтропиясының өзгерісін анықтаймыз.

2H2S(г) + 3O2(г) = H2O(с) + 2SO2(г) + Q

ν, моль 2 3 2

S,Дж/моль∙К S1 > S2

∆S = S2 – S1 ∆S < 0

Реакцияның энтальпиясы Qp> 0 болғандықтан ∆Нр< 0.

Енді Гиббс энергиясының өзгерісін анықтаймыз.



∆Gop = ∆Hop – T∆So

бұл жағдайда да ∆Gop> 0, ∆Gop< 0 болуы мүмкін, ал реакция жүру үшін мынадай теңсіздік орнауы тиіс: , олай болса, төмен температурада жүреді.

Жауабы:реакция төмен температурада жүреді.

5.3 Глюкозаның қай өзгерісі көп жылу береді?

(1) С6Н12О6(кр) = 2С2Н5ОН(с) + 2СО2(г)

(2) С6Н12О6(кр) + 6О2(г) = 6СО2(г) + 6Н2О(с)

Шешуі:


2)(1)-реакция теңдігі бойынша реакцияның жылу эффектісін анықтайтын теңдеуін жазайық.

Qp=[2QT(C2H5OH) + 2QT(CO2)] –QT(C6H12O6) =(2· 277,6 + 2· 393,5) –1273=69,2 кДж.

Qp = 69,2 кДж

3)Енді (2)-реакция теңдігі бойынша реакцияның жылу эффектісін анықтайтын теңдеуін жазайық:

Qp = [6QT(CO2) + 6QT(H2O)] – QT(C6H12O6)

Qp = 6· 393,5 + 6· 285,8 – 1273 = 2802,8 кДж

Qp = 2802,8 кДж.

Олай болса, Qp(2)>Qp(1)

Жауабы:Qp(2)>Qp(1)

5.4 Мына реакция теңдеуі2СО(г) + О2 = 2СО2(г) ∆Hор = -566кДжбойынша көлемі қалыпты жағдайда берілген 50 л. көміртек (ІІ) оксидінтотықтыру үшін қанша ауа қажеттігін және бөлінетін жылу мөлшерінесептеңіз.

Берілгені: Шешуі:

1)V(CO) = 50 л 2) 2СО + О2 = 2СО2(г)

φ(О2) = 20% ν, моль 2 1 2

Q, V(ауа) – ? V, л. 44,8 22,4 44,8

V(CO) : V(O2) : V(CO2) = 44,8 : 22,4 : 44,8 = 2 : 1 : 2 (көлемдік қатынас заңы бойынша).

3) Енді реакцияға қажетті оттегінің көлемін есептейміз.

2л СО : 1л О2 = 50л СО : Хл (О2)

Х = 25л О2.

4) Оттегінің көлемін ауаға айналдырсақ:

100л ауа : 20л О2 = Хл ауа : 25л О2

Х = 125л ауа.

5)Енді реакция нәтижесінде түзілетін жылу мөлшерін есептеуге болады:

44,8л (СО) : 566 кДж = 50л (СО) : Х кДж

Х = 631,7 кДж

Жауабы: 631,7 кДж,125 л

5.5 IV –B топшасы элементтерінің оксидтерінің түзілуінің Гиббс энергиясының шамасы бойынша олардың термиялық тұрақтылығы, балқу және қайнау температурасының өзгерісін болжаңдар.

Берілгені

Оксидтер

TiO2

ZrO2

HfO2

∆GO,кДж/моль

-888,6

-1042,8

-1061,1

Шешуі

∆GO(TiO2)>∆GO(ZrO2)>∆GO(HfO2)олай болса, осы бағытта оксидтердің термиялық тұрақтылығы артады және осыған байланысты олардың балқу және қайнау температуралары да артады.

5.6 Термохимиялық теңдеулері төмендегідей N2 + O2 = 2NO – 180 кДж (1)

NО + O2 = 2NO2+ 113,6 кДж (2) болатын реакция теңдеулері бойынша

N2 + 2O2 = 2NO2 (3) реакциясының жылу эффектісін және азот (IV) оксидінің

түзілу жылуын есептеңдер.



Берілгені


Шешуі

Q1 = -180кДж

Q2 = +113,6кДж

Q3 - ?

Qт (NO2)- ?




2) Гесс заңы бойынша











NO

Q1Q2


1/2 N2 NO2

Q3


N2 + O2 = 2NO – 180 кДж (1)

NО + O2 = 2NO2+ 113,6 кДж (2)

Реакция теңдігін оң жағын оң жағына, сол жағына қосамыз.

N2 + O2+ 2NO+ O2= 2NO+ 2NO2 – 180 + 113

N2 + 2O2 = 2NO2 – 67 кДж

3)азот (IV) оксидінің түзілу жылуын есептеу үшін оның анықтамасы бойынша реакция теңдеуін жазамыз:

1/2 N2 + O2 = NO2 – 33,5кДж/моль

4) бұл газ (NO2) тікелей синтездік тәсілмен алынбайды,бірақ оның түзілу жылуын осы жолмен есептеп шығаруға болады.
Жауабы: - 67 кДж/моль



Бұл тараудан (V) не білдіңіз?

  1. Термохимия заңдары (Лавуазье-Лаплас заңы, Гесс заңы және оның салдары)

  2. Термодинамиканың І, ІІ-заңы

  3. Түсініктер: экзотермиялық, эндотермиялық реакциялар, термохимиялық теңдеу; жүйе (ашық, жабық, тұйық, гомогенді, гетерогенді).

  4. Термодинамикалық функциялар, мән-мағынасы.

  5. Реакцияның жүруіне энтальпия мен энтропиялық факторлардың әсері.

  6. Типтік есептер, жаттығулар түрлерімен танысып, оларды шешу әдістерін үйрену:

а)Лавуазье-Лаплас заңын пайдаланып, реакцияның жылу эффектісін, заттың

түзілу жылуын есептеу;

ә) Гесс заңын сандық есептер шығару арқылы дәлелдей білу;

б) Гиббс-Гельмгольц формуласын пайдаланып, реакцияның жүру жағдайын



анықтау.

Достарыңызбен бөлісу:
1   2   3   4   5   6   7   8   9




©emirsaba.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет