Примеры решения задач по теме

19 
Подставим в формулу численные значения энтальпий образо-
вания веществ: 
ΔH
0
х.р
. 
= 4·0 + (− 1117,1) − 3·0 − 4(− 241,8) = − 149,9 кДж. 
Так как 
ΔH
0
х.р
. 
< 0, реакция экзотермическая. 
Ответ:
ΔH
0
х.р
. 
= − 149,9 кДж. Реакция экзотермическая. 
Пример 2
. Реакция горения пропана выражается термохимиче-
ским уравнением: 
C
3
H
8(г)
+ 5O
2(г)
= 3СО
2(г)
+ 4Н
2
О
(г)
;
ΔH
0
х.р
. 
= –2043,8 кДж. 
Вычислите энтальпию образования пропана. 
Решение: 
По следствию из закона Гесса 
ΔH
0
х.р
. 
= 
4ΔH
0
(H
2
O) 
+ 
3ΔH
0
(CO
2
)
− 
5ΔH
0
(O
2
)
− 
ΔH
0
(C
3
H
8
).
Следовательно, 
ΔH
0
(C
3
H
8
)
= 
4ΔH
0
(H
2
O) 
+ 
3ΔH
0
(CO
2
)
− 
5ΔH
0
(O
2
) 
− 
ΔH
0
х.р
.
В прил. 1 находим значения энтальпий образования для CO
2 
и 
H
2
O: 
ΔH
0
(CO
2
) 
= − 393,5 кДж/моль; 
ΔH
0
(H
2
O) 
= − 241, 8 кДж/моль. 
Энтальпии образования простых веществ равны нулю. Поэтому 
ΔH
0
(O
2
) 
= 0. 
Подставим в формулу численные значения энтальпий образо-
вания веществ: 
ΔH
0
(C
3
H
8
)
= 4 · (− 241, 8) + 3 
.
(− 393,5) − 5 · 0 − (− 2043,8) = −103,9 кДж/моль. 
Ответ:
ΔH
0
(C
3
H
8
)
= –103,9 кДж/моль. 

20 
Пример 3.
Пользуясь значениями 
0
H
и ΔS
0
, определите 
направление протекания реакции при 25
0
С: 
SO
2(г)
+ NO
2(г)
= SO
3(г)
+ NO
(г)
. 
Решение: 
Направление протекания реакции можно определить по знаку 
ΔG
0
х.р
. Изменение энергии Гиббса связано с энтальпией и энтропией 
соотношением: 
ΔG
0
х.р
.
= 
ΔH
0
х.р
.
– T
ΔS
0
х.р.
По следствию из закона Гесса 
ΔH
0
х.р
. 
= 
ΔH
0
(SO
3
)
+ 
ΔH
0
(NO)
− 
ΔH
0
(SO
2
)
− 
ΔH
0
(NO
2
).
В прил. 1 находим значения энтальпий образования для ве-
ществ, участвующих в реакции: 
ΔH
0
(SO
3
)
= − 395,2 кДж/моль; 
ΔH
0
(NO)
= 90,3 кДж/моль; 
ΔH
0
(SO
2
)
= − 296,9 кДж/моль; 
ΔH
0
(NO
2
)
= 33,0 кДж/моль. 
Тогда 
ΔH
0
х.р
. 
= − 395,2 + 90,3 − (− 296,9) − 33,0 = − 71,0 кДж. 
Аналогично находим изменение энтропии, используя стандарт-
ные значения из прил. 1. 
ΔS
0
х.р. 
=
S
0
(SO
3
)
+ 
S
0
(NO)
− 
S
0
(SO
2
)
− 
S
0
(NO
2
),
S
0
(SO
3
)
= 256,7 Дж/моль · К; 
S
0
(NO)
= 210,6 Дж/моль · К; 
S
0
(SO
2
)
= 248,1 Дж/моль · К; 
S
0
(NO
2
)
= 240,2 Дж/моль · К, 
ΔS
0
х.р. 
= 256,7 + 210,6 − 248,1 − 240,2 = −21 Дж/К = −0,021 кДж/К. 
Используя полученные значения, можно рассчитать изменение 
энергии Гиббса: 
ΔG
0
х.р
. 
= 
ΔH
0
х.р
. 
− T · 
ΔS
0
х.р., 

21 
Т = t
0
C + 273 = 25 + 273 = 298K, 
ΔG
0
х.р
. 
= − 71,0 − 298·(−0,021) = −64,7 кДж. 
Ответ:
Так как 
ΔG
0
х.р
. 
< 0, реакция протекает в прямом 
направлении. 
Пример 4
. При какой температуре наступит равновесие 
в системе: 
2CH
4(г)
= C
2
H
2(г)
+ 3H
2(г)
? 
Решение: 
В прил. 1 находим значения энтальпий образования для ве-
ществ, участвующих в реакции: 
ΔH
0
(CH
4
)
= −74,9 кДж/моль; 
ΔH
0
(C
2
H
2
)
= 226,8 кДж/моль; 
ΔH
0
(H
2
)
= 0 кДж/моль (простое вещество). 
По следствию из закона Гесса 
ΔH
0
х.р
. 
= 
ΔH
0
(C
2
H
2
)
+ 3
ΔH
0
(H
2
)
− 2
ΔH
0
(CH
4
),
ΔH
0
х.р
. 
= 226,8 + 3·0 − 2(−74,9) = 376,6 кДж. 
Аналогично находим изменение энтропии, используя стандарт-
ные значения из прил. 1: 
S
0
(CH
4
)
= 186,2 Дж/моль · К; 
S
0
(C
2
H
2
)
= 200,8 Дж/моль · К; 
S
0
(H
2
)
= 130,5 Дж/моль · К, 
ΔS
0
х.р.
= 
S
0
(C
2
H
2
)
+ 3
S
0
(H
2
)
− 2
S
0
(CH
4
),
ΔS
0
х.р.
= 200,8 + 3·130,5 − 2·186,2 = 219,9 Дж/К = 0,2199 кДж/К. 
Теперь можно рассчитать температуру, при которой достигает-
ся равновесие: 
К
S
H
T
р
х
р
х
1712
2199
,
0
6
,
376
0
.
.
0
.
.
. 
Ответ:
Т
равн
= 1712 К. 

22 
Пример 5
. Рассчитайте значение стандартной энтальпии реак-
ции образования одного моля оксида железа (III) из простых ве-
ществ по следующим термохимическим уравнениям: 
2Fe
(т)
+ О
2(г)
= 2FeO
(т)
;
ΔH
0
х.р
. 
= −532 кДж, 
4FeO
(т)
+ О
2(г)
= 2Fe
2
O
3(т)
;
ΔH
0
х.р
. 
= −584 кДж. 
Решение: 
Получить оксид железа (III) из простых веществ можно либо 
сразу по реакции 
2Fe + 3/2 О
2
= Fe
2
O
3
;
ΔH
0
х.р
.
(1), 
либо в два этапа, сначала получив оксид железа (II): 
2Fe + O
2
= 2FeO;
ΔH
0
х.р
.
(2) 
2FeO + ½ O
2
= Fe
2
O
3
;
ΔH
0
х.р
.
(3) 
Согласно закону Гесса, тепловой эффект химической реакции 
зависит только от природы и состояния исходных веществ и про-
дуктов реакции, но не зависит от пути перехода системы из началь-
ного в конечное состояние. То есть
ΔH
0
х.р
.
(1) = 
ΔH
0
х.р
.
(2) + 
ΔH
0
х.р
.
(3) 
Очевидно, что 
ΔH
0
х.р
.
(2) равен тепловому эффекту первой из 
указанных в задании реакций: 
ΔH
0
х.р
.
(2) = −532 кДж. 
В то же время 
ΔH
0
х.р
.
(3) равен половине теплового эффекта 
второй из указанных в задании реакций: 
ΔH
0
х.р
.
(3) = −584/2 = −292 кДж. 
Значит, тепловой эффект реакции получения одного моля окси-
да железа (III) из простых веществ 
ΔH
0
х.р
.
(1) можно рассчитать: 
ΔH
0
х.р
.
(1) = −532 + (−292) = −824 кДж. 
Ответ:
ΔH
0
х.р
.
(1) = −824 кДж. 

23 
3. Растворы неэлектролитов и электролитов 
Некоторые свойства растворов зависят только от количества 
частиц растворенного вещества и не зависят от его природы. 
К таким свойствам относятся, в первую очередь, осмотическое дав-
ление и изменение температур замерзания и кипения растворов по 
сравнению с соответствующими температурами чистого раствори-
теля. 
3.1. Замерзание и кипение растворов 
Все растворители имеют определенные температуры замерза-
ния (кристаллизации) и кипения. Присутствие в них растворенного 
вещества понижает температуру замерзания и повышает темпера-
туру кипения на некоторую величину Δt. Для разбавленных раство-
ров 
неэлектролитов
эту величину можно рассчитать по следствию 
из закона Рауля: 
Δt
зам
 = К
кр
 · С
m
 
;
 
Δt
кип
 = К
эб
 · С
m 
,
 
где К
кр
– 
криоскопическая
постоянная; 
К
эб
– 
эбуллиоскопическая
постоянная; 
С
m
– моляльная концентрация. 
Криоскопическая и эбуллиоскопическая постоянные – констан-
ты, зависящие только от природы растворителя. Значения этих кон-
стант приводятся в справочниках. Например, для воды К
кр
= 1,86; 
К
эб
= 0,52. 
Моляльная концентрация, или моляльность, показывает, сколь-
ко молей растворенного вещества приходится на 1000 граммов рас-
творителя. 
Моляльность может быть рассчитана по формуле: 
C
m
= 
)
(
)
(
1000
)
(
ля
растворите
вещества
вещества
m
M
m
, 
где m
(вещества)
– масса растворенного вещества, г; 
m
(растворителя)
– масса растворителя, г; 
M
(вещества)
– молярная масса растворенного вещества, г/моль. 

24 
В растворах 
электролитов
при равной молярной концентрации 
количество частиц больше, чем в растворах неэлектролитов. Это 
связано с диссоциацией молекул на ионы. Увеличение числа частиц 
за счет диссоциации молекул учитывают с помощью 
изотониче-
ского коэффициента
(i). Этот коэффициент зависит от степени 
диссоциации (α) и от числа ионов (n), на которые диссоциирует од-
на молекула. Например: 
HCl 
H
+
+ Cl
−
(два иона, n = 2); 
MgCl
2
Mg
2+
+ 2Cl
−
(три иона, n = 3); 
Al
2
(SO
4
)
3
2Al
3+
+ 3SO
4
2-
(пять ионов, n = 5). 
Зависимость изотонического коэффициента от числа ионов и 
степени диссоциации имеет вид: 
1
1
n
i
. 
Формулы для расчета изменения температур замерзания и ки-
пения для электролитов можно записать в виде: 
Δt
зам
 = i · К
кр
 · С

жүктеу/скачать 0,59 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: