Оглавление:
Энергетика химических реакций
Задача 20.
Рассчитать изменение стандартных энтальпии и энтропии химической реакции:
![Энергетика химических реакций задачи с решением](https://lfirmal.com/wp-content/uploads/2020/03/изображение-3760.png)
![Энергетика химических реакций задачи с решением](https://lfirmal.com/wp-content/uploads/2020/03/изображение-3761.png)
Решение:
Изменение стандартных энтальпии и энтропии химической реакции рассчитываем на основании первого следствия из закона Гесса:
![Энергетика химических реакций задачи с решением](https://lfirmal.com/wp-content/uploads/2020/03/изображение-3762.png)
где — стандартные энтальпии образования и энтропии веществ, которые находим из таблицы
![Энергетика химических реакций задачи с решением](https://lfirmal.com/wp-content/uploads/2020/03/изображение-3764.png)
тогда:
![Энергетика химических реакций задачи с решением](https://lfirmal.com/wp-content/uploads/2020/03/изображение-3765.png)
Ответ:
Задача 21.
Стандартная энтальпия реакции сгорания метанола равна (-726,64) кДж/моль. Написать термохимическое уравнение сгорания метанола и вычислить стандартную энтальпию его образования.
![Энергетика химических реакций задачи с решением](https://lfirmal.com/wp-content/uploads/2020/03/изображение-3768.png)
Решение:
Стандартной энтальпией сгорания вещества называется тепловой эффект реакции полного сгорания 1 моль органического вещества до
при стандартных условиях.
Составляем термохимическое уравнение сгорания 1 моль метанола:
![Энергетика химических реакций задачи с решением](https://lfirmal.com/wp-content/uploads/2020/03/изображение-3771.png)
Следовательно, для данной реакции
Для определения используем первое следствие из закона Гесса для этой же реакции:
![Энергетика химических реакций задачи с решением](https://lfirmal.com/wp-content/uploads/2020/03/изображение-3775.png)
Откуда:
![Энергетика химических реакций задачи с решением](https://lfirmal.com/wp-content/uploads/2020/03/изображение-3777.png)
Значения стандартных энтальпий образования веществ берем из таблицы стандартных термодинамических величин.
![Энергетика химических реакций задачи с решением](https://lfirmal.com/wp-content/uploads/2020/03/изображение-3779.png)
Ответ: .
Задача 22.
Вычислить стандартную энтальпию растворения в воде, если при растворении 10 г
в 250 мл воды температура раствора повысилась от
. Удельная теплоемкость раствора равна 3,99 Дж/(г*К).
![Энергетика химических реакций задачи с решением](https://lfirmal.com/wp-content/uploads/2020/03/изображение-3783.png)
Решение:
Стандартную энтальпию растворения рассчитываем по уравнению:
![Энергетика химических реакций задачи с решением](https://lfirmal.com/wp-content/uploads/2020/03/изображение-3784.png)
где
, -количество выделившейся теплоты при растворении 10 г
, Дж
![Энергетика химических реакций задачи с решением](https://lfirmal.com/wp-content/uploads/2020/03/изображение-3788.png)
где
Для рассматриваемой задачи . При этом следует учесть, что знак «+» указывает на повышение температуры при растворении, а знак — на понижение температуры.
![Энергетика химических реакций задачи с решением](https://lfirmal.com/wp-content/uploads/2020/03/изображение-3791.png)
1000 — пересчет Дж в кДж.
Ответ:
Задача 23.
Найти массу метана , при полном сгорании которого до
в тепловом агрегате выделяется теплота, достаточная для нагревания 1 л воды от 20 до 100°С. Мольную теплоемкость воды принять равной 75,3 Дж/моль*К. КПД теплового агрегата составляет 50%.
![Энергетика химических реакций задачи с решением](https://lfirmal.com/wp-content/uploads/2020/03/изображение-3795.png)
Решение:
Количество теплоты, необходимое для нагревания 1 л (1000 г) воды от 20 до 100°С определяем по формуле:
![Энергетика химических реакций задачи с решением](https://lfirmal.com/wp-content/uploads/2020/03/изображение-3796.png)
Определим массу метана при горении, которого выделяется такое количество теплоты. Процесс горения метана по условию задачи описывается уравнением:
![Энергетика химических реакций задачи с решением](https://lfirmal.com/wp-content/uploads/2020/03/изображение-3797.png)
Тепловой эффект этой реакции определяем по I следствию из закона Гесса
![Энергетика химических реакций задачи с решением](https://lfirmal.com/wp-content/uploads/2020/03/изображение-3799.png)
![Энергетика химических реакций задачи с решением](https://lfirmal.com/wp-content/uploads/2020/03/изображение-3800.png)
![Энергетика химических реакций задачи с решением](https://lfirmal.com/wp-content/uploads/2020/03/изображение-3801.png)
Таким образом при сгорании 16 г метана выделяется 802,2 кДж тепла. Определяем массу метана, при сгорании которой выделяется 334,7 кДж теплоты. Составляем пропорцию:
![Энергетика химических реакций задачи с решением](https://lfirmal.com/wp-content/uploads/2020/03/изображение-3802.png)
С учетом КПД теплового агрегата масса метана составляет
![Энергетика химических реакций задачи с решением](https://lfirmal.com/wp-content/uploads/2020/03/изображение-3803.png)
Ответ: масса метана составляет 13,34 г.
Задача 24.
Используя справочные данные по , определить при каких температурных условиях возможно самопроизвольное протекание реакции
![Энергетика химических реакций задачи с решением](https://lfirmal.com/wp-content/uploads/2020/03/изображение-3805.png)
![Энергетика химических реакций задачи с решением](https://lfirmal.com/wp-content/uploads/2020/03/изображение-3806.png)
Решение:
Возможность самопроизвольного протекания реакции, определяется знаком перед величиной изменения энергии Гиббса для данной реакции:
если самопроизвольное протекание реакции при стандартных условиях возможно в прямом направлении;
если то при стандартных условиях прямая реакция невозможна, а возможна обратная реакция.
Значение рассчитываем по формуле:
![Энергетика химических реакций задачи с решением](https://lfirmal.com/wp-content/uploads/2020/03/изображение-3810.png)
где — изменение стандартной энтальпии реакции, кДж:
— изменение стандартной энтропии реакции, Дж/К:
— пересчет кДж в Дж.
Значение определяем согласно первому следствию из закона Гесса:
![Энергетика химических реакций задачи с решением](https://lfirmal.com/wp-content/uploads/2020/03/изображение-3815.png)
где — стандартные энтальпии образования и энтропии веществ, значения которых находим из таблицы стандартных термодинамических величин.
![Энергетика химических реакций задачи с решением](https://lfirmal.com/wp-content/uploads/2020/03/изображение-3817.png)
тогда:
![Энергетика химических реакций задачи с решением](https://lfirmal.com/wp-content/uploads/2020/03/изображение-3818.png)
Ответ: При высоких температурах значение и, следовательно, реакция возможна при нагреве.
Задача 25.
Рассчитать теплотворную способность каменного угля, если известно, что в нем содержится 80% углерода, а в отходящих газах после сгорания угля содержится 14% и 2%
по объему.
![Энергетика химических реакций задачи с решением](https://lfirmal.com/wp-content/uploads/2020/03/изображение-3823.png)
Решение:
Теплотворной способностью топлива называется тепловой эффект, который соответствует сгоранию единицы массы (1 кг) Для твердых и жидких видов топлив
Приводим уравнения горения углерода
![Энергетика химических реакций задачи с решением](https://lfirmal.com/wp-content/uploads/2020/03/изображение-3825.png)
Из приведенных уравнений (ур. 4.8 и 4.9) следует, что масса сгоревшего углерода пропорционально объемам образовавшихся газов. Поскольку в каменном угле содержится 80% углерода, то в 1000 г каменного угля содержится 800 г углерода и в превратилось (ур 4.8)
![Энергетика химических реакций задачи с решением](https://lfirmal.com/wp-content/uploads/2020/03/изображение-3827.png)
а в превратилось:
г углерода (ур. 4.8) Исходя из того, что тепловые эффекты реакций (4.8) и (4.9) есть стандартные энтальпии образования
и
(величины табличные), но взятые с противоположным знаком, поскольку
![Энергетика химических реакций задачи с решением](https://lfirmal.com/wp-content/uploads/2020/03/изображение-3830.png)
рассчитываем количество теплоты, выделившейся при сгорании 700 г углерода до (ур. 4.8). Молярная масса углерода
При сгорании
12 г углерода выделяется 393,5 кДж
700 г углерода выделяется кДж
откуда:
![Энергетика химических реакций задачи с решением](https://lfirmal.com/wp-content/uploads/2020/03/изображение-3833.png)
Рассчитываем количество теплоты, выделившейся при сгорании 100 г углерода до (ур.4.9).
при сгорании
12 г углерода выделяется 110,5 кДж
100 г углерода выделяется кДж
откуда:
![Энергетика химических реакций задачи с решением](https://lfirmal.com/wp-content/uploads/2020/03/изображение-3835.png)
Следовательно теплотворная способность каменного угля
![Энергетика химических реакций задачи с решением](https://lfirmal.com/wp-content/uploads/2020/03/изображение-3836.png)
Эти задачи взяты со страницы готовых задач по предмету химия:
Возможно эти страницы вам будут полезны: