Стандартная энтальпия реакции

93 
образования веществ при температуре 298 К (
∆Н
º
f,298
) приведены в 
справочных таблицах. 
Стандартные энтальпии образования 
простых веществ, выбранных в качестве стандартных, по 
определению равны нулю.
Исходя из 
∆
H
º
f
при 
Т
= 298 К для всех компонентов, стандартная 
энтальпия химической реакции 
(2)
может быть рассчитана как: 
∆
r
H
º
298
= Σ 
y
i
∙
∆
H
º
f,298
(Y
i
)
Для расчѐта энтальпии реакции при другой температуре 
требуется знание стандартных теплоѐмкостей всех компонентов 
реакции 
C
º
p
 
(для 
Т
= 298 К они приведены в справочных 
термодинамических таблицах). В общем случае 
С
º
р
зависит от 
температуры. В данном курсе мы будем использовать приближение 
С
º
р 
= const
. По определению молярная теплоѐмкость при 
постоянном давлении:
dH
º
/dT = C
º
p
, а
d
(∆
r
H
º
)/dT 
= ∆
r
C
º
p
,
где

∆
r
C
º
p
 
= Σ
y
i
∙
C
º
p,i
.
Тогда значение стандартной энтальпии реакции при температуре 
Т (после интегрирования от 298 до Т):
 
∆
r
H
º
T
 
= ∆
r
H
º
298
 
+ ∆
r
C
º
p
(T 
–
 298)
 
(закон Кирхгофа)
 

Вопросы
 

Записать
уравнение реакции, теплота которой является 
энтальпией образования этанола. Почему для термохимических 
расчѐтов необходимо указывать агрегатные состояния веществ или их 
полиморфные модификации?

Определить
понятие –
стандартное изменение теплоѐмкости 
при реакции
∆
r
C
º
p
. Скажите без расчѐтов, для какого из процессов –
сгорания графита в кислороде до СО
2
или превращения графита в 
алмаз –
величина 
∆
r
C
º
p
будет больше?
Задачи
 
6.10. 
Для реакции 
N
2
(г) + 3
H
2
(г) = 2
NH
3
(г) тепловой эффект 

r
H
º
298
= 

91,88 кДж/моль. Определить стандартную энтальпию 
образования аммиака 

H
º
f, 298
(NH
3
). 
6.11. 
Из значений стандартных энтальпий сгорания 1
-
пропанола 
и 2
-
пропанола 

2010,4 
кДж/моль и 

1986,6 
кДж/моль (для реакции 

94 
С
3
Н
8
О
+ 
4,5О
2
= 
3СО
2
+ 
4Н
2
О) 
найти 
величину 
стандартной 
энтальпии превращения 1
-
пропанола в 2
-
пропанол. 
6.12. 
Используя необходимые справочные данные, найти 
Q
p 
(
Т
= 298 
К) реакции Р
4
О
10
(тв)
+ 
6СаО(тв) 
= 2Са
3
(РО
4
)
2
(тв), если для 
взаимодействия с 16,8 г
СаО было взято стехиометрическое 
количество Р
4
О
10
.
6.13. 
Вычислить стандартную энтальпию образования 
Na
2
O 

H
º
f, 298
(Na
2
O
), используя необходимые справочные данные и 
тепловые эффекты реакций при 298 К:
1) Na
(тв) + Н
2
О(ж)
= NaOH
(р
-
р)
+ 0,5H
2
(г),
Q
p
= 

185,05 
кДж
; 
2) Na
2
О(тв) + Н
2
О(ж) = 2
NaOH
(р
-
р),
Q
p
= 

237,94 кДж.
6.14. 
Вычислить 

H
º
f,298 
бензола С
6
Н
6 
(ж) и ацетилена С
2
Н
2 
(г), 
используя энтальпии их сгорания и другие необходимые справочные 
данные. Сравнить полученные значения со справочными величинами.
6.15. 
Вычислить стандартные изохорный (

r
U
º
298
)
и
изобарный 
(

r
H
º
298
) тепловые эффекты реакций при 298 К:
а) СаС
2
(тв) + 2Н
2
О(ж) = Са(ОН)
2
(тв) + С
2
Н
2
(г);
б) 6
Na
2
O
(тв) + Р
4
О
10
(тв) = 4
Na
3
PO
4
(тв).
6.16. 
Рассчитать стандартную энтальпию реакции 
N
2
+ 3H
2
= 2NH
3
при температуре 900 К 

r
H
º
900
, используя следующие 
приближения: 
а) 

r
H
º
не зависит от температуры; 
б) С
º
р
не зависят от температуры. 
6.17. 
Определить 

r
H
º
500 
реакций:
а) СН
3
ОН(г) + 1,5О
2
(г) = СО
2
(г) + 2Н
2
О(г); 
б) 2
NaOH
(тв) + СО
2
(г) = 
Na
2
CO
3
(тв) + Н
2
О(г), 
считая, что теплоемкости реагентов и продуктов не зависят от 
температуры. 
6.5. 
Стандартная энтропия реакции
 
Стандартная энтропия реакции 
∆
r
S
º
298
рассчитывается из 
стандартных энтропий компонентов реакции при 
Т
= 298 К, 
приведѐнных в справочных термодинамических таблицах
: 
∆
r
S
º
298
 
= Σ
y
i
∙
S
º
298
(Y
i
). 

95 
Зависимость
стандартной энтропии
реакции от температуры
определяется формулой:
∆
r
S
º
Т
 
= ∆
r
S
º
298 
+ ∆
r
C
º
p,298 
∙
ln(T/298)
 
при
 
∆
r
C
º
p,298
 = const.
Вопросы
 

Для какого вещества при стандартных условиях 

(на 1
моль) 
больше –
газообразного метана СН
4
или бутана С
4
Н
10
?

Почему есть «энтальпия образования», но нет аналогичного 
понятия для энтропии?

Определите без расчѐтов знак изменения энтропии 

r
S
º
для 
следующих процессов: испарение воды; затвердевание воды; 
сгорание жидкого пентана С
5
Н
12
до газообразных СО
2
и Н
2
О?
Задачи
 
6.18. 
Рассчитать стандартную энтропию при 298 К (

r
S
º
298
)
для 
реакций:
а) СО(г) + Н
2
О(г) = СО
2
(г) + Н
2
(г);
б) Н
2
(г) = 2Н(г);
в) 
Fe
2
O
3
(тв) 
+ 2Al(
тв
) = 2Fe(
тв
) + Al
2
O
3
(
тв
); 
г) 
N
2
(г) + 3Н
2
(г) = 2
NH
3
(г).
Можно ли было без расчетов предсказать знак 

r
S
º
для этих реакций?
6.19. 
Рассчитайте стандартную энтропию реакции: 
C
5
H
12
(ж)
+ 8O
2
(г)
= 5CO
2
(г)
+ 6H
2
O
(г)
для 298 К.
6.20. 
Рассчитать стандартную энтропию реакции
N
2
+ 3H
2
= 2NH
3
при температуре 900 К, используя следующие приближения:
а) 

r
S
º
не зависит от температуры;
б) С
º
р
не зависят от температуры.
6.21. 
На какую величину изменится стандартная энтропия 
изохорного процесса диссоциации двухатомного газа при 
увеличении абсолютной температуры в 2 раза? Вкладом 
колебательной составляющей теплоемкости пренебречь.
6.22. 
Определить отношение термодинамических вероятностей 
для 1 моля Н
2
О(ж) и 1 моля Н
2
О(г) при 100
°С.
6.6. 
Стандартная энергия Гиббса реакции
 

96 
Энергия
 
Гиббса
:
G = H 
–
 TS
 
выражается через известные функции –
энтальпию (
Н
) и энтропию (
S
). 
G
–
функция состояния, изменение которой в результате 
протекания химической реакции позволяет определить направление 
процесса и состояние равновесия в изобарно
-
изотермических 
условиях.
Аналогично
 
понятиям
 
энтальпия реакции 
и
 
энтропия реакции
вводится энергия
 
Гиббса
 
реакции
 
∆
r
G
. Величины стандартных 
энергий Гиббса образования веществ при 
Т
= 298 К 

жүктеу/скачать 6,53 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: