Af.#298 = -42049,2 Джмоль”1;
Af.#298 (“СН2) = -20710 Джмоль”1; А£Я298(-СН2-СН2-) = 3138,0;
Af.^ 298 (СН3-СН2-) = 96232 Джмоль”1.
б) Колебательные групповые составляющие энтальпии:
Av# 298 (“СНз) = " 66’94 Д ж м ^ ь "1; A v # 2 9 8 С-СИг) = =-33,47 Дж-моль”1.
в) Поправки на внутреннее вращение:
Аг^ 2 9 8 (-СН2-СН2-) = 20,92 Джмоль”1;
Ajt^298 (CH3-CH2-) = 16,75 Дж моль”1; (rt - rotation - вращение).
г)Дополнительная поправка равна нулю.
Энтальпия образования н-пентана будет равна:
A f#298(C5H,2.r) = 2(-СН3) + 3(-СН2) + 2(-СН2-СН2-) + 2(СН,-СН2-) =
= 2(-42049) + 3(—20710) + 2(-66,94) + 2(-33,47) + 2-20,92 + 2-16,75 = = -146356 Джмоль”1.
Табличное значение энтальпии образования равно:
A f# 2 9 8 (CsHiir) = -146440 Джмоль'1 Отклонение:
д = 146353-146440.100 = о,05%-
146440 З.В нормальном пентине СНз-СН2-СН2-ОСН можно выделить
следующие структурные группы: (-СН3), 2(-СН2-), (=СН) и (-С=). Энтальпии для этих структурных групп равны:
Af # 2 9 8 (-CH3) = -42049,2; A f ^ 2 9 8 < -СН2") = -37237,6 Дж-моль'1;
Af/^298 (sCH> = 113135,36; A f = 115697,76 Дж-моль'1
Поправки на колебательную энергию атомов в структурной
группе:
Ду# 2 9 8 (SCH) = -16,73 Дж-моль"'; А „# 2 9 3 (SC-) = 16,73 Дж-моль'1. Поправки на вращение структурных групп в молекуле:
181
определяем по разности:
Д г# 2 9 8 = " 272587 " (-257252) = -15335 Дж-моль' 1
Реакция изомеризации //-пропанола является экзотермической. 3. Процесс перехода жидкой воды в пар следует уравнению:
Н 2° ж = Н 2° п + Де^298
ДеЯ298 = ДгЯ ?98(Н 2О п) - ДгЯ 2°98(Н 2О ж) = -241826 - (-285838) =
= 44012 Дж-моль"1 Процесс испарения жидкости есть эндотермический процесс.
По формуле Трутона теплота испарения будет равна:
Д еЯ 298 = 108,9-298 = 32452,2 Дж-моль' 1
Формула Трутона показывает отклонение энтальпии испарения жидкой воды от табличной величины, что связано с полярностью молекул воды и наличием в жидкой воде водородных связей.
4. Для определения энтальпии реакции нейтрализации на основе уравнений:
1.СН3СНОНСНС1СООН + 2КОН = СН2СН-СНСООК + КС1 + Н20 -
-61508 Дж-моль"1
2.СН2СНОНСНС1СООК + КОН = CH2qH-CHCOOK + КС1+ н 2о +
С? |
+ 2184 Дж-моль"1 |
вычитаем из уравнения (1) уравнение (2): |
|
СН3СНОНСНС1СООН + КОН = СН2СН-£НСООК + КС1 + Н20 - |
О |
- 63692 Дж-моль"1 |
Реакция нейтрализации является экзотермической. |
5. а) Определяем энтальпию образования |
1-пентеиа по энтальпиям |
сгорания: |
|
5| Ств+ 0 2 г = С 02,г -393513 Дж-моль' 1
5| H2>r + 1/202 г = Н2Ож -285838 Дж-моль' 1
- 1| 1-С5Н10,Г + 15/202г = 5ССЬГ + 5Н2Ож-3 390504 Дж-моль"1
Откуда получим энтальпию образования 1-пентена:
5Ств +5Н2 г = 1-пентен,г+ 5(-393513) + 5(-285838) - (-3390504)
A f # 298(l -c 5Hi°) = " 6251 Диполь б) Энтальпия образования //-пентана будет равна:
5| СТ8 + 0 2г = С 02,г -393513 Дж-моль'1.
5| Н2г +1/202 г = Н2Ож -285838 Дж-моль"'.
- 1| н - С5Н 12>Г + 8 0 2,г = 5С 02 г + 6Н 2О ж - 3 536856 Дж-моль'1.
Откуда получаем:
5СТВ + 6Н2г = н -С 5Н12>Г + 5(—393513) + 6(-285838) - (-3536856)
A f ^ 298(«-c sHi2.r) = -145737 Дж-моль'1.
в) Энтальпия гидрирования:
1 * ^--5^ 10,г + Н 2,г = н - С 5Н 12 г + Д ГЯ 298
ДГЯ ?98 = ДгЯ 2°98(н - С 5Н 12>г) - Д ГЯ ? 98(1 -С 5Н 10,Г) = -145737
(-6251) = -139486 Дж-моль'1. Реакция экзотермичная.
6. Выделяют основные процессы растворения солей меди:
1 • CuS04 + 5Н20 + aq = CuS045H20 ■aq - 66525 Дж-моль'1. 2. CuS04H20 + 4Н20 + aq= CuS045H20 • aq - 39036 Дж-моль"'.
3. |
CUS0 45H20 + aq = C uS045H20 • aq + |
11715 Дж-моль'1. |
Вычитаем из (2) выражение (3): |
|
4. |
C uS04H 20 + 4Н 20 = C u S 0 45H 20 - |
50751 Дж-моль"1. |
Вычитаем из (1) уравнение (2):
5. CuS04 + H20 = CuS04H20 - 27489 Дж-моль"1. Вычитая из (1) уравнение (3), получают:
6. CUS 0 4 +5H 20 = CUS 0 45H20 - 77751 Дж-моль' 1.
7. Выделяем уравнения промежуточных химических реакций: 1- СН4 + 2 0 2 = С 0 2 г + 2Н 2Ож -890313 Дж-моль'1.
2- СН3С1+3/202 = С02 г+ Н2Ож + НС1Г -686170 Дж-моль'1.
3.Н2г + 1/202 = Н2Ож -285838 Дж-моль"1.
4.1/2Н2г + 1/2С12 г = НС1Г -92299 Дж-моль'1. Для расчёта энтальпии реакции:
СН4г + С12г = СН3С1Г + НС1Г + д гя £98•
Вычитаем из (1) уравнение (2):
5.СН4>Г + 1/202>г + НС1Г = СН3С1Г + Н20 ж- 890313
(-686176)ДгЯ 298Д = "204137 Джмоль"1.
Вычитаем из (5) уравнение (3):
6. сн4>гНС1Г+ =СН3С1Г +Н2>г -204137 - (-285838)
А г//2 9 8 , II = 81701 Джмоль-'. Умножаем (4) на 2 и складываем его с (6):
СН4>Г + С12,г = СН3С1Г + НС1Г - 2 • 92299 + 81701-
А гАГ298 = “ Ю2897 Джмоль"1. Реакция является экзотермической.
8. Энтальпию реакции определяем по формуле Гесса:
ДА» = АГН2098(СНзСОСН3,ж) +ДгЯ^8(СаСОз|ТВ) - Дг^[CalCfyCO O ^J
= -1186164 - 247860 - (-1497872) = 63848 Джмоль"1. Реакция эндотермическая. Для производства 1 моль ацетона необходимо затрачивать 63848 Дж энергии в форме теплоты. Реакция
протекает несамопроизвольно.
9. Энтальпию реакции дегидрирования изопропилового спирта:
С3Н7ОНж = СН3СОСН3)Ж+ Н2>г +73722 Джмоль"1
рассчитывают по формуле:
Аг^ 298 = A f# 2 9 8 (a4-) ~ A f#298(c n 0-
Откуда
73722 =-284287- д гя2°98(сп.)
или
Ь{Н % ( и з о - С 3Н7ОИж) = -358000 Джмоль"1.
Образование изопропилового спирта из простых веществ проходит с выделением теплоты.
10. Тепловой эффект реакции:
СаОтв + Н2Ож = Са(ОН)2 тв + Дг#298
будетравен:
ДГЯ2°98 =-986587 - (-653549) - (-285838) = -47200 Дж-моль"1.
Реакция гашения СаО является экзотермической.
И. Энтальпия реакции синтеза азотной кислоты будет равна:
АГЯ298 = -173000 - (38890 - 285838) = 73948 Джмоль"1.
А ^Здв + 3S03,p - A12(S04)3 + ^r^298
может быть определена по закону Гесса:
Лг^298 = ^ ^ 298^2(804)3]-At^298(Al203TB)-3 A t^298(S03r) =
=- 3 434 980 - (-1 675 600) - 3(-395178) = -573 746 Дж-моль"1
16.Энтальпию разложения соды на оксиды:
Na2C 0 3tTB = Na20 TB + С 0 2 г + А,.Я298
рассчитывают, используя следующие уравнения:
l- N a 2C 0 3 тв + S i0 2 тв = N a 2S i0 3fTB + С 0 2§Г + 81035 Д ж -м оль"1
2. Na20 TB+ Si02fTB = Na2S i03tTB -243174 Дж-моль"1 Вычитая из (1) уравнение (2), получим искомую энтальпию:
Д г# 2 9 8 = 81035-(-243174) = 324 209 Дж-моль'1
Для определения количества теплоты для разложения 3 кг соды определим число моль:
П = 3000 : 80 = 34,883 моль. Общее количество тепла будет равно:
Дг#298 = 34,883-324 209 = 11 309 382 Дж. 17. Реакция синтеза NH4C1TB проходит с энтальпией:
NH3 r + НС1Г = NH 4C1TB -176 886 Дж-моль'1 Энтальпия реакции рассчитывается по формуле:
АА = Af Я 2°98(МН4С1ТВ) - Af H 2°98(NH3ir) - Af/ / 2% (H C lr ) - Откуда имеем:
-176 886= AfH^98(NH4ClTB) -47191 -(-92311).
Энтальпия образования NH4C1TB будет равна:
Af^ 298(NH4ClTB) = -222 006 Дж-моль'1
18.Для расчёта энтальпии процесса разложения кристаллогидрата:
M gS04 -4Н 2О тв = M gS 04>TB + 4Н 2Ог + АГЯ 2°98 используют следующие уравнения:
l-MgS04iTB + 4Н2О ж + aq = M gS04 • 4Н 20 • aq - 84935 Дж-моль'1 2. MgS04 -4Н2Ота + aq = M gS04 • 4Н 20 • aq - 17740 Дж-моль'1 3. Н2Ож = Н2Оп + 44012 Дж-моль"1
Вычитая из (2) уравнение (1) и складывая с 4(3), получим:
Дг# 298 = -17740 - (-84935) + 4-44012 = 243 243 Дж-моль' 1 Реакция разложения кристаллогидрата является эндотермичной.
19. Энтальпия реакции синтеза InO определяется по выражению:
\н 29» = ~296 410 “ 2(~27 20°) = “ 242 010 Дж моль- 1
20.Численные значения энтальпии реакций в расчёте на 1 кг реагентов будут равны:
1.Энтальпия сгорания Н2,г:
Дс#298(Н2,г) = |
= -13434 кДж-кг-' |
2. Энтальпия сгорания метанола в смеси с 0 2 уГ* |
АсЯ2%(СН3ОНж) = - |
‘-”3 - -15135,4 кД*кг-' |
3. Энтальпия сгорания Н 2 |
в F2 : |
ДсЯ298(Н2,г) = ~ 2^ |
= -25582,0 кДж-кг'' |
Численное значение энтальпии в расчете на молекулярную массу продуктов:
Дс^ 9 8 (Н 2,г)' = - ^ 424 = -764 3 кДж-кг-’-моль"1.
18
Дся 598(СН3ОНжГ = _ 15135Д _ _374 бз кДж-кг-'-моль"1,
40,4
где М ср = 44-0,55 + 36-0,45 = 40,4
ДСЯ |98(Н2 ГГ = - 25^ ’° = -2436,3 кДж-кг-'-моль"1.
Тогда по изменению мольной энтальпии приведённые выше реакции располагаются в ряду:
Наиболее выгодным топливом для реактивного двигателя является реакция водорода с фтором.
21. Глюкоза имеет молекулярную массу М =180. При её сгорании 1г выделяет
Дс^29в(УД-) = ”2808/18 = 15,6 кДж-г"1или 15600 Дж-г"1.
При 25 % использовании глюкозы её будет израсходовано:
Дся 598(УД./п) = Дся598(уд.) • х = 15600-0,25 = 3900 Дж-гч .
При поднятии по лестнице на 5 м будет затрачена работа: W = mgh = 60-9,8-5 =4410 кг-м2-с'2 =4410 Дж.
Количество глюкозы, израсходованной на поднятие по лестнице,
будетравно: т_ 4410 _ , |3 г.
3900 ’ При поднятии на гору высотой 1500 м будет затрачена работа:
W - 60-9,8-1500 = 882000 кг-м2-с'2 = 882000 Дж.
882000 т =--------- = 226 г-
3900
22.1.Влага из одежды испаряется при Т = 293 К с поглощением теплоты
A e# 2 9 8 = 44010 Дж-моль"1.
Из одежды испарилось 800 г воды, что составляет m/М = 800/18 = 44,444 моль.
Количество поглощённой теплоты АН = Qp будет равно:
АН = Qp=44011-44,444 = 1 956 024 Дж-моль"1.
2. При сжигании глюкозы в организме выделяется энтальпия в форме теплоты в количестве:
ДсЯ 2% (С 6Н 20 6) = -2 8°8 000 Дж-моль"1.
Для компенсации потерянной при испарении влаги энергии необходимо сжечь следующее количество глюкозы:
п |
_ _________________- |
1956024 _ Q |
моль или YYI — 180 0,696 |
г"' |
4 ся £,8(С6Н 20 6) |
281°379 |
' |
=125.3 г.
3.Понижение температуры составит:
Qp =nCpt7K(293-T)
1956024 = 44,444-75,295(293 - 7); |
Т= 291,5 К. |
Понижение температуры равно: АТ = |
293 - 291,5 = 1,5 °. |
23. Энтальпии фазового перехода будут равны:
^аморф. = ^гр. ^phtr^298(rP-)
АрНегЯ ^98(гр.) = - 409195 - (-393510) = -15685 Дж-моль"1.
^аморф. ^алм. ^ ^phtr^298(ajIM*)
ДрЫг# 2>8(алм.) = -409195 " (“395410) = -13785 Дж-моль"1 Phtr - phase transition (фазовый переход).
^гр. = ^алм. ^рЫг^298(алм*)
Лрыг^298(алм.) = -393510 - (-395410) = 1900 Дж-мольч
24.Энтальпия фазового перехода:
с= о
^ромбическая °моноклинная
будет равна:
Aphtr#298(P —> м) = -297536 + 300097 = 2561 Дж-моль-1
Фазовый переход Sp = S M является эндотермическим
процессом, а обратный переход - экзотермический процесс.
25. Энтальпия реакции синтеза диметилового эфира: 2СН3ОНг = СН3ОСН3г + Н 2О г + Д ,.я£ 98
определится по формуле:
дА =Af ^298(СН3ОСН3 г) + Aftf2°98(H 2O r) - 2АгЯ 298(СН3ОНг) =
=-192464 - 241826 - 2(-203677) = -26936 Дж-моль'1
Реакция синтеза диметилового эфира является экзотермической. 26. а) Энтальпия первой реакции
KN03т + H2S04)K= KHS04 т + HN03 г +АгЯ298(а)
будет равна: |
|
Д г^298(а) = Aftf£98(KHS04>т) + AfЯ 298(НЫОз г) - Af |
д ) - |
- Af ^ 298(H 2S 0 4 ж) = -1146400 - 133900 + 492500 |
+ 814000 = |
= 26200 |
Дж-моль"1. |
б) Энтальпия второй реакции: |
|
2KN03т+H2S04)K= K2S04(T+2HN03г+А,.Я298(б)
будет равна:
АгЯ 2°98(б) = AfW2°98(K2S 0 4iT) + 2Д ,Я 2°98(Н Н 03>Г) - 2Aff l2°98(K N 03,T) '
- ДгЯ °98(Н2804,ж) = -1433700 - 2-133900 - 2(-492500) - (-814000) =
