Стандартные теплоты (энтальпии) образования некоторых веществ

⇐ Назад

Вещество	Состояние	ΔH⁰₂₉₈, кДж/моль	Вещество	Состояние	ΔH⁰₂₉₈, кДж/моль
C₂H₂	г	+226,75	CH₃OH	г	-201,17
CS₂	г	+115,28	C₂H₅OH	г	-235,31
NO	г	+90,37	H₂O	г	-241,83
C₆H₆	г	+82,93	H₂O	ж	-285,84
C₂H₄	г	+52,28	NH₄CL	к	-315,39
H₂S	г	-20,15	CO₂	г	-393,51
NH₃	г	-46,19	Fe₂O₃	к	-822,10
CH₄	г	-74,85	TiO₂	к	-944,75
C₂H₆	г	-84,67	Ca(OH)₂	к	-986,50
HCl	г	-92,31	Al₂O₃	к	-1669,80
CO	г	-110,52

Пример З. Реакция горения этилового спирта выражается термохимическим уравнением :

С₂Н₅ОН(ж) +ЗО₂ (г) = 2СО₂(г) +ЗН₂О(ж); ΔH = ?

Вычислите тепловой эффект реакции, если известно, что мольная (молярная) теплота парообразования С₂Н₅ОН (ж) равна +42,36 кДж и известны теплоты образования: С₂Н₅ОН (г); СО₂(г); ЗН₂О(ж)(см. табл. 1).

Решение. Для определения ΔH реакции необходимо знать теплоту образования С₂Н₅ОН(ж). Последнюю находим из данных:

С₂Н₅ОН (ж) = С₂Н₅ОН (г); ΔH = +42,36 кДж.

42,36= -235,31 - ΔH( С₂Н₅ОН (ж));

ΔH( С₂Н₅ОН (ж)) = -235,31 -42,36 = -277,67 кДж.

Вычисляем ΔH реакции, применяя следствия из закона Гесса:

ΔH_х.р = 2(-393,51) + 3(-285,84) + 277,67 = -1366,87 кДж.

Контрольные вопросы.

81. Вычислите, какое количество теплоты выделяется при восстановлении Fe₂O₃ металлическим алюминием, если было получено 335,1 г железа. Ответ: 2543,1 кДж.

82. Газообразный этиловый спирт С₂Н₅ОН можно получить при взаимодействии этилена С₂Н₄(г) и водяных паров. Напишите термохимическое уравнение этой реакции, вычислив её тепловой эффект. Ответ: - 45,76 кДж.

83. Вычислите тепловой эффект реакции восстановления оксида железа (II) водородом, исходя из следующих термохимических уравнений:

FeO (к) +CO (г) = Fe (к) +CO₂(г); Δ H = -13,18 кДж.

CO (г) + 1/2 О₂ (г) = CO₂ (г) ; Δ H = -283,0 кДж.

Н₂ (г) + 1/2 О₂ (г) = Н₂O (г) ; Δ H = -241,83 кДж.

Ответ: +27,99 кДж.

84. При взаимодействии газообразных сероводорода и диоксида углерода образуются пары воды и сероуглерода CS₂ (г). Напишите термохимическое уравнение этой реакции, вычислив её тепловой эффект. Ответ: + 65,43 кДж.

85. Напишите термохимическое уравнение реакции между CO (г) и водородом, в результате которой образуются СН₄ (г) и Н₂О (г). Сколько теплоты выделится при этой реакции, если было получено 67,2 л метана в пересчете на нормальные условия? Ответ: + 618,48 кДж.

86. Тепловой эффект какой реакции равен теплоте образования NO? Вычислите теплоту образования NO, исходя из следующих термохимических уравнений:

4 NH₃ (г) + 5 О₂ (г) = 4 NO (г) + 6 Н₂О (ж); Δ Н = - 1168,80 кДж.

4 NH₃ (г) + 3 О₂ (г) = 2 N₂ (г) + 6 Н₂О (ж); Δ Н = -1530,28 кДж.

Ответ: 90,37 кДж.

87. Кристаллический хлорид аммония образуется при взаимодействии газообразных аммиака и хлорида водорода. Напишите термохимическое уравнение этой реакции, вычислив её тепловой эффект. Сколько теплоты выделится, если в реакции было израсходовано 10 л аммиака в пересчете на н.у.? Ответ: 78,97 кДж.

88. Тепловой эффект какой реакции равен теплоте образования метана? Вычислите теплоту образования метана, исходя из следующих термохимических уравнений:

H₂ (г) + 1/2 О₂ (г) = Н₂О (ж); Δ Н = - 285,84 кДж.

С (к) + О₂ (г) = СО₂ (г); Δ Н = - 393,51 кДж.

СH₄ (г) + 2 О₂ (г) = 2 Н₂О (ж) + СО₂ (г); Δ Н = - 890,31 кДж.

Ответ: -74,88 кДж.

89. Тепловой эффект какой реакции равен теплоте образования гидроксида кальция? Вычислите теплоту образования гидроксида кальция, исходя из следующих термохимических уравнений:

Са (к) + 1/2 О₂ (г) = СаО (к); Δ Н = - 635,60 кДж.

Н₂(г) + 1/2О₂ (г) = Н₂О (ж); Δ Н = - 285,84 кДж.

СаО (к) + Н2О (ж) = Са(ОН)₂ (к); Δ Н = - 65,06 кДж.

Ответ: -986,50 кДж.

90. Тепловой эффект реакции сгорания жидкого бензола с образованием паров воды и диоксида углерода равен -3135,58 кДж. Составьте термохимическое уравнение этой реакции и вычислите теплоту образования С₆Н₆ (ж). Ответ: +49,03 кДж.

91. Вычислите, сколько теплоты выделится при сгорании 16,5 дм³ (н.у.) ацетилена С₂Н₂, если продуктами сгорания являются диоксид углерода и пары воды? Ответ: 924,88 кДж.

92. При сгорании газообразного аммиака образуются пары воды и оксид азота. Сколько теплоты выделится при этой реакции, если было получено 44,8дм³ NO в пересчете на н.у.? Ответ: 452,37 кДж.

93. Реакция горения метилового спирта выражается термохимическим уравнением

СН₃ ОН (ж) + 3/2 О₂ (г) = СО₂ (г) + 2 Н₂О (ж); Δ Н = ?

Вычислите тепловой эффект этой реакции, если известно, что мольная теплота парообразования СН₃ОН (ж) равна +37,4 кДж. Ответ: -726,62 кДж.

94. При сгорании 11,5 г жидкого этилового спирта выделилось 308,71 кДж теплоты, Напишите термохимическое уравнение реакции, в результате которой образуются пары воды и диоксид углерода. Вычислите теплоту образования С₂Н₅ОН (ж). Ответ: -277,67 кДж/моль.

95. Реакция горения бензола выражается термохимическим уравнением

С₆Н₆ (ж) + 7 ½ О₂ (г) = 6 СО₂ (г) + 3 Н₂О (г); Δ Н = ?

Вычислите тепловой эффект этой реакции, если известно, что мольная теплота парообразования бензола равна +33,9 кДж. Ответ: -3135,58 кДж.

96. Вычислите тепловой эффект и напишите термохимическое уравнение реакции горения 1 моль этана С₂Н₆ (г), в результате которой образуются пары воды и диоксид углерода. Сколько теплоты выделяется при сгорании 1 м³ этана в пересчете на н.у.?

Ответ: 63742,86 кДж.

97.Реакция горения аммиака выражается термохимическим уравнением

4NН₃ (г) + 3 О₂ (г) = 2 N₂ (г) + 6 Н₂О (ж); Δ Н = -1530,28 кДж.

Вычислите теплоту образования NH₃(г). Ответ: - 46,19 кДж/моль.

98.При взаимодействии 6,3г железа с серой выделилось 11,31 кДж теплоты. Вычислите теплоту образования сульфида железа FeS. Ответ: - 102,81 кДж/моль.

99.При сгорании 1 дм³ ацетилена (н.у.) выделяется 56,053 кДж теплоты. Напишите термохимическое уравнение реакции, в результате которой образуются пары воды и диоксид углерода. Вычислите теплоту образования С₂Н₂ (г). Ответ 226,75 кДж/моль.

100. При получении эквивалентной массы гидроксида кальция из СаО (к) и Н₂О (ж) выделяется 32,53 кДж теплоты. Напишите термохимическое уравнение этой реакции и вычислите теплоту образования оксида кальция. Ответ: -635,6 кДж.

Химическое сродство

Самопроизвольно могут протекать реакции, сопровождающиеся не только выделением, но и поглощением теплоты.

Реакция, идущая при данной температуре с выделением теплоты, при другой температуре проходит с поглощением теплоты. Здесь проявляется диалектический закон единства и борьбы противоположностей. С одной стороны, система стремится к упорядочению (агрегации), к уменьшению H; с другой стороны, система стремится к беспорядку (дезагрегации). Тенденцию к беспорядку характеризует величина, которую называют энтропией.

Энтропия S, так же как внутренняя энергия U, энтальпия Н, объем V и др., является свойством вещества, пропорциональным его количеству. S, U, Н, V обладают аддитивными свойствами, т.е.свойство системы, состоящей из нескольких составных частей, равно сумме свойств составных частей этой системы. Энтропия отражает движение частиц вещества и является мерой неупорядоченности системы. Она возрастает с увеличением скорости движения частиц: при нагревании, испарении, плавлении, расширении газа, при ослаблении или разрыве связей между атомами и т.п. Процессы, связанные с упорядоченностью системы: конденсация, кристаллизация, сжатие, упрочнение связей, полимеризация и т.п., - приводят к уменьшению энтропии.

Энтропия является функцией состояния, т.е. ее изменение (Δ S) зависит только от начального (S(1)) и конечного (S(2)) состояния и не зависит от пути протекания процесса:

ΔS_х.р. = ∑S(прод.) - ∑S(исх.)

Энтропия выражается в Дж/(моль × K).

Движущая сила процесса складывается из действия двух факторов: стремления системы к упорядочению (Н) и стремления её к беспорядку (TS). При P = const и Т = const общую движущую силу процесса, которую обозначают ΔG, можно найти из соотношения:

ΔG = (H(2) - H(1)) - (TS(2) - TS(1)); ΔG = ΔH - TΔS.

Величина G называется изобарно-изотермическим потенциалом или энергией Гиббса. Итак, мерой химического сродства является убыль энергии Гиббса (ΔG), которая зависит от природы вещества, его количества и от температуры. Энергия Гиббса является функцией состояния, поэтому :

ΔG_х.р = ∑ΔG_обр(прод.) - ∑ΔG_обр(исх.)

Самопроизвольно протекающие процессы идут в сторону уменьшения потенциала и, в частности, в сторону уменьшения ΔG. Если ΔG < 0, процесс принципиально осуществим; если ΔG >0, процесс самопроизвольно проходить не может. Чем меньше ΔG, тем сильнее стремление к протеканию данного процесса и тем дальше он от состояния равновесия, при котором ΔG = 0 и ΔH = TΔS.

Из соотношения ΔG = ΔH - TΔS видно, что самопроизвольно могут протекать и процессы, для которых ΔH > О (эндотермические). Это возможно, когда ΔS> О, но | TΔS | > | ΔH | и тогда ΔG < 0. С другой стороны, экзотермические реакции(ΔH< 0) самопроизвольно не протекают, если при ΔS< 0 окажется, что ΔG > 0.

Пример 1. В каком состоянии энтропия 1 моль вещества больше: в кристаллическом или в парообразном при той же температуре?

Решение. Энтропия есть мера неупорядоченности состояния вещества. В кристалле частицы (атомы, ионы) расположены упорядочение и могут находиться лишь в определенных точках пространства, а для газа таких ограничений нет. Объем 1 моль газа гораздо больше, чем объем 1 моль кристаллического вещества; возможность хаотичного движения молекул газа больше. Так как энтропию можно рассматривать как количественную меру хаотичности атомно-молекулярной структуры вещества, то энтропия 1 моль паров вещества больше энтропии 1 мольего кристаллов при одинаковой температуре.

Таблица 2

⇐ Назад