Оглавление:
Энергетика химических реакций
Задача 20.
Рассчитать изменение стандартных энтальпии и энтропии химической реакции:
Решение:
Изменение стандартных энтальпии и энтропии химической реакции рассчитываем на основании первого следствия из закона Гесса:
где 
— стандартные энтальпии образования и энтропии веществ, которые находим из таблицы
тогда:
Ответ: 
Задача 21.
Стандартная энтальпия реакции сгорания метанола 
равна (-726,64) кДж/моль. Написать термохимическое уравнение сгорания метанола и вычислить стандартную энтальпию его образования.
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:
Следовательно, для данной реакции 
Для определения 
используем первое следствие из закона Гесса для этой же реакции:
Откуда: 
Значения стандартных энтальпий образования 
веществ берем из таблицы стандартных термодинамических величин.
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).
Решение:
Стандартную энтальпию растворения рассчитываем по уравнению:
где 
, -количество выделившейся теплоты при растворении 10 г 
, Дж
где 
Для рассматриваемой задачи 
. При этом следует учесть, что знак «+» указывает на повышение температуры при растворении, а знак — на понижение температуры.
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%.
Решение:
Количество теплоты, необходимое для нагревания 1 л (1000 г) воды от 20 до 100°С определяем по формуле:
Определим массу метана при горении, которого выделяется такое количество теплоты. Процесс горения метана по условию задачи описывается уравнением:
Тепловой эффект этой реакции 
определяем по I следствию из закона Гесса
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:
С учетом КПД теплового агрегата масса метана составляет
Ответ: масса метана составляет 13,34 г.
Задача 24.
Используя справочные данные по 
, определить при каких температурных условиях возможно самопроизвольное протекание реакции
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:
где 
— изменение стандартной энтальпии реакции, кДж: 
— изменение стандартной энтропии реакции, Дж/К:
— пересчет кДж в Дж.
Значение 
определяем согласно первому следствию из закона Гесса:
где 
— стандартные энтальпии образования и энтропии веществ, значения которых находим из таблицы стандартных термодинамических величин.
тогда:
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.
Решение:
Теплотворной способностью топлива называется тепловой эффект, который соответствует сгоранию единицы массы (1 кг) Для твердых и жидких видов топлив 
Приводим уравнения горения углерода
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)
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
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:
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:
Следовательно теплотворная способность каменного угля
Эти задачи взяты со страницы готовых задач по предмету химия:
Возможно эти страницы вам будут полезны:
