Расчет тепловых эффектов реакций по справочным данным

Цель работы: научиться рассчитывать изобарный и изохорный тепловые эффекты реакций.

Вопросы для подготовки к занятию:

- понятие теплового эффекта реакции (ТЭР), закон Гесса

- зависимость ТЭР от вида ТД процесса

Ход работы

I. Теоретическая часть

Основные понятия и расчетные формулы_

1. Изобарный тепловой эффект реакции Qp (Дж) равен убыли энтальпии системы в ходе химической реакции: _

Qр= –ΔHх.р., (1)

где ΔHх.р. – изменение энтальпии системы в ходе химической реакции, Дж

 

2. ΔHх.р. (при Т=298 К) можно рассчитать по закону Гесса, как разницу между суммарной энтальпией продуктов реакции и исходных веществ:

ΔH₂₉₈ = ∑∆H°_f,298i · νi - ∑∆H°_f,298i · νi (2)

Продуктов исходных веществ

где

∆H°_f,298 i - стандартная энтальпия образования i-того реагирующего вещества из простых веществ, приводится в справочной литературе (Приложение, Таблица3); кДж/моль

νi - число моль i – того вещества, участвующее в реакции (стехиометрический коэффициент этого вещества), моль

3. Изохорный тепловой эффект реакции Qv (Дж) рассчитывается по формуле:

_ _

Qv = Qp + ∆ν·R·T (3)

где

∆ν – изменение числа моль газообразных веществ в ходе химической реакции, моль

∆ν = ∑ ν_газов - ∑ ν_газов

продуктов исх. веществ

R - универсальная газовая постоянная, = 8,314 Дж/(моль К)

T – абсолютная температура, К

II. Практическая часть.

II.1 Примеры решения задач

1. Найти изобарный и изохорный тепловой эффекты при стандартных условия для реакции,, проходящей по уравнению:

CS_2(ж) + O_2(г) → CO_2(г) + SO_2(г)

 

Дано: СИ Решение

t=25°C 298 К 1. Записать уравнение реакции, расставить коэффициенты:

р = 101325 Па

CS_2(ж) + 3O_2(г) → CO_2(г) + 2SO_2(г)

Найти: 2. Выписать из справочника значения ∆H°₂₉₈ для всех

_ _ реагирующих веществ:

Qp, Qv ∆H°_f,298 (CS_2(ж) ) = 88,7 кДж/моль

∆H°_f,298 (O_2(г) ) = 0 кДж/моль

∆H°_f,298 (CO_2(г) ) = -393,51 кДж/моль

∆H°_f,298 (SO_2(г) )= -296,9кДж/моль

 

3. Найти ΔH₂₉₈ по закону Гесса:

 

ΔH₂₉₈ = ∑∆H°_f,298,i · νi - ∑∆H°_f,298,i · νi

продуктов исходных веществ

 

ΔH₂₉₈ = [1•∆H°_f,298 (CO_2(ж) ) + 2• ∆H°_f,298 (SO_2(г) )] - [1•∆H°_f,298 (CS_2(ж) ) + 3•∆H°_f,298 (O_2(ж) )] =

=[1•(-393,51) + 2•(-296,8)] - [1•88,7 + 3•0 ]= [-393,51 + (-593,6)] – 88,7 = -987,11-88,7 =

= -1075,81 (кДж)

4. Найти изобарный тепловой эффект реакции:

_

Qр= –ΔH₂₉₈ = -(-1075,81 кДж) = 1075,81 кДж

 

5. Найти изохорный тепловой эффект реакции по формуле:

_ _

Qv = Qp + ∆ν·R·T

 

∆ν = ∑ ν_газов - ∑ ν_газов = [ν(CO_2(г)) + ν(SO_2(г))] - [ν(O_2(г))] =

продуктов исх. веществ

= [1 моль + 2 моль] - [3 моль] = 0 моль

_

Qv = 1075,81 кДж/моль + 0 моль •8,314 Дж/(моль• К)• 298 К = 1075, 81 кДж/моль

 

Ответ: _ _

Qv = Qp = 1075,81 кДж/моль

II.2 Примеры для самостоятельной работы:

1. Найти тепловые эффекты реакции при стандартных условиях для реакции, проходящей по уравнению:

H₂ + N₂ → NH₃

1. Найти изобарный тепловой эффект реакции при стандартной температуре для реакции сгорания пропена. Рассчитать изохорный тепловой эффект реакции для стандартных условий.
2. Найти тепловые эффекты сгорания жидкого стирола (С₆Н₅-СН=СН₂) при стандартных условиях.

(при проведении расчетов по реакциям сгорания веществ, считать, что сгорание проходит до полных оксидов СО₂ и Н₂О, причем СО2 образуется в газообразном состоянии, а Н₂О) – в жидком).

Оформление отчета:

Отчет должен содержать:

1. Тему и цель работы.

2. Основные расчетные формулы (1-3).

3. Пример расчетной задачи.

4. Выполненное задание для самостоятельной работы (задачи со знаком *выполняются по желанию на дополнительную оценку).

 

Практическое занятие № 7