Вопрос 1. Определите тепловой эффект реакции, протекающей при стандартных условиях, если в реакции образовалось 4,7 г P2O5 : 2 PH3 + 4 O2 = P2O5 + 3 H2O(ж) .
Вопрос 2. На основании расчётов по уравнению Гиббса сделайте вывод о возможности протекания реакции:
Fe3O4 + CO = 3 FeO + CO2
а) в стандартных условиях; б) при 5000 и 10000С (зависимостью ΔH и ΔS от температуры пренебречь).
Вопрос 3. Определите стандартную теплоту образования хлорида аммония, если известно, что:
NH3 (г) + HCl (г) = NH4Cl (кр.) ; ΔHo298 = -176,93 кДж/моль .
Тепловой эффект реакции можно определить, используя закон Гесса. Закон Гесса утверждает, что тепловой эффект реакции равен разности тепловых эффектов всех промежуточных реакций, если эти реакции также проходят при стандартных условиях.
Для того, чтобы найти тепловой эффект реакции, сначала нужно выразить данную реакцию через промежуточные реакции. В данном случае у нас есть две промежуточные реакции:
1. PH3 + 5/2 O2 = P2O5 + 3 H2O (реакция 1)
2. 2 PH3 + 2 O2 = 2 P2O5 + 3 H2O (реакция 2)
Теперь мы можем выразить данную реакцию через промежуточные реакции:
4 PH3 + 10 O2 = 4 P2O5 + 6 H2O (реакция 3)
Тепловой эффект реакции 3 можно получить, используя тепловые эффекты реакций 1 и 2. Для этого нужно:
1. Умножить тепловый эффект реакции 2 на 2, чтобы количество молей PH3 и P2O5 совпадало с реакцией 3.
2. Из теплового эффекта реакции 1 вычесть тепловой эффект реакции 2.
Теперь мы можем найти тепловой эффект реакции 3:
ΔH3 = 2ΔH2 - ΔH1
Тепловой эффект реакции 1 может быть получен из тепловой энергии образования P2O5 и H2O, а тепловой эффект реакции 2 - из тепловой энергии образования P2O5 и H2O.
Тепловой эффект реакции 1 можно найти, используя тепловую энергию образования P2O5 и H2O:
ΔH1 = ΔH°(P2O5) + 3ΔH°(H2O)
Тепловой эффект реакции 2 можно найти, используя тепловую энергию образования P2O5 и H2O:
ΔH2 = 2ΔH°(P2O5) + 3ΔH°(H2O)
Подставив значения тепловых эффектов реакций в формулу для ΔH3, получим ответ.
Вопрос 2:
Для определения возможности протекания реакции при разных условиях можно использовать уравнение Гиббса. Уравнение Гиббса позволяет нам знать, будет ли реакция спонтанной или нет.
Уравнение Гиббса имеет вид:
ΔG = ΔH - TΔS
ΔG - изменение свободной энергии
ΔH - изменение энтальпии
T - температура в Кельвинах
ΔS - изменение энтропии
а) Для протекания реакции при стандартных условиях (25°C или 298 К) необходимо, чтобы ΔG было отрицательным. Если ΔG < 0, то реакция протекает спонтанно.
Для определения ΔG мы можем использовать следующую формулу:
ΔG = ΔG° + RTln(Q)
G° - стандартная изменение свободной энергии
R - газовая постоянная (8,314 Дж/(моль·К))
T - температура в Кельвинах
Q - отношение активностей продуктов к активностям реагентов
Если ΔG < 0, то реакция протекает при стандартных условиях.
б) Для протекания реакции при температуре 5000°C и 10000°C используется та же формула, но теперь нужно учитывать зависимость ΔH и ΔS от температуры.
Вопрос 3:
Стандартная теплота образования хлорида аммония может быть найдена, используя уравнение Гесса и значение ΔHo298 для реакции NH3 (г) + HCl (г) = NH4Cl (кр.).
ΔHo298 можно использовать, чтобы найти ΔH для данной реакции. ΔH = ΔHo298.
Стандартная теплота образования хлорида аммония определяется как изменение энтальпии при образовании одного моля вещества в стандартных условиях (298 К и 1 атм давления). Значение ΔH будет равно ΔHo298.
Надеюсь, эти пошаговые решения помогут вам понять и ответить на заданные вопросы.