Задача по химии А) Пользуясь справочными данными, рассчитать H298 реакции: 2 CH3OH (г) + 3 O2 (г) = 4 H2O (г) + 2 CO2 (г), если получено 60 л CO2 при Т = 298 К и стандартном состоянии компонентов реакции. б) Определить направление протекания данной реакции при Т = 250 К (принять ср = const).
Для решения данной задачи нам необходимо знать тепловые эффекты реакции теплотуобразованиятеплоту образованиятеплотуобразования каждого вещества в уравнении реакции.
Рассчитаем тепловой эффект реакции при 298 К: ΔH°_298 = ΣΔH°образованияпродуктовΔH°_образования продуктовΔH°образованияпродуктов - ΣΔH°образованияреагентовΔH°_образования реагентовΔH°образованияреагентов
ΔH°_298 = 4ΔH°fH2OH2OH2O + 2ΔH°fCO2CO2CO2 - 2ΔH°fCH3OHCH3OHCH3OH - 3ΔH°fO2O2O2
Из таблицы теплот образования например,вккал/мольнапример, в ккал/мольнапример,вккал/моль: ΔH°fH2OH2OH2O = -68.32 ΔH°fCO2CO2CO2 = -94.05 ΔH°fCH3OHCH3OHCH3OH = -145.2 ΔH°fO2O2O2 = 0
Подставляем данные и рассчитываем: ΔH°_298 = 4−68.32-68.32−68.32 + 2−94.05-94.05−94.05 - 2−145.2-145.2−145.2 - 30 ΔH°_298 = -136.954 ккал
Так как ΔH°_298 < 0, реакция является экзотермической.
Определим направление протекания реакции при 250 К. Для этого воспользуемся уравнением Вант-Гоффа: ΔG = ΔH - TΔS
Для протекания реакции в заданном направлении должно быть ΔG < 0. При этом ΔG = ΔH - TΔS. Так как ΔS является константой, уменьшается только ΔH при снижении температуры.
Сравниваем ΔH°_298 и ΔH°250K250 K250K. Поскольку к температуре ближе ΔH°250K250 K250K, то направление реакции будет таким, чтобы освобождалось тепло впотокетеплав потоке теплавпотокетепла. ΔH°250K250 K250K = ΔH°_298 + ΔCpΔT ΔH°250K250 K250K = -136.954 + 2.984*−48-48−48
ΔH°250K250 K250K = -136.954 + −143.232-143.232−143.232 = -280.186 ккал
Таким образом, реакция также будет экзотермической при Т = 250 K.
Для решения данной задачи нам необходимо знать тепловые эффекты реакции теплотуобразованиятеплоту образованиятеплотуобразования каждого вещества в уравнении реакции.
Рассчитаем тепловой эффект реакции при 298 К:ΔH°_298 = ΣΔH°образованияпродуктовΔH°_образования продуктовΔH°о бразованияпродуктов - ΣΔH°образованияреагентовΔH°_образования реагентовΔH°о бразованияреагентов ΔH°_298 = 4ΔH°fH2OH2OH2O + 2ΔH°fCO2CO2CO2 - 2ΔH°fCH3OHCH3OHCH3OH - 3ΔH°fO2O2O2
Из таблицы теплот образования например,вккал/мольнапример, в ккал/мольнапример,вккал/моль:
ΔH°fH2OH2OH2O = -68.32
ΔH°fCO2CO2CO2 = -94.05
ΔH°fCH3OHCH3OHCH3OH = -145.2
ΔH°fO2O2O2 = 0
Подставляем данные и рассчитываем:
ΔH°_298 = 4−68.32-68.32−68.32 + 2−94.05-94.05−94.05 - 2−145.2-145.2−145.2 - 30
ΔH°_298 = -136.954 ккал
Так как ΔH°_298 < 0, реакция является экзотермической.
Определим направление протекания реакции при 250 К. Для этого воспользуемся уравнением Вант-Гоффа:
ΔG = ΔH - TΔS
Для протекания реакции в заданном направлении должно быть ΔG < 0. При этом ΔG = ΔH - TΔS.
Так как ΔS является константой, уменьшается только ΔH при снижении температуры.
Сравниваем ΔH°_298 и ΔH°250K250 K250K. Поскольку к температуре ближе ΔH°250K250 K250K, то направление реакции будет таким, чтобы освобождалось тепло впотокетеплав потоке теплавпотокетепла.
ΔH°250K250 K250K = ΔH°_298 + ΔCpΔT
ΔH°250K250 K250K = -136.954 + 2.984*−48-48−48 ΔH°250K250 K250K = -136.954 + −143.232-143.232−143.232 = -280.186 ккал
Таким образом, реакция также будет экзотермической при Т = 250 K.