Условия стандартного состояния веществ

Состояние вещества	Стандартное состояние вещества: устойчивое состояние при Т=const и Р = 10^5 Па
Простое твердое вещество	Кристаллическое твердое вещество
Простое жидкое вещество	Чистая жидкость
Газообразное	Парциальное давление Р=100 кПа (1атм) или относительное давление = 1 ( = р, Па/10^5Па)
Растворенное	Концентрация 1 моль/л

Энтальпия (теплота) образования веществаD_fН -тепловой эффект реакции образования 1 моль сложного вещества из простых веществ, устойчивых при 298 К и давлении 100 кПа

Cтандартная энтальпия (теплота) образования веществаD_fН⁰ -тепловой эффект реакции образования 1 моль вещества в стандартном состоянии из простых веществ, находящихся в стандартном состоянии.

D_fН⁰_{298 -} табличные данные – при 298 К.

Δ _fН ⁰₂₉₈ = 0 для простых веществ (О₂-газ, Br₂-жидкость, Р-белый, Sn_белое , S_(к)ромб ….)

Задача 3

Написать термохимическое уравнение реакции, тепловой эффект которой равен энтальпии образованияH₂SO_{4(ж )}

Решение

H_2(г)+2O_2(г)+S_(к)=H₂SO_4(ж), D_rН°₂₉₈ = -811,3 кДж/моль

D_rН°₂₉₈ = Δ_fН⁰₂₉₈H₂SO_4(ж) - Δ_fН⁰₂₉₈H_2(г) - 2Δ_fН⁰₂₉₈O_2(г) - Δ_fН⁰₂₉₈S_(к) = -811,3 -0-2^.0-0 =-811,3 кДж/моль (табличные данные)

Задача 4

Определить ∆_rH⁰₂₉₈ реакции С (к) + СО₂ (г) = 2СО (г) (1), если известно

(2) 2С (к) + О₂ (г) = 2СО (г), ∆_rH⁰₂₉₈ (2) = -221 кДж

(3) 2СО (г) + О₂ (г) = 2СО₂ (г), ∆_rH⁰₂₉₈ (3) = -566,1 кДж

Решение

К термохимическим уравнениям можно применять любые алгебраические действия: ур.1 = ½ ур.2 – ½ ур.3

½(2С _(к) +О_{2 (г)} - 2СО _(г) - О_{2 (г)}) = ½×(2СО _(г) - 2СО_{2 (г)}) После преобразования получим С(к) + СО₂(г) = 2СО(г)

∆ _rH ⁰₁= ½ (∆ _rH ⁰₂-∆ _rH ⁰₃) = ½[-221–(-566,1)]= 172,5 кДж

Теплота сгорания топлива ∆H⁰_сг – тепловой эффект реакции окисления молекулярным кислородом элементов, входящих в состав этого топлива до образования высших оксидов.

Удельная теплота сгорания Q_т - количество теплоты, выделяющейся при сгорании жидкого или твердого топлива массой 1 кг и газообразного вещества объемом 1 м³ до образования высших оксидов. Если расчет Q_т ведется применительно к реакции с образованием H₂O(ж), то Q_т называется высшей, а для реакции с образованием H₂O(г) называется низшей. По умолчанию обычно имеют в виду Q_т высшую.

Для жидкого или твердого вещества Q_т = -∆H⁰_cг1000/M, кДж/кг (М, г/моль – молярная масса вещества)

Для газообразного вещества Q_т = -∆H⁰_cг1000/V_m, кДж/м³ (V_m =22,4, л/моль – молярный объем газа при н.у Т=273К и Р=101,3 кПа).

Задача 5

Определить удельную теплоту сгорания ∆H⁰_сг (кДж/м³) газовой смеси объемного состава: этилен C₂H_4(Г) - 20% и пропан 80%

Решение Уравнения реакций:

C₂H_4(Г) + 3 O₂ (г) = 2 CO₂(г) + 2 H₂O(ж) D_rН°₂₉₈ = H⁰_cг C₂H_4(Г) = -1312,00 кДж/моль

C₃H_8(г) + 5 O_{2 (г)} = 3 CO_2(г) + 4 H₂O_(ж) D_rН°₂₉₈ = ∆ H⁰_cг C₃H₈(г) = -2436,26 кДж /моль

Расчет D_rН°₂₉₈ = H⁰_cг по следствию из закона Гесса:

∆H⁰_cг C₂H_4(Г) =2 ∆_fH⁰CO_2(Г) +2∆_fH⁰H₂O_(Ж) - ∆_fH⁰C₂H_4(Г)- 3 ∆_fH⁰O_2(г) = 2(-396,3)+ 2(-285,84) –52,28 – 0 = -1312,00 кДж.

∆H⁰_cг C₃H₈(г) =3 ∆_fH⁰CO_2(г) +4 ∆_fH⁰H₂O_(ж) -∆_fH⁰C₃H₈(г)- 5 ∆_fH⁰O_{2 (г)} = 3(-396,3) + 4(-285,84) –(-104) – 0 = -2436,26 кДж.

Удельная теплота сгорания:

Q_т C₂H_4(Г) = -∆H⁰_cг1000/V_m = 1312,00^.1000/22,4 = 58571, 4 кДж/м³ при н.у

Q_т C₃H₈(г) = -∆H⁰_cг1000/V_m = 2436,26 ^.1000/22,4 = 108761,6 кДж/м³ при н.у

Удельная теплота сгорания газовой смеси объемного состава: этилен C₂H_4(Г) - 20% и пропан 80%:

Q_т = 0,2 Q_т C₂H_4(Г) + 0,8 Q_т C₃H₈(г) = 0,2^. 58571, 4 + 0,8^. 108761,6 = 98723,56 кДж/м³ при н.у.

Задача 6

Определить удельную теплоту сгорания ∆H⁰_сг (кДж/м³) жидкого топлива – пентана

Решение

Уравнение реакции сгорания топлива:

C₅H₁₂(ж) + 8 O₂ (г) = 5 CO₂(г) + 6 H₂O(ж) D_rН°₂₉₈ = ∆H⁰_cг C₅H₁₂(ж) = - 3590,28 Дж/моль.

Расчет D_rН°₂₉₈ = H⁰_cг - стандартной теплоты сгорания C₅H₁₂(ж) по следствию из закона Гесса:

∆H⁰_cгC₅H₁₂(ж)=5∆_fH⁰CO_2(Г)+6∆_fH⁰H₂O_(Ж)-∆_fH⁰С₅H_12(ж)-8∆_fH⁰O_2(г) =(-396,3)+6(-285,84)–(-10б,26)–0= -3 590,28 Дж/моль.

Молярная масса пентана C₅H₁₂ МC₅H₁₂ = 72 г/моль.

Удельная теплота сгорания жидкого топлива:

Q_т=-∆H⁰_cгC₅H₁₂(ж)1000/MC₅H₁₂=-(- 3590,28)∙1000/72=44879 кДж/кг =44,878 мДж/кг.

_.

Задача 7

Определить удельную теплоту сгорания ∆H⁰_сг (кДж/м³) жидкого топлива – пентана, содержащего 10 % негорючих примесей.

Решение

Уравнение реакции сгорания топлива:

C₅H₁₂(ж) + 8 O₂ (г) = 5 CO₂(г) + 6 H₂O(ж) D_rН°₂₉₈ = ∆H⁰_cг C₅H₁₂(ж) = - 3590,28 Дж/моль.

Расчет D_rН°₂₉₈ = H⁰_cг - стандартной теплоты сгорания C₅H₁₂(ж) по следствию из закона Гесса:

∆H⁰_cгC₅H₁₂(ж)=5∆_fH⁰CO_2(Г)+6∆_fH⁰H₂O_(Ж)-∆_fH⁰С₅H_12(ж)-8∆_fH⁰O_2(г) =(-396,3)+6(-285,84)–(-10б,26)–0= -3 590,28 Дж/моль.

Молярная масса пентана C₅H₁₂ МC₅H₁₂ = 72 г/моль..

Удельная теплота сгорания при содержании в топливе 10 % об. негорючих примесей.

Q_т = -∆H⁰_cгC₅H₁₂(ж)1000 ∙(1-0,1) /MC₅H₁₂= -(- 3590,28)∙1000/72=44879 кДж/кг =44,878 мДж/кг,

где 0,1 – доля (об.) негорючих примесей в топливе.

Задача 8

Определить массу жидкого топлива - пентана, которое сожгли, если при полном его сгорании выделилось 448 л (н.у.) диоксида углерода CO₂. Сколько тепла при этом получили? Напишите уравнение реакции. ∆H⁰_cг C₅H₁₂(ж) = - 3590,28 Дж/моль.

Решение

Уравнение реакции сгорания топлива:

C₅H₁₂(ж) + 8 O₂ (г) = 5 CO₂(г) + 6 H₂O(ж) D_rН°₂₉₈ = ∆H⁰_cг C₅H₁₂(ж) = - 3590,28 Дж/моль.

МC₅H₁₂ = 72 г/моль 5∙22,4 л

C₅H₁₂(ж) + 8 O₂ (г) = 5 CO₂(г) + 6 H₂O(ж) ∆H⁰_cг C₅H₁₂(ж) = - 3590,28 кДж/моль

Дата добавления: 2014-12-07