Количественные расчеты

Задачи

40. Энтальпия образования C₂H₅OH(г) в стандартных условиях равна -235 кДж/моль. Рассчитайте энтальпию сгорания одного моля паров этилового спирта. Вычислите энтальпию этого же процесса, используя значения энергий связей (кДж/моль): e_C-C=262; e_C-H=358; e_C=O=730; e_O=O=491; e_O-H=460; e_C-O=314. Сравните полученную величину с величиной, рассчитанной на основе энтальпий образования в стандартных условиях.

41. Энергия связи N-F в молекуле NF₃ составляет 281 кДж/моль. Рассчитайте стандартную энтальпию образования трифторида азота, если энергии связей в молекулах N₂ и F₂ составляют соответственно 945 и 159 кДж/моль.

42. Стандартная энтальпия образования NH₃ составляет 46 кДж/моль. Рассчитайте энергию связи N-H в молекуле аммиака, если энергии связей в молекулах H₂ и N₂ составляют соответственно 436 и 945 кДж/моль.

43. Рассчитайте энергию связи H-Br, исходя из следующих данных: стандартное изменение энтальпии при образовании HBr из газообразного водорода и жидкого брома равно -36,4 кДж/моль; стандартная энтальпия испарения брома составляет 15,4 кДж/моль; стандартные энтальпии диссоциации водорода и газообразного брома равны соответственно 432,2 и 192,4 кДж/моль.

44. Определите энергию P-P связи в тетраэдрической молекуле фосфора и в двухатомной молекуле фосфора.Сравните с энергией связи в молекуле азота. Как Вы думаете, почему азот не образует тетраэдрических молекул?

	P(г)	P2(г)	P4(г)	N(г)
D H°f, кДж/моль	316,4	143,8	59,0	472,70

45. Энергия кристалличской решетки С(алмаз) составляет 715 кДж/моль, а энергия кристаллической решетки SiC (алмазоподобной) составляет 1250 кДж/моль. Почему энергия кристаллической решетки во SiC настолько превышает энергию кристаллической решетки алмаза?

46. Потенциал ионизации атомарного водорода равен 13,6 эВ, а его сродство к электрону 0,75 эВ. Для молекулярного водорода эти величины, соответственно, равны 15,43 эВ и – 0,72эВ. Определить величины энергии связи в частицах Н₂⁺ и Н₂^- (в кДж/моль). Энергия связи в молекуле водорода составляет 436 кДж/моль.

47. У фтора абсолютное значение сродства к электрону меньше, чем у хлора (330,2 и 349,0 кДж/моль соответственно), а энтальпия образования KF(к) по абсолютному значению больше энтальпии образования KCl(к). Объясните этот факт. Составьте на единой энергетической шкале циклы Борна-Габера для обеих решеток.

Количество теплоты, поглотившееся или выделившееся во время химической реакции пропорционально количествам прореагировавших веществ. Для поглощенной теплоты выполняется соотношение:

Количество выделившейся теплоты имеет обратный знак:

Так как D Н° указывается для химической реакции с учетом стехиометрических коэффициентов, под n _{реакции} подразумевается количество веществ с учетом этих стехиометрических коэффициентов. Для реакции вида

аА+вВ=сС+dD D H°₂₉₈

Пример 19

Рассчитать количество теплоты, выделившееся при взаимодействии 1 л водорода с избытком азота с образованием аммиака при стандартных условиях.

N₂(г)+3H₂(г)«2NH₃(г) D Н°

Стандартное изменение энтальпии в ходе реакции образования аммиака из простых веществ равно для данной формы записи уравнения удвоенной стандартной энтальпии образования аммиака: D Н°=2× D Н°_f,298 (NH₃(г)). «Количество прошедшей реакции», т.е. n _{реакции}, которому соответствует D Н° в три раза меньше, чем количество водорода: n _{реакции} =n(H₂)/3.

При расчете количества вещества водорода, следует учесть, что молярный объем V_m=22,4 л/моль, к которому мы привыкли, правомерно использовать только при нормальных условиях, которые отличаются от стандартных условий, принятых в термодинамике. (Избалованные химики, видите ли, желают проводить реакции при комфортной стандартной температуре 25°С, а не при «нормальных» условиях 0°С, выбранных физиками.) С помощью уравнения Менделеева-Клайперона мы может рассчитать количество вещества для любых условий.

Удобно, также, ввести молярный объем для стандартных условий, чтобы использовать его в других задачах:

n _{реакции} =n(H₂)/3=

Итак, при образовании аммиака из 1 л водорода выделилось 1,3 кДж.

Вам знакомо большое разнообразие задач по химии, где используется знание количества вещества. Все эти задачи могут содержать в себе этап вычисления количества вещества через известный тепловой эффект реакции.

Дата добавления: 2015-05-09