1 курс (энергетики) / защита работы 2 / Защита 2-10
.pdf
Защита 2. Билет 10
Задание 1
H2O2(ж) = H2O(ж) + ½O2(г)
Стандартная энтальпия реакции:
r H0298 f H0298 (продуктов р-ции) f H0298 (исх. веществ)
f H0298 (H2O(ж) ) 12 f H0298 (O2(г) ) f H0298 (H2O2(ж) )
285,84 кДж/моль + 12 0 кДж/моль 187, 02 кДж/моль 98,92 кДж = 98920 Дж
Стандартная энтропия реакции:
rS0298 S0298 (продуктов реакции) S0298 (исходных веществ)
S0298 (H2O(ж) ) 12 S0298 (O2(г) ) S0298 (H2O2(ж) )
69,96 Дж моль К 12 205, 03 Дж моль К 105,86 Дж моль К 66, 615 Дж К
Изменение энергии Гиббса реакции при T=298K и стандартных условиях:
rG0298 r H0298 T rS0298 98920 Дж 298K 66,615 Дж К 118771 Дж 118,8 кДж
При стандартных условиях реакция протекает в прямом направлении, так как rG0298 0
H2O2(ж) = H2(г) + O2(г)
Стандартная энтальпия реакции:
r H0298 f H0298 (продуктов р-ции) f H0298 (исх. веществ)
f H0298 (H2(г) ) f H0298 (O2(г) ) f H0298 (H2O2(ж) )
0 кДж/моль +0 кДж/моль 187, 02 кДж/моль 187, 02 кДж =187020 Дж
Стандартная энтропия реакции:
rS0298 S0298 (продуктов реакции) S0298 (исходных веществ)
S0298 (H2(г) ) S0298 (O2(г) ) S0298 (H2O2(ж) )
130, 6 Дж моль К 205, 03Дж моль К 105,86 Дж моль К 229, 77 Дж К
Изменение энергии Гиббса реакции при T=298K и стандартных условиях:
rG0298 r H0298 T rS0298 187020 Дж 298K 229,77 Дж К 118548 Дж
При стандартных условиях реакция протекает в обратном направлении, так как rG0298 0
Наиболее вероятно разложение H2O2 по реакции H2O2(ж) = H2O(ж) + ½O2(г), так как эта реакция протекает в прямом направлении.
Изменение энергии Гиббса этой реакции при T = 400K:
rG0400 r H0298 T rS0298 98920 Дж 400K 66,615Дж К 125566 Дж
Константы равновесия:
|
|
r G0298 |
|
|
|
|
118771 Дж |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20 |
|||||
KP |
exp |
|
|
|
exp |
|
|
|
|
|
6, 75 10 |
|
|
|
|
Дж |
|
|
|
||||||||
|
|
RT |
|
|
|
|
|
|
|
||||
298 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
моль К |
|
|
|
|
|
|
|
|
r G0400 |
|
|
|
|
125566 Дж |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
16 |
||||||
KP |
exp |
|
|
|
exp |
|
|
|
|
|
2,5 |
10 |
|
|
|
|
Дж |
|
|
|
|||||||
|
|
RT |
|
|
|
|
|
|
|
||||
400 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
моль К |
|
|
|
|
|
|
Так как реакция экзотермическая, то с увеличением температуры константа равновесия уменьшается,
равновесие смещается влево.
Задание 2
Известны значения: T1, T2, τ1, τ2
Энергию активации рассчитаем исходя из интегральной формы уравнения Аррениуса:
|
|
|
k2 |
|
|
|
|
EA |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
ln |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
k1 |
|
|
|
R |
T1 |
|
|
T2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
k2 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
k |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
1 |
|
EA |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
ln |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
R |
T1 |
|
|
T2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
E |
|
|
|
RT1T2 |
ln 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
T2 T1 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Задание 3 |
|
|
|
|||||
Рассчитаем стандартную энтальпию каждой реакции: |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2NO2(г) ↔ 2NO(г) + O2(г) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
r H0298 |
f H0298 (продуктов р-ции) f H0298 (исх. веществ) |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2 |
H0 |
(NO |
(г) |
|
) |
H0 |
|
(O |
2(г) |
) 2 |
H0 |
|
(NO |
2(г) |
) |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
f |
|
|
298 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f |
298 |
|
|
|
f |
298 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
2 90,37 кДж/моль +0 кДж/моль 2 33,89 кДж/моль 112,96 кДж |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
r |
H0 |
|
|
0 , реакция эндотермическая. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
298 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
CO(г) + H2O(г) ↔ CO2(г) + H2(г) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
r H0298 |
f H0298 (продуктов р-ции) f H0298 (исх. веществ) |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
f |
H0 |
|
|
(CO |
2(г) |
) |
H0 |
(H |
2(г) |
) |
H0 |
(CO |
(г) |
) |
f |
H0 |
(H |
O |
(г) |
) |
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
298 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f |
|
298 |
|
|
|
f |
|
298 |
|
|
|
|
298 |
2 |
|
|
|||||||||||||
393,51 кДж/моль +0 кДж/моль 110,5 кДж/моль + ( 241,84 кДж/моль) 41,17 кДж
|
H0 |
0 , реакция экзотермическая. |
|
|
||
|
r |
298 |
|
|
|
|
Уравнение изобары Вант-Гоффа: |
d ln K p |
|
r H0 |
|||
dT |
RT2 |
|||||
|
d ln K p |
- температурный коэффициент |
|
|
||
|
|
|
|
|
||
|
|
dT |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Если r H0 < 0, то d ln K p 0 , то есть с повышением температуры константа равновесия Кр dT
уменьшается, а равновесие смещается влево.
Если r H0 > 0, то d ln K p 0 , то есть с повышением температуры константа равновесия Кр dT
увеличивается, а равновесие смещается вправо.
В реакции CO(г) + H2O(г) ↔ CO2(г) + H2(г) при повышении температуры константа равновесия KP
уменьшается.
График зависимости константы равновесия от температуры: