1 курс (энергетики) / защита работы 2 / zaschita_2_bilet_14
.pdf
Защита 2. Билет 14
Задача 1
Fe2O3(тв) + 3H2(г) →2Fe(тв) + 3H2O(г)
Стандартная энтальпия реакции при T=298K:
r H0298 f H0298 (продуктов реакции) f H0298 (исходных веществ)2 f H0298 (Fe(тв) ) 3 f H0298 (H2O(г) ) ( f H0298 (Fe2O3(тв) ) 3 f H0298 (H2(г) ))
2 0 кДж/моль 3 ( 241,84 кДж/моль) ( 821,32 кДж/моль + 3 0 кДж/моль) 95,8 кДж 95800 Дж Стандартная энтропия реакции при T = 298K:
rS0298 S0298 (продуктов реакции) S0298 (исходных веществ)
2S0298 (Fe(тв) ) 3S0298 (H2O(г) ) S0298 (Fe2O3(тв) ) 3S0298 (H2(г) )
2 27,15 Дж моль К 3 188, 74 Дж моль К 89,96 Дж моль К 3 130, 6 Дж моль К 138,76 Дж К
Стандартное значение изменения энергии Гиббса при T = 298K
rG0298 r H0298 T rS0298 95800 Дж 298K 138,76 Дж K 54450 Дж
Парциальные давления веществ: p(H2O) 0,9
p(H2 ) 1,5
Рассчитаем изменение энергии Гиббса при T = 298K и указанных парциальных давлениях газов,
исходя из уравнения изотермы Вант-Гоффа:
G |
G |
0 |
RT ln |
p3 (H2O) |
54450 Дж 8,314 |
Дж |
моль К |
298К ln |
0,93 |
50653Дж |
|
|
|
|
|
|
|||||||
r 298 |
r |
298 |
|
3 |
(H2 ) |
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
p |
|
|
|
|
1,5 |
|
|
r G298 >0. Реакция протекает в обратном направлении. Восстановление Fe2O3 до Fe невозможно в
данном случае.
Задача 2.
r GT RT ln KP
Отсюда константа равновесия :
KP exp r GTRT
Если rGT 0 , то Kp > 1 Если rGT 0 , то Kp = 1 Если rGT 0 , то Kp < 1
Физический смысл Kp > 1 : равновесие смещено в сторону продуктов реакции, то есть в равновесной смеси преобладают продукты реакции.
Физический смысл Kp < 1 : равновесие смещено в сторону исходных веществ, то есть в равновесной смеси преобладают исходные вещества
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Задача 3. |
|
|
|
|
|
H3O(p-p) OH(p-p) 2H2O(ж) |
|
Реакция является реакцией 2 порядка, так как константа скорости |
|||||||||||||
|
|||||||||||||||
С0 = 0,01 моль/л |
|
выражена в л |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
моль с |
|
|
|
|
|
k 1,3 1011 л |
|
Период полупревращения для реакции 2 порядка: |
|
||||||||||||
моль с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КС 1,8 1016 |
|
0,5 |
|
|
1 |
|
|
1 |
|
|
7,7 10 |
10 |
|||
|
|
|
|
|
1,3 1011 л |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
k C0 |
с |
0,01 моль/л |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
k ? |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
моль |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 ? |
|
Рассчитаем константу скорости обратной реакции: |
|
||||||||||||
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КС |
|
k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
k |
|
1, 3 1011 л |
|
|
|
|
|||||
|
|
k |
|
|
|
|
моль с |
7, 2 10 6 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
КС |
|
|
|
1,8 1016 |
|
|
|
|
|||
(В условии опечатка, константа равновесия должна быть 1,8 1016 , а не 1,8 10 16 )