Рассчитайте энтальпию реакции если известно что глюкоза 1264

Вычисление значений энтальпии, энтропии и энергии Гиббса химических реакций

Изменение энтропии для химических процессов

Задача 55.
Вычислите изменение энтропии для химических процессов, протекающих по уравнениям:
a) 2NO_(г) + O_2(г) = 2NO_2(г);
б) 2H₂S_(г) + 3O_2(г) = 2SO_2(г) + 2H₂O_(ж).
Решение:
Согласно 3-му следствию из закона Гесса, изменение энтропии химического процесса (ΔS°) определяется как разность сумм энтропий продуктов реакции и реагентов с учетом их стехиометрических коэффициентов в уравнении реакции. Расчет энтропии будем вести по формуле Гесса:

a) 2NO_(г) + O_2(г) = 2NO_2(г)
Для этой реакции составaим уравнение расчета изменения энтропии в стандартных условиях:

По табличным данным установим значения энтропий (S°) участников процесса (Дж/моль·К):

Подставив найденные значения энтропий в искомое уравнение, и произведя расчеты, получим:

Заметим при этом, что отрицательное значение изменения энтропии (убывание энтропии) свидетельствует о невозможности осуществления указанного процесса самопроизвольно в стандартных условиях.

б) 2H₂S_(г) + 3O_2(г) = 2SO_2(г) + 2H₂O_(ж).
Для этой реакции составим уравнение расчета изменения энтропии в стандартных условиях:

ΔS° = [2 · S0SO2(г) + 2 · S0H2O(ж)] – [2 · S0H2S(г) + 3S°O_2(г)].

По табличным данным установим значения энтропий (S0) участников процесса (Дж/моль·К):

Подставив найденные значения энтропий в искомое уравнение, и произведя расчеты, получим:

Таким образом, отрицательное значение изменения энтропии (убывание энтропии) свидетельствует о невозможности осуществления указанного процесса самопроизвольно в стандартных условиях.

Вычисление энтальпии реакции

Задача 56.
Экспериментально установлено, что при взаимодействии 2,3 г натрия с водой выделяется 14,0 кДж теплоты. Вычислите энтальпию реакции.
Решение:
m(NaOH) = 2,3 г;
М(NaOH) = 46 г/моль;
Q = 14,0 кДж.
Уравнение реакции:

Можно проверить, используя табличные данные и следствие из закона Гесса, получим:

Р.S. Слишком большое расхождение с табличными данными (-1808,6 кДж/моль) указывает на то, что ∆H° = –1587 кДж, указанное значение в условии задачи, иное (-381,6 кДж/моль).

Определение температуры наступления равновесия реакции

2. Находим ∆S°х.р. для данной системы
Согласно 3-му следствию из закона Гесса, изменение энтропии химического процесса (ΔS°) определяется как разность сумм энтропий продуктов реакции и реагентов с учетом их стехиометрических коэффициентов в уравнении реакции. Расчет энтропии будем вести по формуле Гесса:

Ответ: равновесие системы наступит при 386,9 К.

Определение направления химической реакции

Переведем температуру из шкалы Цельсия в шкалу Кельвина: Т = 273 + 25 = 298 К. Для расчета ∆G°(298) воспользуемся уравнением:

Расчет энергии Гиббса реакции образования беспорядочного клубка лизин

Задача 60.
В отсутствии денатурирующих агентов константа равновесия Кр реакции образования беспорядочного клубка лизина при 298 К и рН = 7 равна 7,8. Рассчитать ∆G° ₂₉₈ и оценить биологический аспект полученной величины.
Решение:
Рассчитаем ∆G°₂₉₈ из формулы ∆G° = –RTlnK, получим:

Так как ∆G° имеет отрицательное значение, (∆G°

Если ∆G° равно нулю (∆G° = 0), то реакция находится в равновесном состоянии.
Если ∆G° положительно (∆G° > 0), то реакция протекать самопроизвольно в прямом направлении не может. Однако обратная реакция идет самопроизвольно.

Источник

Стандартные энтальпии образования веществ, стандартные энтропии и стандартные энергии Гиббса образования веществ

Стандартные энтальпии сгорания органических веществ, кДж/моль

Удельная теплота полного окисления веществ в условиях организма, кДж/г.

Обучающие задачи:

Рассчитайте DH 0 реакции, используя первое следствие закона Гесса, если

Решение: Тепловой эффект данной реакции можно рассчитать, применяя второе следствие из закона Гесса:

Задача 3.Рассчитайте стандартную энтропию реакции:

глицин глицин глицилглицин

Если S 0 _{(глицилглицина)} = 231 Дж/моль×К;

S 0 _{(глицина)} = 159 Дж/ моль×К;

S 0 ( H₂O) = 70 Дж/моль×К;

Решение:

Задача 4.Теплота сгорания углеводов, белков и жиров составляет 17, 17 и 39 кДж

Решение: Рассчитываем сколько энергии выделяется при окислении углеводов, белков и жиров

DH = (451×17) + (113 × 17) + (106 × 39) = 13722 кДж.

Ответ: Суточная потребность в энергии равна 13722 кДж.

Задача 5. Почему процесс денатурации белка при 40 0 С является самопроизвольным, если реакция эндотермическая и тепловой эффект составляет 2830 Дж/моль? Значение DS для данной реакции равно 288 Дж/моль∙К

Ответ: Поскольку DG 0 С протекает самопроизвольно, повышение температуры тела может представлять опасность для жизнедеятельности организма.

Задача 6. Вычислите энергию Гиббса, являющуюся критерием самопроизвольности процессов, для реакции гликолиза при стандартных условиях: С₆H₁₂О₆ (р-р) ® 2С₃H₆О₃ (р-р) (молочная кислота).

Решение:

Ответ:т.к. ΔG 0 0 С по стандартным значениям энтальпий образования и абсолютных энтропий для данной реакции: СО + 2Н₂ = СН₃ОН

S 0 (H₂) = 131 Дж/моль×К

Задача 8.Рассчитайте константу равновесия при 310 К для реакции АТФ + АМФ ↔ 2АДФ, если свободная энергия Гиббса реакции ΔG°=-2,10кДж/моль.

Ответ: Kc = 2,26

Решение: Для определения направления протекания реакции воспользуемся уравнением изотермы

Вывод: реакция самопроизвольно протекать в прямом направлении не может, т.к. DG>0.

Решение: воспользуемся уравнением изобары химической реакции:

T₁ = 273 + 627 = 900 K

T₂ = 273 + 727 = 1000K

Задача 11.Для реакции Н₂О(г) + СO(г) ® CO₂(г) + H₂(г) константы химического равновесия равны: при 800 0 С Кр = 2,87, при 1000 0 С Кр = 1,39. Вычислите тепловой эффект этой реакции.

Решение: Применив, уравнение изобары химической реакции, рассчитаем DН

Примем T₁ = 800 + 273 = 1073 K

T₂ = 1000 + 273 = 1273 K

Задачи для самостоятельного решения:

Задача 1.На испарение 1 моля воды требуется 40 кДж. Сколько теплоты будет потеряно за день при выделении через кожу 720г воды?

Ответ:1600 кДж

Задача 2.Пероксид водорода (Н₂О₂) в виде раствора с массовой долей 3 %. используется в медицине для обработки ран. Докажите, что процесс разложения пероксида водорода в присутствии фермента каталазы является самопроизвольным, используя для расчёта значения стандартной энтропии образования исходных веществ и продуктов реакции:

Ответ: ΔS = 62,5 Дж/моль × К

Задача 3. При сжигании метана объемом 2 м 3 выделяется 79600 кДж теплоты. Рассчитайте стандартную теплоту сгорания метана.

Ответ: 891,52 кДж/моль

Задача5.Вычислите стандартную энтальпию образования этанола, воспользовавшись необходимыми для этого стандартными энтальпиями сгорания.

Задача 6. Константа равновесия реакции N₂0₄(г) ↔ 2N0₂ (г) при 25°С равна 0,1. В каком направлении будет идти реакция при следующих концентрациях веществ:

Задача 7. Для реакции H₂ + I₂ ® 2HI при 444 0 С константа равновесия равна 50. Определите направление процесса, если исходная смесь имеет следующий состав: С(H₂) = 2моль/л, С(HI) = 10моль/л.

Ответ:Состояние равновесия, т.к ∆G=0.

Ответ: 6,1

Ответ: 59,6 кДж/моль.

Задача 10. Используя значение ΔG° установите, существует ли угроза отравления больного при использовании в качестве наркотического средства оксида азота(I), Токсичный оксид азота (II) может образовываться по реакции: 2N₂O + O₂ = 4NO. Все вещества находятся в газообразном состоянии. Справочные данные см. в таблице.

Тестовые вопросы

1) 148,5 2) 297 3) 594 4)74,25

2. В реакции, протекающей в соответствии с термохимическим уравнением

выделилось 23 кДж теплоты. Объём полученного (при н.у.) аммиака

1) 5,6 л 2) 11,2л 3) 22,4л 4) 44,8л

3) По термохимическому уравнению реакции С₂Н₄ + Н₂О ↔ С₂Н₅ОН +46 кДж

вычислите объём взятого этилена (н,у.), если известно, что выделившаяся в этом процессе теплота составила 138 кДж.

1) 44,8 л 2) 22,4л 3) 67,2 4) 89,6л

4. В реакцию, протекающую в соответствии с термохимическим уравнением

2Al + 3S = Al₂S₃ +509 кДж вступило 108 г алюминия. Количество выделившейся теплоты равно

1) 242,5 кДж 2) 509 кДж 3) 1018 кДж 4) 2036 кДж

5. В результате реакции, термохимическое уравнение которой 2Al +Fe₂O₃ = Al₂O₃ + 2 Fe +848 кДж, выделилось 169,6 кДж теплоты. Масса образовавшегося железа равна:

1) 11,2 г 2) 22,4 г 3) 56 г 4) 28 г

6. По термохимическому уравнению реакции горения ацетилена 2С₂Н₄ + 5О₂ = 4СО₂ + 2Н₂О +2610 кДж рассчитайте, сколько выделится теплоты, если в реакцию вступило 67, 2 л ацетилена (н.у.)

1) 870 кДж 2) 3915 кДж 3) 5220 кДж 4) 7830 кДж

7. В результате реакции, термохимическое уравнение которой 2С₂Н₄+ 5О₂ = 4СО₂ + 2Н₂О +2610 кДж выделилось 652, 5 кДж теплоты. Объём сгоревшего ацетилена равен

1) 11,2 л 2) 22,4 л 3) 44,8 л 4) 67,2 л

8. Какое выражение соответствует константе химического равновесия для данной реакции N₂+3H₂ = 2NH₃

9. Как нужно изменить давление, чтобы реакция гемоглобина с кислородом

Hb + O₂ « HbO₂ была смещена вправо

1) уменьшить давление 2) увеличить давление 3) давление не влияет

10. Какое значение константы равновесия соответствует данной реакции 2NO +O₂ « 2NO₂

11. Как нужно изменить давление реакции N₂+3H₂ « 2 NH₃, чтобы сместить равновесие вправо

1) уменьшить 2) увеличить

3) не изменять 4) увеличить давление NH₃

12. Будет ли влиять давление на смещение равновесия данной реакции H₂ + Cl₂ = 2 HCl

3) сместит равновесие вправо 4) сместит равновесие влево

13. Какие значения должна принимать энергия Гиббса, чтобы процесс шёл в обратном направлении

2) DG 0 > 0 4) DG 0 = 1

14. Равновесие в реакции, уравнение которой СН₄(г) + 4S(ж) ↔ СS₂(г) + 2Н₂S(г), ΔH 0

1) повышении давления 3) понижении температуры

2) использовании катализатора 4) повышении концентрации NOCl₂

19. Для смещения равновесия в системе SO_2(г)+Cl_2(г) SO₂Cl_2(г), DH°

20. На состояние химического равновесия в системе 2SO_2(г) + О_{2 (г)} ↔2 SO₃, ΔH 0

Дата добавления: 2016-06-24 ; просмотров: 9542 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Задачи к разделу Основы термодинамики с решениями

Здесь вы найдете примеры задач на вычисление таких термодинамических параметров как энтальпия, энтропия, энергия Гиббса. Определение возможности самопроизвольного протекания процесса, а также составление термохимических уравнений.

Задачи к разделу Основы термодинамики с решениями

Задача 1. Рассчитайте стандартную энтальпию и стандартную энтропию химической реакции. Определите в каком направлении при 298 °К (прямом или обратном) будет протекать реакция. Рассчитайте температуру, при которой равновероятны оба направления реакции.
Fe₂O_{3 (к)} + 3H₂ = 2Fe_(к) + 3H₂O_(г)

Используя справочные данные стандартных энтальпий веществ, находим:

Используя справочные данные стандартных энтропий веществ, находим:

При Т=298°К, ΔG > 0 – реакция не идет самопроизвольно, т.е. реакция будет протекать в обратном направлении.

Чтобы рассчитать температуру, при которой равновероятны оба направления реакции, надо ΔG приравнять к нулю:

При Т = 705,83 К реакция будет идти равновероятно как в прямом так и в обратном направлении.

Задача 2. Вычислите энергию Гиббса и определите возможность протекания реакции при температурах 1000 и 3000 К.

Вычисления энергии Гиббса проводим согласно выражению:

Необходимо рассчитать энтальпию и энтропию химической реакции.

Используя справочные данные стандартных энтальпий веществ, находим:

Аналогично, используя справочные данные стандартных энтропий веществ, находим:

Найдем энергию Гиббса при 1000 К

ΔG₁₀₀₀ > 0, следовательно, реакция самопроизвольно не идет.

Найдем энергию Гиббса при 3000 К

ΔG3₀₀₀ ˂ 0, следовательно, реакция протекает самопроизвольно.

Задача 3. Определите тепловой эффект сгорания жидкого CS₂(ж) до образования газообразных СО₂ и SO_2. Сколько молей CS₂ вступят в реакцию, если выделится 700 кДж тепла?

Уравнение реакции сгорания жидкого сероуглерода следующее:

Тепловой эффект реакции вычислим подставляя справочные данные стандартных энтальпий веществ в выражение:

Т.е. при сгорании 1 моля сероуглерода выделяется 1075,1 кДж тепла

а при сгорании x молей сероуглерода выделяется 700 кДж тепла

Найдем х:

x = 700·1/1075,1 = 0,65 моль

Итак, если в результате реакции выделится 700 кДж тепла, то в реакцию вступят 0,65 моль CS₂

Реакция восстановления оксида железа (II) водородом имеет следующий вид:

4. FeO (к) + H₂ (г) = Fe (к) + H₂O (г)

Чтобы вычислить тепловой эффект реакции необходимо применить закон Гесса, т.е. реакцию 4. можно получить, если сложить реакции 1. и 2. и вычесть реакцию 1.:

Таким образом, тепловой эффект реакции восстановления оксида железа (II) водородом равен

Задача 5. Реакция горения бензола выражается термохимическим уравнением:
С₆Н_6(ж) + 7½ О_2(г) = 6СО_2(г) + 3Н₂О_(г) – 3135,6 кДж.
Вычислите теплоту образования жидкого бензола. Определите теплотворную способность жидкого бензола при условии, что стандартные условия совпадают с нормальными.

Тепловой эффект реакции равен:

В нашем случае ΔH_р-ции = – 3135,6 кДж, найдем теплоту образования жидкого бензола:

Теплотворная способность жидкого бензола вычисляется по формуле:

М(бензола) = 78 г/моль

Q_Т = – 3135,6· 1000 / 78 = — 4,02·10 4 кДж/кг

Теплотворная способность жидкого бензола Q_Т = — 4,02·10 4 кДж/кг

Исходя из приведенных данных, запишем термохимическое уравнение:

Тепловой эффект реакции равен:

Используя справочные данные теплот образования веществ, найдем теплоту образования С₂Н₅ОН_(ж):

ΔH 0 _{парообразования} = — 235,31 + 277,36 = 42,36 кДж/моль

Мы определили, что теплота образования С₂Н₅ОН_(ж) равна

ΔH 0 _{парообразования} = 42,36 кДж/моль

Задача 7. Чем можно объяснить, что при стандартных условиях, невозможна экзотермическая реакция:
СО_{2 (г)}+Н_{2 (г)} ↔ СО _(г)+Н₂О _(ж)?
Рассчитайте ΔG данной реакции. При каких температурах данная реакция становится самопроизвольной?

Рассчитаем ΔG данной реакции:

Для этого сначала определим ΔH и ΔS реакции:

Используя справочные данные стандартных энтальпий веществ, находим:

Аналогично, используя справочные данные стандартных энтропий веществ, находим:

Найдем энергию Гиббса при стандартных условиях

следовательно, реакция самопроизвольно не идет.

Найдем при каких температурах данная реакция становится самопроизвольной.

В состоянии равновесия ΔG_р-ции= 0, тогда

Задача 8. Рассчитав на основании табличных данных ΔG и ΔS, определите тепловой эффект реакции:
2 NO _(г) + Cl_{2 (г)} ↔ 2 NOCl_(г).

При постоянных температуре и давлении, изменение энергии Гиббса связано с энтальпией и энтропией выражением:

На основании табличных данных рассчитаем ΔG и ΔS

ΔH = — 40,64 + 298 · (-121,04/1000) = — 76,7 кДж/моль

Тепловой эффект реакции ΔH = — 76,7 кДж/моль

Задача 9. С чем будет более интенсивно взаимодействовать газообразный хлористый водород (в расчете на 1 моль): с алюминием или с оловом? Ответ дайте, рассчитав ΔG 0 обеих реакций. Продуктами реакций являются твердая соль и газообразный водород.

Рассчитаем ΔG 0 для реакции взаимодействия газообразного хлористого водорода (в расчете на 1 моль) с алюминием

В реакции принимает участие 2 моль Al(т), тогда ΔG_р-ции1 1 моля Al(т) равно

Рассчитаем ΔG 0 для реакции взаимодействия газообразного хлористого водорода (в расчете на 1 моль) с оловом:

Задача 10. Не прибегая к вычислениям, определите, какие знаки (>0, 0.

Источник