Расчет энтальпии образования оксида серы (IV). Возможность самопроизвольного протекания процесса при стандартных условиях

ВАРИАНТ 20

Задача №20: При образовании 1120мл (при стандартных условиях) оксида серы(IV) из простых веществ выделилось 14,8 кДж. Рассчитать энтальпию образования оксида серы (IV).

Решение:

Реакция горения серы в кислороде является экзотермической реакцией и выражается уравнением

S(тв) +O₂(г) =SO₂(г)

Энтальпия образования сложного вещества принимается равной энтальпии реакции образования одного моля этого вещества из простых веществ.

Термохимическое уравнение запишется

S(тв) +O₂(г) =SO₂(г)         ∆H  < 0

Как видно из термохимического уравнения для образования одного моля оксида серы необходимо израсходовать 1 моль серы. Один грамм-моль серы имеет массу 32 г. (см. Периодическую систему Д.И.Менделеева).

Из стереохимического уравнения видно, что на 1 моль серы приходится 1 моль оксида серы (IV). Следовательно, найдем массу серы, израсходованную на образование 1120 мл (1,120л) оксида серы (IV).

Для этого сначала необходимо воспользоваться формулой плотности вещества:

d = m/V,

где m – масса вещества, V – объем вещества.

Из формулы выразим массу:

m = d x V

Из табличных данных, плотность оксида серы (IV) равна 2,927 г/л. Значит, масса 1,120 л оксида серы (IV) составляет 3,278 г.

Теперь нужно найти количество вещества оксида серы (IV) в 3,278 г. По формуле

n=m/М

находим количество вещества оксида серы (IV). Оно составляет 0,05 моль. Следовательно, исходя из уравнения реакции, реальное количество вещества серы равно 0,05 моль.

Найдем массу серы, ушедшей на реакцию: 0,05 моль х 32 г/моль=1,6 г.

Составим соотношение:

при взаимодействии 1,6 г серы  выделилось (ΔΗ реакции) 14,8 кДж.

при соединении 32 г алюминия  ΔΗ реакции равна     X    кДж

X (тепловой эффект реакции) =  = –296 кДж.

Ответ. Энтальпия образования    оксида  серы (IV) равна –296 кДж/моль, т.к. это тепловой эффект образования одного моля этого вещества из простых веществ.

Задача №40:Указать возможность самопроизвольного протекания процесса при стандартных условиях

H₂S(г) + 2O₂ (г) = SO₃ (г) + H₂O(г).

Решение:

Значение энергии Гиббса является критерием самопроизвольности протекания химических реакций в прямом или обратном направлении:

при ΔG < 0 /реально меньше –2/ реакция идет самопроизвольно в прямом направлении.

Из термохимического уравнения следует, что в реакции участвуют и образуются вещества в количестве:

H₂S(г) + 2O₂ (г) = SO₃ (г) + H₂O(г).

Число молей:                              1          2             1               1

Из таблицы термодинамических функций (см. табл. 2) находим, что энергия Гиббса  образования веществ в стандартных условиях равна

ΔG°₂₉₈ кДж/моль            -33,50       0            -371,17        -228,61

Используя уравнение расчета энтальпии реакции

ΔG°_{298 реакции}   = [1· ΔG° _H2O+1· ΔG° _SO3] – [1 · ΔG°_O2  + 1 · ΔG°_H2S], 

находим

ΔG°_{298 реакции}   = [1 · (-228,61) + 1· (-371,17 )] – [1· (-33,50) + 1· (0)] = -566,28кДж/моль

Ответ.Энергия Гиббса реакции в стандартных условиях меньше нуля.  Это указывает, что данная реакция самопроизвольно идет в прямом направлении.

Задача №60: Указать направление смещения равновесия для реакции: а) при увеличении концентрации исходных веществ, б) при уменьшении  температуры системы, в) при увеличении давления в системе. Ответ обосновать. Написать выражение константы равновесия реакции через равновесные концентрации.

2CL₂ (г) + 2H₂O (г) <=>2HCL (г) + O₂(г)     ∆ H ^O < 0

Ответ:

Так как ∆ H ^O < 0, то реакция экзотермическая. Значит, по принципу Ле Шателье:

а) при увеличении концентрации исходных веществ равновесие в реакции будет сдвигаться вправо (в сторону прямой реакции), т.к. при повышении концентрации одного из веществ (исходных или продуктов) равновесие сдвигается в направлении расхода этого вещества и наоборот.

б) при уменьшении  температуры системы равновесие в реакции будет сдвигаться вправо (в сторону прямой реакции), т.к. при понижении температуры системы химическое равновесие смещается  в направлении экзотермической реакции (реакции, идущей с выделением тепла) В нашем случае прямая реакция – экзотермическая.

в) при увеличении давления в системе равновесие в реакции будет сдвигаться вправо (в сторону прямой реакции), т.к.при повышении давления в системе равновесие смещается в направлении образования веществ (реагентов или продуктов) с меньшим объемом (меньшим  числом молей веществ в газообразном состоянии).

При состоянии равновесия, когда скорости прямой и обратной реакций равны

(V_пр = V_обр )  или     К_пр▪ [CL₂]²▪ [H₂O] ² = К_обр▪ [HCL]²▪ [O₂]

константа равновесия через равновесные концентрации запишется 

К_равн. = К_пр / К_обр = [HCL]²▪ [O₂] /[CL₂]²▪ [H₂O] ²

 

 

Задача №80: Сколько неспаренных электронов содержится в электронной оболочке атомов элементов вольфрама и криптона. Ответ обосновать.

Решение:

Вольфрам – элемент шестой группы б-подгруппы 6 периода периодической системы элементов Д.И. Менделеева.

Атомный номер 74.

Электронная формула вольфрама:

1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d⁴

Так как последний d-уровень заполнен меньше, чем на половину, у вольфрама в электронной оболочке содержится 4 неспаренных электрона (в соответствии с принципом Паули).