F2 + H2O => 2HF + O
Для начала найдем стандартные теплоты образования (∆H0298) и энтропии веществ (∆S0298), участвующих в реакции
Вещество HF O F2 H2O
∆H0298, кДж/моль -268.61 249.18 0 -241.84
∆S0298 , Дж/(моль*K) 173.51 160.95 202.9 188.74
Cp, 298, Дж/моль*К 29.16 21.90 31.32 33.56
1)Определить стандартный тепловой эффект реакции при стандартной температуре
Тепловой эффект химической реакции определим при помощи следствия из закона Гесса
Тепловой эффект химической реакции равен сумме теплот образования продуктов реакции за вычетом суммы теплот образования исходных веществ с учетом стехиометрических коэффициентов.
ν ∆H298 обр0продукт.р-ции-ν ∆H298 обр0исх.вещ-в
F2 + H2O => 2HF + O
∆H0298 реак = (2∆H298 обр0HF + ∆H298 обр0O ) – ∆H298 обр0F2 – ∆H298 обр0 H2O
∆H0298 реак = 2(-268.61)+ (249.18) – (0) – (-241.84) = -46.2 кДж/моль
2)Экзо или эндо
У нас получилось ,что ∆H0298 реак = -46.2кДж/моль.
∆H0298 реак < 0
Это значит, что в результате реакции происходит выделение теплоты, реакция экзотермическая
3)вычислите изменение энтропии при протекании реакции в стандартных условиях
Из следствия из закона Гесса:
∆S0298 реакции =ν S298 обр0пр.р-ции-ν S298 обр0исх.вещ-в
∆S0298 реак = (2S298 обр0HF + S298 обр0O ) – S298 обр0F2 – S298 обр0 H2O
∆S0298 реак = 2*173.51 + 160.95 – 202.9 – 188.74 = 116.33 Дж/моль*К
Переведем в кДж/моль*К
116.33 Дж/моль*К = +116.33 кДж/моль*К
4)объясните причину изменения знака энтропии
Наибольшую энтропию имеют газы. Поэтому, если при реакции увеличивается количество газообразных веществ , то увеличивается и энтропия системы.
F2 + H2O => 2HF + O
По нашей реакции у нас число моль газов после реакции увеличилось, значит и ∆S > 0.
5)Определите изменение энергии Гиббса при стандартных условиях
Энергия Гиббса определяется по формуле:
∆G0298 = ∆H0298 -T ∆S0298
∆G0298 = ( -46.2) кДж/моль – 298 (+ 0.11633) = -80.86 кДж/моль
6)вычислите значение стандартной константы равновесия реакции
∆G0 = -RTlnКр => lnКр = – ∆GRT
При T= 298 К
lnКр = – ∆GRT = – -80.86*10008,31*298 = 32.65 Кр = e32.65 = 1.5*1014
7) по значению константы равновесия определите, в какую сторону смещено равновесие и насколько оно существенно
Так как Константа равновесия НАМНОГО больше 1,
Кр >> 0, значит химическое равновесие СИЛЬНО смещено в сторону образования продуктов реакции
8) вычислите энергию Гиббса и константу равновесия при T=398 К
Чтоб рассчитать энергию Гиббса при T=398К рассчитаем ∆H0398 реак и
∆S0398 реак.
Зависимость теплового эффекта от температуры определяется уравнением Кирхгофа
∆H0T = ∆H0298 + ∆C0298 (T-298)
Теплоемкости всех веществ, участвующих в химической реакции постоянны и равны С0р, 298
Вещество HF O F2 H2O
Cp, 298, Дж/моль*К 29.16 21.90 31.32 33.56
∆С0р, 298 вычисляется с использованием следствия из закона Гесса
∆С0298 = 2С0p (HF) + С0p (O) – С0p (F2) – С0p (H2O)
∆С0298 = 2*29.16 + 21.90 – 31.32 – 33.56 = 15.34 Дж/моль*К
Подставляем:
∆H0298 реак = -46.2 кДж/моль = -46200 Дж/моль
∆H0398 = (-46200) + (15.34) (398-298) = -44 666 Дж/моль
рассчитываем ∆S0398
Рассчитываем
∆G0398 = ∆H0398 -398 ∆S0398
∆G0398 = (-44 666) -398(120.77)= -92 732.46 Дж/моль = -92.73 кДж/моль
9) сопоставьте значение констант равновесия при 298 К и 398 К , укажите причину изменения этих величин.
Вычислим Константу равновесия при 398 К
∆G0 = -RTlnКр => lnКр = – ∆GRT
При T= 398 К
lnКр = – ∆GRT = – -92.73*10008,31*398 = 28 Кр = e28 = 1.44 *1012
Сопоставляя К298 = 1.5*1014 и К398 = 1.44 *1012 приходим к выводу, что с ростом температуры Кравновесия уменьшается , и уменьшается выход продуктов реакции. Это произошло потому, что реакция экзотермическая, а по принципу Ле-Шателье с увеличением температуры, равновесие смещается в сторону эндотермической реакции, в нашем случае –по обратной.
1)Рассчитайте константу скорости реакции с указанием ее единиц измерения ( в четных вариантах графическим методом )
Среднее значение константы скорости реакции может быть найдено графически.
Пострoим график зависимости lg(C) = f(t)
C= 26,64, lg 26.64 = 1.425
C= 21.75 lg 21.75 = 1.337
C= 18.25 lg 18.25 = 1.261
C= 12.02 lg 12.02 = 1.08
t, мин 0 4,89 10,37 28,18 32
С,ммоль/л 26,64 21,75 18,25 12,02
lgC
1.425 1.337 1.261 1.08
Изобразим графически зависимость lgC от времени, откладывая эту величину по оси ординат, а время по оси
-99060349251,40
01,40
-6921522485351,15
01,15
-12255512592051,25
01,25
-857256978651,30
01,30
-1409702172971,35
01,35
-8699518205451,20
01,20
-9842529286201,10
01,10
-8001034359851,05
01,05
294005-7620lgC
19397412554300281940198120
-1587585725 747-12700 158750189865 197485-57150 0 4 6 10 12 18 24 28 t,мин
График зависимости lg(C) = f(t)
Так как у нас получилась прямая, значит у нас реакция первого порядка.
К = 2,303 tgα. Величину tg α получим из отношения противолежащего катета к прилежащему катету, исходя из графика зависимости:
К= 2,303 1,425-1,0828.18= 0,028 мин -1
Так как у нас реакция первого порядка, значит ее единицей измерения будет мин -1
2)определите период полупревращения(полураспада) исходных веществ
Уравнение для константы скорости реакции первого порядка:
k =
Заменив натуральные логарифмы на десятичные уравнение принимает следующий вид:
k = ,
где: τ – время реакции. С0 – исходная концентрация, С – концентрация вещества, не прореагировавшего ко времени τ (равновесная концентрация).
Время τ нужное для того, чтобы прореагировала половина С0, называется периодом полупревращения. Подставляя в уравнение значение τ1/2 = τ и С = , имеем:
τ1/2 =
3)на основании определенных вами константы скорости реакции К и начальной концентрации С0 реагентов вычислите концентрации исходных веществ ко времени τ . Определите степень превращения α исходных веществ к указанному времени τ
t, мин 0 32
С,ммоль/л 26.64 ?
Обозначим через Х количество прореагировавшего вещества и тогда выражение для Константы скорости первого порядка будет:
Или переведем в lg
Подставляем:
Решаем уравнение и получаем Х= 15.82
За 32 минуты прореагирует 15,82 ммоль вещества
Определим степень превращения:
Степень превращения – количество прореагировавшего реагента, отнесенное к его исходному количеству.
Х- количество прореагировавшего вещества, ммоль
С0 – исходное количество вещества
Vachpomoshnik100 4.5
Закончила известную лингвистическую школу английского языка Lenark. Ориентируюсь по многим предметам, связанные с языками и финансовыми, экономическими дисциплинами( психология, социология, экономика, менеджмент и т.д.)
