Вычислить изменение стандартной энтальпии реакции

(4) Fe₂O_3(к) + 3CO _(г) = 2Fe _(к) + 3СО_2(г) (4.13)

Дано: Термохимические уравнения трех реакций

заданной реакции - ?

РЕШЕНИЕ:

Комбинируя уравнения (4.10),(4.11) и (4.12), необходимо получить искомое уравнение.

Для этого следует:

1. Определить искомое и заданные уравнения.

Искомое уравнение (4.13), а заданные - (4.10),(4.11) и (4.12).

2. Искомое уравнение получим путем сложения предварительного подготовленных заданных уравнений.

3. Предварительная подготовка заданных уравнений заключается в:

а) условном исключении из заданных уравнений тех участников реакции, которые отсутствуют в искомом уравнении:
б) умножении заданных уравнений и их тепловых эффектов на числа, которые позволяют получить коэффициенты, стоящие перед теми же веществами в искомой реакции:

в) умножении заданных реакций и тепловых эффектов на (-1) в случае, если для получения искомого уравнения необходимо перенести вещества заданной реакции вправо или влево от знака равенства.

4. Складываем левые и правые части предварительно подготовленных заданных уравнений и их тепловые эффекты.

Для решения задачи в первом термохимическом уравнении приводим в соответствие коэффициенты, необходимые для получения искомого уравнения. Для этого уравнение (4.10) умножаем на 3/2, получаем:

3CO_(г) + 3/2 О_2(г) = 3CO_2(г) (4.14)

Заданное уравнение (4.11) умножаем на (-1), т.к. в искомом уравнении 2Fe _(к) стоят в правой части уравнения, а в заданном в левой части уравнения, в результате получаем:

-2Fe_(к) - O_2(г) = -2FeO_(к) (4.15)

Заданное уравнение (4.11) умножаем на (-1/2), т.к. в искомом уравнении имеем 1 моль Fe₂O_3(к), который находится в левой части уравнения, а в заданном 2 моль Fe₂O₃, находится в правой части уравнения, в результате получаем:

-2FeO_(к) - ½О_2(г) = -Fe₂O_3(к) (4.16)

Складываем левые и правые части уравнений (4.14), (4.15),(4.16):

3CO _(г) + 3/2 О_2(г) - 2Fe _(к) + O_2(г) - 2FeO _(к) - ½О_2(г) =

= 3CO_2(г) -2FeO _(к) - Fe₂O_3(к)

После сокращения получим:

3CO _(г) - 2Fe _(к) = 3CO_{2 (г)} - Fe₂O_3(к)

Перенесем значения со знаком минус из левой части в правую, а из правой в левую часть уравнения получаем уравнение (4.13):

3CO _(г) + Fe₂O_3(к) = 3CO_{2 (г)} + 2Fe _(к)

Значение изменения стандартной энтальпии реакции вычислим путем сложения изменений стандартных энтальпий реакций (4.14), (4.15), (4.16), умноженных на те же коэффициенты.

=(-566) · 3/2 + (-529,6) · (-1) + (-585,2) · (-1/2) =-26,8 кДж

Ответ: = - 26,8 кДж

СКОРОСТЬ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ И ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ

УРОВЕНЬ А

1. Реакция между веществами А и В выражается уравнением: А_(Г) + 2В_(Г) = 2С_(Г). Константа скорости этой реакции равна 0,1. Начальные концентрации реагирующих веществ с = 0,4 моль/л, с = 0,8 моль/л. Вычислить начальную скорость реакции и определить, во сколько раз она изменится, если концентрация вещества А уменьшится на 0,1 моль/л.

Дано: Уравнение реакции, К = 0,1, C = 0,4 моль/л, C = 0,8 моль/л, уменьшается на 0,1 моль/л нач. –? - ?

РЕШЕНИЕ: В простейших одностадийных реакциях скорость пропорциональна концентрациям реагирующих веществ в степенях, равных их стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции: = k· · (5.1) = k·C · = 0,1∙0,4·0,82 = =0,0256 моль/(л∙с). Уменьшение концентрации вещества А на 0,1 моль/л сопровождается уменьшением концентрации вещества В на 0,2 моль/л, так

как исходные вещества реагируют между собой согласно стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции:

1моль А – 2 моль В

0,1 моль А – х моль В

х = моль.

Тогда = 0,1(0,4-0,1)(0,8-0,2)² = 0,0108 моль/(л·с).

В связи с уменьшением концентрации реагирующих веществ в ходе реакции скорость реакции уменьшается:

= .

Ответ: = 0,0256 моль/(л∙с).

При уменьшении концентрации вещества А на 0,1 моль/л скорость реакции уменьшилась в 2,37 раза.

2. Как изменится скорость реакции:

2CO_(Г) + O_2(Г) = 2CO_2(Г), если: а) уменьшить давление в системе в 2 раза; б) уменьшить объем системы в 3 раза?

Дано: Уравнение реакции, а) Р уменьшается в два раза, б) V уменьшается в три раза   –?

РЕШЕНИЕ:   На основании закона действующих масс = k· · (5.2) а) уменьшение давления в системе в 2 раза равносильно уменьшению концентраций реагирующих веществ во столько же раз. Следовательно:

= k· · = · · k·( · = .

Тогда:

= .

б) уменьшение объема в системе в 3 раза равносильно увеличению концентрации реагирующих веществ во столько же раз:

= k·(3 )²·(3 ) = 3²·3·k·( · = 27 .

Тогда: = 27 .

Ответ: а) при уменьшении давления в 2 раза скорость реакции уменьшится в 8 раз; б) при уменьшении объема системы в 3 раза скорость реакции увеличится в 27 раз.