schoolФизика
verifiedРешено AI
Решение задачи по химии: CO + O2 = CO2 при 500K
help_outlineУсловие задачи
Помоги решить задание 1 по химии, где реакция в виде co+o2=co2 ; температура 500k. С с учётом взятых из справочника данных о веществах где co=-110.53. O2°=0. Co2=-393,51
lightbulbКраткий ответ
Решение задачи включает расчет теплового эффекта реакции CO + O2 = CO2 при 500K с использованием закона Гесса и справочных данных. Выполнены расчеты ΔH и ΔU.
Подробное решение
Для решения Задания 1 для реакции \(CO + O_2 = CO_2\) при \(T = 500\) К, выполним последовательные расчеты, которые удобно переписать в тетрадь.
Сначала составим уравнение реакции и уравняем его:
\[2CO_{(г)} + O_{2(г)} = 2CO_{2(г)}\]
1. Определение теплового эффекта реакции \(\Delta H\) при \(P = const\) и \(T = 298\) К.
По закону Гесса:
\[\Delta H_{298}^0 = \sum \Delta H_{f, прод}^0 - \sum \Delta H_{f, исх}^0\]
Используя справочные данные (в кДж/моль):
\(\Delta H_f^0(CO_2) = -393,51\)
\(\Delta H_f^0(CO) = -110,53\)
\(\Delta H_f^0(O_2) = 0\)
\[\Delta H_{298}^0 = 2 \cdot (-393,51) - [2 \cdot (-110,53) + 0]\]
\[\Delta H_{298}^0 = -787,02 + 221,06 = -565,96 \text{ кДж}\]
2. Определение теплового эффекта реакции \(\Delta U\) при \(V = const\) и \(T = 298\) К.
Связь между \(\Delta H\) и \(\Delta U\) выражается формулой:
\[\Delta H = \Delta U + \Delta n \cdot R \cdot T\]
Откуда:
\[\Delta U = \Delta H - \Delta n \cdot R \cdot T\]
Где \(\Delta n\) — изменение количества моль газообразных веществ:
\[\Delta n = n_{прод} - n_{исх} = 2 - (2 + 1) = -1\]
\(R = 8,314 \cdot 10^{-3} \text{ кДж/(моль}\cdot\text{К)}\)
\[\Delta U = -565,96 - (-1) \cdot 8,314 \cdot 10^{-3} \cdot 298\]
\[\Delta U = -565,96 + 2,48 = -563,48 \text{ кДж}\]
3. Сравнение \(\Delta H\) и \(\Delta U\).
Так как \(\Delta H = -565,96\) кДж, а \(\Delta U = -563,48\) кДж, то:
\[|\Delta H| > |\Delta U| \text{ (по модулю теплота при постоянном давлении больше)}\]
В алгебраическом смысле: \(\Delta U > \Delta H\).
4. Выделяется или поглощается теплота?
Так как \(\Delta H < 0\), реакция является экзотермической. Теплота выделяется.
5. Изменение теплового эффекта с увеличением температуры.
Для этого нужно знать изменение теплоемкости \(\Delta C_p\).
\[\Delta C_p = 2 \cdot C_p(CO_2) - [2 \cdot C_p(CO) + C_p(O_2)]\]
Обычно для этой реакции \(\Delta C_p < 0\). Согласно уравнению Кирхгофа, если \(\Delta C_p < 0\), то с ростом температуры величина \(\Delta H\) становится более отрицательной (тепловой эффект по модулю растет), либо рассчитывается по формуле:
\[\Delta H_T = \Delta H_{298} + \Delta C_p \cdot (T - 298)\]
6. Тепловой эффект \(\Delta H\) при температуре \(T = 500\) К.
Если принять \(\Delta C_p\) примерно постоянной (для школьного уровня часто \(\Delta H_T \approx \Delta H_{298}\)), то значение останется близким к \(-565,96\) кДж. Для точного расчета требуются значения теплоемкостей из справочника. Если их нет, указывают, что \(\Delta H\) незначительно изменится в зависимости от знака \(\Delta C_p\).