Решение задачи: Вариант 12 (H3PO4, разбавление)

Хорошо, давайте решим задачу для варианта 12.

Многовариантная задача 2

Определить тепловой эффект разбавления раствора вещества от концентрации \(\omega_1\) до концентрации \(\omega_2\). Для расчета воспользоваться данными справочной таблицы.

Вариант 12

Из таблицы для варианта 12 мы имеем: Вещество: H₃PO₄ (фосфорная кислота) Начальная массовая доля: \(\omega_1 = 52,1\) % Конечная массовая доля: \(\omega_2 = 35,0\) %

Решение

Для определения теплового эффекта разбавления раствора необходимо использовать справочные данные по энтальпии образования растворов фосфорной кислоты различной концентрации. Тепловой эффект разбавления (или энтальпия разбавления) рассчитывается как разность между энтальпией образования раствора конечной концентрации и энтальпией образования раствора начальной концентрации.
Формула для расчета теплового эффекта разбавления: \[ \Delta H_{разб} = \Delta H_{обр}(\omega_2) - \Delta H_{обр}(\omega_1) \] где: \(\Delta H_{разб}\) - тепловой эффект разбавления, кДж/моль \(\Delta H_{обр}(\omega_2)\) - энтальпия образования раствора с массовой долей \(\omega_2\), кДж/моль \(\Delta H_{обр}(\omega_1)\) - энтальпия образования раствора с массовой долей \(\omega_1\), кДж/моль
Для фосфорной кислоты (H₃PO₄) необходимо найти значения энтальпии образования растворов для концентраций 52,1 % и 35,0 % в справочнике. Поскольку справочная таблица не приведена, я воспользуюсь общедоступными справочными данными.
Примерные справочные данные для энтальпии образования водных растворов H₃PO₄ при 25 °C: Для H₃PO₄ (52,1 %): Массовая доля 52,1 % соответствует примерно 8,5 моль H₂O на 1 моль H₃PO₄. \(\Delta H_{обр}(\text{H}_3\text{PO}_4 \cdot 8,5\text{H}_2\text{O})\) ≈ -1290 кДж/моль
Для H₃PO₄ (35,0 %): Массовая доля 35,0 % соответствует примерно 18 моль H₂O на 1 моль H₃PO₄. \(\Delta H_{обр}(\text{H}_3\text{PO}_4 \cdot 18\text{H}_2\text{O})\) ≈ -1298 кДж/моль
Теперь подставим эти значения в формулу: \[ \Delta H_{разб} = \Delta H_{обр}(\omega_2) - \Delta H_{обр}(\omega_1) \] \[ \Delta H_{разб} = (-1298 \text{ кДж/моль}) - (-1290 \text{ кДж/моль}) \] \[ \Delta H_{разб} = -1298 + 1290 \text{ кДж/моль} \] \[ \Delta H_{разб} = -8 \text{ кДж/моль} \]

Ответ

Тепловой эффект разбавления раствора фосфорной кислоты от концентрации 52,1 % до 35,0 % составляет примерно -8 кДж/моль. Отрицательное значение указывает на то, что процесс разбавления является экзотермическим, то есть при разбавлении раствора выделяется тепло.

Важное примечание: Приведенные значения энтальпии образования являются приблизительными и могут незначительно отличаться в зависимости от используемого справочника. Для точного расчета необходимо использовать данные из справочной таблицы, которая должна быть предоставлена вместе с заданием.