Решение задачи: Сгорание ацетилена

Решение задач (продолжение) Задача № 3.4 а) Вычислить, сколько теплоты выделится при сгорании 165 л (н.у.) ацетилена, если продуктами сгорания являются диоксид углерода и пары воды. 1. Запишем уравнение реакции сгорания ацетилена (\(C_2H_2\)): \[C_2H_2 (г) + 2,5O_2 (г) = 2CO_2 (г) + H_2O (г)\] 2. Рассчитаем тепловой эффект реакции (\(\Delta H^0_{х.р.}\)), используя справочные данные энтальпий образования: \(\Delta H^0_f (C_2H_2) = 226,7\) кДж/моль \(\Delta H^0_f (CO_2) = -393,5\) кДж/моль \(\Delta H^0_f (H_2O, г) = -241,8\) кДж/моль \[\Delta H^0_{х.р.} = [2 \cdot (-393,5) + (-241,8)] - 226,7 = -787,0 - 241,8 - 226,7 = -1255,5 \text{ кДж/моль}\] 3. Найдем количество вещества ацетилена: \[n(C_2H_2) = \frac{V}{V_m} = \frac{165}{22,4} \approx 7,366 \text{ моль}\] 4. Вычислим выделившуюся теплоту (\(Q\)): \[Q = n \cdot |\Delta H| = 7,366 \cdot 1255,5 \approx 9248 \text{ кДж}\] Ответ: выделится 9248 кДж теплоты. б) Возможна ли при стандартных условиях реакция \(4Al (к) + 3CO_2 (г) = 2Al_2O_3 (к) + 3C (к)\)? Для обоснования вычислим \(\Delta G^0_{х.р.}\): \(\Delta G^0_f (Al) = 0\) кДж/моль \(\Delta G^0_f (CO_2) = -394,4\) кДж/моль \(\Delta G^0_f (Al_2O_3) = -1582,3\) кДж/моль \(\Delta G^0_f (C) = 0\) кДж/моль \[\Delta G^0_{х.р.} = 2 \cdot \Delta G^0_f (Al_2O_3) - 3 \cdot \Delta G^0_f (CO_2)\] \[\Delta G^0_{х.р.} = 2 \cdot (-1582,3) - 3 \cdot (-394,4) = -3164,6 + 1183,2 = -1981,4 \text{ кДж}\] Так как \(\Delta G^0_{х.р.} < 0\), реакция при стандартных условиях термодинамически возможна. Задача № 3.5 а) Вычислить тепловой эффект реакции получения этилового спирта из этилена и паров воды, написать термохимическое уравнение и найти количество теплоты для 100 л этилена. 1. Уравнение реакции: \[C_2H_4 (г) + H_2O (г) = C_2H_5OH (г)\] 2. Данные для расчета: \(\Delta H^0_f (C_2H_4) = 52,3\) кДж/моль \(\Delta H^0_f (H_2O, г) = -241,8\) кДж/моль \(\Delta H^0_f (C_2H_5OH, г) = -235,3\) кДж/моль \[\Delta H^0_{х.р.} = -235,3 - (52,3 - 241,8) = -235,3 + 189,5 = -45,8 \text{ кДж}\] Термохимическое уравнение: \[C_2H_4 (г) + H_2O (г) = C_2H_5OH (г); \Delta H = -45,8 \text{ кДж}\] 3. Теплота для 100 л \(C_2H_4\): \[n = \frac{100}{22,4} \approx 4,464 \text{ моль}\] \[Q = 4,464 \cdot 45,8 \approx 204,5 \text{ кДж}\] Ответ: \(\Delta H = -45,8\) кДж; выделится 204,5 кДж. б) Вычислить изменение энтропии реакции \(C_2H_4 (г) + 3O_2 (г) = 2CO_2 (г) + 2H_2O (г)\). Справочные данные \(S^0\) (Дж/(моль·К)): \(S^0 (C_2H_4) = 219,5\) \(S^0 (O_2) = 205,0\) \(S^0 (CO_2) = 213,7\) \(S^0 (H_2O, г) = 188,7\) \[\Delta S^0_{х.р.} = [2 \cdot S^0 (CO_2) + 2 \cdot S^0 (H_2O)] - [S^0 (C_2H_4) + 3 \cdot S^0 (O_2)]\] \[\Delta S^0_{х.р.} = [2 \cdot 213,7 + 2 \cdot 188,7] - [219,5 + 3 \cdot 205,0]\] \[\Delta S^0_{х.р.} = [427,4 + 377,4] - [219,5 + 615,0] = 804,8 - 834,5 = -29,7 \text{ Дж/К}\] Ответ: \(\Delta S^0_{х.р.} = -29,7\) Дж/К.