Решение задачи: Расчет теплового эффекта реакции 2H2(г) + CO(г) → CH3OH(ж)

Контрольная работа № 1 Вариант 9 Задача 1. Вычислить тепловой эффект реакции: \[ 2H_{2(г)} + CO_{(г)} \rightarrow CH_3OH_{(ж)} \] при 298 К по теплотам образования веществ (при p=const). Решение: Согласно следствию из закона Гесса, тепловой эффект реакции равен разности между суммой теплот образования продуктов реакции и суммой теплот образования исходных веществ (с учетом стехиометрических коэффициентов). \[ \Delta H^0_{р-ции} = \sum \Delta H^0_{обр, прод} - \sum \Delta H^0_{обр, исх} \] Выпишем стандартные теплоты образования веществ при 298 К из справочника: 1. \( \Delta H^0_{обр}(CH_3OH, ж) = -239,1 \text{ кДж/моль} \) 2. \( \Delta H^0_{обр}(CO, г) = -110,5 \text{ кДж/моль} \) 3. \( \Delta H^0_{обр}(H_2, г) = 0 \text{ кДж/моль} \) (так как это простое вещество) Подставим значения в формулу: \[ \Delta H^0_{р-ции} = \Delta H^0_{обр}(CH_3OH) - [2 \cdot \Delta H^0_{обр}(H_2) + \Delta H^0_{обр}(CO)] \] \[ \Delta H^0_{р-ции} = -239,1 - [2 \cdot 0 + (-110,5)] \] \[ \Delta H^0_{р-ции} = -239,1 + 110,5 = -128,6 \text{ кДж} \] Ответ: Тепловой эффект реакции составляет -128,6 кДж. Задача 3. Давление пара воды при 313 К равно 55,32 мм рт. ст. Вычислить при данной температуре давление пара раствора, содержащего 9,206 г глицерина на 360 г воды. Решение: Для решения используем первый закон Рауля: относительное понижение давления пара растворителя над раствором равно мольной доле растворенного вещества. \[ \frac{P_0 - P}{P_0} = X_{в-ва} \] Откуда давление пара раствора: \[ P = P_0 \cdot (1 - X_{в-ва}) = P_0 \cdot X_{H_2O} \] где \( P_0 \) — давление пара чистой воды, \( X_{H_2O} \) — мольная доля воды. 1. Рассчитаем количество вещества глицерина \( C_3H_5(OH)_3 \). Молярная масса глицерина \( M_{гл} = 3 \cdot 12 + 8 \cdot 1 + 3 \cdot 16 = 92 \text{ г/моль} \). \[ n_{гл} = \frac{m_{гл}}{M_{гл}} = \frac{9,206}{92} = 0,100065 \approx 0,1 \text{ моль} \] 2. Рассчитаем количество вещества воды \( H_2O \). Молярная масса воды \( M_{H_2O} = 18 \text{ г/моль} \). \[ n_{H_2O} = \frac{m_{H_2O}}{M_{H_2O}} = \frac{360}{18} = 20 \text{ моль} \] 3. Рассчитаем мольную долю воды в растворе: \[ X_{H_2O} = \frac{n_{H_2O}}{n_{H_2O} + n_{гл}} = \frac{20}{20 + 0,1} = \frac{20}{20,1} \approx 0,995 \] 4. Вычислим давление пара раствора: \[ P = 55,32 \cdot 0,995 = 55,04 \text{ мм рт. ст.} \] Ответ: Давление пара раствора равно 55,04 мм рт. ст.