 Приклад № 3: Сухе повітря має слідуючий склад (%): N2 – 78,09; O2 – 20,95; Ar – 0,93; CO2 – 0,03. Визначити масу 40 м3 сухого повітря при 22 оС та нормальному тиску.
Дано: CІ Рішення
r (N2) = 78,09 % 0,7809 МСР = МN rN+ MOro+ MAr rAr + MCOrCO
r (O2) = 20,95 % 0,2095 MСР = 28,02 0,7809 + 32 0,2095 + 39,94 0,0093 +
r (Ar) = 0,93 % 0,0093 + 44 0,0003 = 28,97 г /моль.
r (CO2) = 0?03 % 0,0003 Для визначення mпов використовуємо рівняння:
V = 40 м3 mпов =   кг
t = 22 oC 295 К Відповідь: mпов = 47,86 кг
Р о = 101325 Па
mпов - ?
Завдання для самостійного рішення
Розрахуйте тиск, який складає 1 кмоль діоксиду сірки, який знаходиться в об’ємі 10 м3 при 100 оС, використовуючи для цього рівняння стану ідеального та реального газів. Порівняти добуті результати і зробити висновок при можливості використання при розрахунку за даними умовами рівняння Менделєєва-Клайперона.
Розрахуйте тиск 1 кмоль диоксиду сірки при 100 оС, який міститься в сосуді ємкістю 1 л, використав для цього рівняння Ван-дер-Ваальса та стану ідеального газу. Порівняти отримані результати.
За рівнянням Ван-дер-Ваальса розрахувати, який об’єм 1 кмоль сірководню під тиском 6,66 106 Па буде дорівнювати 500 л.
В балоні ємкістю 20 л при 17 оС знаходиться суміш із 28 кг кисню та 24 г аміаку. Визначте парціальний тиск кожного із газів та загальний тиск суміші.
Змішують 3 л азота, який знаходиться під тиском 95940 Па з 2 л кисню. Об’єм суміші 5 л, загальний тиск 104200 Па. Під яким тиском був введений кисень?
Сухе повітря має такий склад (%): N2 – 78,09; O2 – 20,95; Ar – 0,93; CO2 – 0,03. Які парціальні тиски, які входять у склад повітря при нормальному атмосферному тиску?
Практична робота № 2
Тема: Розрахунки теплових ефектів хімічних реакцій. Теплота утворення та теплота розкладання.
Мета: Навчитися визначати теплові ефекти реакцій та умови перебігу реакцій.
Методичні вказівки.
Рівняння хімічних реакцій, в яких вказані їх теплові ефекти, називають термохімічними.
Термохімічне рівняння реакції згорання 12 г графіту має вигляд:
С + О2 = СО2 + 393,5 кДж/моль
С + О2 = СО2; Н = -393,5 кДж/моль
Із реакції слідує, що згорання 1 молю графіту - реакція екзотермічна. Ендотермічну реакцію розкладу 16г металу можна записати в такому вигляді:
СН4 = С + 2Н2 - 75,18 кДж/моль
СН4 = С + 2Н2; Н = 75,8 кДж/моль
Згідно із законом Гесса: тепловий ефект реакції залежить від стану вихідних речовин та кінцевих продуктів, але не залежить від проміжних стадій реакції. Записуючи рівняння реакції, в дужках біля відповідних символів або формул вказують агрегатний стан речовин: твердий (тв), кристалічний (к.), розчин (роз.), рідина (р), газоподібний (г.), наприклад:
Н2(г.) + 1/2 О2 (г.) = Н2О (г.); Н = -242 кДж/моль
Н2(г.) + ½ О2 (г.) = Н2О (р.); Н = -286 кДж/моль
Теплота утворення сполуки (Hутв.) - це кількість тепла, що виділяється чи поглинається при утворенні одного моля хімічної сполуки з простих сполук. Тепловий ефект реакції дорівнює сумі теплот утворення продуктів реакції мінус сума теплот утворення вихідних сполук.
Hреак. = Hутв.прод. - Hутв.вих. реч.
Теплота згорання (Hзг.) - це теплота, що виділяється при згоранні в кисні.
Тепловий ефект реакції дорівнює сумі теплот згорання вихідних речовин мінус сума теплот згорання продуктів реакції.
Hреак. = Hзг. вих. реч. - Hзг. прод.
Теплота утворення простих речовин = 0.
Hгідротації. = Hр. солі - Hр. кристало-гідрату
Приклад1: Визначіть теплоту утворення аміаку, виходячи з реакції:
2NН3 = 1 1/2О2 = N + 3Н2О Н = -766кДж/моль. Теплота утворення Н2О(Р) = -286,2 кДж/моль.
Рішення:
2NН3 + 1 І/2О2 = N2 + 3Н2О Н = -766кДж/моль
Теплота утворення О2 і N2 як простих речовин = 0
Виходячи з рішення Hреак. = Hутв.прод. - Hутв.вих. реч.
-766 = -286,2 3 - 2х
2х = -92,6
х = -46,3 кДж/моль
Приклад 2. При розчинні 1 моль Na2СО3 в воді виділяється 25,1 кДж/моль тепла. При розчиненні 1 моль кристалогідрату Nа2СО3 10Н2О поглинається
66,9 кДж/моль. Визначить теплоту гідратації Na2СО3 10Н2О.
Рішення:
Запишемо рівняння реакції:
Na2СОз(тв) + аq = Na2CO3(p.) Н = -25,1 кДж/моль
Na2СО3 10Н2О (ТВ) + аq = Na2CO3(p.) Н = 66,9 кДж/моль
Теплоту гідратації Na2СОз визначаємо як реакція між Н розчинення Na2СО3 та Н розчинення Na2СО3 10Н2О
Hгідротації Na2СО3 = -25,1 - 66,9 = -92кДж/моль.
Приклад 3: Визначити тепловий ефект реакції отримання гідроксиду кальція при взаємодії оксида кальція з водою.
Рішення:
Запишемо термохімічне рівняння:
СаО(тв)+ Н20 = Са(ОН)2(р) +/-Q
По таблиці знаходимо теплоти утворення вихідних сполук та продуктів реакції.
Нутв.СаО(т.) = -635,60 кДж/моль
Нутв. Н2О(р.) = -285,84 кДж/моль
Нутв.Са(ОН)2 (тв.) = -986,50 кДж/моль
Hреак. = Hутв.прод. - Hутв.вих. реч.
Hреак = -986,50 - (-635,60 - 285,84) = -65,06 кДж/моль
Отже, термохімічне рівняння реакції має вигляд:
СаО(т) + Н2О(Р.) = Са(ОН)2 (т) + 65,06 кДж/моль
або СаО(т) + Н2О(Р.) = Са(ОН)2 (Т); Н = -65,06 Дж/моль.
Приклад 4: Визначити теплоту розчинення гідроксиду калію, якщо при розчиненні 7 г його виділяється 6,69 кДж/моль.
Рішення:
Знайдемо масу 1 моль КОН: Мг(КОН) = 56г/моль.
Знайдемо, яку частину маси становить 7 г КОН: кон = 7/56 = 0,125
Теплоту розчинення гідроксиду калію позначимо через X .
Тоді 0,125Х = 6,65
Звідси Х = 6,65/0,125
Х = 53,58кДж/моль
Тобто НрозчиненняКОН = 53,58 кДж/моль
Завдання для самостійного рішення.
1. При утворенні 4,6г хлороводню із хлориду та водню виділилося 36,924кДж тепла. Визначить теплоту утворення хлороводню.?
2. При згоранні 26г залізомагнітних стружок виділилося 372,97 кДж теплоти. Скільки грамів заліза і магнію знаходилося в суміші?
3. Визначить тепловий ефект реакції між оксидом заліза (ІІІ) та алюмінієм, якщо теплота утворення першого - 821,5 кДж/моль, а другого - 1675,7кДж/моль.
4. Теплота утворення оксиду вуглецю (IV) -393,5 кДж/моль, а оксиду вуглецю (II) -110кДж/моль. Скільки теплоти виділиться при згоранні 212 дм3 СО?
5. Визначить кількість теплоти, яка виділяється при отриманні 360 г метафосфорної кислоти із оксиду фосфору (V), якщо теплота утворення Р2О3; НРО3 і Н2О дорівнюють відповідно - 1554; 942,2 та - 286,2 кДж/моль?
6. Теплоти розчинення і гідратації СuSО4 відповідно складають -66,1 та -77,8 кДж/моль. Визначить теплоту розчинення СuSО4 5Н2О?
|