Scrigroup - Documente si articole

Username / Parola inexistente      

Home Documente Upload Resurse Alte limbi doc  

CATEGORII DOCUMENTE





AstronomieBiofizicaBiologieBotanicaCartiChimieCopii
Educatie civicaFabule ghicitoriFizicaGramaticaJocLiteratura romanaLogica
MatematicaPoeziiPsihologie psihiatrieSociologie


TERMODINAMICA CHIMICA - APLICATII NUMERICE REZOLVATE

Chimie

+ Font mai mare | - Font mai mic







DOCUMENTE SIMILARE

Trimite pe Messenger
Clorfenoxiderivatii acizilor grasi - TOXICITATE
DETERGENTI
Biocompatibilitate
Lipoliza - Degaradarea grasimii in maturarea branzeturilor
SPECTROMETRIE DE MASA - Aplicatii in chimia polimerilor
Metalele - Proprietatile metalelor
ACIZI NUCLEICI STRUCTURA SI FUNCTII - REPLICAREA ADN
Metale: Fierul si otelul, Aluminiul, Cuprul, Plumbul, Staniul
ANILINA - Proprietati fizice si formula
ANALIZA BRINZETURILOR

T E R M O D I N A M I C A C H I M I C A

A P L I C A T I I N U M E R I C E R E Z O L V A T E



1.Se dau urmatoarele reactii chimice care au loc cu absorbtie sau cu degajare de caldura :

(1).H2 (g) + 1/2 O2 (g)→ H2 O ( l ) ; Δ H0298 = - 68,3 kcal /mol H2 O ( l ) ;

(2).1/2 N2 ( g ) + 1/2 O2 ( g ) → NO ( g ) ; Δ H0298 = + 21,6 kcal /mol NO ;

(3).1/2 N2 ( g ) + O2 ( g ) → NO2 ( g ) ; Δ H0298 = + 8,1 kcal /mol NO2 ;

(4).1/2 N2 ( g ) + 3/2 H2 ( g ) → NH3 ( g ) ; Δ H0298 = - 11,0 kcal /mol NH3 ;

(5). 2NH3 ( g ) → N2 ( g ) + 3 H2 ( g ) ; Δ H0298 = + 11,0 kcal /mol NH3 .

a.Sa se indice natura termica pentru fiecare reactie ( exoterma sau endoterma )

b.Sa se denumeasca efectul termic corespunzator.

c.Ce lege a termochimiei recunoasteti in cazurile 4. si 5. ?

d.Asezati substantele formate din reactiile date in ordinea scaderii stabilitatii lor in conditii standard.

Rezolvare :

a.(1) si (4) sunt reactii exoterme(Δ H0298 < 0 ); (2) , (3) si (5) sunt reactii endoterme (Δ H0298 > 0);

b.pentru reactiile(1),(2),(3)si(4) Δ H0298 reprezinta caldura de formare standard ; pentru reactia (1) Δ H0298 este si caldura de ardere in conditii standard ; pentru reactia (3) Δ H0298

este si caldura de oxidare in conditii standard ; pentru reactia (5) Δ H0298 este caldura de descompunere standard in elementele componente;

c.legea Lavoisier Laplace : caldura de descompunere in elementele componente pentru o substanta este egala si de semn contrar cu caldura ei de formare;

d.substanta cea mai stabila este H2 O ( l ) ,avand caldura de formare standard cea mai negativa ;ordinea scaderii stabilitatii va fi : H2 O ( l ) > NH3 ( g ) > NO2 ( g ) > NO ( g ).

2.Se da ecuatia reactiei de ardere a metanului si efectul termic corespunzator :

CH4 ( g ) + 2 O2 ( g ) → CO2 (g ) + 2 H2 O ( l ) ; Δ H 0298 = - 213 kcal

a.Sa se indice natura termica a reactiei ( exoterma sau endoterma ) si sa se denumeasca efectul termic corespunzator.

b.Sa se calculeze efectul termic al reactiei:1/2 CH4(g) +O2 (g)→1/2 CO2 (g) +2H2 O(l)

Rezolvare :

a.reactia este exoterma ; efectul termic corespunzator este chiar caldura de ardere a metanului:

Δ H 0298,a = - 213 kcal /mol CH4 ( g ) ;

b. Δ H 0298 = - 213 kcal / mol CH 4 ( g ) x 1/ 2 moli CH 4 ( g ) = - 106,5 kcal .

3.Sa se calculeze cantitatea de caldura necesara descompunerii a 10 kg piatra de var(CaCO3), in conditii standard.Se cunosc caldurile de formare in stare standard pentru CaO;CO2 ;CaCO3 egale ,respectiv, cu -635,1 ;-393,5 ;-1206 kJ /mol.Sa se precizeze si natura termica a reactiei.

Rezolvare :

t(0 C)

CaCO3 (s ) CaO (s ) + CO2(g)

Δ H 0298 ( r) =Δ H 0298 ,f ,CaO ( s ) + Δ H 0298 ,f ,CO2 ( g ) - Δ H 0298 ,f , CaCO3 ( s )

Δ H 0298 ( r) = -635,1 ( kJ /mol x 1 mol ) -393,5 (kJ /mol x 1 mol ) ( - 1206 (kJ /mol x 1 mol)) = 177,4 k J ;

M CaCO3 = ( 40 + 12 + 3 x 16 ) = 100 g /mol = 0,1 kg / mol ; in reactia scrisa mai sus se introduce 1 mol CaCO3 , adica 0,1 kg CaCO3 ;

Δ H 0298 ( r) ( pentru 10 kg CaCO3 ) = 177,4 k J / ( 0,1 kg CaCO3 ) x 10 kg CaCO3 =17740 k J

Reactia de descompunere a CaCO3 este endoterma (Δ H 0298 ( r) > 0 ) ;aceasta caracteristica se putea deduce si din reactia scrisa: pe sageata →era notata temperatura, t (0 C), ceea ce insemna ca reactia are loc la temperatura relativ ridicata .Reactia de descompunere la temperatura inalta la care ne referim se numeste calcinare.

4.Sa se calculeze caldurile de ardere in stare standard pentru combustibilii gazosi:metan,CH4; propan, C3 H8, cunoscand caldurile de formare in stare standard pentru CH4; C3 H8; CO2 ; H2 O ( l ) egale , respectiv , cu : -17,89 ; -24,82 ; - 94,05 ; - 68,3 kcal /mol . Sa se indice care din hidrocarburile mentionate este cel mai bun combustibil .



Rezolvare :

Se scriu ecuatiile reactiilor de ardere ,se calculeaza caldura de ardere standard pentru fiecare din combustibilii mentionati ,folosind legea lui Hess ,si se compara valorile obtinute ; din ardere rezulta apa lichida.

Pentru simplificarea scrierii ,se va nota caldura de ardere standardΔH 0298,a,combustibil(i) cu Δ H i

( r 1 ) : CH4 ( g ) + 2 O2 ( g ) CO2 ( g ) + 2 H2 O ( l )

ΔH 1= -94,05 + 2 ( -68,3 ) ( - 17,89 ) = - 212,76 kcal

( r 2 ) : C 3H 8 ( g ) + 5 O2 ( g ) → 3 CO2 ( g ) + 4 H2 O ( l )

ΔH 2= 3 ( -94,05 ) + 4 ( -68,3 ) ( - 24,82 ) = - 530,53 kcal

ΔH 4= 4( -94,05) + 5 ( -68,3 ) ( -31,45 ) = - 686,25 kcal

Din valorile caldurii de ardere rezultate prin arderea a 1 mol din fiecare combustibil dat, rezulta ca propanul degaja o cantitate de caldura mai mare,fiind ,deci,un combustibil mai bun..

5.Care din urmatoarele doua reactii este spontana la 25 0C ?

( r 1 ) : H2O2 ( l ) → H2 (g ) + O2 (g );

( r 2 ) : H2O2 ( l ) → H2 O ( l ) + 1/2 O2 (g ) .

Se cunosc valorile entalpiilor libere de formare in stare standard pentru H2O2 ( l ) si H2 O( l ): ΔG0298 ,f ,H2O2 ( l ) = - 103,44 kJ / mol si ΔG0298 ,f ,H2O ( l ) = - 237,09 kJ / mol. Valorile entalpiilor libere de formare standard pentru H2 ( g ) si O2 ( g ) sunt zero.

Rezolvare :

Valorile entalpiei libere de reactie indicand sensul in care va decurge spontan reactia chimica, se calculeaza conform legii lui Hess generalizate :

ΔG0298 ( r 1 ) = ΔG0298 ,f , H2 ( g ) + ΔG0298 ,f , O2 ( g ) - ΔG0298, f , H2O2 ( l ) = 0 + 0 ( - 103,44 ) = +103,44 kJ > 0

ΔG0298 (r 2)=ΔG0298 ,f , H2O ( l ) +1/2ΔG0298 ,f , O2 ( g ) - ΔG0298, f , H2O2 ( l ) = -237,09+ 1/2 x 0 (-103,44 ) = - 133,65 kJ < 0

Descompunerea apei oxigenate , H2O2 ( l ) , va decurge spontan in conditii standard conform ecuatiei ( r 2 ) ,pentru care ΔG0298 ( r 2 ) < 0 .

6.Este stabil Al in atmosfera de CO2 ,in conditii standard ? Se cunosc valorile entalpiilor libere de formare in stare standard pentru CO2(g) si Al2O3(s):ΔG0298 ,f ,CO2 (g ) = - 94,26 kcal / mol ; ΔG0298 ,f , Al2O3 ( s ) = -357,8 kcal /mol Valorile entalpiilor libere de formare standard pentru Al ( s ) si C ( s ) sunt zero.

Rezolvare :

Ecuatia reactiei care poate avea loc este:4 Al( s )+3 CO2( g )→ 2Al2 O3 ( s ) + 3 C( s )

Valorile entalpiei libere de reactie indicand sensul in care va decurge spontan reactia chimica, se calculeaza conform legii lui Hess generalizate :

ΔG0298(r) =2ΔG0298 ,f , Al2O3 ( s ) + 3 ΔG0298 ,f , C ( s ) - 4 ΔG0298, f , Al ( s ) -3 ΔG0298 ,f , CO2 ( g ) =

2 x ( -357,8 ) + 3 x 0 4 x 0 3 x ( - 94,26 ) = - 432,82 kcal < 0 reactia de mai sus are loc,ceea ce inseamna ca Al nu este stabil in atmosfera de CO2(g) si se oxideaza la Al2 O3.

7. Sa se discute posibilitatea ca reactiile mentionate in continuare sa aiba loc in anumite conditii de temperatura / stabilitatea termodinamica a combinatiilor chimice formate fata de elementele componente ,cunoscand dependenta de temperatura a entalpiilor libere de reactie sub forma unor ecuatii:ΔG0 =f(T ) = a + b T

Nr.crt.

Reactia chimica




ΔG0 ( cal ) =

1.

C(grafit)+2H2(g)→CH4(g)

-21470+26 T

2.

2C(grafit)+2H2(g)→C 2H4(g)

+9100+19 T

3.

C( s )+1 / 2 O2(g)→CO(g)

-26700- 20,95 T

4.

Si( s )+ C(s)→SiC(s)

-28000+ 1,9 T

1. ΔG0 = 0 pentru T = 21470 / 26 = 826 K sau 5530C ΔG0 < 0 pentru T < 826 K sau 5530C

ΔG0 > 0 pentru T > 826 K sau 5530C

CH4(g) este stabil/se poate forma din elementele componente la temperaturi sub 826 K ;este instabil/se descompune in elementele componente/nu se poate forma din elementele componente la temperaturi mai mari decat 826 K.

2. ΔG0 > 0 TOTDEAUNA C 2H4(g) nu va fi stabila fata de elementele componente la nici o temperatura/ nu se poate forma din elementele componente la nici o temperatura ; substanta respectiva exista obtinuta prin alte reactii.

3. ΔG0 < 0 TOTDEAUNA CO(g) este stabil fata de elementele componente la orice temperatura / se poate forma din elementele componente la orice temperatura / nu se va descompune in elementele componente.

4.ΔG0=0 pentru T= 28000/1,9 =14736 K sau 144630CΔG0 < 0 pentru T < 14736 K

ΔG0 > 0 pentru T > 14736 K

SiC(s) este stabil fata de elementele componente la temperaturi sub 14736 K, adica la toate temperaturile folosite practic in tehnica/se poate forma din elementele componente

; la orice temperatura / nu se va descompune, practic, in elementele componente.








Politica de confidentialitate

DISTRIBUIE DOCUMENTUL

Comentarii


Vizualizari: 1625
Importanta: rank

Comenteaza documentul:

Te rugam sa te autentifici sau sa iti faci cont pentru a putea comenta

Creaza cont nou

Termeni si conditii de utilizare | Contact
© SCRIGROUP 2019 . All rights reserved

Distribuie URL

Adauga cod HTML in site