Как найти теплоту сгорания этилена

Расчет теплоты сгорания и теплотворной способности этилена

Расчет теплотворной способности этилена

Задача 45.
Рассчитайте теплоту сгорания и теплотворную способность этилена С₂Н₄ (энтальпия образования этилена равна +52кДж/моль). Сколько тепла выделяется при горении 140г этилена. Какой объем СО₂ образуется при этом?
Решение:
М(С₂Н₄) = 28 г/моль;
∆H°[С₂Н₄](г) = +52 кДж/моль;
∆H°[СО₂](г) = -393,5 кДж/моль;
∆Н°[Н₂О](ж) = -286 кДж/моль;

Расчет теплоты сгорания и теплотворной способности этилена 

Уравнение реакции горения этилена имеет вид:

С₂Н₄ + 3О₂  = 2СО₂ + 2Н₂О

1. Расчет теплоты сгорания этилена¹, получим:

∆Нх.р.= ∆Н°(обр.прод.) – ∆Н°(обр.исх.);
∆Нх.р.= [2∆Н°СО₂(т)] + [2∆Н°Н₂О(ж)] – [∆Н°С₂Н₄(г) = 2(-393,5) + 2(-286) – (52) = (-787) + (-572) – 52 = -1411 кДж/моль.

2. Расчет теплотворной способности² этилена

Для расчета используем формулу:

Q = ∆Н(B)/(M(В) ^. 10 ^-3), где 

∆Н(B) – теплота сгорания топлива,  кДж/моль; 
M(В) – молярная масса вещества, кг/моль.

Тогда

Qв(С₂Н₄) = -1411/(28 ^. 10 -3) = 1411/0,028 = 50378,57 кДж/кг.

3. Рассчитать количества тепла выделяемого при горении 140 г этилена, получим:

Q = (140 ^. 1411)/28 = 7055 кДж/моль.

4. Рассчитаем объем СО₂, получим:

Из уравнения реакции вытекает, что 1 моль С₂Н₄ соответствует 3 моль СО₂, т.е. n(С₂Н₄) = 3n(CO₂).

Тогда

V(CO₂) = [n(С₂Н₄)/M(С₂Н₄) ^. 3Vm] = (140/28) ^. 3 ^. 22,4 = 336 л.

Ответ: ∆Нх.р.= -1411 кДж/моль; Qв(С₂Н₄) = 50378,57 кДж/кг; Q(С₂Н₄) = 7055 кДж/моль; V(CO₂) = 336 л.

---

Реакция разложения пероксида водорода

Задача 46.
Возможно ли самопроизвольное протекание при стандартных условиях реакции: 2Н₂О₂(ж) = 2Н₂О(ж)+ О₂(г)
Решение:
∆Н[Н₂О₂](ж) = = –187,8 кДж/моль;
∆Н[Н₂О](ж) = -286 кДж/моль;
S°[Н₂О](ж) = 70 Дж/(моль·К);
S°[Н₂О₂](ж) = 109,5 Дж/(моль·К);
S°[O₂](г) = 205 Дж/(моль·К).

Уравнение реакции:

2Н₂О₂(ж) = 2Н₂О(ж)+ О₂(г)

1. Расчет энтальпии реакции получим:

∆Нх.р.= ∆Н°(бр.прод.) – ∆Н°(бр.исх.);
∆Нх.р.= [2∆Н°Н₂О(ж)] – [∆Н°Н₂О₂(ж) = 2(-286) – 2(–187,8) = (-572) – (-375,6) = -196,4 кДж/моль.

2. Расчет энтропии реакции получим:

∆Sх.р.= ∆S°(обр.прод.) – ∆S°(обр.исх.);
∆Sх.р. = [2S°Н₂О(ж] + [S°О₂(г) – S°Н₂О₂(ж)];
∆S°298 = (2·70 + 205) – (2·109,5) =  126 Дж/(моль·К) =  0,126 Дж/(моль·К).
3. Расчет энергии Гиббса реакции, получим:
∆G° = ∆H° – T∆S°
∆G°(298) = -196,4 – 298·(0,126) = –234 кДж.

Таким образом, ∆G°(9298) < 0, поэтому самопроизвольное протекание данного процесса при 25 °С возможно.

Ответ: ∆G°(298) = –234 кДж;  возможно.

---

¹Теплота сгорания вещества (Q) – это тепловой эффект реакции окисления кислородом элементов, входящих в состав этого вещества до образования высших оксидов (CO₂(г), H₂O(ж)).
²Теплотворная способность топлива – это высшая удельная теплота сгорания топлива.

Решение:
ΔH[С2Н4](г) = +52 кДж/моль;
ΔH[СО2](г) = -393,5 кДж/моль;
ΔН[Н2О](ж) = -286 кДж/моль;
ΔН[Н2О2](ж) = = –187,8 кДж/моль;
So[Н2О](ж) = 70 Дж/(моль·К);
So[Н2О2](ж) = 109,5 Дж/(моль·К);
So[O2](г) = 205 Дж/(моль·К).
1) Расчет теплоты сгорания и теплотворной способности этилена 
Уравнение реакции горения этилена имеет вид:
С2Н4 +3О2  = 2СО2 + 2Н2О
1. Расчет энтальпии реакции получим:
ΔНх.р.= ΔНобр.прод. – ΔНобр.исх.
ΔНх.р.= [2ΔН°СО2(т)] + [2ΔН°Н2О(ж)] – [ΔН°С2Н4(г) = 2(-393,5) + 2(-286) – (52) = (-787) + (-572) – 52 = -1411 кДж/моль.
2. Расчет теплотворной способности этилена
Для расчета используем формулу:
Q = ΔН(B)/(M*10 -3), где ΔН(B) – теплота сгорания топлива,  кДж/моль; M – молярная масса вещества, г/моль.
Тогда
Q(С2Н4) = 1411/(28 * 10 -3) = 1411/0,028 = 50378,57 кДж/кг.
Ответ: ΔНх.р.= -1411 кДж/моль; Q(С2Н4) = 50378,57 кДж/кг.
2) Возможность самопроизвольного протекания реакции
Уравнение реакции:
2Н₂О₂(ж) = 2Н₂О(ж)+ О₂(г)
1. Расчет энтальпии реакции получим:
ΔНх.р.= ΔНобр.прод. – ΔНобр.исх.
ΔНх.р.= [2ΔН°Н2О(ж)] – [ΔН°Н2О2(ж) = 2(-286) – 2(–187,8) = (-572) – (-375,6) = -196,4 кДж/моль.
2. Расчет энтропии реакции получим:
ΔS0х.р.= ΔS0обр.прод. – ΔS0обр.исх.
ΔSох.р. = [2SообрН2О(ж] + [SообрО2(г) – SообрН2О2(ж)];
ΔSo298 = (2·70 + 205) – (2·109,5) =  126 Дж/(моль·К) =  0,126 Дж/(моль·К).
3. Расчет энергии Гиббса реакции, получим:
ΔGo = ΔHo – TΔSo
ΔGo(298) = -196,4 – 298·(0,126) = –234 кДж.
Таким образом, ΔGo(9298) < 0, поэтому самопроизвольное протекание данного процесса при 25 oС возможно.
Ответ: ΔGo(298) = –234 кДж;  возможно.
http://buzani.ru

ХИМИЧСКАЯ
ТЕРМОДИНАМИКА

§ 2. Расчет
тепловых эффектов химических

реакций
методом термохимических уравнений

Термохимическое
уравнение
– уравнение,
в котором указывается агрегатное
состояние веществ и тепловой эффект
химической реакции.

Методом алгебраического
сложения или вычитания термохимических
уравнений можно определить тепловой
эффект реакции получения некоторого
продукта, если известны тепловые эффекты
других реакций получения этого продукта.
Термохимические уравнения можно
складывать, вычитать, умножать на любой
коэффициент, т.е. выполнять любые
алгебраические действия.

Покажем применение
метода термохимических уравнений на
примере ряда реакций окисления железа.
При окислении железа возможно образование
оксида железа (III)
по реакции:

1)
.

Эта же реакция
может осуществляться другим путем с
образованием промежуточного продукта
оксида железа (II):

2),

3)
.

Проведем
алгебраическое сложение уравнений 2 и
3:

После сокращения
одинаковых слагаемых получим:

Следовательно,
аналогичные алгебраические действия
можно провести для расчета тепловых
эффектов. Для расчета теплового эффекта
первой реакции проведем сложения
тепловых эффектов второй и третьей
химических реакций:

Пример выполнения
задания

Пример.

Рассчитайте теплоту
окисления 1 моль FeS₂,
протекающего по реакции
,
если известны тепловые эффекты следующих
реакций:

Решение:

Для вычисления

проведем следующие алгебраические
действия с термохимическими уравнениями:
к уравнению (1), умноженному на два,
прибавим уравнение (2), прибавим уравнение
(4) и прибавим уравнение (3), деленное на
два, получим исходное уравнение (х).

(х) = (1)·2 + (2) + (4) +
(3):2

Проверим это:

Аналогичные
алгебраические действия проведем и с
тепловыми эффектами:

кДж.

Рассчитаем теплоту
окисления 1 моль FeS₂:

.

Теплота окисления
1 моль FeS₂
составляет –827,47 кДж.

Задачи для
самостоятельного решения

Вариант 1.

Вычислите теплоту
образования сульфата цинка ZnSO₄
(т),
протекающего по реакции

,

если известны
тепловые эффекты следующих реакций:

Ответ:

Вариант 2.

По приведенным
термохимическим уравнениям рассчитайте
теплоту образования диборана В₂Н₆(г):

Ответ:

Вариант 3.

Рассчитайте
тепловой эффект реакции

на основании
следующих термохимических уравнений:

.

Ответ:

Вариант 4.

Рассчитайте
тепловой эффект реакции

,

если известны
следующие данные:

Ответ:

Вариант 5.

Известны тепловые
эффекты следующих реакций:

.

Вычислите теплоту
образования
.

Ответ:
.

Вариант 6.

Вычислите теплоту
образования карбида вольфрама WC(т)
по следующим данным:

.

Ответ:
.

Вариант 7.

По данным
термохимическим уравнениям вычислите
теплоту образования карбида кальция
СаC₂(т):

.

Ответ:
.

Вариант 8.

Определите теплоту
образования диоксида кремния SiO₂(т)
по тепловым эффектам следующих реакций:

.

Ответ:
.

Вариант 9.

Рассчитайте теплоту
сгорания метана, воспользовавшись
следующими данными:

.

Вычислите теплоту
образования
.

Ответ:
.

Вариант 10.

Рассчитайте
тепловой эффект реакции

по следующим
данным:

.

Ответ:

Вариант 11.

Рассчитайте
тепловой эффект реакции

используя следующие
термохимические уравнения:

.

Ответ:
.

Вариант 12.

Рассчитайте
тепловой эффект реакции:

,

используя следующие
термохимические уравнения:

.

Ответ:
.

Вариант 13.

При стандартных
условиях протекают следующие
термохимические реакции:

.

Рассчитайте
тепловые эффекты следующих реакций:

Ответ:

Вариант 14.

При стандартных
условиях протекают следующие
термохимические реакции:

.

Рассчитайте при
тех же условиях тепловые эффекты
следующих реакций:

Ответ:

Вариант 15.

Теплота образования
этилена С₂Н₄(г)
составляет 52,3 кДж/моль. Какова теплота
сгорания этилена при 1) р=const;
2) V=const,
если теплоты образования СО₂(г)
и Н₂О(ж)
соответственно составляют –393,5 кДж/моль
и –285,8 кДж/моль.

Ответ: 1) –1125
кДж/моль; 2) –1130 кДж/моль.

Вариант 16.

Рассчитайте теплоту
образования жидкого сероуглерода СS₂(ж)
по следующим данным:

.

Ответ:
.

Вариант 17.

Вычислите тепловой
эффект реакции

,

если теплоты
образования этилена, водяного пара и
газообразного этанола соответственно
равны 52,28 кДж/моль; –241,8 кДж/моль; –235,3
кДж/моль.

Ответ:

Вариант 18.

Рассчитайте теплоту
образования 1 моль газообразного аммиака
на основании следующих данных:

Ответ:

Вариант 19.

Вычислите тепловой
эффект реакции восстановления оксида
железа (II)
водородом, пользуясь следующими данными:

Ответ:

Вариант 20.

Вычислите тепловой
эффект реакции образования MgCO₃(т)
из MgO(т)
и СО₂(г),
пользуясь следующими данными:

Ответ:

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #