Termodynamika

Prawo Hessa - ciepła tworzenia

Obliczyć efekt cieplny reakcji:

Al₂O_3(c.st.) + 3 SO_{3 (gaz)} = Al₂(SO₄)_{3 (c.st.)}

Znając ciepła tworzenia:

Związek	Δ H^o298 tw.
Al2O3(c.st.)	-1670
SO3 (gaz)	- 395
Al2(SO4)3 (c.st.)	- 3434

Δ H^o₂₉₈ = [1 mol · (-3434 kJ/mol)] - { [1 mol · (-1670 kJ/mol)] + [3 mol · (-395 kJ/mol)] } = - 579 kJ

Ile wydzieli się ciepła, jeżeli przereaguje 26.8 g Al₂O₃.

na 1 mol Al₂O₃ - - 579 kJ

na 0.2 mola Al₂O₃ - x

Efekt cieplny reakcji: Al₂O_3(c.st.) + 3 SO_{3 (gaz)} = Al₂(SO₄)_{3 (c.st.)} wynosi - 579 kJ.

Znając Δ H^o_{298 tw.} Al₂O_3(c.st.) i Al₂(SO₄)_{3 (c.st.)} wyliczyć ciepło tworzenia SO_{3 (gaz)}.

- 579 kJ = [1 mol· (-3434 kJ/mol)] - {[1 mol · (-1670 kJ/mol)] + 3x]}

- 579 kJ = -3434 kJ + 1670kJ - 3x

3x = (-3434 kJ + 1670 kJ) + 579 kJ = -1185

x = -395 kJ/mol

Δ H^o_{298 tw.} dla 3 moli SO₃ = - 1185 kJ

Δ H^o_{298 tw.} dla 1 mola SO₃ = 1185 kJ / 3 mole = - 395 kJ/mol

Δ H^o_{298 tw.} = Δ U + Δ nRT (dla pierwszej reakcji) R = 8.314 J/mol K, T = 298 K.

Wykorzystując wyliczoną zmianę entalpii, wyliczyć zmianę energii wewnętrznej dla pierwszej reakcji:

Δ U = Δ H - Δ nRT

Δ n = 0 - 3 - 0 = - 3

Δ U = -579 kJ - (-3 mole · 8.314 J/mol K · 298K) = -579000 + (3 · 8.314· 298) = -571.567 J

Dodawanie równań

Obliczyć ciepło tworzenia CH₄ z pierwiastków :

C_(grafit) + 2 H_2(g) = CH_4(g)

znając efekty cieplne reakcji :

Reakcja		Δ H^o298 [kJ]
a.	CH4(g) + 2 O2(g) = CO2(g) + 2 H2O(c)	- 890
b.	H2(g) + 1/2 O2(g) = H2O(c) / · 2	- 285
c.	C(grafit) + O2(g) = CO2(g)	- 393

2 C_(grafit) + 2 H_2(g) + O_2(g) + O_2(g) + 2 H₂O_{(c) +} CO_{2(g) =} CO_2(g) + 2 H₂O_{(c) +} CH_4(g) + 2 O_2(g)

Δ H^o₂₉₈ = + 890 kJ + 2 · (-285 kJ) + (- 393 kJ) = - 73 kJ

Ciepła spalania

Substancja	Δ H^o298, spal. [kJ/mol]
H2	- 286
C	- 393
C2H2	- 1301
C2H4	- 1410
C2H6	- 1560

Obliczyć ciepło związane z otrzymaniem 1 mola C₂H₂ i C₂H₄ z pierwiastków :

2 C_(grafit) + H_2(g) = C₂H_2(g) Δ H^o₂₉₈ = ?

Δ H^o₂₉₈ = [2 · (-393) + (-286)] - [(-1301)] = + 229 kJ/mol

2 C_(grafit) + 2 H_2(g) = C₂H_4(g) Δ H^o₂₉₈ = ?

Δ H^o₂₉₈ = [2 · (-393) + 2 · (-286)] - [(-1410)] = + 52 kJ/mol

Wykorzystując wyliczone ciepła tworzenia C₂H₂, C₂H₄ oraz C₂H₆ wyliczyć efekt cieplny reakcji uwodornienia C₂H₂, C₂H₄ do C₂H₆, np. :

C₂H_2(g) + H_{2 )g)} = C₂H_4(g)

Δ H^o₂₉₈ = [+ 52 kJ/mol] _prod. - [+ 229 kJ/mol + O] _subst. = - 177 kJ/mol

---