احتمالية حدوث تفاعلات كيميائية. اتجاه التفاعلات الكيميائية

من أهم الأسئلة في الكيمياء مسألة إمكانية حدوث تفاعل كيميائي. المعيار الكمي للجدوى الأساسية للتفاعل الكيميائي هو ، على وجه الخصوص ، الوظيفة المميزة لحالة النظام ، والتي تسمى طاقة جيبس ​​(G). قبل الشروع في النظر في هذا المعيار ، دعونا نتناول عددًا من التعريفات.

عمليات عفوية.العمليات العفوية هي العمليات التي تحدث بدون إمدادات الطاقة من مصدر خارجي. العديد من العمليات الكيميائية تلقائية ، على سبيل المثال ، إذابة السكر في الماء ، وأكسدة المعادن في الهواء (التآكل) ، إلخ.

عمليات قابلة للعكس ولا رجوع فيها.تستمر العديد من التفاعلات الكيميائية في اتجاه واحد حتى يتم استنفاد المواد المتفاعلة تمامًا. تسمى ردود الفعل هذه لا رجعة فيه كيميائيا. مثال على ذلك هو تفاعل الصوديوم والماء.

تستمر التفاعلات الأخرى أولاً في الاتجاه الأمامي ، ثم في الاتجاه الأمامي والعكسي بسبب تفاعل نواتج التفاعل. نتيجة لذلك ، يتم تكوين خليط يحتوي على كل من مواد البداية ونواتج التفاعل. تسمى ردود الفعل هذه قابل للعكس كيميائيا.نتيجة لعملية قابلة للعكس كيميائيًا ، توازن كيميائي حقيقي (مستقر)والتي تتميز بالمميزات التالية:

1) في غياب التأثيرات الخارجية ، تظل حالة النظام دون تغيير إلى أجل غير مسمى ؛

2) أي تغيير في الظروف الخارجية يؤدي إلى تغيير في حالة النظام ؛

3) حالة التوازن لا تعتمد على الجانب الذي يتم الوصول إليه منه.

مثال على نظام في توازن حقيقي هو خليط متساوي الجزيئات

CO (ز) + H 2 O (g) CO 2 (g) + H 2 (g).

يؤدي أي تغيير في درجة الحرارة أو ظروف أخرى إلى حدوث تحول في التوازن ، أي تغيير في تكوين النظام.

بالإضافة إلى التوازن الحقيقي ، غالبًا ما يتم مواجهة التوازن الواضح (الخاطئ والمعيق) ، عندما تستمر حالة النظام في الوقت المناسب لفترة طويلة جدًا ، ولكن التأثير الصغير على النظام يمكن أن يؤدي إلى تغيير قوي في حالته. مثال على ذلك هو خليط من الهيدروجين والأكسجين ، والذي في درجة حرارة الغرفة في حالة عدم وجود تأثيرات خارجية يمكن أن يظل دون تغيير إلى أجل غير مسمى. ومع ذلك ، يكفي إدخال مادة الأسبستوس (محفز) بالبلاتين في هذا الخليط ، حيث سيبدأ التفاعل النشط.

H 2 (g) + O 2 (g) \ u003d H 2 O (g) ،

مما يؤدي إلى استنفاد كامل لمواد البدء.

إذا تم إدخال نفس المحفز في نفس الظروف في الماء السائل ، فمن المستحيل الحصول على الخليط الأولي.

غير قادر علي.يمكن وصف حالة أي نظام بقيم المعلمات المقاسة مباشرة (p ، T ، إلخ). هذا هو سمة من سمات ماكروستات النظام.يمكن أيضًا وصف حالة النظام بخصائص كل جسيم في النظام (ذرة ، جزيء): التنسيق ، تردد الاهتزاز ، تردد الدوران ، إلخ. هذا هو سمة من سمات النظام الصغير.تتكون الأنظمة من عدد كبير جدًا من الجزيئات ، لذا فإن حالة واحدة كبيرة تتوافق مع عدد كبير من الدول الصغيرة المختلفة. يسمى هذا الرقم الاحتمال الديناميكي الحراري للحالة ويشار إليه على أنه دبليو.

يرتبط الاحتمال الديناميكي الحراري بخاصية أخرى للمادة - إنتروبيا (S ، J / (مول. ك)) -صيغة بولتزمان

حيث R هو ثابت الغاز العالمي و N A هو ثابت أفوجادرو.

يمكن تفسير المعنى المادي للإنتروبيا على النحو التالي. تجربة فكرية. دع بلورة مثالية من بعض المواد ، مثل كلوريد الصوديوم ، تبرد إلى درجة حرارة الصفر المطلق. في ظل هذه الظروف ، تصبح أيونات الصوديوم والكلور التي تتكون منها البلورة غير متحركة عمليًا ، وتتميز هذه الحالة العيانية بجزء صغير واحد ، أي W = 1 ، ووفقًا لـ (3.13) S = 0. مع ارتفاع درجة الحرارة ، تبدأ الأيونات في التأرجح حول مواضع التوازن في الشبكة البلورية ، ويزداد عدد الحالات الدقيقة المقابلة لحالة كبيرة واحدة ، وبالتالي ، S> 0.

هكذا، الإنتروبيا هي مقياس لاضطراب حالة النظام.تزداد إنتروبيا النظام في جميع العمليات مصحوبة بانخفاض في الترتيب (التسخين ، الذوبان ، التبخر ، تفاعلات التحلل ، إلخ). تؤدي العمليات التي تحدث مع زيادة الترتيب (التبريد ، التبلور ، الانضغاط ، إلخ) إلى انخفاض في الإنتروبيا.

الانتروبيا هي إحدى وظائف الحالة ، ولكن على عكس معظم الوظائف الديناميكية الحرارية الأخرى ، من الممكن تحديد القيمة المطلقة لنتروبيا المادة بشكل تجريبي. يستند هذا الاحتمال على افتراض M. Planck ، الذي وفقًا لذلك عند الصفر المطلق ، فإن إنتروبيا البلورة المثالية تساوي صفرًا(القانون الثالث للديناميكا الحرارية).

يتم عرض الاعتماد على درجة حرارة إنتروبيا مادة ما بشكل نوعي في الشكل. 3.1

على التين. 3.1 يمكن ملاحظة أنه عند درجة حرارة تساوي 0 كلفن ، فإن إنتروبيا مادة ما تساوي صفرًا. مع زيادة درجة الحرارة ، تزداد الإنتروبيا بسلاسة ، وعند نقاط انتقالات الطور ، تحدث زيادة مفاجئة في الانتروبيا ، تحددها العلاقة

(3.14)

حيث Δ fp S و Δ fp H و T fp هي التغيرات في الانتروبيا ، المحتوى الحراري ودرجة حرارة انتقال الطور ، على التوالي.

يُشار إلى إنتروبيا المادة ب في الحالة القياسية على أنها. بالنسبة للعديد من المواد ، يتم تحديد القيم المطلقة للإنتروبيا المعيارية ويتم تقديمها في الكتب المرجعية.

الانتروبيا ، مثل الطاقة الداخلية والمحتوى الحراري ، هي إحدى وظائف الحالة ، وبالتالي فإن التغيير في إنتروبيا نظام في عملية لا يعتمد على مساره ويتم تحديده فقط من خلال الحالات الأولية والنهائية للنظام. يمكن العثور على التغيير في الانتروبيا أثناء تفاعل كيميائي (3.10) على أنه الفرق بين مجموع إنتروبيا نواتج التفاعل ومجموع إنتروبيا مواد البداية:

يستخدم مفهوم الانتروبيا في إحدى الصيغ القانون الثاني للديناميكا الحرارية: في الأنظمة المعزولة ، فقط العمليات التي تحدث مع زيادة في الانتروبيا (ΔS> 0) يمكن أن تستمر تلقائيًا.تُفهم الأنظمة المعزولة على أنها أنظمة لا تتبادل المادة أو الطاقة مع البيئة. الأنظمة التي تحدث فيها العمليات الكيميائية لا تنتمي إلى أنظمة معزولة ، لأن يتبادلون الطاقة مع البيئة (التأثير الحراري للتفاعل) ، وفي مثل هذه الأنظمة يمكن أن تحدث العمليات أيضًا مع انخفاض في الإنتروبيا.

SO 2 (g) + 2H 2 S (g) \ u003d 3S (t) + 2H 2 O (l) ، إذا كانت الانتروبيا المعيارية لأكسيد الكبريت (IV) وكبريتيد الهيدروجين والكبريت والماء 248.1 ؛ 205.64 ؛ 31.88 و 69.96 جول / (مول ك) ، على التوالي.

قرار.بناءً على المعادلة (3.15) ، يمكننا كتابة:

يتناقص الانتروبيا في هذا التفاعل ، والذي يرتبط بتكوين المنتجات الصلبة والسائلة من المواد الغازية.

مثال 3.8.بدون إجراء حسابات ، حدد علامة التغيير في الانتروبيا في التفاعلات التالية:

1) NH 4 NO 3 (c) \ u003d N 2 O (g) + 2H 2 O (g) ،

2) 2H 2 (g) + O 2 (g) \ u003d 2H 2 O (g) ،

3) 2H 2 (g) + O 2 (g) \ u003d 2H 2 O (g).

قرار.في التفاعل (1) ، تشكل 1 مول من NH4 NO 3 في الحالة البلورية 3 مول من الغازات ، وبالتالي ، D r S 1> 0.

في التفاعلين (2) و (3) ، ينخفض ​​العدد الإجمالي للشامات وعدد مولات المواد الغازية. لذلك ، D r S 2<0 и D r S 3 <0. При этом уменьшение энтропии в реакции (3) больше, чем в реакции (2) , так как S о (H 2 O (ж)) < S о (H 2 O (г)).

طاقة جيبس(جهد متساوي الضغط متساوي الحرارة). في كثير من الحالات ، تحدث العمليات العفوية في الطبيعة في وجود فرق جهد ، على سبيل المثال ، يتسبب الاختلاف في الجهود الكهربائية في نقل الشحنة ، ويؤدي الاختلاف في جهود الجاذبية إلى سقوط الجسم. تنتهي هذه العمليات عند الوصول إلى الحد الأدنى من الإمكانات. القوة الدافعة للعمليات الكيميائية التي تحدث عند ضغط ودرجة حرارة ثابتين هي جهد متساوي الضغط ، يسمى طاقة جيبسوالمشار إليها جي. يتم تحديد التغيير في طاقة جيبس ​​في عملية كيميائية من خلال العلاقة

ΔG = ΔH –TΔS، (3.16)

حيث ΔG هو التغير في طاقة جيبس ​​للعملية الكيميائية ؛ ΔH هو التغيير في المحتوى الحراري للعملية الكيميائية ؛ ΔS هو التغيير في إنتروبيا العملية الكيميائية ؛ T هي درجة الحرارة ، K.

يمكن تمثيل المعادلة (3.16) بالصيغة التالية:

∆H = ∆G + T∆S. (3.17)

معنى المعادلة (3.17) هو أن جزءًا من التأثير الحراري للتفاعل يتم إنفاقه على القيام بعمل (ΔG) ، ويتم تبديد جزء منه في البيئة (TΔS).

تعد طاقة جيبس ​​معيارًا للإمكانية الأساسية لحدوث تفاعل تلقائي. إذا انخفضت طاقة جيبس ​​أثناء التفاعل ، فيمكن أن تستمر العملية تلقائيًا في ظل هذه الظروف:

ΔG< 0. (3.18)

العملية في ظل هذه الظروف ليست مجدية إذا

ΔG> 0. (3.19)

تعني التعبيرات (3.18) و (3.19) في وقت واحد أن التفاعل العكسي لا يمكن (3.18) أو يمكن (3.19) المضي قدمًا تلقائيًا.

رد الفعل قابل للعكس ، أي يمكن أن تتدفق في كلا الاتجاهين الأمامي والخلفي ، إذا

المعادلة (3.20) هي حالة ديناميكية حرارية للتوازن الكيميائي.

العلاقات (3.18) - (3.20) قابلة للتطبيق أيضًا على توازن الطور ، أي في الحالات التي تكون فيها مرحلتان (حالات مجمعة) من نفس المادة في حالة توازن ، على سبيل المثال ، الثلج والماء السائل.

عوامل المحتوى الحراري والإنتروبيا.ويترتب على المعادلتين (3.16) و (3.18) أن العمليات يمكن أن تستمر تلقائيًا (ΔG<0), если они сопровождаются уменьшением энтальпии (ΔH<0) и увеличением энтропии системы (ΔS>0). إذا زاد المحتوى الحراري للنظام (ΔH> 0) ، وانخفضت الانتروبيا (ΔS<0), то такой процесс протекать не может (ΔG>0). مع علامات أخرى لـ ΔS و ، يتم تحديد الاحتمال الأساسي لسير العملية من خلال نسبة المحتوى الحراري (ΔH) والنتروبيا (S).

إذا كانت ΔН> 0 و S> 0 ، أي نظرًا لأن مكون المحتوى الحراري يتعارض ، ويفضل مكون الانتروبيا مسار العملية ، يمكن أن يستمر التفاعل تلقائيًا بسبب مكون الانتروبيا ، بشرط أن | ΔH |<|TΔS|.

إذا كان مكون المحتوى الحراري يفضل والنتروبيا تتعارض مع العملية ، فيمكن أن يستمر التفاعل تلقائيًا بسبب مكون المحتوى الحراري ، بشرط أن | ΔH |> | TΔS |.

تأثير درجة الحرارة على اتجاه التفاعل.تؤثر درجة الحرارة على مكونات المحتوى الحراري والإنتروبيا لطاقة جيبس ​​، والتي قد تكون مصحوبة بتغير في علامة طاقة جيبس ​​لهذه التفاعلات ، وبالتالي اتجاه التفاعلات. للحصول على تقدير تقريبي لدرجة الحرارة التي تتغير عندها علامة طاقة جيبس ​​، يمكننا إهمال اعتماد ΔН و S على درجة الحرارة. ثم يتبين من المعادلة (3.16) أن علامة طاقة جيبس ​​ستتغير عند درجة الحرارة

من الواضح أن تغيير علامة طاقة جيبس ​​مع تغير درجة الحرارة ممكن فقط في حالتين: 1) ΔН> 0 و ΔS> 0 و 2) ΔН<0 и ΔS<0.

طاقة جيبس ​​القياسية للتكوين هي التغيير في طاقة جيبس ​​لتفاعل تكوين 1 مول من مركب من مواد بسيطة مستقرة في ظل الظروف القياسية. يفترض أن تكون طاقة جيبس ​​لتكوين المواد البسيطة صفراً. يمكن العثور على طاقات جيبس ​​القياسية لتكوين المواد في الكتب المرجعية ذات الصلة.

طاقة جيبس ​​من تفاعل كيميائي.طاقة جيبس ​​هي إحدى وظائف الدولة ، أي لا يعتمد تغييره في العملية على مسار تدفقه ، ولكن يتم تحديده من خلال الحالات الأولية والنهائية للنظام. لذلك ، يمكن حساب طاقة جيبس ​​للتفاعل الكيميائي (3.10) من الصيغة

لاحظ أن الاستنتاجات حول الاحتمال الأساسي لسير التفاعل من حيث Δ r G تنطبق فقط على تلك الظروف التي يتم من أجلها حساب التغيير في طاقة جيبس ​​للتفاعل. إذا كانت الشروط تختلف عن المعيار ، فيمكن استخدام المعادلة لإيجاد Δ r G فانت هوف متساوي الحرارة، والذي يكتب للتفاعل (3.10) بين الغازات

(3.23)

وبين المذابات

(3.24)

أين هي الضغوط الجزئية للمواد المقابلة ؛ ج أ ، ج ب ، ج د ، ج ه هي تركيزات المواد الذائبة المقابلة ؛ أ ، ب ، د ، هـ هي المعاملات المتكافئة المقابلة.

إذا كانت المواد المتفاعلة في الحالة القياسية ، تصبح المعادلتان (3.23) و (3.24) هي المعادلة

مثال 3.9.حدد إمكانية تفاعل NH 3 (g) + HCl (g) \ u003d NH 4 Cl (k) في ظل ظروف قياسية عند درجة حرارة 298.15 كلفن ، باستخدام بيانات عن المحتوى الحراري القياسي للتكوين والنتروبيا.

قرار.بناءً على النتيجة الطبيعية الأولى لقانون Hess ، نجد المحتوى الحراري القياسي للتفاعل:

؛ يكون التفاعل طاردا للحرارة ، لذلك يفضل مكون المحتوى الحراري التفاعل.

نحسب التغيير في إنتروبيا التفاعل وفقًا للمعادلة

يكون التفاعل مصحوبًا بانخفاض في الانتروبيا ، مما يعني أن مكون الانتروبيا يقاوم التفاعل.

نجد التغيير في طاقة جيبس ​​للعملية وفقًا للمعادلة (3.16):

وبالتالي ، يمكن أن يستمر هذا التفاعل تلقائيًا في ظل ظروف قياسية.

مثال 3.10.باستخدام بيانات عن المحتوى الحراري القياسي للتكوين والنتروبيا ، حدد عند ما هو توازن درجة الحرارة الذي سيحدث في النظام N 2 (g) + 3H 2 (g) \ u003d 2NH 3 (g).

قرار.شرط التوازن للنظام هو ΔG = 0. للقيام بذلك ، باستخدام العلاقة (3.21) ، نجد درجة الحرارة التي عندها ΔG = 0. احسب المحتوى الحراري القياسي والانتروبيا للتفاعل:

يفضل مكون المحتوى الحراري ، ويعارض مكون الانتروبيا التفاعل ، مما يعني أنه عند درجة حرارة معينة من الممكن تغيير علامة طاقة جيبس ​​، أي تغيير اتجاه التفاعل.

ستتم كتابة حالة التوازن على النحو التالي:

∆G = ∆H –T∆S ،

أو استبدال القيم العددية نحصل عليها

0 \ u003d - 92.38 - T (-198.3) 10 -3.

لذلك ، سيكون التفاعل في حالة توازن عند درجة حرارة

ل.

تحت درجة الحرارة هذه ، سيستمر التفاعل في الاتجاه الأمامي ، وفوق درجة الحرارة هذه ، في الاتجاه المعاكس.

مثال 3.11.عند درجة حرارة معينة T ، يكتمل التفاعل الماص للحرارة A®B عمليًا. حدد ما يلي: أ) علامة D r S للتفاعل ؛ ب) علامة DG للتفاعل B ® A عند درجة حرارة T ؛ ج) إمكانية حدوث تفاعل B ® A عند درجات حرارة منخفضة.

قرار.أ) يشير الحدوث التلقائي للتفاعل A ® B إلى أن DG<0. Поскольку DН>0 ، ثم من المعادلة
DG = DH - TDS يعني أن DS> 0 ؛ للتفاعل العكسي B ® A DS<0.

ب) للتفاعل A ® B DG<0. Следовательно, для обратной реакции при той же температуре DG>0.

ج) يكون التفاعل A ® B ماصًا للحرارة (DH<0), следовательно, обратная реакция В ® А экзотермическая. При низких температурах абсолютная величина члена TDS мала, так что знак DG определяется знаком DН. Следовательно, при достаточно низких температурах протекание реакции В ® А возможно.

مثال 3.12.احسب قيمة طاقة جيبس ​​وحدد ما إذا كان التفاعل CO + Cl 2 ÛCOCl 2 ممكنًا عند درجة حرارة 700 كلفن ، إذا كان ثابت التوازن للتفاعل عند درجة الحرارة هذه هو 10.83 atm -1 والضغط الجزئي لجميع المكونات نفس الشيء ويساوي واحد.

قرار.العلاقة D r G 0 و K r للتفاعل A + B Û C + D تعطى بواسطة معادلة متساوي الحرارة (3.22)

في ظل الظروف القياسية ، عندما يكون الضغط الجزئي لكل مادة متفاعلة 1 ضغط جوي ، تأخذ هذه النسبة الشكل

وبالتالي ، يمكن أن يستمر التفاعل عند T = 700 K تلقائيًا في الاتجاه الأمامي.

أسئلة ومهام للدراسة الذاتية

1. أعط القيم العددية للضغط ودرجة الحرارة في النظام الدولي للوحدات ، وكذلك في الغلاف الجوي ، ومليمترات من الزئبق ودرجات مئوية ، بما يتوافق مع الظروف القياسية والعادية.

2. ما هو الشرط الذي تفي به وظائف الدولة؟ ما الذي يحدد التغيير في قيمة وظيفة الدولة في العملية؟

3. ثبات ما هي المعلمات التي تميز العمليات متساوي الضغط - متساوي الحرارة - متساوي الضغط - متساوي الحرارة؟

4. صياغة القانون الأول للديناميكا الحرارية.

5. تحت أي ظروف يكون التأثير الحراري للعملية: أ) مساويًا للتغيير في المحتوى الحراري لهذه العملية ؛ ب) يساوي التغيير في الطاقة الداخلية للعملية؟

6. يحدث التفاعل الكيميائي في مفاعل مغلق. التغيير في أي حالة ستحدد وظيفة التأثير الحراري للتفاعل؟

7. أثناء تفاعل كيميائي ، ترتفع درجة حرارة النظام. هل هذه العملية طاردة للحرارة أم ماصة للحرارة؟ ما العلامة (+) أو (-) التي يحتوي عليها التغيير الحراري لهذه العملية؟

8. صياغة قانون هيس.

9. عرّف المصطلح "المحتوى الحراري القياسي لتكوين مادة".

10. ما هي المحتوى الحراري القياسي لتكوين الكلور الجزيئي والمستقر عند درجة حرارة 298 كلفن تعديل الحديد α-Fe؟

11. المحتوى الحراري القياسي لتكوين الفسفور الأبيض هو صفر ، والأحمر - (-18.41) كيلوجول / مول. أي من التعديلات المتآصلة يكون أكثر ثباتًا عند درجة حرارة 25 درجة مئوية؟

12. صياغة النتيجة الطبيعية الأولى لقانون هيس.

13. تحديد مفهوم "المحتوى الحراري القياسي لاحتراق مادة ما".

14. كيف يكون المحتوى الحراري القياسي لتكوين ثاني أكسيد الكربون والمحتوى الحراري القياسي للاحتراق مستقرًا عند T = 298 K تعديل الكربون-الجرافيت؟

15. أعطِ 3 أمثلة على العمليات الكيميائية العفوية.

16. ضع قائمة بعلامات التوازن الكيميائي (الحقيقي).

17. أعط أمثلة على العمليات مصحوبة بما يلي: أ) زيادة في الإنتروبيا. ب) انخفاض في الانتروبيا.

18. ما العلامة التي يجب أن يكون للتغيير في إنتروبيا التفاعل الذي يحدث تلقائيًا إذا r Н = 0؟

19. ما العلامة التي يجب أن يكون للتغيير في إنتروبيا تفاعل التحلل الحراري لكربونات الكالسيوم؟ لماذا ا؟ اكتب معادلة التفاعل.

20. ما هي الخصائص الديناميكية الحرارية للمشاركين في التفاعل التي تحتاج إلى معرفتها من أجل حل مسألة إمكانية حدوث تفاعل؟

21. تفاعل طارد للحرارة بين الغازات يترافق مع زيادة في الحجم. ماذا يمكن أن يقال عن احتمال حدوث مثل هذا رد الفعل؟

22. في أي من الحالات التالية يمكن تغيير اتجاه التفاعل مع تغير في درجة الحرارة: أ) DH<0, DS<0; б) DH>0 ، DS> 0 ؛ ج) DH<0, DS>0 ؛ د) DH> 0 ، DS<0?

23. أوجد المحتوى الحراري القياسي لأكسدة أكسيد الكبريت الغازي (IV) بالأكسجين إلى أكسيد الكبريت الغازي (VI). المحتوى الحراري القياسي لتكوين SO 2 - (-297 كيلوجول / مول) وثاني أكسيد الكبريت 3 - (-395 كيلوجول / مول).

الجواب: -196 كج.

24. أشر إلى علامة التغيير في الانتروبيا في ردود الفعل التالية:

أ) CO (G) + H 2 (G) \ u003d C (T) + H 2 O (G) ؛

ب) CO 2 (G) + C (T) \ u003d 2CO (G) ؛

ج) الحديد O (T) + CO (G) \ u003d Fe (T) + CO 2 (G) ؛

د) H 2 O (W) \ u003d H 2 O (G) ؛

الجواب: أ) (-) ؛ ب) (+) ؛ ج) (~ 0) ؛ د) (+) ؛ ه) (-).

25. أوجد الانتروبيا المعيارية لتفاعل أكسدة أكسيد الكبريت الغازي (IV) مع الأكسجين إلى أكسيد الكبريت الغازي (VI). الانتروبيا القياسية لتشكيل SO 2 - (248 J / (mol K) ، SO 3 - (256 J / (mol K)) ، O 2 - (205 J / (mol K)).

الجواب: -189 ي / ك.

26. أوجد المحتوى الحراري للتفاعل لتخليق البنزين من الأسيتيلين ، إذا كان المحتوى الحراري لاحتراق البنزين (-3302 كيلوجول / مول) ، والأسيتيلين - (-1300 كيلوجول / مول).

الجواب: - 598 كج.

27. أوجد طاقة جيبس ​​المعيارية لتفاعل تحلل بيكربونات الصوديوم. هل من الممكن أن يستمر رد الفعل تلقائيًا في ظل هذه الظروف؟

الجواب: 30.88 كيلوجول.

28. أوجد طاقة جيبس ​​القياسية للتفاعل 2Fe (T) + 3H 2 O (G) \ u003d Fe 2 O 3 (T) + 3H 2 (G) (تفاعلات تآكل الفولاذ الكربوني مع بخار الماء). هل من الممكن أن يستمر رد الفعل تلقائيًا في ظل هذه الظروف؟

الجواب: -54.45 كيلو جول.

29. في أي درجة حرارة سيحدث التوازن الكيميائي في النظام 2NO (g) + O 2 (g) Û 2NO 2 (g)؟

الجواب: 777 ك.

30. أوجد التأثير الحراري لعملية التبخر لـ 1 غرام من الماء (حرارة التبخر المحددة) عند درجة حرارة 298 كلفن ، إذا كان المحتوى الحراري القياسي لتكوين H 2 O (l) هو (-285.84 kJ / mol) ، والغازية - (-241.84 كيلوجول / مول).

الجواب: 2.44 كيلوجول / غرام.

3.4 مهام الضوابط الحالية والمتوسطة

الجزء الاول

1. يمكن أن تستمر عملية تكوين ثاني أكسيد الكربون أثناء احتراق الجرافيت في الأكسجين بطريقتين:

I. 2C (g) + O 2 (g) \ u003d 2CO (g) ؛ 2CO (g) + O 2 \ u003d 2CO 2 (g) ، D r H ° \ u003d -566 kJ.

ثانيًا. C (غرام) + O 2 (g) \ u003d CO 2 (g) ، D r H ° \ u003d -393 kJ.

أوجد D f H ° (CO).

الجواب: -110 كيلوجول / مول.

2. احسب المحتوى الحراري لتكوين المحتوى الحراري لاحتراق أول أكسيد الكربون (CO) بناءً على التفاعلات التالية:

I. 2C (g) + O 2 (g) \ u003d 2CO (g) ، D r H ° \ u003d -220 kJ.

ثانيًا. 2CO (g) + O 2 (g) \ u003d 2CO 2 (g) ، D r H ° \ u003d -566 kJ.

الجواب: -110 كيلوجول / مول ؛ -283 كيلوجول / مول.

3. أوجد المحتوى الحراري القياسي لتكوين كبريتات الصوديوم من المعادلة الحرارية الكيميائية

4Na 2 SO 3 (cr) \ u003d 3Na 2 SO 3 (cr) + Na 2 S (cr) - 181.1 كيلو جول ،

لو كيلوجول / مول و كيلوجول / مول.

الجواب: -1090 كيلوجول / مول.

4. ابحث عن المحتوى الحراري القياسي لاحتراق الميثان بناءً على تفاعل CH 4 (g) + 2O 2 (g) \ u003d CO 2 (g) + 2H 2 O (g)، D r H ° \ u003d -802 kJ.

الجواب: -802 كيلوجول / مول.

5. توقع ما إذا كانت ستكون إيجابية أم سلبية

التغيير في إنتروبيا النظام في التفاعلات:

أ) H 2 O (g) ® H 2 O (g) (عند درجة حرارة 25 درجة مئوية) ؛

ب) CaCO 3 (t) ® CaO (t) + CO 2 (ز) ؛

ج) N 2 (g) + 3H 2 (g) = 2NH 3 (g) ؛

د) N 2 (g) + O 2 (g) = 2NO (g) ؛

هـ) Ag + (محلول) + Cl - (محلول) = AgCl (t).

إعطاء تفسيرات دون إجراء حسابات.

الجواب: أ) + ؛ ب) + ؛ في) -؛ د) ~ 0 ؛ ه) -.

6. توقع علامة نظام DS في كل مما يلي

العمليات:

أ) تبخر 1 مول CCl 4 (ز) ؛

ب) Br 2 (g) → Br 2 (g) ؛

ج) ترسيب AgCl (t) عن طريق خلط NaCl (aq.) و AgNO 3 (aq.).

قدم تفسيرات.

الجواب: أ) + ؛ ب) -؛ في)-.

7. باستخدام القيم المجدولة للقيم المطلقة لانتروبيا المواد في ظل الظروف القياسية (S °) ، قارن قيم الانتروبيا المطلقة للمواد عند درجة حرارة 298 كلفن في كل من الأزواج التالية :

أ) O 2 (ز) و O 3 (ز) ؛

ب) ج (الماس) وج (الجرافيت) ؛

ج) NaCl (t) و MgCl 2 (t).

اشرح سبب الاختلاف في S ° في كل حالة.

8. احسب D r S ° للتفاعلات

أ) N 2 (g) + 3H 2 (g) = 2NH 3 (g) ؛ ب) 2SO 2 (ز) + O 2 (ز) \ u003d 2SO 3 (ز) ،

باستخدام القيم المجدولة للانتروبيا المطلقة للمواد في ظل الظروف القياسية.

الجواب: أ) -197.74 ي / ك ؛ ب) -188.06 جول / ك.

9. استخدام القيم الجدولية لـ en المطلقة

التروبوم (S °) ، احسب D r S ° للعمليات التالية:

أ) CO (g) + 2H 2 (g) \ u003d CH 3 OH (g) ؛

ب) 2HCl (g) + Br 2 (g) \ u003d 2HBr (g) + Cl 2 (g) ؛

ج) 2NO 2 (g) = N 2 O 4 (g).

هل علامة D r S ° تتفق في كل حالة مع ما ينبغي توقعه على أساس التمثيلات النوعية؟ اشرح الإجابات.

الجواب: أ) -218.83 ي / ك ؛ ب) 94.15 ج / ك ؛ ج) -175.77 جول / ك.

10. المحتوى الحراري القياسي لتكوين ثاني أكسيد الكربون (جم) هو -110.5 كيلو جول / مول. أدى احتراق 2 مول من ثاني أكسيد الكربون (جم) إلى إطلاق 566 كيلو جول من الحرارة. احسب

الإجابة: -393.5 كيلوجول / مول.

11. حدد مقدار الحرارة المنبعثة عند تبريد 100 كجم من الجير بالماء: CaO (k) + H 2 O (l) \ u003d Ca (OH) 2 (k) ، إذا كانت درجات الحرارة القياسية للتكوين CaO (k) ، H 2 O (l)، Ca (OH) 2 (k) هي على التوالي -635.14 ؛ 285.84 - 986.2 كيلوجول / مول.

الجواب: -1165357.2 كيلوجول.

12. حدد المحتوى الحراري لتحلل بيروكسيد الهيدروجين (H 2 O 2) في الماء والأكسجين باستخدام البيانات أدناه:

SnCl 2 (p) + 2HCl (p) + H 2 O 2 (p) \ u003d SnCl 4 (p) + 2H 2 O (l) ، D r H ° \ u003d -393.3 كيلو جول ؛

SnCl 2 (p) + 2HCl (p) + 1 / 2O 2 (g) \ u003d SnCl 4 (p) + H 2 O (l) ، D r H ° \ u003d -296.6 كيلو جول.

الجواب: - 96.7 كج.

13. احسب كمية الحرارة المنبعثة في إنتاج 10 6 كجم من الأمونيا يوميًا ، إذا

الجواب: -2.7. 10 9 كج.

14. حدد بناءً على البيانات التالية:

P 4 (cr) + 6Cl 2 (g) = 4PCl 3 (l) ، D r H ° \ u003d -1272.0 كيلو جول ؛

PCl 3 (g) + Cl 2 (g) \ u003d PCl 5 (cr) ، D r H ° \ u003d -137.2 كيلو جول.

الإجابة: -455.2 كيلوجول / مول.

15. احسب التغيير في المحتوى الحراري للتفاعل في ظل الظروف القياسية: H 2 (g) + 1 / 3O 3 (g) \ u003d H 2 O (g) ، بناءً على البيانات التالية:

2O 3 (g) \ u003d 3O 2 (g) ، D r H ° \ u003d -288.9 kJ ،

كيلوجول / مول.

الجواب: -289.95 كيلوجول.

16. احسب المحتوى الحراري القياسي لتفاعل تكوين PbO باستخدام البيانات التالية:

1) 2Pb (cr) + O 2 (g) = 2PbO 2 (كر) - 553.2 كيلوجول ؛

2) 2PbO 2 (كر) \ u003d 2PbO (كر)) + O 2 (ز) + 117.48 كيلو جول.

الجواب: -217.86 كيلوجول / مول.

17. احسب المحتوى الحراري القياسي لتفاعل تكوين CuCl باستخدام البيانات التالية:

1) CuCl 2 (cr) + Cu (cr) = 2 CuCl (cr) - 63.5 kJ ؛

2) النحاس (كر) + كل 2 (ز) = CuCl 2 (كر) - 205.9 كيلو جول.

الجواب: 134.7 كيلوجول / مول.

18. احسب Δ f H ° لكحول الميثيل في الحالة السائلة ، مع العلم بالبيانات التالية:

H 2 (g) + 1 / 2O 2 (g) \ u003d H 2 O (g)، D r H ° \ u003d -285.8 كيلو جول ؛

C (غرام) + O 2 (g) \ u003d CO 2 (g) ، D r H ° \ u003d -393.7 كيلو جول ؛

CH 3 OH (l) + 3 / 2O 2 (g) \ u003d CO 2 (g) + 2H 2 O (l)، D r H ° \ u003d -715.0 كيلو جول.

الجواب: -250.3 كيلوجول / مول.

19. المحتوى الحراري القياسي لاحتراق البنزين والأسيتيلين هو -3270 و -1302 كيلوجول / مول ، على التوالي. حدد D r H ° لتحويل الأسيتيلين إلى بنزين: 3C 2 H 2 (g) \ u003d C 6 H 6 (g).

الجواب: -636 كج.

20. حدد المحتوى الحراري القياسي لتكوين أكسيد الحديد (III) ، إذا تم إطلاق 146.8 كيلو جول من الحرارة أثناء أكسدة 20 جم من الحديد.

الجواب: -822 كيلوجول / مول.

21. احسب كمية الحرارة التي يتم إطلاقها عند تلقي 22.4 لترًا من الأمونيا (n.o.) إذا

N 2 (g) + 3H 2 (g) \ u003d 2NH 3 (g) ، D r H ° \ u003d -92 kJ.

الجواب: -46 كج.

22. حدد Δ f H ° من الإيثيلين باستخدام البيانات التالية.

C 2 H 4 (g) + 3O 2 (g) \ u003d 2CO 2 (g) + 2H 2 O (g) -1323 كيلو جول ؛

C (gr) + O 2 (g) \ u003d CO 2 (g) -393.7 kJ ؛

H 2 (g) + 1 / 2O 2 (g) \ u003d H 2 O (g) -241.8 kJ.

الجواب: 52 كيلو جول / مول.

23. احسب المحتوى الحراري للتفاعل F (g) + Li (g) \ u003d F - (g) + Li + (g) ،

إذا كان F (g) + e \ u003d F - (g) -322 kJ / mol ؛

Li (g) \ u003d Li + (g) + e + 520 kJ / mol.

الجواب: 198 كيلو جول.

24. احسب المحتوى الحراري القياسي لتكوين Hg 2 Br 2 باستخدام البيانات التالية:

1) HgBr 2 (كر) + Hg (ز) = Hg 2 Br 2 (كر) - 37.32 كيلوجول ؛

2) HgBr 2 (كر) \ u003d Hg (لتر) + Br 2 (لتر) + 169.45 كيلو جول.

الإجابة: -206.77 كيلوجول / مول.

25. احسب المحتوى الحراري القياسي لتكوين بيكربونات الصوديوم باستخدام البيانات التالية:

2NaHCO 3 (كر) \ u003d Na 2 CO 3 (cr) + CO 2 (g) + H 2 O (g) + 130.3 كيلو جول ،

لو كيلوجول / مول ؛

C (غرام) + O 2 (g) \ u003d CO 2 (g) - 393.7 كيلو جول ؛ H 2 (g) + 1 / 2O 2 (g) \ u003d H 2 O (g) -241.8 kJ.

الجواب: -947.4 كيلوجول / مول.

26. احسب المحتوى الحراري القياسي لتكوين كربونات الكالسيوم 3 (كر) باستخدام البيانات التالية:

Ca (OH) 2 (c) + CO 2 (g) \ u003d CaCO 3 (كر) + 173.9 كيلو جول ؛

C (غرام) + O 2 (g) \ u003d CO 2 (g) - 393.7 كيلو جول ؛

كيلوجول / مول.

الجواب: -1206 كيلوجول / مول.

27. حدد المحتوى الحراري القياسي لتكوين أكسيد الحديد (III) ، إذا كان أثناء التفاعل

2Fe + Al 2 O 3 \ u003d Fe 2 O 3 + 2Al

لكل 80 جرام من Fe 2 O 3 ، يتم امتصاص 426.5 كيلو جول من الحرارة ، كيلوجول / مول.

الجواب: -823 كيلوجول / مول.

28. مقدار الحرارة التي يجب إنفاقها للحصول على 11.2 كجم من الحديد ، إذا ، وفقًا للمعادلة الحرارية الكيميائية ، FeO (t) + H 2 (g) \ u003d Fe (t) + H 2 O (g) + 23 kJ .

الجواب: 4600 كج.

29- أوجد حرارة احتراق الماس إذا كانت الحرارة القياسية لاحتراق الجرافيت -393.51 كيلو جول / مول ، والحرارة تساوي

وانتقال المرحلة С (الجرافيت) ® С (الماس) هو

1.88 كيلوجول / مول.

الجواب: -395.39 كيلوجول / مول.

30- ما مقدار الحرارة المنبعثة عند تحويل 1 كجم من الفسفور الأحمر إلى الفسفور الأسود ، إذا كان معروفًا ،

أن المحتوى الحراري القياسي لتكوين الفوسفور الأحمر والأسود هو -18.41 و -43.20 كيلوجول / مول ، على التوالي.

الجواب: -800 كيلو جول.

القسم الثاني

احسب التغيير القياسي في طاقة جيبس ​​لتفاعل كيميائي عند درجة حرارة 25 درجة مئوية من قيم المحتوى الحراري القياسي للتكوين والانتروبيا المطلقة للمركبات الكيميائية وحدد إمكانية حدوث تفاعل تلقائي:

1. 4NH 3g + 5O 2g = 4NO g + 6H 2 O g.

الجواب: -955.24 كيلوجول ؛ رد الفعل ممكن.

2. SO 2g + 2H 2 S g \ u003d 3S to + 2H 2 O well.

الجواب: -107.25 كيلوجول ؛ رد الفعل ممكن.

3. 2H 2 S g + 3O 2g = 2H 2 O g + 2SO 2g.

الجواب: -990.48 كيلوجول ؛ رد الفعل ممكن.

4. 2NO g + O 3g + H 2 O well \ u003d 2HNO 3g.

الجواب: - 260.94 كيلوجول ؛ رد الفعل ممكن.

5. 3Fe 2 O 3k + CO g \ u003d 2Fe 3 O 4k + CO 2g.

الجواب: - 64.51 كيلوجول ؛ رد الفعل ممكن.

6. 2CH 3 OH w + 3O 2g \ u003d 4H 2 Og + 2CO 2g.

الجواب: - 1370.46 كيلوجول ؛ رد الفعل ممكن.

7. CH 4g + 3CO 2g \ u003d 4CO جم + 2H 2 O جم.

الجواب: 228.13 كيلوجول ؛ رد الفعل غير ممكن.

8. Fe 2 O 3k + 3CO g \ u003d 2Fe k + 3CO 2g.

الجواب: -31.3 كيلوجول ؛ رد الفعل ممكن.

9. C 2 H 4g + 3O 2g \ u003d 2CO 2g + 2H 2 O g.

الجواب: -1313.9 كيلوجول ؛ رد الفعل ممكن.

10. 4NH 3g + 3O 2g = 6H 2 O g + 2N 2g.

الجواب: -1305.69 كيلوجول ؛ رد الفعل ممكن.

11. 4NO 2g + O 2g + 2H 2 O x = 4HNO 3g.

الجواب: -55.08 كيلوجول ؛ رد الفعل ممكن.

12. 2HNO 3l + NO g = 3NO 2g + H 2 O l.

الجواب: -7.71 كيلوجول ؛ رد الفعل ممكن.

13. 2C 2 H 2g + 5O 2g \ u003d 4CO 2g + 2H 2 O g.

الجواب: -2452.81 كيلوجول ؛ رد الفعل ممكن.

14. Fe 3 O 4k + 4H 2g \ u003d 3Fe to + 4H 2 O g.

الجواب: 99.7 كيلوجول ؛ رد الفعل غير ممكن.

15. 2Fe 2 O 3k + 3C k \ u003d 4Fe k + 3CO 2g.

الجواب: 297.7 كيلوجول ؛ رد الفعل غير ممكن.

16. Fe 3 O 4k + 4CO g \ u003d 3Fe k + 4CO 2g.

الجواب: -14.88 كيلوجول ؛ رد الفعل ممكن.

17. 2H 2 S g + O 2g \ u003d 2H 2 O جيد + 2S ج.

الجواب: -407.4 كيلوجول ؛ رد الفعل ممكن.

18. Fe 2 O 3k + 3H 2g \ u003d 2Fe to + 3H 2 O g.

الجواب: 54.47 كيلوجول ؛ رد الفعل غير ممكن.

احسب التغيير القياسي في طاقة جيبس ​​لتفاعل كيميائي عند درجة حرارة 25 درجة مئوية من قيم المحتوى الحراري القياسي للتكوين والانتروبيا المطلقة للمركبات الكيميائية وحدد عند أي توازن درجة حرارة سيحدث في النظام.

19. 4HCl g + O 2g ↔ 2Cl 2g + 2H 2 O f.

الجواب: -93.1 كيلوجول ؛ ~ 552 ك.

20. Cl 2g + 2HI g ↔ I 2c + 2HCl g.

الجواب: -194.0 كيلوجول ؛ ~ 1632 ك.

21. SO 2g + 2COg ↔ 2CO 2g + S ج.

الجواب: -214.24 كيلوجول ؛ ~ 1462 ك.

22. CH 4g + 2H 2 Og ↔ CO 2g + 4H 2g.

الجواب: 113.8 كيلوجول ؛ ~ 959 ك.

23. CO g + 3H 2g ↔ CH 4g + H 2 O g.

الجواب: -142.36 كيلوجول ؛ ~ 963 ك.

احسب التغير في طاقة جيبس ​​لتفاعل كيميائي عند درجة حرارة 350 درجة مئوية من المحتوى الحراري القياسي للتكوين والنتروبيات المطلقة للمركبات الكيميائية. تجاهل الاعتماد على درجة الحرارة لـ D f H ° و S °. اضبط إمكانية حدوث ردود فعل عفوية:

24. 2PH 3g + 4O 2g = P 2 O 5k + 3H 2 O g.

الجواب: 1910.47 كيلوجول ؛ رد الفعل ممكن.

25. Cl 2 g + SO 2 g + 2H 2 O w = H 2 SO 4 w + 2HCl g.

الجواب: -80.0 كيلوجول ؛ رد الفعل ممكن.

26. P 2 O 5k + 5C k \ u003d 2P k + 5CO g.

الجواب: ٨٦٠ كيلوجول ؛ رد الفعل غير ممكن.

27. 2CO g + SO 2g \ u003d S إلى + 2CO 2g.

الجواب: -154.4 كيلوجول ؛ رد الفعل ممكن.

28. CO 2g + 4H 2g \ u003d CH 4g + 2H 2 O g.

الجواب: -57.9 كيلوجول ؛ رد الفعل ممكن.

29. لا g + O 3 g = O 2 g + NO 2 g.

الجواب: -196.83 كيلوجول ؛ رد الفعل ممكن.

30. CH 4g + 2O 2g \ u003d CO 2g + 2H 2 O g.

الجواب: -798.8 كيلوجول ؛ رد الفعل ممكن.

201. في أي اتجاه ، في ظل الظروف القياسية ، سيستمر التفاعل N 2 (g) + O 2 (g) \ u003d 2NO (g)؟ ادعم إجابتك بالحسابات.

202. احسب التغير في طاقة جيبس ​​لبعض التفاعلات عند 1000 كلفن إذا ص ن° 298 = 131.3 كيلوجول و ∆ ص إس° 298 = 133.6 جول / كلفن (تأثير درجة الحرارة تيعلى ∆ حو ∆ سأهمل).

203. احسب ∆ ص ز° 298 أنظمة PbO 2 + Pb = 2PbO بناءً على ∆ ص ن° 298 و ص إس° 298 متفاعلات. حدد ما إذا كان رد الفعل هذا ممكنًا.

204. حدد في أي اتجاه سيستمر التفاعل Fe 2 O 3 (c) + 3H 2 \ u003d \ u003d Fe (c) + 3H 2 O (g) تلقائيًا في ظل الظروف القياسية.

205. احسب التغيير في طاقة جيبس ​​وحدد إمكانية تقليل أكسيد الكروم (III) بالكربون عند 1500 كلفن وفقًا للتفاعل Cr 2 O 3 (t) + 3C (t) \ u003d 2Cr (t) + 3CO (g) .

206. يتم الحصول على التنغستن عن طريق اختزال أكسيد التنغستن (IV) مع الهيدروجين. حدد إمكانية حدوث هذا التفاعل عند 500 و 1000 درجة مئوية وفقًا للتفاعل WO 3 (t) + 3H 2 (g) \ u003d W (t) + 3H 2 O (g).

207. احسب التغيير في طاقة جيبس ​​وحدد إمكانية حدوث هذا التفاعل في ظل الظروف القياسية CO (g) + H 2 O (l) \ u003d CO 2 (g) + H 2 (g).

208. احسب التغيير في طاقة جيبس ​​وحدد إمكانية تفاعل تحلل أكسيد النحاس (II) عند 400 و 1500 كلفن وفقًا للتفاعل 4CuO (t) \ u003d 2Cu 2 O (t) + O 2 (g).

209. أوجد درجة حرارة رد الفعل المتكافئ في الاتجاهين الأمامي والخلفي ، إذا كانت ص ن° 298 = = 38 كيلو جول و ∆ ص إس° 298 = 207 جول / ك.

210. احسب ∆ ص ز° 298 و ص ز° 1000 للتفاعل H 2 O (g) + C (g) \ u003d CO (g) + H 2 (g). كيف تؤثر درجة الحرارة على الاحتمال الديناميكي الحراري لعملية تسير في الاتجاه الأمامي؟

211. أي من التفاعلات التالية أكثر ترجيحًا من الناحية الحرارية: 1) N 2 + O 2 \ u003d 2NO أو 2) N 2 + 2O 2 \ u003d 2NO 2؟ ادعم إجابتك بالحسابات.

212. حدد علامة ∆ ص ز° 298 ، دون اللجوء إلى الحسابات ، للتفاعل CaO (t) + CO 2 (g) \ u003d CaCO 3 (t) ، ∆ ص ن° 298 \ u003d -178.1 كيلوجول / مول. اشرح الجواب.

213. حدد علامة ∆ ص ز° 298 لعملية استيعاب السكروز في جسم الإنسان ، والتي يتم تقليلها إلى أكسدة C 12 H 22 O 11 (s) + 12O 2 (g) \ u003d 12CO 2 (g) + 11H 2 O (g).

214. تحقق مما إذا كان هناك خطر من أن أكسيد النيتريك (I) ، المستخدم في الطب كمخدر ، سيتأكسد بواسطة أكسجين الهواء إلى أكسيد النيتريك شديد السمية (II) وفقًا للتفاعل 2N 2 O (g) + O 2 (g ) = 4NO (G).

215. الجلسرين هو أحد منتجات التمثيل الغذائي ، والذي يتحول أخيرًا في الجسم إلى CO 2 (g) و H 2 O (g). احسب ∆ ص ز° 298 تفاعل أكسدة الجلسرين إذا و ج° 298 (C 3 H 8 O 3) = 480 كيلو جول / مول.

216. احسب التغيير في طاقة جيبس ​​لتفاعل التمثيل الضوئي 6CO 2 (g) + 6H 2 O (g) \ u003d C 6 H 12 O 6 (محلول) + 6O 2 (g).

217. أوجد درجة الحرارة التي عندها ∆ ص ز° T \ u003d 0 ، للتفاعل H 2 O (g) + CO (g) \ u003d CO 2 (g) + H 2 (g).

218. احسب الخصائص الديناميكية الحرارية ∆ ص ن° 298، ∆ ص إس° 298، ∆ ص ز° 298 ردود الفعل 2NO (g) \ u003d N 2 O 4 (g). صياغة استنتاج حول إمكانية حدوث التفاعل عند درجات حرارة 0 ؛ 25 و 100 درجة مئوية ، أكدها بالحساب.

219. هل التفاعل 3Fe 2 O 3 (c) + H 2 (g) \ u003d 2Fe 3 O 4 (c) \ u003d H 2 O (g) ممكن؟ ادعم إجابتك بالحسابات.

220. احسب التغير في طاقة جيبس ​​للتفاعل عند 980 كلفن في حالة ∆ ص ن° 298 = 243.2 كيلوجول ، و ∆ ص إس° 298 = 195.6 جول / كلفن (تأثير درجة الحرارة على ∆ حو ∆ سأهمل).

221. احسب ∆ ص ز° 298 و ص ز° 1000 للتفاعل

Fe 2 O 3 (c) + 3CO (g) \ u003d 2 Fe (c) + 3CO 2 (g)

كيف تؤثر درجة الحرارة على الاحتمال الديناميكي الحراري لعملية تسير في الاتجاه الأمامي؟

222. يتم وصف تفاعل كربيد الكالسيوم مع الماء بمعادلتين:

أ) CaC 2 + 2H 2 O \ u003d CaCO 3 + C 2 H 2 ؛ ب) CaC 2 + 5H 2 O \ u003d CaCO 3 + 5H 2 + CO 2.

ما هو التفاعل الأكثر تفضيلاً من الناحية الديناميكية الحرارية؟ اشرح نتائج الحساب.

223. حدد اتجاه التدفق التلقائي للتفاعل SO 2 + 2H 2 \ u003d S cr + 2H 2 O في ظل الظروف القياسية.

224. احسب التغيير في طاقة جيبس ​​للتفاعل ZnS + 3 / 2O 2 \ u003d ZnO + SO 2 عند 298 و 500 K.

225. تحديد اتجاه رد الفعل العفوي

NH 4 Cl (c) + NaOH (c) \ u003d NaCl (c) + H 2 O (g) + NH 3 (g).

في ظل الظروف القياسية

سرعة تفاعلات كيميائية

226. حدد عدد المرات التي سيتغير فيها معدل تفاعل الغاز المتجانس 4HCl + O 2 → 2H 2 O + 2Cl 2 إذا زاد الضغط الكلي في النظام بمقدار 3 مرات.

227. معدل التفاعل: 2NO + O 2 → 2NO 2 بتركيزات NO و O2 التي تساوي 0.6 مول / دسم 3 تساوي 0.18 مول / (دسم 3 · دقيقة). احسب ثابت معدل التفاعل.

228. كم مرة يجب زيادة تركيز ثاني أكسيد الكربون في النظام لزيادة معدل التفاعل 2CO → CO 2 + C (tv) بمقدار 4 مرات؟

229. يستمر التفاعل وفقًا للمعادلة N 2 + O 2 → 2NO. التركيزات الأولية للنيتروجين والأكسجين هي 0.049 و 0.01 مول / دسم 3. احسب تركيزات المواد عند تكوين 0.005 مول NO في النظام.

230. يستمر التفاعل بين المادتين A و B وفقًا للمعادلة 2A + B \ u003d C. تركيز المادة A هو 6 مول / لتر ، والمادة B هي 5 مول / لتر. ثابت معدل التفاعل 0.5 لتر / (مول ث). احسب معدل التفاعل في اللحظة الأولى وفي اللحظة التي تبقى فيها 45٪ من المادة B في خليط التفاعل.

231. كم درجة يجب رفع درجة الحرارة لزيادة معدل التفاعل بمقدار 90 مرة؟ معامل درجة حرارة Van't Hoff هو 2.7.

232. معامل درجة الحرارة لمعدل تفاعل تحلل اليود الهيدروجين وفقًا للتفاعل 2HI \ u003d H 2 + I 2 هو 2. احسب معدل ثابت هذا التفاعل عند 684 كلفن ، إذا كان ثابت المعدل عند 629 كلفن هو 8.9 10 - 5 لتر / (مول).

233. حدد معامل درجة الحرارة لمعدل التفاعل إذا تباطأ التفاعل بمقدار 25 مرة عند خفض درجة الحرارة بمقدار 45 درجة.

234. احسب درجة الحرارة التي سينتهي بها التفاعل خلال 45 دقيقة ، إذا كان عند 293 كلفن يستغرق 3 ساعات. خذ معامل درجة حرارة معدل التفاعل الذي يساوي 3.2.

235. احسب معدل ثابت للتفاعل عند 680 كلفن ، إذا كان عند 630 كلفن ، فإن معدل ثابت هذا التفاعل هو 8.9 -5 مول / (دسم 3 ث) ، و γ = 2.

236. ثابت معدل التفاعل عند 9.4 درجة مئوية هو 2.37 دقيقة -1 ، وعند 14.4 درجة مئوية يكون 3.204 دقيقة -1. احسب طاقة التنشيط ومعامل درجة الحرارة لمعدل التفاعل.

237. احسب عدد درجات الحرارة التي يجب رفعها لزيادة معدل التفاعل بمقدار 50 و 100 مرة إذا كان معامل درجة الحرارة لمعدل التفاعل 3.

238. عند 393 كلفن ، يكتمل التفاعل في 18 دقيقة. بعد أي فترة زمنية سينتهي هذا التفاعل عند 453 كلفن إذا كان معامل درجة الحرارة لمعدل التفاعل 3؟

239. كانت التركيزات الأولية لمتفاعلات تفاعل CO + H 2 O (g) → CO 2 + H 2 متساوية (مول / دسم 3): \ u003d 0.8 ؛ = 0.9 ؛ = 0.7 ؛ = 0.5. تحديد تركيزات جميع المشاركين في التفاعل بعد زيادة تركيز الهيدروجين بنسبة 10٪.

240. يتم التعبير عن التفاعل بين المادتين A و B بالمعادلة A + 2B → C. التركيزات الأولية للمادة هي: [A] = 0.03 مول / لتر ؛ [ب] = 0.05 مول / لتر. ثابت معدل التفاعل 0.4. حدد معدل التفاعل الأولي ومعدل التفاعل بعد بعض الوقت ، عندما ينخفض ​​تركيز المادة أ بمقدار 0.01 مول / لتر.

241. في نظام CO + Cl 2 = COCl 2 ، تمت زيادة التركيز من 0.03 إلى 0.12 مول / لتر ، وزاد تركيز الكلور من 0.02 إلى 0.06 مول / لتر. إلى أي مدى زاد معدل رد الفعل الآجل؟

242. كم مرة سيتغير معدل التفاعل 2 أ + ب ← أ 2 ب إذا تضاعف تركيز المادة أ ، وانخفض تركيز المادة ب مرتين؟

243. ما هي نسبة (٪) من novocaine التي ستتحلل في 10 أيام من تخزينها عند 293 كلفن ، إذا كان ثابت معدل التحلل المائي لـ novocaine عند 313 K هو 1 10-5 يوم -1 ، وطاقة التنشيط للتفاعل 55.2 kJ / mol ؟

244. عند 36 درجة مئوية ، يكون ثابت معدل تفكك البنسلين هو 6 · 10 -6 ثانية -1 ، وعند 41 درجة مئوية يكون 1.2 · 10 -5 ثانية -1. احسب معامل درجة حرارة التفاعل.

245. كم مرة سيزداد معدل التفاعل الذي يحدث عند 298 كلفن إذا تم تقليل طاقة التنشيط بمقدار 4 كيلو جول / مول؟

246. احسب معامل درجة الحرارة (γ) لثابت معدل تفاعل تحلل بيروكسيد الهيدروجين في نطاق درجة الحرارة 25 درجة مئوية - 55 درجة مئوية عند هـ أ= 75.4 كيلوجول / مول.

247. يحدث تحلل بيروكسيد الهيدروجين مع تكوين الأكسجين في محلول 0.045 M KOH عند 22 درجة مئوية كتفاعل من الدرجة الأولى مع نصف عمر τ 1/2 = 584 دقيقة. احسب معدل التفاعل في الوقت الأولي بعد خلط أحجام متساوية من محلول 0.090 M KOH و 0.042 M H 2 O 2 ومقدار بيروكسيد الهيدروجين المتبقي في المحلول بعد ساعة واحدة.

248. مع زيادة درجة الحرارة بمقدار 27.8 درجة مئوية ، زاد معدل التفاعل بمقدار 6.9 مرة. احسب معامل درجة الحرارة لمعدل التفاعل وطاقة التنشيط لهذا التفاعل عند 300 كلفن.

249. بالنسبة لبعض التفاعلات من الدرجة الأولى ، يكون عمر النصف لمادة عند 351 كلفن 411 دقيقة. طاقة التنشيط 200 كيلو جول / مول. احسب المدة التي سيستغرقها تحلل 75٪ من الكمية الأولية للمادة عند 402 كلفن.

250. ثوابت المعدل لتفاعل معين عند 25 و 60 درجة مئوية هي 1.4 و 9.9 دقيقة -1 ، على التوالي. احسب ثوابت المعدل لهذا التفاعل عند 20 و 75 درجة مئوية.

التوازن الكيميائي

251. ثابت التوازن للتفاعل A + B = C + D يساوي واحدًا. التركيز الأولي [A] = 0.02 مول / لتر. كم نسبة المادة أ التي تخضع للتحول إذا كانت التركيزات الأولية [ب] = 0.02 ؛ 0.1 ؛ 0.2 مول / لتر؟

252. كانت التركيزات الأولية للنيتروجين والهيدروجين في خليط التفاعل للحصول على الأمونيا 4 و 10 مول / DM 3 على التوالي. احسب تركيزات التوازن للمكونات في الخليط إذا تفاعل 50٪ من النيتروجين بحلول وقت الوصول إلى التوازن.

253. يستمر التفاعل القابل للانعكاس وفقًا للمعادلة A + B C + D. التركيز الأولي لكل مادة في الخليط هو 1 مول / لتر. بعد تحقيق التوازن ، يكون تركيز المكون C 1.5 مول / ديسيمتر 3. احسب ثابت التوازن لهذا التفاعل.

254. حدد التركيزات الأولية لـ NO و O 2 وثابت التوازن للتفاعل القابل للانعكاس 2NO + O 2 ↔ 2NO 2 إذا تم إنشاء التوازن عند التركيزات التالية من المواد المتفاعلة ، مول / دسم 3: = 0.12 ؛ = 0.48 ؛ = 0.24.

255. في أي اتجاه سيتحول التوازن الكيميائي في نظام 2NO 2 ↔ NO + O 2 إذا تم تقليل تركيزات التوازن لكل مكون بمقدار 3 مرات؟

256. كم مرة سينخفض ​​الضغط الجزئي للتوازن للهيدروجين أثناء التفاعل N 2 + 3H 2 2 NH 3 إذا تضاعف ضغط النيتروجين؟

257. في النظام 2NO 2 ↔ N 2 O 4 عند 60 درجة مئوية والضغط القياسي ، تم إنشاء التوازن. كم مرة يجب تقليل الحجم لمضاعفة الضغط؟

258. في أي اتجاه سيتحول التوازن مع زيادة درجة حرارة النظام:

1) COCl 2 ↔ CO + Cl 2 ؛ ∆ ص ن° 298 = -113 كيلوجول / مول

2) 2СО ↔ CO 2 + С ؛ ∆ ص ن° 298 = -171 كيلوجول / مول

3) 2SO 3 2SO 2 + O 2 ؛ ∆ ص ن° 298 = -192 كيلوجول / مول.

اشرح الجواب.

259. يستمر التفاعل AB (g) A (g) + B (g) في وعاء مغلق. ثابت التوازن للتفاعل هو 0.04 ، وتركيز التوازن للمادة B هو 0.02 مول / لتر. حدد التركيز الأولي للمادة AB. ما هي نسبة المادة AB التي تحللت؟

260. عندما تتأكسد الأمونيا بالأكسجين ، يمكن تكوين النيتروجين وأكاسيد النيتروجين المختلفة. اكتب معادلة التفاعل وناقش تأثير الضغط على تحول توازن التفاعلات بتكوين: أ) N 2 O ؛ ب) لا 2.

261. في أي اتجاه سيتحول توازن التفاعل العكسي C (tv) + H 2 O (g) ↔ CO (g) + H 2 (g) عندما ينخفض ​​حجم النظام بمقدار مرتين؟

262. عند درجة حرارة معينة ، تم إنشاء التوازن في نظام 2NO 2 2NO + O 2 بالتركيزات التالية: = 0.006 مول / لتر ؛ = 0.024 مول / لتر. أوجد ثابت التوازن للتفاعل والتركيز الأولي NO 2.

263. التركيزات الأولية لأول أكسيد الكربون وبخار الماء هي نفسها وتساوي 0.1 مول / لتر. احسب تركيزات التوازن لـ CO و H 2 O و CO 2 في النظام CO (g) + H 2 O (g) ↔ CO (g) + H 2 (g) ، إذا كان تركيز توازن الهيدروجين هو 0.06 مول / لتر ، تحديد ثابت التوازن.

264. ثابت التوازن للتفاعل 3H 2 + N 2 \ u003d 2NH 3 عند درجة حرارة معينة هو 2. كم عدد مولات النيتروجين التي يجب إدخالها لكل 1 لتر من خليط الغاز من أجل تحويل 75٪ من الهيدروجين إلى أمونيا إذا كانت البداية كان تركيز الهيدروجين 10 مول / لتر؟

265. في النظام 2NO (g) + O 2 (g) ↔ 2NO 2 (g) ، تكون تركيزات توازن المواد = 0.2 مول / لتر ، = 0.3 مول / لتر ، = 0.4 مول / لتر. احسب ثابت التوازن وقم بتقدير موضع التوازن.

266. في وعاء بسعة 0.2 لتر ، تم وضع 0.3 و 0.8 جم من الهيدروجين واليود. بعد تحقيق التوازن ، تم العثور على 0.7 جم من HI في الوعاء. احسب ثابت التوازن للتفاعل.

267. التركيزات الأولية لـ H 2 و I 2 هي 0.6 و 1.6 مول / لتر على التوالي. بعد تحقيق التوازن ، كان تركيز اليود الهيدروجين 0.7 مول / لتر. احسب تركيزات التوازن لـ H 2 و I 2 وثابت التوازن.

268. عند درجة حرارة معينة ، يكون ثابت التوازن للتفاعل 2NO + O 2 ↔ 2NO 2 هو 2.5 مول -1 لتر وفي خليط غاز توازن = 0.05 مول / لتر و = 0.04 مول / لتر. احسب التركيزات الأولية للأكسجين وأكسيد النيتروجين.

269. تتفاعل المادتان A و B بكمية 3 و 4 مول ، على التوالي ، الموجودة في وعاء بسعة 2 لتر ، وفقًا للمعادلة 5A + 3B \ u003d A 5 B 3.

تفاعل 1.6 مول من المادة "أ". حدد كمية المادة "ب" المستهلكة والمنتج الذي تم الحصول عليه. احسب ثابت التوازن.

270. عند دراسة توازن التفاعل H 2 + I 2 = 2HI ، وجد أنه عند التركيزات الأولية لـ H 2 و I 2 من 1 مول / لتر ، فإن تركيز توازن HI هو 1.56 مول / لتر. احسب تركيز توازن اليود الهيدروجين إذا كانت التركيزات الأولية لـ H 2 و I 2 هي 2 مول / لتر لكل منهما.

271. عند دراسة التوازن H 2 + I 2 = 2HI ، اتضح أن تركيزات التوازن لـ H 2 و I 2 و HI تساوي 4.2 على التوالي ؛ 4.2 ؛ 1.6 مول / لتر. في تجربة أخرى ، أجريت بنفس درجة الحرارة ، وجد أن تركيزات التوازن لـ I 2 و HI هي 4.0 و 1.5 مول / لتر. احسب تركيز الهيدروجين في هذه التجربة.

272. عند درجة حرارة معينة في نظام غاز التوازن SO 2 - O 2 - SO 3 ، بلغت تركيزات المواد 0.035 ، على التوالي ؛ 0.15 و 0.065 مول / لتر. احسب ثابت التوازن والتركيزات الأولية للمواد ، بافتراض أن هذا هو الأكسجين وثاني أكسيد الكبريت فقط.

273. في وعاء بسعة 8.5 لتر ، تم إنشاء توازن CO (g) + Cl 2 (g) \ u003d COCl 2 (g). تكوين خليط التوازن (ز): CO - 11 ، Cl2-38 و COCl 2 - 42. احسب ثابت التوازن للتفاعل.

274. كيف يتغير التوازن وثابت التوازن للتفاعل H 2 (g) + Cl 2 (g) \ u003d 2HCl (g) ، ∆ ح < 0, следующие факторы: а) увеличение концентраций Н 2 , Cl 2 и HCl; б) увеличение давления в 3 раза; в) повышение температуры?

275. التركيزات الأولية لـ NO و Cl 2 في النظام المتجانس 2NO + Cl 2 = 2NOCl هي 0.5 و 0.2 مول / ديسيمتر 3 ، على التوالي. احسب ثابت التوازن إذا تفاعل 35٪ NO بحلول وقت التوازن.

إرسال عملك الجيد في قاعدة المعرفة أمر بسيط. استخدم النموذج أدناه

سيكون الطلاب وطلاب الدراسات العليا والعلماء الشباب الذين يستخدمون قاعدة المعرفة في دراساتهم وعملهم ممتنين جدًا لك.

نشر على http://www.allbest.ru/

نشر على http://www.allbest.ru/

الاحتمالية الديناميكية الحرارية للاتجاهات المختلفة للتفاعلات المعقدة في عمليات تكرير النفط

وفقًا لمعادلة جيبس ​​، يتم تحديد الاحتمال الديناميكي الحراري لإجراء تفاعل كيميائي من خلال علامة وحجم التغيير في طاقة جيبس ​​الحرة (جهد متساوي الضغط ، حراري حراري). يرتبط التغيير في طاقة جيبس ​​بثابت التوازن للتفاعل بالصيغة التالية:

تفاعل كيميائي تنقية الزيت الديناميكي الحراري

حيث K p هو ثابت التوازن ،

K p \ u003d K 1 / K 2، (K 1 و K 2 هي ثوابت معدل التفاعلات الأمامية والعكسية) ؛ - تغيير في طاقة جيبس ​​؛

R هو ثابت الغاز ؛

T - درجة الحرارة ، K.

إذا كان K 1> K 2 (أي أن التفاعل يتجه نحو تكوين المنتجات) ، فإن K p> 1 و ln K p> 0 ، أي< 0.

ويترتب على المعادلة أن القيمة السالبة (عند درجات الحرارة المنخفضة T والضغط P) هي شرط لحدوث تلقائي لتفاعل كيميائي. علاوة على ذلك ، كلما زادت القيمة المطلقة للقيمة السالبة ، زاد احتمال حدوث هذا التفاعل.

من المعروف أن القيمة تزداد مع زيادة الوزن الجزيئي للهيدروكربونات (باستثناء الأسيتيلين) ودرجة الحرارة. وبالتالي ، فإن الهيدروكربونات عالية الوزن الجزيئي ، والتي تتمتع بإمكانية تكوين عالية ، تكون أقل استقرارًا حرارياً وأكثر عرضة لتفاعلات التحلل ، خاصةً عند درجات حرارة عالية.

لتقييم الاحتمال الديناميكي الحراري لتفاعل معين ، يتم استخدام حجم التغيير في الطاقة الحرة نتيجة التفاعل.

الطاقة الحرة هي ذلك الجزء من الطاقة الداخلية للنظام الذي يمكن تحويله إلى عمل. يمكن أن تكون ردود الفعل قابلة للعكس أو لا رجوع فيها. ردود الفعل العكسية ، والتي ، حسب الظروف ، تذهب في اتجاه واحد أو في الاتجاه المعاكس وتشمل:

1. تشكيل أبسط الهيدروكربونات من العناصر وتحلل الهيدروكربونات.

2. هدرجة الأوليفينات - نزع هيدروجين البارافينات.

3. هدرجة المواد العطرية - نزع الهيدروجين من النافثين ذو الست ذرات ؛

4. تكثيف الهيدروكربونات العطرية.

5. الأيزومرة.

العديد من التفاعلات: التكسير ، التكويك ، البلمرة لا رجوع فيها.

بالنسبة للتفاعلات القابلة للعكس ، فإن أي قيمة للظروف الخارجية (درجة الحرارة والضغط) تتوافق مع حالة معينة من نظام التوازن ، تتميز بنسبة معينة من كميات المواد الأولية ومنتجات التفاعل. يتم تقدير حالة التوازن هذه بواسطة ثابت التوازن.

يتم تحديد الاحتمال الديناميكي الحراري لأي تفاعل (بما في ذلك لا رجوع فيه) من خلال علامة التغيير في الطاقة الحرة للتفاعل G (إذا كانت قيمة G معروفة لأي تفاعل متساوي الحرارة وإذا كانت هذه القيمة موجبة ، فإن التفاعل من الناحية الديناميكية الحرارية مستحيلة في الاتجاه المشار إليه.إذا كانت القيمة سالبة ، فيمكن أن تحدث العملية ، وفي الواقع تحدث ، حتى لو كان ذلك بمعدل بطيء إلى حد لا يقاس.

أخذ القيم من جداول قيم الطاقات الحرة للتكوين من عناصر المواد الأولية والنهائية G عند أي درجات حرارة وتحديد التغير في الطاقة الحرة للتفاعل G لدرجات الحرارة هذه ، نحصل على المعاملتان A و B في المعادلة

G T \ u003d A + BT ،

G \ u003d 0 ، إذن هذا هو حد درجة حرارة الاحتمال الديناميكي الحراري للتفاعل: السفلي ، إذا زاد G مع زيادة T ، والجزء العلوي ، إذا زاد G مع زيادة درجة الحرارة. بالنسبة للتفاعلات العكوسة ، يحدث التفاعل أيضًا عند درجات حرارة خارج الاحتمال الديناميكي الحراري ، ولكن بعمق أقل من التفاعل المعاكس. ومع ذلك ، بالنسبة للتفاعلات القابلة للانعكاس ، يمكن تغيير المحصول عن طريق تغيير تركيزات المواد المتفاعلة.

يتم تحديد الاحتمالية الديناميكية الحرارية لحدوث تفاعل كيميائي من خلال علامة وحجم التغيير في طاقة جيبس ​​الحرة (جهد متساوي الضغط ، المحتوى الحراري الحر). يرتبط التغيير في طاقة جيبس ​​بثابت التوازن للتفاعل بالصيغة التالية:

ln К p = -؟ G / (RT) ،

حيث K p هو ثابت التوازن ،

K p - K 1 / K 2 y (K 1 and K 2 - ثوابت معدل التفاعلات المباشرة والعكسية) ؛

G هو التغيير في طاقة جيبس ​​؛

R- ثابت الغاز

T هي درجة الحرارة ، K.

إذا كان K 1> K 2 (أي أن التفاعل يسير في اتجاه تكوين المنتجات) ، فعندئذٍ Kp> 1 و lpKp> 0 ، أي ؟ ز< 0.

ويترتب على المعادلة أن القيمة السالبة؟ G (عند القيم المنخفضة لدرجة الحرارة T والضغط P) هي شرط لحدوث تلقائي لتفاعل كيميائي. علاوة على ذلك ، كلما زادت القيمة المطلقة للقيمة السالبة؟ G ، زاد احتمال رد الفعل هذا.

من المعروف أن قيمة ΔG تزداد بزيادة الوزن الجزيئي للهيدروكربونات (باستثناء الأسيتيلين) ودرجة الحرارة. وبالتالي ، فإن الهيدروكربونات عالية الجزيئات ، التي تتمتع بقدرة تكوين أعلى ΔG ، تكون أقل ثباتًا حرارياً وأكثر عرضة لتفاعلات التحلل ، خاصة في درجات الحرارة المرتفعة.

عادة ما يتم تنفيذ العمليات الحرارية الصناعية تحت ضغط وتكون مصحوبة بتفاعلات متجانسة أو غير متجانسة.

من حيث المبدأ ، تصاحب أي عمليات تكرير زيت حراري تفاعلات ماصة للحرارة لنزع الهيدروجين وتحلل الهيدروكربونات ، وتفاعلات طاردة للحرارة من التوليف ، والبلمرة ، والتكثيف ، وما إلى ذلك. تختلف هذه الأنواع من التفاعلات ليس فقط في علامة التأثيرات الحرارية ، ولكن أيضًا في الاعتماد على درجة الحرارة لقيم الطاقة الحرة جيبس. بالنسبة للتفاعلات الماصة للحرارة لتحلل الهيدروكربونات ، تنخفض قيم ΔG مع زيادة درجة الحرارة ، وللتفاعلات الطاردة للحرارة فإنها تزيد ، أي أن تفاعلات التحلل تكون ذات درجة حرارة عالية من الناحية الديناميكية الحرارية ، وتكون تفاعلات التحلل ذات درجة حرارة منخفضة للديناميكا الحرارية. يتبع استنتاج مماثل من مبدأ Le Chatelier-Brown: تساهم الزيادة في درجة الحرارة في تدفق التفاعلات الماصة للحرارة في اتجاه تكوين المنتجات ، والتفاعلات الطاردة للحرارة في الاتجاه المعاكس.

في نطاق درجة حرارة 300-1200 درجة مئوية ، حيث يتم تنفيذ معظم عمليات تكرير الزيت الصناعية ، يعتمد المحتوى الحراري الحر خطيًا على درجة الحرارة:

في هذه المعادلة ، تزداد قيمة المعامل b مع زيادة التأثير الحراري للتفاعل (للتفاعلات الماصّة للحرارة ، b> 0 ، وللتفاعلات الطاردة للحرارة ، b< 0). В реакциях с небольшим тепловым эффектом (например, изомеризации или гидрокрекинга) ?G мало зависит от температуры. В реакциях же со значительным тепловым эффектом (выделение или поглощение) эта зависимость заметно значительнее.

وفقًا لمبدأ Le Chatelier-Brown ، يكون للضغط تأثير كبير على قيمة ثابت معدل التفاعل. يعزز نموه التفاعلات مع انخفاض في الحجم (بشكل رئيسي التفاعلات التركيبية). تؤدي الضغوط المنخفضة إلى تسريع تفاعلات التحلل.

يمكن أيضًا أن يعتمد التنبؤ باحتمالية تكوين منتج تحلل أو آخر أثناء العمليات الحرارية على البيانات الديناميكية الحرارية ، على وجه الخصوص ، على قيم طاقة الربط بين الذرات في الجزيئات. وبالتالي ، يسمح لنا تحليل البيانات حول المحتوى الحراري للتكوين باستخلاص الاستنتاجات التالية حول اتجاه تحلل الهيدروكربونات.

في الألكانات ، تكون طاقة كسر الرابطة بين ذرة الكربون القصوى والهيدروجين هي الأعلى في الميثان (431 كيلو جول / مول) ، وتتناقص مع زيادة عدد ذرات الكربون إلى 4 ثم تصبح ثابتة (عند مستوى 394 كيلو جول / مول) ).

في الألكانات العادية ، تتناقص طاقة كسر الرابطة بين ذرات الهيدروجين والكربون الموجود داخل السلسلة تدريجياً باتجاه منتصف السلسلة (حتى 360 كيلو جول / مول).

طاقة انفصال ذرة الهيدروجين عن ذرة كربون ثانوية ، وخاصة من ذرة ثالثة ، أقل إلى حد ما من ذرة أولية.

في جزيء ألكين ، تكون طاقة استخراج ذرة الهيدروجين من ذرة كربون ذات رابطة مزدوجة أعلى بكثير ، ومن ذرة كربون مترافقة مع رابطة مزدوجة ، تكون أقل بكثير من طاقة الرابطة C - H في الألكانات.

في الحلقات النفثينية ، تكون قوة الرابطة C - H هي نفسها الموجودة في روابط ذرة الكربون الثانوية مع الهيدروجين في جزيئات الألكان.

في جزيئات البنزين والهيدروكربونات الألكيل أروماتية ، طاقة الرابطة بين ذرة الكربون في الحلقة والهيدروجين قابلة للمقارنة مع قوة الرابطة C - H في الميثان ، وطاقة انفصال الهيدروجين عن الكربون المترافق مع الحلقة العطرية أقل بكثير من طاقة رابطة C - H في الألكانات.

تكون طاقة تكسير رابطة الكربون والكربون في جزيئات جميع فئات الهيدروكربونات دائمًا أقل من طاقة الرابطة C - H (بحوالي 50 كيلوجول / مول).

في جزيئات الألكان ، يؤثر طول السلسلة وبنيتها وموقع الرابطة المكسورة على طاقة كسر رابطة الكربون والكربون نوعياً ، على نحو مشابه لتأثيرها على قوة الرابطة C - H. وهكذا ، تضعف الرابطة بين ذرات الكربون القصوى مع زيادة عدد ذرات الكربون (من 360 للإيثان إلى 335 كيلوجول / مول للبنتان وما فوق) ، وتقل الرابطة بين ذرات الكربون الداخلية مع اقتراب عدد ذرات الكربون من منتصف السلسلة (حتى 310 كيلوجول / مول). على سبيل المثال ، تتغير طاقة كسر الرابطة C - C في جزيء n-octane ، اعتمادًا على موقعها ، على النحو التالي: 335 ؛ 322 ؛ 314 ؛ 310 ؛ 314 ؛ 322 ؛ 335 كيلو جول / مول.

دائمًا ما تكون الروابط بين ذرات الكربون الأولية أقوى من روابط C - C في مجموعات مع ذرات الكربون الأولية والثانوية (C w) والثالثية (C tr). تتناقص طاقة كسر رابطة الكربون والكربون (D c - c) بالتسلسل التالي:

D C - C> D C - C t> D C - C tr> D C t - C t> D C t - C tr> D C tr - C tr.

10. في الألكينات ، تكون الروابط المزدوجة بين الكربون والكربون أقوى بكثير (ولكن أقل من مرتين) من روابط C - C في الألكانات. وبالتالي ، فإن طاقة كسر الرابطة C = C في الإيثيلين هي 500 كيلو جول / مول. ومع ذلك ، فإن روابط C - C المقترنة بالثنائي (أي الموجودة في الموضع b لها) أضعف بكثير من روابط C - C في الألكانات.

11. طاقة تكسير رابطة الكربون-الكربون في حلقة السيكلوبنتان (293 كيلوجول / مول) والهكسان الحلقي (310 كيلوجول / مول) أقل إلى حد ما من رابطة الكربون-الكربون في منتصف سلسلة الهكسان العادي (318 كيلوجول / مول).

12. في الهيدروكربونات الألكيلية ، تكون الرابطة الكربونية الكربونية المقترنة بالحلقة العطرية (C - C ar) أقل قوة من الرابطة C - C في الألكانات. يقلل الاقتران بحلقة عطرية من قوة رابطة الكربون والكربون إلى نفس القدر تقريبًا مثل الاقتران برابطة مزدوجة. يقلل الاقتران مع العديد من حلقات البنزين من قوة رابطة CC بشكل أكبر.

13. طاقة تمزق (تفكك) ذرات الهيدروجين في جزيء الهيدروجين أعلى إلى حد ما من رابطة C - H في الميثان الأكثر مقاومة للحرارة وهي 435 كيلو جول / مول.

14. القوة اتصال C-Sفي mercaptans و اتصال S-Sفي ثاني كبريتيد يمكن مقارنته بـ اتصال C-Cفي الألكانات.

من الواضح أنه أثناء التحلل الحراري للمواد الخام الهيدروكربونية ، سيتم كسر الروابط الأضعف أولاً وقبل كل شيء وسيتم تشكيل المنتجات بشكل أساسي باستخدام طاقة تكوين خالية أقل. وبالتالي ، فإن التحليل الديناميكي الحراري يجعل من الممكن التنبؤ بتكوين المكون وحساب تركيزات التوازن للمكونات في نواتج التفاعل اعتمادًا على ظروف العمليات الحرارية والتحفيزية.

تظهر المخططات (I-IV) للتحولات الكيميائية للهيدروكربونات أثناء التحلل الحراري في الشكل. واحد.

أرز. 1. مخططات التحولات الهيدروكربونية أثناء التحلل الحراري للمواد الخام

استضافت على Allbest.ru

وثائق مماثلة

تحديد القيمة الحرارية للإيثيلين. حساب طاقة جيبس ​​للتفاعل وإمكانية استمراره. حساب تحضير محلول ملحي بالتركيز المطلوب. تجميع المعادلة الأيونية لتفاعل كيميائي. عمليات تآكل الحديد.

الاختبار ، تمت إضافة 01/29/2014


مفهوم وأنواع التفاعلات المعقدة. ردود فعل عكسية لأوامر مختلفة. أبسط حالة من تفاعلين من الدرجة الأولى لا رجوع فيهما متوازيان. آلية ومراحل التفاعلات المتتالية. ملامح ومعدل سلسلة وردود الفعل المقترنة.

محاضرة تمت إضافتها في 02/28/2009


الإيثانول وخصائصه. حساب التغيير في إنتروبيا تفاعل كيميائي. الطرق الرئيسية لانتاج الايثانول. المادية و الخواص الكيميائيةالإيثيلين. حساب ثابت التوازن. معرفة التأثير الحراري للتفاعل وإمكانية حدوثه.

ورقة مصطلح ، تمت الإضافة في 11/13/2009


التأثير الحراري لتفاعل كيميائي أو التغير في المحتوى الحراري لنظام نتيجة تفاعل كيميائي. تأثير الظروف الخارجية على التوازن الكيميائي. تأثير الضغط والتركيز ودرجة الحرارة على وضعية التوازن. أنواع الروابط الكيميائية.

الملخص ، تمت الإضافة في 01/13/2011


تجميع معادلات التفاعل الأيوني. تحديد نسبة مكونات السبيكة. حساب التغير في طاقة جيبس ​​لتفاعل كيميائي. إنشاء مخطط حالة لأنظمة البزموت والتيلوريوم. تحديد حالة النظام أحادي المكون.

الاختبار ، تمت الإضافة في 12/09/2009


اعتماد تفاعل كيميائي على تركيز المواد المتفاعلة عند درجة حرارة ثابتة. معدل التفاعلات الكيميائية في الأنظمة غير المتجانسة. تأثير تركيز المواد الأولية ومنتجات التفاعل على التوازن الكيميائي في نظام متجانس.

الاختبار ، تمت الإضافة في 04/04/2009


حساب ألفة مركبات الحديد للأكسجين الجوي عند ثابت توازن تفاعل معين. تحديد كمية المادة المتحللة أثناء التسخين. حساب ثابت التوازن للتفاعل CO + 0.5O2 = CO2 باستخدام طاقة جيبس ​​القياسية.

الاختبار ، تمت الإضافة في 03/01/2008


المحفزات الحديثة المستخدمة في عمليات تكرير النفط ، معايير تقييم فعاليتها وخصائص استخدامها. الأسس المنهجية لعملية التكسير التحفيزي. تحديد الهيدروكربونات غير المشبعة في الأجزاء البترولية.

ورقة مصطلح ، تمت الإضافة بتاريخ 04/20/2016


في التخليق العضوي ، تتضمن تفاعلات الهدرجة أي جزيئات لها روابط غير مشبعة. توليفات فيشر تروبش. رد الفعل العكسي للهدرجة هو عملية نزع الهيدروجين في التخليق العضوي الصناعي وفي عمليات تكرير النفط.

الملخص ، تمت الإضافة في 01/28/2009


مفهوم وموضوع دراسة الخواص الحركية الكيميائية. معدل التفاعل الكيميائي والعوامل المؤثرة عليه وطرق قياسه وأهميته لمختلف الصناعات. المحفزات والمثبطات ، الاختلاف في تأثيرها على التفاعلات الكيميائية ، التطبيق.

يسمح لك القانون الأول للديناميكا الحرارية بحساب التأثيرات الحرارية للعمليات المختلفة ، لكنه لا يوفر معلومات حول اتجاه العملية.

للعمليات التي تحدث في الطبيعة ، هناك قوتان دافعتان معروفتان:

1. رغبة النظام في الدخول في حالة بأقل قدر من الطاقة ؛

2. رغبة النظام في تحقيق الحالة الأكثر احتمالا والتي تتميز بأكبر عدد من الجسيمات المستقلة.

يتسم العامل الأول بالتغير في المحتوى الحراري. يجب أن تكون الحالة قيد النظر مصحوبة بإطلاق حرارة ، وبالتالي DH< 0.

يتم تحديد العامل الثاني حسب درجة الحرارة والتغير غير قادر علي.

الانتروبيا (S)- الوظيفة الديناميكية الحرارية لحالة النظام ، والتي تعكس احتمالية تحقيق حالة أو أخرى للنظام في عملية نقل الحرارة.

مثل الطاقة ، الانتروبيا ليست من بين الكميات المحددة تجريبياً. في عملية قابلة للعكس تحدث في ظل ظروف متساوية الحرارة ، يمكن حساب التغيير في الانتروبيا باستخدام الصيغة:

هذا يعني أنه مع المسار الذي لا رجوع فيه للعملية ، تزداد الإنتروبيا بسبب نقل جزء من العمل إلى حرارة.

وبالتالي ، في العمليات القابلة للعكس ، يؤدي النظام الحد الأقصى عمل ممكن. في عملية لا رجوع فيها ، يقوم النظام دائمًا بعمل أقل.

انتقال فقدت وظيفةفي الحرارة هي سمة من سمات الحرارة كشكل من أشكال نقل الطاقة المختلة بالعين المجردة. ومن هنا يظهر تفسير الانتروبيا كمقياس للاضطراب في النظام:

مع زيادة الاضطراب في النظام ، تزداد الإنتروبيا ، وعلى العكس من ذلك ، كلما تم ترتيب النظام ، تتناقص الإنتروبيا.

لذلك ، في عملية تبخر الماء ، يزداد الانتروبيا ، في عملية تبلور الماء ، يتناقص. في تفاعلات التحلل ، تزداد الإنتروبيا ، في التفاعلات المركبة تتناقص.

تم إنشاء المعنى المادي للإنتروبيا من خلال الديناميكا الحرارية الإحصائية. وفقًا لمعادلة بولتزمان:

يعتمد اتجاه التدفق التلقائي للعملية على نسبة الكميات على الجانبين الأيسر والأيمن من التعبير الأخير.

إذا حدثت العملية في ظل ظروف متساوية الضغط ، فإن القوة الدافعة الكلية للعملية تسمى جيبس الطاقة الحرةأو جهد متساوي الضغط (DG):

تتيح لك قيمة DG تحديد اتجاه التدفق التلقائي للعملية:

إذا كان DG< 0, то процесс самопроизвольно протекает в прямом направлении;

إذا كانت DG> 0 ، فستستمر العملية تلقائيًا في الاتجاه المعاكس ؛

إذا كان DG=0 ، فإن الدولة في حالة توازن.

في الكائنات الحية ، وهي أنظمة مفتوحة ، المصدر الرئيسي للطاقة للعديد من التفاعلات البيولوجية - من التخليق الحيوي للبروتين ونقل الأيونات إلى تقلص العضلات والنشاط الكهربائي الخلايا العصبية- هو ATP (أدينوزين-5 ¢-تراي فوسفات).

يتم إطلاق الطاقة أثناء التحلل المائي لـ ATP:

ATP + H 2 O ⇄ ADP + H 3 PO 4

حيث ADP هو الأدينوزين-5 ¢-ثنائي الفوسفات.

DG 0 لهذا التفاعل هو -30 كيلو جول ، لذلك تستمر العملية تلقائيًا في الاتجاه الأمامي.

يسمح لنا تحليل نسبة عوامل المحتوى الحراري وعوامل الانتروبيا في المعادلة لحساب الجهد المتساوي الضغط المتساوي الحرارة باستخلاص الاستنتاجات التالية:

1. في درجات الحرارة المنخفضة ، يسود عامل المحتوى الحراري ، وتبدأ العمليات الطاردة للحرارة تلقائيًا ؛

2. في درجات الحرارة المرتفعة ، يسود عامل الإنتروبيا ، وتستمر العمليات تلقائيًا ، مصحوبة بزيادة في الإنتروبيا.

على أساس المواد المذكورة أعلاه ، من الممكن صياغة الثاني قانون الديناميكا الحرارية:

في ظل ظروف متساوية الضغط في نظام معزول ، تحدث تلك العمليات تلقائيًا مصحوبة بزيادة في الانتروبيا.

في الواقع ، في نظام معزول ، يكون نقل الحرارة مستحيلًا ، لذلك ، DH = 0 و DG »-T × DS. يوضح هذا أنه إذا كانت قيمة DS موجبة ، فإن قيمة DG تكون سالبة ، وبالتالي ، تستمر العملية تلقائيًا في الاتجاه الأمامي.

صياغة أخرى للقانون الثاني للديناميكا الحرارية:

من المستحيل نقل الحرارة بدون تعويض من أجسام أقل تسخينًا إلى أجسام أكثر سخونة.

في العمليات الكيميائية ، يتم تحديد التغييرات في الانتروبيا وطاقة جيبس ​​وفقًا لقانون هيس:

ردود الفعل التي DG< 0 называют قوي.

ردود الفعل التي تسمى DG> 0 إندرجونيك.

يمكن أيضًا تحديد قيمة DG لتفاعل كيميائي من العلاقة:

DG = DH - T × DS.

في الجدول. يوضح الشكل 1 إمكانية (أو استحالة) حدوث تفاعل تلقائي مع مجموعات مختلفة من علامات DH و DS.

معايير حل المشكلات

1. يستمر بعض التفاعل مع انخفاض في الانتروبيا. حدد الظروف التي يكون فيها الحدوث التلقائي لهذا التفاعل ممكنًا.

شرط الحدوث التلقائي للتفاعل هو انخفاض في طاقة جيبس ​​الحرة ، أي دي جي< 0. Изменение DG можно рассчитать по формуле:

بما أن الانتروبيا يتناقص أثناء التفاعل (DS< 0), то энтропийный фактор препятствует самопроизвольному протеканию данной реакции. Таким образом, самопроизвольное протекание данной реакции может обеспечить только энтальпийный фактор. Для этого необходимо выполнение следующих условий:

1) درهم< 0 (реакция экзотермическая);

2) (يجب أن تستمر العملية في درجات حرارة منخفضة).

2. يستمر تفاعل التحلل الماص للحرارة تلقائيًا. قدِّر التغيير في الطاقة الحرة في المحتوى الحراري والانتروبيا وطاقة جيبس.

1) بما أن التفاعل ماص للحرارة ، فإن DH> 0.

2) في تفاعلات التحلل ، تزداد الإنتروبيا ، وبالتالي DS> 0.

3) يشير المسار التلقائي للتفاعل إلى أن DG< 0.

3. احسب المحتوى الحراري القياسي للتخليق الكيميائي الذي يحدث في بكتيريا Thiobacillus denitrificans:

6KNO 3 (صلب) + 5S (صلب) + 2CaCO 3 (صلب) \ u003d 3K 2 SO 4 (صلب) + 2CaSO 4 (صلب) + 2CO 2 (غاز) + 3N 2 (غاز)

وفقًا لقيم المحتوى الحراري القياسي لتكوين المواد:

دعونا نكتب التعبير عن النتيجة الأولى لقانون هيس ، مع الأخذ في الاعتبار حقيقة أن المحتوى الحراري القياسي لتكوين الكبريت والنيتروجين يساوي الصفر:

\ u003d (3 × K 2 SO 4 + 2 × CaSO 4 + 2 × CO 2) -

- (6 × KNO 3 + 2 × CaCO 3).

دعونا نستبدل قيم المحتوى الحراري القياسي لتكوين المواد:

3 × (-1438) + 2 × (-1432) + 2 × (-393.5) - (6 × (-493) + 2 × (-1207)).

2593 كيلو جول.

مثل< 0, то реакция экзотермическая.

4. احسب المحتوى الحراري القياسي للتفاعل:

2C 2 H 5 OH (سائل) \ u003d C 2 H 5 OC 2 H 5 (سائل) + H 2 O (سائل)

وفقًا لقيم المحتوى الحراري القياسي لاحتراق المواد:

C 2 H 5 OH = -1368 kJ / mol ؛

C 2 H 5 OC 2 H 5 \ u003d -2727 كيلو جول / مول.

دعونا نكتب التعبير عن النتيجة الثانية لقانون هيس ، مع الأخذ في الاعتبار حقيقة أن المحتوى الحراري القياسي لاحتراق الماء (أعلى أكسيد) يساوي صفرًا:

2 × C 2 H 5 OH - C 2 H 5 OC 2 H 5.

دعونا نستبدل قيم المحتوى الحراري القياسي لاحتراق المواد الداخلة في التفاعل:

2 × (-1368) - (-2727).

تجعل النتائج المترتبة على قانون هيس من الممكن حساب ليس فقط المحتوى الحراري القياسي للتفاعلات ، ولكن أيضًا قيم المحتوى الحراري القياسي لتكوين واحتراق المواد من البيانات غير المباشرة.

5. تحديد المحتوى الحراري القياسي لتكوين أول أكسيد الكربون (II) وفقًا للبيانات التالية:

توضح المعادلة (1) أن تغيير المحتوى الحراري القياسي لهذا التفاعل يتوافق مع المحتوى الحراري القياسي لتكوين ثاني أكسيد الكربون.

دعونا نكتب التعبير عن النتيجة الطبيعية الأولى من قانون هيس للتفاعل (2):

CO = CO 2 -.

استبدل القيم واحصل على:

ثاني أكسيد الكربون \ u003d -293.5 - (-283) \ u003d -110.5 كيلو جول / مول.

يمكن حل هذه المشكلة بطريقة أخرى.

بطرح المعادلة الثانية من المعادلة الأولى ، نحصل على:

6. احسب الانتروبيا المعيارية للتفاعل:

CH 4 (غاز) + Cl 2 (غاز) \ u003d CH 3 Cl (غاز) + HCl (غاز) ،

وفقًا لقيم الانتروبيا القياسية للمواد:

نحسب الانتروبيا المعيارية للتفاعل بالصيغة:

\ u003d (CH 3 Cl + HCl) - (CH 4 + Cl 2).

234 + 187 - (186 + 223) = 12 جول / (مول × كلفن).

7. احسب طاقة جيبس ​​القياسية للتفاعل:

C 2 H 5 OH (سائل) + H 2 O 2 (سائل) \ u003d CH 3 COH (غاز) + 2H 2 O (سائل)

حسب المعطيات التالية:

حدد ما إذا كان الحدوث التلقائي لهذا التفاعل ممكنًا في ظل الظروف القياسية.

نحسب طاقة جيبس ​​القياسية للتفاعل بالصيغة:

\ u003d (CH 3 COH + 2 × H 2 O) - (C 2 H 5 OH + H 2 O 2).

باستبدال القيم المجدولة ، نحصل على:

129 + 2 × (-237) - ((-175) + (-121) = -307 كيلوجول / مول.

مثل< 0, то самопроизвольное протекание данной реакции возможно.

C 6 H 12 O 6 (صلب) + 6O 2 (غاز) \ u003d 6CO 2 (غاز) + 6H 2 O (سائل).

البيانات المعروفة:

نحسب قيم المحتوى الحراري القياسي والإنتروبيا للتفاعل باستخدام النتيجة الطبيعية الأولى من قانون هيس:

6 CO 2 + 6 H 2 O - C 6 H 12 O 6 - 6 O 2 \ u003d

6 × (-393.5) + 6 × (-286) - (-1274.5) - 6 × 0 = -2803 كيلو جول ؛

6 CO 2 + 6 H 2 O - C 6 H 12 O 6 - 6 O 2 \ u003d

6 × 214 + 6 × 70 - 212 - 6 × 205 = 262 جول / ك = 0.262 كج / ك.

نجد طاقة جيبس ​​القياسية للتفاعل من العلاقة:

T × = -2803 كج - 298.15 كلفن × 0.262 كج / ك =

9. احسب طاقة جيبس ​​القياسية لتفاعل ترطيب الألبومين في الدم عند 25 0 درجة مئوية ، حيث DH 0 = -6.08 kJ / mol ، DS 0 = -5.85 J / (mol × K). تقدير مساهمة عوامل المحتوى الحراري والإنتروبيا.

نحسب طاقة جيبس ​​القياسية للتفاعل بالصيغة:

DG 0 = DH 0 - T × DS 0.

باستبدال القيم ، نحصل على:

DG 0 \ u003d -6.08 kJ / mol - 298 K × (-5.85 × 10-3) kJ / (mol × K) \ u003d

4.34 كيلوجول / مول.

في هذه الحالة ، يمنع عامل الانتروبيا رد الفعل من الاستمرار ، بينما يفضله عامل المحتوى الحراري. رد الفعل العفوي ممكن إذا ، أي عند درجات حرارة منخفضة.

10. حدد درجة الحرارة التي سيبدأ عندها تفاعل إفساد التربسين تلقائيًا ، إذا كانت = 283 كيلو جول / مول ، = 288 جول / (مول × كلفن).

يمكن العثور على درجة الحرارة التي تكون فيها كلتا العمليتين متساويتين في الاحتمال من العلاقة:

في هذه الحالة ، يمنع عامل المحتوى الحراري تفاعل التفاعل ، بينما يفضله عامل الانتروبيا. يمكن حدوث رد فعل عفوي إذا:

وبالتالي ، فإن شرط الحدوث التلقائي للعملية هو T> 983 K.

أسئلة لضبط النفس

1. ما هو النظام الديناميكي الحراري؟ ما أنواع الأنظمة الديناميكية الحرارية التي تعرفها؟

2. ضع قائمة بالمعلمات الديناميكية الحرارية التي تعرفها. أي منهم قابل للقياس؟ الذي لا يقاس؟

3. ما هي عملية الديناميكا الحرارية؟ ما هي العمليات التي تحدث عندما يسمى أحد المعلمات ثابتًا؟

4. ما هي العمليات التي تسمى طاردة للحرارة؟ ما هي ماص للحرارة؟

5. ما تسمى العمليات العكسية؟ التي لا رجوع فيها؟

6. ما هو المقصود بمصطلح "حالة النظام"؟ ما هي حالات النظام؟

7. ما هي الأنظمة التي تدرسها الديناميكا الحرارية الكلاسيكية؟ اذكر الافتراضين الأول والثاني للديناميكا الحرارية.

8. ما المتغيرات التي تسمى وظائف الدولة؟ قائمة وظائف الدولة التي تعرفها.

9. ما هي الطاقة الداخلية؟ هل يمكن قياس الطاقة الداخلية؟

10. ما هو المحتوى الحراري؟ ما هو البعد؟

11. ما هو الانتروبيا؟ ما هو البعد؟

12. ما هو طاقة حرةجيبس؟ كيف يمكن حسابها؟ ما الذي يمكن تحديده باستخدام هذه الوظيفة؟

13. ما تسمى ردود الفعل exergonic؟ ما هي Endergonic؟

14. صياغة القانون الأول للديناميكا الحرارية. ما هو معادلة الحرارة والعمل؟

15. صياغة قانون هيس ونتائجه. ما هو المحتوى الحراري القياسي لتكوين (احتراق) مادة ما؟

16. صياغة القانون الثاني للديناميكا الحرارية. ما هي الظروف التي تسير فيها العملية تلقائيًا في نظام معزول؟

متغيرات المهام للحل المستقل

الخيار رقم 1

4NH 3 (غاز) + 5O 2 (غاز) = 4NO (غاز) + 6H 2 O (غاز) ،

حدد النوع (الخارجي أو الماص للحرارة) الذي ينتمي إليه هذا التفاعل.

C 2 H 6 (غاز) + H 2 (غاز) \ u003d 2CH 4 (غاز) ،

3. احسب طاقة جيبس ​​المعيارية لتفاعل ب-لاكتوجلوبولين المائي عند 25 0 درجة مئوية ، حيث DH 0 = -6.75 kJ ، DS 0 = -9.74 J / K. تقدير مساهمة عوامل المحتوى الحراري والإنتروبيا.

الخيار رقم 2

1. احسب المحتوى الحراري القياسي للتفاعل:

2NO 2 (غاز) + O 3 (غاز) \ u003d O 2 (غاز) + N 2 O 5 (غاز) ،

باستخدام قيم المحتوى الحراري القياسي لتكوين المواد:

حدد النوع (الخارجي أو الماص للحرارة) الذي ينتمي إليه هذا التفاعل.

2. احسب المحتوى الحراري القياسي للتفاعل:

باستخدام قيم المحتوى الحراري القياسي لاحتراق المواد:

3. احسب طاقة جيبس ​​القياسية لتفاعل التمسخ الحراري لمولد الكيموتريبسينوجين عند 50 0 درجة مئوية ، حيث DH 0 = 417 kJ ، DS 0 = 1.32 J / K. تقدير مساهمة عوامل المحتوى الحراري والإنتروبيا.

الخيار رقم 3

1. احسب المحتوى الحراري القياسي لتفاعل هدرجة البنزين مع الهكسان الحلقي بطريقتين ، أي باستخدام قيم المحتوى الحراري القياسي لتكوين المواد واحتراقها:

Cu (صلب) + ZnO (صلب) = CuO (صلب) + Zn (صلب)

3. أثناء اختزال 12.7 جم من أكسيد النحاس (II) بالفحم (مع تكوين ثاني أكسيد الكربون) ، يتم امتصاص 8.24 كيلو جول من الحرارة. حدد المحتوى الحراري القياسي لتكوين CuO إذا كان CO = -111 kJ / mol.

الخيار رقم 4

1. احسب المحتوى الحراري القياسي للتخليق الكيميائي الذي يحدث في البكتريا ذاتية التغذية Baglatoa و Thiothpix ، على مراحل وبشكل إجمالي:

2H 2 S (غاز) + O 2 (غاز) \ u003d 2H 2 O (سائل) + 2S (صلب) ؛

2S (صلب) + 3O 2 (غاز) + 2H 2 O (سائل) \ u003d 2H 2 SO 4 (سائل) ،

2. احسب المحتوى الحراري القياسي للتفاعل:

C 6 H 12 O 6 (صلب) \ u003d 2C 2 H 5 OH (سائل) + 2CO 2 (غاز) ،

باستخدام قيم المحتوى الحراري القياسي لاحتراق المواد:

4HCl (غاز) + O 2 (غاز) \ u003d 2Cl 2 (غاز) + 2H 2 O (سائل)

البيانات المعروفة:

الخيار رقم 5

1. احسب المحتوى الحراري القياسي للتفاعل:

2CH 3 Cl (غاز) + 3O 2 (غاز) \ u003d 2CO 2 (غاز) + 2H 2 O (سائل) + 2HCl (غاز) ،

باستخدام قيم المحتوى الحراري القياسي لتكوين المواد:

حدد النوع (الخارجي أو الماص للحرارة) الذي ينتمي إليه هذا التفاعل.

2. احسب المحتوى الحراري القياسي للتفاعل:

C 6 H 6 (سائل) + 3H 2 (غاز) \ u003d C 6 H 12 (سائل) ،

باستخدام قيم المحتوى الحراري القياسي لاحتراق المواد:

3. احسب طاقة جيبس ​​القياسية لتفاعل تمسخ التربسين عند 50 0 درجة مئوية ، حيث DH 0 = 283 كيلو جول ، و DS 0 = 288 جول / كلفن). تقييم إمكانية استمرار العملية في الاتجاه الأمامي.

الخيار رقم 6

1. احسب المحتوى الحراري القياسي للتخليق الكيميائي في البكتيريا ذاتية التغذية Thiobacillus Thioparus:

5Na 2 S 2 O 3 × 5H 2 O (صلب) + 7O 2 (غاز) \ u003d 5Na 2 SO 4 (صلب) + 3H 2 SO 4 (جيد) + 2S (صلب) + 22H 2 O (جيد) ،

حدد النوع (الخارجي أو الماص للحرارة) الذي ينتمي إليه هذا التفاعل.

2. احسب المحتوى الحراري القياسي للتفاعل:

C 6 H 5 NO 2 (سائل) + 3H 2 (غاز) \ u003d C 6 H 5 NH 2 (سائل) + 2H 2 O (سائل) ،

باستخدام قيم المحتوى الحراري القياسي لاحتراق المواد:

3. قيِّم دور عوامل المحتوى الحراري والأنتروبيا للتفاعل:

H 2 O 2 (سائل) + O 3 (غاز) \ u003d 2O 2 (غاز) + H 2 O (سائل)

البيانات المعروفة:

حدد درجة الحرارة التي سيتواصل عندها التفاعل تلقائيًا.

الخيار رقم 7

1. احسب المحتوى الحراري القياسي لتكوين CH 3 OH من البيانات التالية:

CH 3 OH (سائل) + 1.5O 2 (غاز) = CO 2 (غاز) + 2H 2 O (سائل) DH 0 = -726.5 kJ ؛

C (الجرافيت) + O 2 (غاز) \ u003d CO 2 (غاز) DH 0 \ u003d -393.5 كيلو جول ؛

H 2 (غاز) + 0.5O 2 (غاز) \ u003d H 2 O (سائل) DH 0 \ u003d -286 kJ.

2. تقييم إمكانية حدوث رد فعل عفوي:

8Al (صلب) + 3Fe 3 O 4 (صلب) \ u003d 9Fe (صلب) + Al 2 O 3 (صلب)

في ظل الظروف القياسية ، إذا:

3. احسب قيمة DH 0 للتفاعلات المحتملة لتحويل الجلوكوز:

1) C 6 H 12 O 6 (cr.) \ u003d 2C 2 H 5 OH (سائل) + 2CO 2 (غاز) ؛

2) C 6 H 12 O 6 (cr.) + 6O 2 (Gas) \ u003d 6CO 2 (غاز) + 6H 2 O (سائل).

البيانات المعروفة:

أي من التفاعلات التالية يطلق أكبر قدر من الطاقة؟

الخيار رقم 8

1. احسب المحتوى الحراري القياسي لتكوين MgCO 3 من البيانات التالية:

MgO (تلفزيون) + CO 2 (غاز) \ u003d MgCO 3 (تلفزيون) +118 كيلو جول ؛

C 2 H 6 (غاز) + H 2 (غاز) \ u003d 2CH 4 (غاز)

البيانات المعروفة:

3. أي من الأكاسيد التالية: CaO، FeO، CuO، PbO، FeO، Cr 2 O 3 يمكن اختزاله بواسطة الألومنيوم إلى معدن خال عند 298 كلفن:

الخيار رقم 9

1. احسب المحتوى الحراري القياسي لتكوين Ca 3 (PO 4) 2 من البيانات التالية:

3CaO (صلب) + P 2 O 5 (صلب) \ u003d Ca 3 (PO 4) 2 (صلب) DH 0 \ u003d -739 kJ ؛

P 4 (صلب) + 5O 2 (غاز) \ u003d 2P 2 O 5 (صلب) DH 0 \ u003d -2984 kJ ؛

Ca (صلب) + 0.5O 2 (غاز) \ u003d CaO (صلب) DH 0 \ u003d -636 kJ.

2. تقييم إمكانية حدوث رد فعل عفوي:

Fe 2 O 3 (صلب) + 3CO (غاز) \ u003d 2Fe (صلب) + 3CO 2 (غاز)

في ظل الظروف القياسية ، إذا:

3. حدد أي من الأكاسيد المدرجة: CuO ، PbO 2 ، ZnO ، CaO ، Al 2 O 3 يمكن اختزاله بواسطة الهيدروجين إلى معدن حر عند 298 كلفن ، إذا كان معروفًا:

الخيار رقم 10

1. احسب المحتوى الحراري القياسي لتكوين الإيثانول من البيانات التالية:

DH 0 محترق C 2 H 5 OH = -1368 kJ / mol ؛

C (الجرافيت) + O 2 (غاز) \ u003d CO 2 (غاز) + 393.5 كيلو جول ؛

H 2 (غاز) + O 2 (غاز) \ u003d H 2 O (سائل) +286 كيلو جول.

2. احسب الانتروبيا المعيارية للتفاعل:

C 2 H 2 (غاز) + 2H 2 (غاز) \ u003d C 2 H 6 (غاز) ،

البيانات المعروفة:

3. احسب كمية الطاقة التي سيتم إطلاقها في جسم الإنسان ، الذي أكل قطعتين من السكر ، 5 جم لكل منهما ، بافتراض أن الطريقة الرئيسية لاستقلاب السكروز هي أكسدته:

C 12 H 22 O 11 (صلب) + 12O 2 (غاز) = 12CO 2 (غاز) + 11H 2 O (سائل) = -5651 كيلو جول.

رقم الخيار 11

1. احسب المحتوى الحراري القياسي لتكوين C 2 H 4 من البيانات التالية:

C 2 H 4 (غاز) + 3O 2 (غاز) \ u003d 2CO 2 (غاز) + 2H 2 O (سائل) + 1323 كيلو جول ؛

C (الجرافيت) + O 2 (غاز) \ u003d CO 2 (غاز) + 393.5 كيلو جول ؛

H 2 (غاز) + 0.5O 2 (غاز) = H 2 O (سائل) +286 kJ.

2. بدون إجراء حسابات ، قم بتعيين علامة DS 0 للعمليات التالية:

1) 2NH 3 (غاز) \ u003d N 2 (غاز) + 3H 2 (غاز) ؛

2) CO 2 (cr.) \ u003d CO 2 (غاز) ؛

3) 2NO (غاز) + O 2 (غاز) = 2NO 2 (غاز).

3. حدد وفقًا لمعادلة التفاعل التي سيستمر تحلل بيروكسيد الهيدروجين وفقًا لها في ظل الظروف القياسية:

1) H 2 O 2 (غاز) \ u003d H 2 (غاز) + O 2 (غاز) ؛

2) H 2 O 2 (غاز) \ u003d H 2 O (سائل) + 0.5O 2 (غاز) ،

الخيار رقم 12

1. احسب المحتوى الحراري القياسي لتكوين ZnSO 4 من البيانات التالية:

2ZnS + 3O 2 = 2ZnO + SO 2 DH 0 = -890 كيلوجول ؛

2SO 2 + O 2 \ u003d 2SO 3 DH 0 \ u003d -196 كيلو جول ؛

H 2 O (صلب) \ u003d H 2 O (سائل) ،

H 2 O (سائل) \ u003d H 2 O (غاز) ،

H 2 O (صلب) \ u003d H 2 O (غاز).

البيانات المعروفة:

3. احسب كمية الطاقة التي سيتم إطلاقها أثناء احتراق 10 جم من البنزين ، وفقًا للبيانات التالية:

الخيار رقم 14

1. احسب المحتوى الحراري القياسي لتكوين PCl 5 من البيانات التالية:

P 4 (صلب) + 6Cl 2 (غاز) = 4PCl 3 (غاز) DH 0 = -1224 kJ ؛

PCl 3 (غاز) + Cl 2 (غاز) \ u003d PCl 5 (غاز) DH 0 \ u003d -93 كيلو جول.

2. احسب التغيير القياسي في طاقة جيبس ​​لتكوين ثاني كبريتيد الكربون CS 2 من البيانات التالية:

CS 2 (سائل) + 3O 2 (غاز) \ u003d CO 2 (غاز) + 2SO 2 (غاز) DG 0 \ u003d -930 كيلو جول ؛

CO 2 \ u003d -394 كيلو جول / مول ؛ SO 2 \ u003d -300 كيلو جول / مول.

3. قيِّم دور عوامل المحتوى الحراري والأنتروبيا للتفاعل:

CaCO 3 (صلب) \ u003d CaO (صلب) + CO 2 (غاز)

البيانات المعروفة:

حدد درجة الحرارة التي سيتواصل عندها التفاعل تلقائيًا.

الخيار رقم 15

1. احسب التأثير الحراري لتفاعل تكوين الهيدرات البلورية CuSO 4 × 5H 2 O وفقًا للمعادلة:

CuSO 4 (صلب) + 5H 2 O (سائل) \ u003d CuSO 4 × 5H 2 O (صلب) ،