Контрольная работа: Основы физической химии

2.1 Расчёт теплового эффекта реакции

Расчёт теплового эффекта реакции в изобарном процессе в стандартных условиях

ΔНr˚ (298) = (ΔНf˚ (298) CdSO4 + ΔНf˚ (298) H2O) – (ΔНf˚ (298) CdO + ΔНf˚ (298) H2SO4)

ΔНr˚ (298) = (-934,41 – 241,81) – (-258,99 – 813,99) = -103,24 кДж.

Вывод: При реакции в стандартных условиях ,произошло выделение тепла в количестве 103,24 кДж как следствие реакция является экзотермической.

Расчёт теплового эффекта реакции в изобарном процессе при заданной температуре

ΔH(T) = ΔНr˚ (298) + ;

Δa = ( Δa CdSO4+ Δa H2O) - ( Δa CdO+ Δa H2SO4)

Δa = (77,32+30,00) – (48,94+156,90) = -97,82 ;

Δb = (Δb CdSO4+ Δb H2O) - (Δb CdO+ Δb H2SO4)

Δb = (77,40+10,71) – (6,38+28,30) = 53,43 * 10-3

Δc΄ =( Δc΄CdSO4+ Δc΄H2O) - (Δc΄CdO+ Δc΄H2SO4)

Δc΄ = (0 + 0.33) – (-4,90-23,46) = 28,69 * 105

Δc = 0, т.к. все вещества неорганические.

ΔH(511) = -103,24 * 103 +  =

= -103,24 * 103 + (-97,82) * (511-298) +  * (5112 – 2982) +  -103240 – 20835,66 + 4603,45 + 4050,80 = -115,42 kДж.

Вывод: Увеличение температуры привело к увеличению количества теплоты выделившегося в следствии реакции.

Расчёт теплового эффекта реакции в изохорном процессе в стандартных условиях

ΔU = ΔН – ΔnRT

Δn = Δnкон. – Δnнач

Δn=1-0=1

Газовая постоянная R = 8.314 Дж/моль*К

ΔU(298)= ΔНr˚ (298) –Δn*R*T

ΔU(298) = -103,24 * 103 -1 * 8,314 * 298 = -103240 – 2477,57 = -105,72 кДж.

Вывод: Внутренняя энергия реакции в изохорном процессе составила 100,76 килоджоуля.

Расчёт теплового эффекта реакции в изохорном процессе при заданной температуре

ΔU(511)= ΔНr˚ (511) –Δn*R*T

ΔU(511) = -115,42 * 103 - 1 * 8,314 * 511 = -115420 – 4248,45 = - 119,67 кДж.

Вывод: Как и в изобарном процессе увеличение температуры приводит к увеличению внутренней энергии реакции на 18,91 кДж.

2.2 Определение направления протекания химического процесса

Определение направления протекания данной реакции в изолированной системе

Определение направления протекания реакции в стандартных условиях

ΔS˚ (298) = (S (298) Cd SO4 + S (298) H2O) – (S(298) Cd O + S (298) H2SO4)

ΔS˚ (298) = (123,05+188,72)-( 54,81+156,90)= 100,06

Вывод: Так как энтропия S больше ноля 100,06>0 то процесс реакции в изолированной системе протекает самопроизвольно без внешнего воздействия. Определение направления протекания реакции при заданной температуре.

ΔS(T) = ΔS˚ (298) + ;

ΔS (511) = 100,06 +  = 100,06 – 97,82 + 53,43 * 10-3  + 28,69 * 105  = 100,06 – 97,82  + 53,43 * 10-3 * (511-298) +  *  = 121,66

Вывод: Изменение температуры привело к увеличению энтропии по сравнению с процессом при стандартных условиях . Следовательно повышение температуры ведёт к увеличению неупорядоченности и увеличению количества соударений молекул при реакции.

Определение направления протекания химического процесса в закрытой системе

Расчёт изобарно – изотермического потенциала в стандартных условиях

ΔGr˚ (298) = (G (298) Cd SO4 + G (298) H2O) – (G (298) Cd O + G(298) H2SO4)

ΔGr˚ (298)= (-823,88 – 228.61) – (-229,33 – 690.14) = -133,02 кДж/моль.

Вывод: Изобарно – изотермический потенциал показывает что процесс в закрытой системе идёт самопроизвольно ΔGr˚ < 0 ; -133,02<0 .

Произведем расчет изобарно – изотермического потенциала по другой формуле:

ΔGr˚ (298) = ΔНr˚ (298) - Т* ΔS˚ (298)

ΔGr˚ (298) = -103,24 * 103 – 298 * 100,06 = -133,06 кДж/моль.

Найдем процент ошибки:

% ошибки =

Расчет можно производить любым способом, т.к. процент ошибки не существенен. Расчёт изобарно – изотермического потенциала при заданной температуре

ΔGr˚ (511) = ΔНr˚ (511) - Т* ΔS˚ (511)

ΔGr˚ (511) = -119,46 * 103 – 511 * 121,66 = -181,63 кДж/моль.

Вывод: Увеличение температуры никак не повлияло на процесс реакции в закрытой системе, она по прежнему идёт самопроизвольно ΔGr˚ < 0; -181,63<0. Расчёт изохорно – изотермического потенциала в стандартных условиях.

ΔF(298) = ΔU(298) – T* ΔS˚ (298)

ΔF(298) = -105,72 * 103 – 298 * 100,06 = -135,53 кДж.

Вывод: Изохорно – изотермический потенциал показывает что процесс в закрытой системе идёт самопроизвольно ΔF < 0 ; -135,53<0

Расчёт изохорно – изотермического потенциала при заданной температуре

ΔF(511) = ΔU(511) – T* ΔS˚ (511)

ΔF(511) = - 123,70 * 103 – 511 *121,66 = -185,87кДж.

Вывод: Изменение температуры привело к уменьшению потенциала по сравнению с процессом при стандартных условиях, а это означает что глубина реакции в закрытой системе увеличилась ΔF < 0 ; -185,87>0.

Вывод

Рассмотренная реакция оксида кадмия и серной кислоты идёт самопроизвольно на это указывают все характеристики реакции, а рассмотренное увеличение температуры реакции её ничуть не замедляет. Всё это позволяет сделать вывод о том что увеличение температуры реакции позволяет увеличить её глубину и полноту. При этом реакция останется самопроизвольной.