СО (г) −110,5 29,14

По уравнению (1.3а) Δ _rН ⁰₂₉₈ = 2Δ _fН ⁰_298СОг − Δ _fН ⁰_298Ск − Δ _fН ⁰_298СО2г = =2(−110,5) – 0 – (−393,5) = 172,5 кДж. Так как Δ _rН ⁰₂₉₈ > 0, данная реакция эндотермическая.

Рассчитаем изменение теплоемкости системы в результате реакции:

∆ _rС ⁰ _р = 2 С ⁰ _{р 298СОг} – С ⁰ _{р 298Ск} – С ⁰ _{р 298СО2г} = 2(29,14) – 8,54 – 37,41 = 12,33 Дж/К.

По уравнению (1.4б) ∆ _rН ⁰₁₀₀₀ = 172,5 + 12,33·10⁻³(1000 − 298) = 172,5 +

+ 8,66 = 181,16 кДж. Из расчетов следует, что при изменении температуры на 702 К увеличение теплового эффекта составляет всего около 5%.

Пример 3. Рассчитайте изменение внутренней энергии системы при изохорно-изотермическом протекании рассмотренной выше реакции при 298 К.

Решение. Согласно (1.2) ∆ _rU ⁰₂₉₈ = ∆ _rH ⁰₂₉₈ – p ∆ V = ∆ _rH ⁰₂₉₈ – ∆ν RT =

= 172,5 – 1·8,31·298·10⁻³ = 170,02 кДж. (Разница между числом молей газообразных продуктов и исходных веществ равна ∆ν = 2 − 1 = 1 моль).

Пример 4. Определите стандартный тепловой эффект реакции (1):

С(к) + СО₂(г) = 2СО(г), если известны тепловые эффекты двух других реакций: (2) 2С(к) + О₂(г) = 2СО(г) ∆ _rH ⁰₂₉₈ = −221 кДж и

(3) 2СО(г) + О₂(г) = 2СО₂(г) ∆ _rH ⁰₂₉₈ = −566,1 кДж.

Решение. Для того, чтобы получить уравнение реакции (1), нужно из уравнения реакции (2) вычесть уравнение реакции (3) и разделить полученное выражение на 2. Те же действия следует проделать и с величинами ∆ _rH ⁰. Имеем ∆ _rH ⁰₁ = (∆ _rH ⁰₂ − ∆ _rH ⁰₃)/2 = [−221 – (−566,1)]/2 =

= 172,5 кДж. Полученная величина теплового эффекта равна найденной в примере 2 другим способом.

Пример 5. Определите энтальпию процесса конденсации воды. Рассчитайте, сколько тепла выделится при образовании 1 м³ жидкой воды из пара при стандартных состояниях вещества.

Решение. Конденсация – это процесс перехода из газообразного состояния в жидкое, который относится к фазовым превращениям. Запишем уравнение конденсации для воды: Н₂О(г) = Н₂О(ж). Стандартный тепловой эффект этого превращения рассчитываем по следствию из закона Гесса (1.3а). Используя данные табл. 1, имеем:

∆ _rН ⁰₂₉₈ = ∆ _fН ⁰_298Н2Ож – ∆ _fН ⁰_298Н2Ог = −285,84 – (−241,84) = −44 кДж.

Так как Δ _rН ⁰₂₉₈ < 0, процесс конденсации экзотермический.

Определим количество вещества Н₂О, содержащееся в 1 м³. Так как плотность воды ρ = 1 г/см³, то масса 1м³ воды: m = ρ V = 1·10⁶ г. Количество молей Н₂О ν_Н2О = m /M_Н2О = 10⁶/18 = 5,56·10⁴ моль. Поскольку при конденсации 1 моля воды выделяется 44 кДж тепла, то при конденсации 5,56·10⁴ молей выделится Q = 44·5,56·10⁴ = 2,45·10⁶ кДж тепла.