Hãy nhập câu hỏi của bạn vào đây, nếu là tài khoản VIP, bạn sẽ được ưu tiên trả lời.
Ta có:a)
\(\Delta H_{298}^0=\Sigma\Delta H_{298t.t\left(sp\right)}^0-\Sigma\Delta H_{298t.t\left(tg\right)}^0=\Delta H_{298t.t\left(Fe_3O_4\right)}^0-4.\Delta H_{298t.t\left(H_2O\right)}^0=-267-4.\left(-57,8\right)=-35,8\left(kcal\right)\)
vậy \(\Delta U_{298}^0=\Delta H_{298}^0-\Delta n.R.T\) với \(\Delta n=4-4=0\) thay vào ta suy ra: \(\Delta U_{298}^0=\Delta H_{298}^0=-35,8\left(kcal\right)\)
b)Tại T=1000K thì:
áp dụng công thức định luật Kirchoff: \(\Delta H_{1000}^0=\Delta H_{298}^0+\int_{298}^{1000}\Delta C_p^0.dT\)
với \(\Delta C_p^0=\Sigma\Delta C_{p\left(sp\right)}^0-\Sigma\Delta C_{p\left(tg\right)}^0=\left(C_p\left(Fe_3O_4\right)+4.C_p\left(H_2\right)\right)-\left(3.C_p\left(Fe\right)+4.C_p\left(H_2O_h\right)\right)=\left(39,92+18,86.10^{-3}.T+4.\left(6,95-0,2.10^{-3}.T\right)\right)-\left(3.\left(4,13+6,38.10^{-3}.T\right)+4.\left(2,7+10^{-3}.T\right)\right)\) = \(44,53-5,08.10^{-3}.T\left(\frac{cal}{mol.K}\right)\)
Vậy thay số vào công thức ta được: \(\Delta H_{1000}^0=-35800+\int_{298}^{1000}\left(44,53-5,08.10^{-3}.T\right).dT=-6854,38\left(cal\right)\)
\(\Rightarrow\Delta U_{1000}^0=\Delta H_{1000}^0-\Delta n.R.T=\Delta H_{1000}^0=-6854,38\left(cal\right)\) với \(\Delta n=4-4=0\)
c) Muốn xem phản ứng xảy ra theo chiều thuận hay chiều nghịch ở diều kiện chuẩn ta cần tính \(\Delta G_{298}^0\).Ta có: \(\Delta G_{298}^0=\Delta H_{298}^0-T.\Delta S_{298}^0\)
với \(\Delta S_{298}^0=\Sigma S_{298\left(sp\right)}^0-\Sigma S_{298\left(tg\right)}^0=\left(S_{298}^0\left(Fe_2O_3\right)+4.S_{298}^0\left(H_2\right)\right)-\left(3.S_{298}^0\left(Fe\right)+4.S_{298}^0\left(H_2O\right)\right)=\left(3,5+4.32,21\right)-\left(6,49.3+45,1.4\right)=-67,53\left(\frac{cal}{mol.K}\right)\) Vậy thay số vào công thức thu được \(\Delta G_{298}^0=-35800+298.67,53=-15676,06
\(a.\Delta H_{298}^0=\Sigma\Delta H^0_{sp}-\Sigma\Delta H^0_{tg}=-276-4\left(-57.8\right)=-35.8\left(kcal\right)=Q_p.\)
\(\Delta U^0_{298}=\Delta H^{0_{ }}_{298}-\Delta n.RT=\Delta H^0_{298}=-35.8\left(kcal\right)=Q_v.\)
Vì \(\Delta\)n=4-4=0.
b.\(\Delta H^0_{1000}=\Delta H^0_{298}+\int^{1000}_{298}\Delta C^0_pdT\). mà \(\Delta C^{0_{ }}_p=\Sigma C^0_{sp}-\Sigma C^0_{tg}=4.C_p\left(H_2\right)+C_p\left(Fe_3O_4\right)-\left(4.C_p\left(H_20\right)+3.C_p\left(Fe\right)\right)=44.53-5.08.10^{-3}T\)
Suy ra \(\Delta H^0_{1000}=-35800+\int_{298}^{1000}\left(44.53-5,08.10^{-3}T\right)dT=-6854.38\left(cal\right)\)
\(\Delta U^0_{1000}=\Delta H^0_{1000}-\Delta nRT=\Delta H^0_{1000}=-6854,37\left(cal\right).\)Vì \(\Delta\)n=0
c. Xét chiều phản ứng. ta tính
\(\Delta G^0_{298}=\Delta H^0_{298}-T.\Delta S^0_{298}\). Có \(\Delta S^0_{298}=\Sigma S^0_{sp}-\Sigma S^0_{tg}=4.32,21+3,5-4.45,1-3.6,49=-67,53\left(\frac{cal}{K}\right)\)
Suy ra \(\Delta G^0_{298}=-35800+298.67,53=-15676,06
Nhiệt phản ứng tại 298K là:
\(\Delta\)Ho298= -201,2.103 - (-110,5.103) = -90700 (J)
Vì phản ứng xảy ra tại áp suất không đổi nên biến thiên nhiệt dung mol của phản ứng là:
\(\Delta\)Cp= Cp(CH3OH) - [Cp(CO) + 2Cp(H2)]
=15,28+105,2.10-3T - [28,41+4,1.10-3T + 2.(27,28+3,3.10-3)]
= -67,69 + 94,58.10-3T (J/K)
Nhiệt phản ứng ở 500K là
\(\Delta\)Ho500= \(\Delta\)Ho298 + \(\int\limits^{500}_{298}\Delta CpdT\)
= -90700 + \(\int\limits^{500}_{298}\left(-67,69+94,58.10^{-3}T\right)dT\)
= -90700 + (-13673,38 +7622,96)
= -96750,42 (J)
* Ở nhiệt độ và áp suất không đổi :T = const ,P = const hiệu ứng nhiệt của p/ư được tính như sau :
\(\Delta\)H0pư = \(\Sigma\)\(\Delta\)H0s - \(\Sigma\)\(\Delta\)H0t ; vì entanpi của đơn chất bằng không nên H0298(H2) = 0
\(\Delta\)H0298 = H0298(CH3OH) - 2H0298(CO)
= - 201,2 - (-110,5) = -90,7 (kJ/mol)
*Nhiệt dung mol đẳng áp của p/ư là
\(\Delta\)Cp = \(\Sigma\) Cp(s) - \(\Sigma\)Cp (t) = Cp(CH3OH) - 2.Cp(H2) - Cp(CO)
= 15,28 + 105,2.10-3T - 2.(27,28 + 3,3.10-3T ) - ( 28,41 + 4,1.10-3T ) = -67,69 - 94,5.10-3T (J/mol.K)
*Dựa vào định luật Kirchhoff :
\(\Delta\)HT = \(\Delta\)H298 + \(\int\limits^T_{298}\Delta\)CP dT
= -90,7.103 + \(\int\limits^T_{298}\)( -67,69 - 94,5.10-3T )dT = -90,7.103 - 67,69 (T - 298) - 94,5.10-3(T2 - 2982)/2
= -62136,402 -67,69.T - 4,725.10-2.T2 (J/mol)
H0 của p/ư ở 500k là
H0500 = -62136,402 -67,69.500 - 4,725.10-2.5002 = - 1,78.105 (J/mol)
Hỗn hợp chưa 80 % khối lượng \(H_2O\)
mà \(mH_2O=1kg\Rightarrow mCO=0,25kg\)
pt phản ứng \(CO\left(k\right)+H_2O\left(h\right)\rightarrow CO_2\left(k\right)+H_2\left(k\right)\)
bđ: \(\frac{250}{28}\left(mol\right)\frac{1000}{18}\left(mol\right)0\left(mol\right)0\left(mol\right)\)
cb: \(\frac{250}{28}-x\left(mol\right)\frac{1000}{18}-x\left(mol\right)x\left(mol\right)x\left(mol\right)\)
Có \(\Delta n=0\Rightarrow K=Kn=\frac{x^2}{\left(\frac{250}{28}-x\right)\left(\frac{1000}{18}-x\right)}=4,12\)
\(\begin{cases}x=76,6mol\left(loại\right)\\x=8,55mol\left(tm\right)\end{cases}\)
Thành phần Hỗn hợp sau phản ứng \(\begin{cases}CO=\frac{250}{28}-8,55=\frac{53}{140}\left(mol\right)\\H_2O=\frac{1000}{18}-8,55=\frac{8461}{140}\left(mol\right)\\CO_2=8,55\left(mol\right)\\H_2\Rightarrow mH_2=8,55.2=17,1\left(g\right)\end{cases}\)
Ta có:: hỗn hợp ban đâu chứa 80%H2O và 20% CO, theo bài ra sử dụng 1kg nước thì khối lượng hỗ hợp ban đầu là: 1,25kg
suy ra \(m_{CO}=0.25\left(kg\right)\Rightarrow n_{CO}=\frac{250}{28}\left(mol\right);n_{H_2O}=\frac{1000}{18}\left(mol\right)\)
Ở 800K có PTHH: \(CO\left(k\right)+H_2O\left(h\right)\rightarrow CO_2\left(k\right)+H_2\left(k\right)\) Có K=4,12
tại thời điểm ban đầu: \(\frac{250}{28}\) \(\frac{1000}{18}\) 0 0 (mol)
phản ứng : x x x x (mol)
cân bằng: \(\frac{250}{28}-x\) \(\frac{1000}{18}-x\) x x (mol)
Vì \(\Delta n=0\) nên ta có \(K_n=K=\frac{n_{CO_2\left(cb\right)}.n_{H_2\left(cb\right)}}{n_{CO\left(cb\right)}.n_{H_2O\left(cb\right)}}=\frac{x^2}{\left(\frac{250}{28}-x\right).\left(\frac{1000}{18}-x\right)}=4,12\) suy ra \(\begin{cases}x=76,6\left(mol\right)\left(loại\right)\\x=8,55\left(mol\right)\left(tm\right)\end{cases}\) \(\Rightarrow n_{H_2\left(cb\right)}=x=8,55\left(mol\right)\Rightarrow m_{H_2}=8,55.2=17,1\left(g\right)\)
Vậy thành phần của hỗn hợp ở trạng thái cân bằng là :\(\begin{cases}n_{CO}=\frac{250}{28}-8,55=\frac{53}{140}\left(mol\right)\\n_{H_2O}=\frac{1000}{18}-8,55=47,01\left(mol\right)\\n_{CO_2}=8,55\left(mol\right)\\n_{H_2}=8,55\left(mol\right)\Rightarrow m_{H_2O}=17,01\left(g\right)\end{cases}\)