Расчет теплоты сгорания и теплотворной способности этилена

 

Расчет теплотворной способности этилена


Задача 45.
Рассчитайте теплоту сгорания и теплотворную способность этилена С2Н4 (энтальпия образования этилена равна +52кДж/моль). Сколько тепла выделяется при горении 140г этилена. Какой объем СО2 образуется при этом?
Решение:
М(С2Н4) = 28 г/моль;
∆H°[С2Н4](г) = +52 кДж/моль;
∆H°[СО2](г) = -393,5 кДж/моль;
∆Н°[Н2О](ж) = -286 кДж/моль;

Расчет теплоты сгорания и теплотворной способности этилена 

Уравнение реакции горения этилена имеет вид:

С2Н4 + 3О2  = 2СО2 + 2Н2О

1. Расчет теплоты сгорания этилена1, получим:

∆Нх.р.= ∆Н°(обр.прод.) - ∆Н°(обр.исх.);
∆Нх.р.= [2∆Н°СО2(т)] + [2∆Н°Н2О(ж)] – [∆Н°С2Н4(г) = 2(-393,5) + 2(-286) - (52) = (-787) + (-572) - 52 = -1411 кДж/моль.

2. Расчет теплотворной способности2 этилена

Для расчета используем формулу:

Q = ∆Н(B)/(M(В) . 10 -3), где 

∆Н(B) - теплота сгорания топлива,  кДж/моль; 
M(В) - молярная масса вещества, кг/моль.

Тогда

2Н4) = -1411/(28 . 10 -3) = 1411/0,028 = 50378,57 кДж/кг.

3. Рассчитать количества тепла выделяемого при горении 140г этилена, получим:

Q = (140 . 1411)/28 = 7055 кДж/моль.

4. Рассчитаем объем СО2, получим:

Из уравнения реакции вытекает, что 1 моль С2Н4 соответствует 3 моль СО2, т.е. n(С2Н4) = 3n(CO2).

Тогда

V(CO2) = [n(С2Н4)/M(С2Н4) . 3Vm] = (140/28) . 3 . 22,4 = 336 л.

Ответ: ∆Нх.р.= -1411 кДж/моль; 2Н4) = 50378,57 кДж/кг; Q2Н4) = 7055 кДж/моль; V(CO2) = 336 л.


Реакция разложения пероксида


Задача 46.
Возможно ли самопроизвольное протекание при стандартных условиях реакции: 2Н2О2(ж) = 2Н2О(ж)+ О2(г)
Решение:
∆Н[Н2О2](ж) = = –187,8 кДж/моль;
∆Н[Н2О](ж) = -286 кДж/моль;
S°[Н2О](ж) = 70 Дж/(моль·К);
S°[Н2О2](ж) = 109,5 Дж/(моль·К);
S°[O2](г) = 205 Дж/(моль·К).

Уравнение реакции:

2О2(ж) = 2Н2О(ж)+ О2(г)

1. Расчет энтальпии реакции получим:

∆Нх.р.= ∆Н°(бр.прод.) - ∆Н°(бр.исх.);
∆Нх.р.= [2∆Н°Н2О(ж)] – [∆Н°Н2О2(ж) = 2(-286) - 2(–187,8) = (-572) - (-375,6) = -196,4 кДж/моль.

2. Расчет энтропии реакции получим:

∆Sх.р.= ∆S°(обр.прод.) - ∆S°(обр.исх.);
∆Sх.р. = [2S°Н2О(ж] + [S°О2(г) - S°Н2О2(ж)];
∆S°298 = (2·70 + 205) - (2·109,5) =  126 Дж/(моль·К) =  0,126 Дж/(моль·К).
3. Расчет энергии Гиббса реакции, получим:
∆G° = ∆H° – T∆S°
∆G°(298) = -196,4 – 298·(0,126) = –234 кДж.

Таким образом, ∆G°(9298) < 0, поэтому самопроизвольное протекание данного процесса при 25 °С возможно.

Ответ: ∆G°(298) = –234 кДж;  возможно.


1Теплота сгорания вещества (Q) – это тепловой эффект реакции окисления кислородом элементов, входящих в состав этого вещества до образования высших оксидов (CO2(г), H2O(ж)).
2Теплотворная способность топлива - это высшая удельная теплота сгорания топлива.