Question

Розрахуйте тепловий ефект хімічної реакції: Fe3O4+4CO=3Fe+4CO2, при 1000к, якщо стандартний тепловий ефект реакції рівний -14,79 килоджоуль за коефіцентами a b c a=86.27 b=208.92 c=0

Answer 1

Щоб розрахувати тепловий ефект хімічної реакції за вказаними умовами, вам потрібно використати дані про стандартний тепловий ефект реакції та коефіцієнти реакції.

Задана реакція: \[Fe_3O_4 + 4CO \rightarrow 3Fe + 4CO_2\]

За стандартних умов (25 °C, 1 атмосфера), тепловий ефект реакції дорівнює -14,79 кілоджоул за моль продуктів утворення. Коефіцієнти реакції a, b, c вказують на кількість молей кожного з реагентів.

Коефіцієнти реакції: \[aFe_3O_4 + bCO \rightarrow cFe + dCO_2\]

Для вказаної реакції: \[a = 1, b = 4, c = 3, d = 4\]

За стандартних умов, тепловий ефект можна виразити як: \[\Delta H^{\circ} = \Sigma \Delta H_f^{\circ}(продукт) - \Sigma \Delta H_f^{\circ}(реагент)\]

Де \(\Delta H_f^{\circ}\) - ентальпія утворення при стандартних умовах.

Ваша реакція утворює 3 молі заліза (Fe) та 4 молі \(CO_2\). Застосовуючи значення ентальпії утворення, отримаємо: \[\Delta H^{\circ} = 3 \cdot \Delta H_f^{\circ}(Fe) + 4 \cdot \Delta H_f^{\circ}(CO_2) - \Delta H_f^{\circ}(Fe_3O_4) - 4 \cdot \Delta H_f^{\circ}(CO)\]

Знаючи значення ентальпій утворення для кожного з компонентів, підставимо їх та обчислимо тепловий ефект реакції.

Тепер давайте врахуємо коефіцієнти a, b, c у наших розрахунках:

\[\Delta H^{\circ} = 3 \cdot \Delta H_f^{\circ}(Fe) + 4 \cdot \Delta H_f^{\circ}(CO_2) - \Delta H_f^{\circ}(Fe_3O_4) - 4 \cdot \Delta H_f^{\circ}(CO)\]

Підставимо числові значення та обчислимо:

\[\Delta H^{\circ} = 3 \cdot (0) + 4 \cdot (-393.5 \, \text{кДж/моль}) - (-1117.6 \, \text{кДж/моль}) - 4 \cdot (-110.5 \, \text{кДж/моль})\]

\[\Delta H^{\circ} = 0 + (-1574) + 1117.6 + 442 \, \text{кДж/моль}\]

Отже, \(\Delta H^{\circ} \approx 985.6 \, \text{кДж/моль}\).

Таким чином, тепловий ефект реакції при 1000 К буде приблизно 985.6 кДж/моль.