ГЛАВНАЯ » РЕШЕБНИК

2025-05-08   
Используя термохимические уравнения:

1) $FeS_{2}(к) = FeS(к) + S(к, ромб)$, $\Delta H^{ \circ }_{реакц1} = 62,8$кДж;
2) $2S(к, ромб) = S_{2}(г)$, $\Delta H^{ \circ }_{реакц2} = 127,6$ кДж;
3) $S_{2}(г) + 2O_{2}(г) = 2SO_{2}(г)$, $\Delta H^{ \circ }_{реакц3} = -721,4$кДж;
4) $4FeS(к) + 7O_{2}(г) = 2Fe_{2}O_{3}(к) + 4SO_{2}(г)$, $\Delta H^{ \circ }_{реакц4} = -2430,4$ кДж,

рассчитайте:
1) стандартную энтальпию образования $SO_{2}(г)$;
2) стандартную энтальпию реакции окисления одного моль пирита;
3) общий состав и объем газовой смеси, полученной при обжиге 4 моль пирита в 1232 л воздуха; воздух содержит 20 % по объему кислорода, 80 % - азота; объем воздуха указан в пересчете на нормальные условия.


Решение:


Для определения стандартной энтальпии образования $SO_{2}(г)$ используют термохимические уравнения

$2S(к, ромб) = S_{2}(г)$, $\Delta H^{ \circ }_{реакц2} = 127,6$ кДж;
$S_{2}(г) + 2O_{2}(г) = 2SO_{2}(г)$, $\Delta H^{ \circ }_{реакц3} = -721,4$кДж.

Суммируя уравнения, получают

$2S(к, ромб) + 2O_{2}(г) = 2SO_{2}(г)$; $\Delta H^{ \circ }_{реакц2} + \Delta H^{ \circ }_{реакц3}$.

Тогда

$\Delta H^{ \circ }_{обр, 298}(SO_{2}(г)) = 1/2 (\Delta H^{ \circ }_{реакц2} + \Delta H^{ \circ }_{реакц3}) = -296,9$ кДж/моль.

Для определения стандартной энтальпии реакции окисления одного моль пирита уравнения (1), (2), (3), (4) умножают соответственно на 4, 2, 2, 1 и суммируют их. Аналогичные действия проводят и со стандартными энтальпиями реакций, в результате получают уравнение реакции (5):

1) $FeS_{2}(к) = FeS(к) + S(к, ромб)$, $\Delta H^{ \circ }_{реакц1} = 62,8$кДж;
2) $2S(к, ромб) = S_{2}(г)$, $\Delta H^{ \circ }_{реакц2} = 127,6$ кДж;
3) $S_{2}(г) + 2O_{2}(г) = 2SO_{2}(г)$, $\Delta H^{ \circ }_{реакц3} = -721,4$кДж;
4) $4FeS(к) + 7O_{2}(г) = 2Fe_{2}O_{3}(к) + 4SO_{2}(г)$, $\Delta H^{ \circ }_{реакц4} = -2430,4$ кДж;
5) $4FeS_{2}(к) + 11O_{2}(г) = 2Fe_{2}O_{3}(к) + 8SO_{2}(г)$, $\Delta H^{ \circ }_{реакц5}$.
$\Delta H^{ \circ }_{реакц5} = 4\Delta H^{ \circ }_{реакц1} + 2\Delta H^{ \circ }_{реакц2} + 2\Delta H^{ \circ }_{реакц3} + \Delta H^{ \circ }_{реакц4}$.

Тогда стандартная энтальпия реакции окисления одного моль пирита $\Delta H^{ \circ }_{реакц6}$ составит:

$\Delta H^{ \circ }_{реакц6} = 1/4 \Delta H^{ \circ }_{реакц5} = 1/4 (4\Delta H^{ \circ }_{реакц1} + 2\Delta H^{ \circ }_{реакц2} + 2\Delta H^{ \circ }_{реакц3} + \Delta H^{ \circ }_{реакц4})$;
$\Delta H^{ \circ }_{реакц6} = 1/4 \cdot (4 \cdot 62,8 + 2 \cdot 127,6 + 2 \cdot (-721,4) - 2430,4) = -841,5$ кДж/моль.

В 1232 л воздуха содержится:

$V(O_{2}) = 1232 \text{ л} \cdot 0,2 = 246,4$ л;
$V(N_{2}) = 1232 \text{ л} - 246,4 \text{ л} = 985,6$ л.

Для сжигания 4 моль пирита согласно уравнению (5), необходимы 11 моль $O_{2}$, которые при н.у. занимают объем

$V(O_{2}) = 22,4 \text{ л/моль} \cdot 11 \text{ моль} = 246,4$ л.

Следовательно, израсходуется весь кислород и образуется 8 моль $SO_{2}(г)$, что составляет

$V(SO_{2}) = 22,4 \text{ л/моль} \cdot 8 \text{ моль} = 179,2$ л.

Общий объем полученной газовой смеси равен

$V = 179,2 + 985,6 = 1164,8$ л.

Ответ:
1) $\Delta H^{ \circ }_{обр, 298}(SO_{2}(г)) = -296,9$ кДж/моль;
2) стандартная энтальпия окисления 1 моль пирита составляет $\Delta H^{ \circ }_{реакц6} = -841,5$ кДж/моль;
3) состав газовой смеси - азот и оксид серы (IV), объем газовой смеси составляет 1164,8 л.