1) Вычислите тепловой эффект реакции при постоянном давлении и при постоянном объёме, при стандартных условиях, используя следующие термодинамические величины:
CH₂OH—CH₂OH(ж) → CH₃COH(г) + H₂O(г)
ΔH: -1192,86 | -1192,44 | 0

Дана реакция:

CH₂OH—CH₂OH(ж) → CH₃COH(г) + H₂O(г)

Даны тепловые эффекты сгорания веществ, кДж/моль:

ΔHсгор CH₂OH—CH₂OH(ж) = −1192,86 кДж/моль
ΔHсгор CH₃COH(г) = −1192,44 кДж/моль
ΔHсгор H₂O(г) = 0

Нужно найти тепловой эффект реакции при постоянном давлении и при постоянном объёме.

При постоянном давлении тепловой эффект равен изменению энтальпии:

qₚ = ΔH

По закону Гесса:

ΔHреакции = ΣΔHсгор исходных веществ − ΣΔHсгор продуктов

Подставим значения:

ΔH = ΔHсгор(CH₂OH—CH₂OH) − [ΔHсгор(CH₃COH) + ΔHсгор(H₂O)]

ΔH = −1192,86 − [−1192,44 + 0]

ΔH = −1192,86 + 1192,44

ΔH = −0,42 кДж/моль

Следовательно, при постоянном давлении:

qₚ = −0,42 кДж/моль

Теперь найдём тепловой эффект при постоянном объёме. При постоянном объёме тепловой эффект равен изменению внутренней энергии:

qᵥ = ΔU

Связь между ΔH и ΔU:

ΔH = ΔU + ΔnRT

Отсюда:

ΔU = ΔH − ΔnRT

Определим изменение числа молей газообразных веществ.

В реакции:

CH₂OH—CH₂OH(ж) → CH₃COH(г) + H₂O(г)

Слева газообразных веществ нет, так как этиленгликоль — жидкость.

Справа:

CH₃COH(г) — 1 моль газа
H₂O(г) — 1 моль газа

Значит:

Δn = 2 − 0 = 2

При стандартных условиях T = 298 К, R = 8,314 Дж/(моль·К), или 0,008314 кДж/(моль·К).

Тогда:

ΔU = −0,42 − 2 · 0,008314 · 298

ΔU = −0,42 − 4,96

ΔU = −5,38 кДж/моль

Ответ:

при постоянном давлении:

qₚ = ΔH = −0,42 кДж/моль

при постоянном объёме:

qᵥ = ΔU = −5,38 кДж/моль

Реакция является слабо экзотермической при постоянном давлении, а при постоянном объёме выделение теплоты больше по модулю из-за образования двух молей газообразных веществ.