Вопрос 1. Какой тепловой эффект возникает при проведении реакции с образованием 4,7 г P2O5 при стандартных условиях

Вопрос 1. Тепловой эффект, возникающий при проведении реакции с образованием 4,7 г P2O5 при стандартных условиях: 2 PH3 + 4 O2 = P2O5 + 3 H2O(ж)

Для определения теплового эффекта реакции, необходимо использовать термохимическое уравнение нейтрализации:

\[\Delta H = \Delta H_f(\text{продукты}) - \Delta H_f(\text{реагенты})\]

где \(\Delta H\) - тепловой эффект реакции, \(\Delta H_f\) - стандартная теплота образования вещества.

Сначала найдем стандартные теплоты образования для веществ в данной реакции:

\(\Delta H_f(\text{P2O5}) = -1676\text{ кДж/моль}\) (из таблицы)

\(\Delta H_f(\text{H2O}) = -285,8\text{ кДж/моль}\) (из таблицы)

\(\Delta H_f(\text{PH3})\) (необходимо найти)

Теперь подставим значения в формулу:

\[\Delta H = \Delta H_f(\text{P2O5}) + 3\Delta H_f(\text{H2O}) - 2\Delta H_f(\text{PH3}) - 4\Delta H_f(\text{O2})\]

\[\Delta H = -1676 + 3(-285,8) - 2\Delta H_f(\text{PH3}) - 4(0)\]

Так как реакция происходит при стандартных условиях, тепловой эффект для \(O2\) равен нулю.

По задаче получается, что в реакции образуется 4,7 г P2O5, тогда можно найти количество вещества \(n_{P2O5}\):

\[n_{P2O5} = \frac{m}{M_{P2O5}}\]

где \(m\) - масса вещества, \(M_{P2O5}\) - молярная масса P2O5.

\[n_{P2O5} = \frac{4,7}{141,9} = 0,0332\text{ моль}\]

Так как в уравнении реакции коэффициент перед P2O5 равен 1, то:

\[\Delta H = 0,0332(-2\Delta H_f(\text{PH3}))\]

\[2\Delta H_f(\text{PH3}) = \frac{\Delta H}{0,0332}\]

Теперь подставим значения и решим уравнение:

\[2\Delta H_f(\text{PH3}) = \frac{\Delta H}{0,0332}\]

\[2\Delta H_f(\text{PH3}) = \frac{-1676 + 3(-285,8)}{0,0332}\]

\[2\Delta H_f(\text{PH3}) \approx 20427\text{ кДж/моль}\]

Таким образом, стандартная теплота образования \(PH3\) равна примерно 20427 кДж/моль.

Вопрос 2. Выводы о возможности протекания реакции Fe3O4 + CO = 3 FeO + CO2 с использованием расчетов по уравнению Гиббса при разных условиях.

а) При стандартных условиях:

Уравнение Гиббса позволяет определить, будет ли реакция возможной при заданных условиях. Если \(\Delta G < 0\), то реакция протекает спонтанно. Если \(\Delta G > 0\), то реакция протекает в обратном направлении. Если \(\Delta G = 0\), то реакция находится в равновесии.

Стандартный термодинамический потенциал Гиббса (\(\Delta G^0\)) можно рассчитать по следующей формуле:

\[\Delta G^0 = \Delta H^0 - T\Delta S^0\]

где \(\Delta H^0\) - стандартная энтальпия реакции, \(\Delta S^0\) - стандартная энтропия реакции, \(T\) - температура в Кельвинах.

В этом случае можно использовать стандартные значения стандартных энтальпии и энтропии из таблицы:

\(\Delta H^0(\text{Fe3O4})\), \(\Delta H^0(\text{FeO})\), \(\Delta H^0(\text{CO2})\), \(\Delta S^0(\text{Fe3O4})\), \(\Delta S^0(\text{FeO})\), \(\Delta S^0(\text{CO2})\) (необходимо найти)

После подстановки значений можно найти \(\Delta G^0\) и сделать вывод о возможности протекания реакции.

б) При температурах 5000 и 10000°C (при этом пренебрегая зависимостью ΔH и ΔS от температуры):

При заданных температурах необходимо также рассчитать \(\Delta G^0\) и сделать вывод о возможности протекания реакции.

Вопрос 3. Значение стандартной теплоты образования хлорида аммония, если известно, что: NH3 (г) + HCl (г) = NH4Cl (кр.) ; ΔHо298 = -176,93 кДж/моль?

Стандартная теплота образования (\(\Delta H_f\)) - это количество теплоты, выделяемое или поглощаемое при образовании одного моля вещества из элементарных веществ в стандартных условиях.

Уравнение на теплоту образования можно записать следующим образом:

\[\Delta H_f (\text{NH4Cl}) = \Delta H (\text{NH3}) + \Delta H (\text{HCl})\]

где \(\Delta H (\text{NH3})\) и \(\Delta H (\text{HCl})\) - стандартные энтальпии образования \(NH3\) и \(HCl\).

Из условия задачи известно, что \(\Delta H (\text{NH3}) + \Delta H (\text{HCl}) = -176,93\text{ кДж/моль}\).

Таким образом, значение стандартной теплоты образования хлорида аммония равно -176,93 кДж/моль.