Стандартная энтальпия образования NH3(г) при 25 °C равна 45.94 кДж/моль.

Чтобы вычислить стандартную энтальпию образования NH3(г) при 300 °C, сначала найдем изменение энтальпии для каждого газа с использованием уравнений теплоемкости при постоянном давлении (Cp) и интегрирования по температуре.

Изменение энтальпии для каждого вещества можно определить по формуле:

ΔH = ∫(Cp dT)

где ΔH - изменение энтальпии Cp - теплоемкость при постоянном давлении dT - изменение температуры

Таким образом, для каждого вещества мы можем рассчитать изменение энтальпии:

ΔH_NH3 = ∫(26.14 + 33.0·10^–3T – 3.043·10^–6T^2) dT ΔH_N2 = ∫(26.98 + 5.91·10^–3T – 0.338·10^–6T^2) dT ΔH_H2 = ∫(29.07 – 0.836·10^–3T + 2.011·10^–6T^2) dT

Интегрируем каждое уравнение по температуре от 298 K до 573 K (300 °C):

ΔH_NH3 = (26.14T + 33.0·10^–3T^2/2 – 3.043·10^–6T^3/3) | от 298 K до 573 K ΔH_N2 = (26.98T + 5.91·10^–3T^2/2 – 0.338·10^–6T^3/3) | от 298 K до 573 K ΔH_H2 = (29.07T – 0.836·10^–3T^2/2 + 2.011·10^–6T^3/3) | от 298 K до 573 K

Теперь найдем значения ΔH для каждого вещества, вычислив разность значений функций при 573 K и 298 K.

Затем используем уравнение реакции образования NH3 (г) из N2 (г) и H2 (г) и закон Хесса для определения изменения энтальпии образования NH3 (г) при 300 °C:

N2 (г) + 3H2 (г) → 2NH3 (г)

ΔH_образования(300 °C) = ΔH_образования(25 °C) + ΔH_реакции(298 K до 573 K)

где ΔH_образования(25 °C) = 45.94 кДж/моль, а ΔH_реакции(298 K до 573 K) = 2ΔH_NH3 - ΔH_N2 - 3ΔH_H2.

Вычислите значение ΔH для каждого вещества, вычислив разность значений функций при 573 K и 298 K.

ΔH_NH3 = (26.14(573) + 33.0·10^–3(573)^2/2 – 3.043·10^–6(573)^3/3) - (26.14(298) + 33.0·10^–3(298)^2/2 – 3.043·10^–6(298)^3/3) ≈ 5413.3 J/mol ΔH_N2 = (26.98(573) + 5.91·10^–3(573)^2/2 – 0.338·10^–6(573)^3/3) - (26.98(298) + 5.91·10^–3(298)^2/2 – 0.338·10^–6(298)^3/3) ≈ 2919.9 J/mol ΔH_H2 = (29.07(573) – 0.836·10^–3(573)^2/2 + 2.011·10^–6(573)^3/3) - (29.07(298) – 0.836·10^–3(298)^2/2 + 2.011·10^–6(298)^3/3) ≈ 3231.6 J/mol

Теперь используем закон Хесса для определения изменения энтальпии образования NH3 (г) при 300 °C:

ΔH_образования(300 °C) = ΔH_образования(25 °C) + ΔH_реакции(298 K до 573 K)

где ΔH_образования(25 °C) = 45.94 кДж/моль, а ΔH_реакции(298 K до 573 K) = 2ΔH_NH3 - ΔH_N2 - 3ΔH_H2.

ΔH_образования(300 °C) = 45.94 кДж/моль + [(2 * 5413.3) - 2919.9 - (3 * 3231.6)] J/mol

ΔH_образования(300 °C) = 45.94 кДж/моль + (10826.6 - 2919.9 - 9694.8) J/mol

ΔH_образования(300 °C) = 45.94 кДж/моль + (1212.6) J/mol

ΔH_образования(300 °C) ≈ 57.15 кДж/моль

Таким образом, стандартная энтальпия образования NH3(г) при 300 °C составляет примерно 57.15 кДж/моль.

115.17 кДж/моль