Chemistry Labs

問題 2

(a) NaCl 結晶では NaX+\ce{Na+} と ClX−\ce{Cl-} がそれぞれ面心立方格子をなし、イオン半径は r(NaX+)=0.102r(\ce{Na+}) = 0.102 nm、r(ClX−)=0.181r(\ce{Cl-}) = 0.181 nm。単位胞中の NaX+\ce{Na+}, ClX−\ce{Cl-} の数、それぞれの配位数、結晶密度を求めよ。(b) Born\–Haber データ \— ΔfH(NaCl(s))=−411\Delta_fH(\ce{NaCl(s)}) = -411, ΔsubH(Na)=+109\Delta_{sub}H(\ce{Na}) = +109, IE(Na)=+496IE(\ce{Na}) = +496, D(ClX2)=+242D(\ce{Cl2}) = +242, EA(Cl)=−349EA(\ce{Cl}) = -349 kJ mol−1^{-1} \— から生成段階と直接解離 NaCl(s)→NaX+(g)+ClX−(g)\ce{NaCl(s) -> Na+(g) + Cl-(g)} の式を書き、格子生成エンタルピーを計算せよ。(c) Solvay 法は 2 NaCl+CaCOX3→NaX2COX3+CaClX2\ce{2NaCl + CaCO3 -> Na2CO3 + CaCl2} を次の循環で実現する: CaCOX3→ΔA+B\ce{CaCO3 ->[\Delta] A + B}; NaCl+NHX3+B+HX2O→C+D\ce{NaCl + NH3 + B + H2O -> C + D}; 2 C→ΔNaX2COX3+HX2O+B\ce{2C ->[\Delta] Na2CO3 + H2O + B}; A+HX2O→E\ce{A + H2O -> E}; E+2 D→CaClX2+2 HX2O+2 NHX3\ce{E + 2D -> CaCl2 + 2H2O + 2NH3}. 化合物A\–Eを特定せよ。
ステップ 2/3: Born–Haber の格子エンタルピー
← 前へ次へ →
ΔlatH=ΔfH−ΔsubH−IE−12D(ClX2)−EA=−411−109−496−121+349=−788 kJ mol−1\Delta_{lat}H = \Delta_fH - \Delta_{sub}H - IE - \tfrac{1}{2}D(\ce{Cl2}) - EA = -411 - 109 - 496 - 121 + 349 = -788\ \text{kJ mol}^{-1}
分析

サイクル Na(s)+12ClX2(g)→NaX+(g)+ClX−(g)→NaCl(s)\ce{Na(s)} + \tfrac{1}{2}\ce{Cl2(g)} \rightarrow \ce{Na+(g)} + \ce{Cl-(g)} \rightarrow \ce{NaCl(s)} が ΔfH\Delta_fH に等しいので ΔlatH=−788\Delta_{lat}H = -788 kJ mol−1^{-1}（逆向きの解離段階Fは +788+788 kJ mol−1^{-1}）。