Ответ: 52,3 кДж/моль)

При сгорании 1 л С2Н4 при нормальных условиях выделяется 59,06 кДж теплоты. Определить стандартную энтальпию образования этилена.

Задачи и упражнения для самостоятельного решения

3.1. а). Вычислить тепловой эффект и написать термохимическое уравнение реакции между СО (г) и Н₂ (г), в результате которой образуются СН₄ (г) и Н₂О (г). Сколько теплоты выделится, если в реакции было израсходовано 100 л СО при нормальных условиях? (Ответ: –206,2 кДж; 920,5 кДж).

б). Прямая или обратная реакция будет протекать при 298 К в системе

2NO (г) + O₂ (г) = 2NO₂ (г)?

Ответ обосновать, вычислив ∆ G° _х.р..

3.2. а). Реакция горения этилена выражается уравнением

С₂Н₄ (г) + 3О₂ (г) = 2СО₂ (г) + 2Н₂О (г).

б). Пользуясь значениями Δ Н° _х.р. и Δ S° _х.р., вычислить ∆ G° реакции при 298 К

С (графит) + О₂ (г) = СО₂ (г). (Ответ: –394,4 кДж).

3.3. а). Сожжены с образованием H₂O (г) равные объемы водорода и ацетилена, взятые при одинаковых условиях. В каком случае выделится больше теплоты? Во сколько раз? (Ответ: 5,2).

б). Исходя из стандартных энтальпий образования и стандартных энтропий соответствующих веществ, вычислить ∆ G° _х.р. для реакции, протекающей по уравнению Н₂ (г) + СО₂ (г) = СО (г) + Н₂О (ж). Может ли эта реакция при стандартных условиях идти самопроизвольно? (Ответ: 20 кДж).

3.4. а). Вычислить, сколько теплоты выделится при сгорании 165 л ацетилена при нормальных условиях, если продуктами сгорания являются диоксид углерода и пары воды. (Ответ: 9248,8 кДж).

б). Возможна ли при стандартных условиях реакция

4Al (к) + 3CO₂ (г) = 2Al₂O₃ (к) + 3C (к)?

Ответ обосновать, вычислив ∆ G° _х.р..

3.5. а). Газообразный этиловый спирт С₂H₅OH можно получить при взаимодействии этилена С₂Н₄ (г) и водяных паров. Вычислить тепловой эффект этой реакции и написать термохимическое уравнение. Сколько теплоты выделится, если в реакции было израсходовано 100 л этилена при нормальных условиях?

(Ответ: –45,8 кДж; 204,5 кДж).

б). Вычислить изменение энтропии реакции, протекающей по уравнению

С₂Н₄ (г) + 3О₂ (г) = 2СО₂ (г) + 2Н₂О (г). (Ответ: −29,6 Дж/К).

3.6. а). Вычислить, какое количество теплоты выделилось при восстановлении Fe₂O₃ металлическим алюминием, если было получено 335,1 г железа.

(Ответ: 2554,5 кДж).

б). Рассчитать ∆ G° реакции, протекающей по уравнению

N₂ (г) + 2H₂O (ж) = NH₄NO₂ (к),

и сделать вывод о возможности ее протекания. = 115,9 кДж/моль.

(Ответ: 590,5 кДж).

3.7. а). При растворении 16 г СаС₂ в воде выделяется 31,27 кДж теплоты. Определить стандартную энтальпию образования Са(ОН)₂.

(Ответ: –986,2 кДж/моль).

б). Вычислить D S ° следующих реакций: С (графит) + СО₂ (г) = 2СО (г); С (графит) + О₂ (г) = СО₂ (г). (Ответ: 175,6 Дж/К; 3 Дж/К).

3.8. а). При восстановлении 12,7 г оксида меди (II) углем (с образованием СО) поглощается 8,24 кДж. Определить стандартную энтальпию образования СuO. (Ответ: –162 кДж/моль).

б). Вычислить, при какой температуре наступит равновесие системы

СО (г) + 2Н₂ (г) ↔ СН₃ОН (ж). (Ответ: 386 К).

3.9. а). Вычислить тепловой эффект реакции восстановления оксида железа (II) водородом, исходя из следующих термохимических уравнений:

FeO (к) + CO (г) = Fe (к) + СO₂ (г), ∆ Н° = –19,2 кДж;

СO (г) + ½O₂ (г) = СO₂ (г), ∆ Н° = –283 кДж;

H₂ (г) + ½O₂ (г) = H₂O (г), ∆ Н° = –241,8 кДж.

(Ответ: 22 кДж).

б). Реакция горения ацетилена идет по уравнению

С₂Н₂ (г) + 5½О₂ (г) = 2СО₂ (г) + Н₂О (ж).

Вычислить ∆ G° _х.р. и ∆ S° _х.р.Объяснить уменьшение энтропии в результате этой реакции. (Ответ: −1235,3 кДж; −215,8 Дж/К).

3.10. а). Вычислить стандартную энтальпию образования NO из простых веществ, исходя из следующих термохимических уравнений:

4NH₃ (г) + 5О₂ (г) = 4NO (г) + 6Н₂О (ж), ∆ Н °= –1168,80 кДж;

4NH₃ (г) + 3О₂ (г) = 2N₂ (г) + 6Н₂О (ж), ∆ Н ° = –1530,28 кДж.

(Ответ: 90,37 кДж).

б). При какой температуре наступит равновесие системы

СН₄ (г) + СО₂ (г) = 2СО (г) + 2Н₂ (г), ∆ Н° _х.р. = +247,4 кДж.

(Ответ: 965,2 К).

3.11. а). Восстановление диоксида свинца водородом протекает по уравнению PbO₂ (к) + H₂ (г) = PbO (к) + H₂O (г), ∆ Н° _х.р. = −182,5 кДж. Вычислить стандартную энтальпию образования PbO₂. (Ответ: −276,6 кДж/моль).

б). Вычислить, при какой температуре начнется диссоциация пентахлорида фосфора, протекающая по уравнению

PCl₅ (г) = PCl₃ (г) + Cl₂ (г), ∆ Н° _х.р. = +92,4 кДж.

= 223 Дж/(моль∙К). (Ответ: 440 К).

3.12. а). Исходя из уравнения реакции горения ацетилена

С₂Н₂ (г) + 5½О₂ (г) = 2СО₂ (г) + Н₂О (г), D H° _х.р. = –1255,6 кДж,

вычислить, сколько теплоты выделится при сгорании 1 м³ С₂Н₂ при нормальных условиях. (Ответ: 56053,5 кДж).

б). Какой из карбонатов ВеСО₃, или СаСО₃ можно получить по реакции взаимодействия соответствующих оксидов с СО₂? Вывод сделать, вычислив ∆ G° _х.р..

= –944,8 кДж/моль; = –581,6 кДж/моль.

(Ответ: +31,2 кДж; –129,9 кДж).

3.13. а). Определить количество теплоты, выделившейся при взаимодействии 50 г фосфорного ангидрида с водой по реакции

Р₂О₅ (к) + H₂O (ж) = 2HPO₃ (ж),

если тепловые эффекты реакции равны:

2Р (к) + 5½O₂ (г) = Р₂О₅ (к), ∆ Н° = –1492 кДж;

2Р (к) + H₂ (г) + 3O₂ (г) = 2HPO₃ (ж), ∆ Н° = –1964,8 кДж.

(Ответ: 65,8 кДж).

б). Рассчитать стандартную энтропию оксида железа (III), если известно изменение энтропии реакции, протекающей по уравнению

4FeO (к) + O₂ (г) = 2Fe₂O₃ (к), ∆ S° _х.р.= –260,4 Дж/К.

(Ответ: 89,9 Дж/моль К).

3.14. а). Определить тепловой эффект реакции, протекающей по уравнению

PbO₂ (к) + СО (г) = PbO (к) + СO₂ (г).

(Ответ: −223,7 кДж).

б). Вычислить ∆ Н° _х.р., ∆ S° _х.р. и ∆ G° _Т реакции, протекающей по уравнению

Fe₂O₃ (к) + 3Н₂ (г) = 2Fe (к) + 3Н₂O (г).

Возможна ли реакция восстановления Fe₂O₃ водородом при температурах 500 и 1500 К? (Ответ: 96,8 кДж; 138,8 Дж/К; 27,3 кДж; –111,7 кДж).

3.15. а). Определить стандартную энтальпию образования пентахлорида фосфора РСl₅ из простых веществ, исходя из следующих термохимических уравнений:

2Р + 3Сl₂ = 2РСl₃, ∆ Н° = –554,0 кДж;

РСl₃ + Сl₂ = РСl₅, ∆ Н° = –92,4 кДж.

(Ответ: –369,2 кДж/моль).

б). При какой температуре наступит равновесие системы

4HCl (г) + O₂ (г) = 2H₂O (г) + 2Cl₂ (г), ∆ Н° _х.р.= –114,4 кДж.

= 223 Дж/моль∙К; = 186,7 Дж/(моль∙К)? (Ответ: 891 К).

3.16. а ). Вычислить тепловой эффект и написать термохимическое уравнение реакции между СН₄ (г) и Н₂О (г), в результате которой образуются СО (г) и Н₂ (г). (Ответ: 206,2 кДж).

б). Рассчитать энергию Гиббса химических реакций, протекающих по уравнениям: CaO (к) + Н₂О (г) = Са(ОН)₂ (к);

Р₂О₅ (к) + 3Н₂О (г) = 2Н₃РО₄ (к),

и определить, какой из двух оксидов, CaO или Р₂О₅, при стандартных условиях лучше поглощает водяные пары. (Ответ: –65,5 кДж; –205,2кДж).

3.17. а). Определить стандартную энтальпию образования фосфина РН₃, исходя из уравнения 2РН₃ (г) + 4О₂ (г) = Р₂О₅ (к) + 3Н₂О (ж), D H° _х.р.= –2360 кДж.

(Ответ: 5,3 кДж/моль).

б). Вычислить значения ∆ G° _х.р. следующих реакций восстановления оксида железа (III): Fe₂O₃ (к) + 3Н₂ (г) = 2Fe (к) + 3Н₂О (г);

2Fe₂O₃ (к) + 3С (к) = 4Fe (к) + 3СО₂ (г);

Fe₂O₃ (к) + 3СO (г) = 2Fe (к) + 3СО₂ (г).

Протекание какой из этих реакций наиболее вероятно?

(Ответ: +55 кДж; +298,4 кДж; –31,1 кДж).

3.18. а). При сгорании 11,5 г жидкого этилового спирта выделилось 308,71 кДж теплоты. Рассчитать тепловой эффект и написать термохимическое уравнение реакции, в результате которой образуются пары воды и диоксид углерода. Вычислить энтальпию образования С₂Н₅ОН (ж).

(Ответ: −1234,8 кДж; –277,6 кДж/моль.).

б). Пользуясь значениями ∆ Н° _х.р., ∆ S° _х.р.,вычислить∆ G° реакции, протекающей по уравнению PbO₂ + Pb = 2PbO. Определить, возможна ли эта реакция при 298 К.(Ответ: –157,3 кДж.).

3.19. а). При сгорании 9,3 г фосфора выделяется 223,8 кДж теплоты. Рассчитать энтальпию образования оксида фосфора (V). (Ответ: –1492 кДж.).

б). Какой из двух процессов разложения нитрата аммония наиболее вероятен при 298 К? NH₄NO₃ (к) → N₂O (г) + 2H₂O (г);

NH₄NO₃ (к) → N₂ (г) + ½O₂ (г) + 2H₂O (г).

Ответ обосновать, рассчитав ∆ G °_х.р. (Ответ: –169,1 кДж; –273,3 кДж.).

3.20. а). Реакция горения метана протекает по уравнению

СН₄ (г) + 2О₂ (г) = СО₂ (г) + 2Н₂О (г).

Рассчитать тепловой эффект реакции и количество теплоты, которое выделится при сгорании 100 л метана при нормальных условиях.

(Ответ: –802,2 кДж; 3581,3 кДж).

б). Вычислить стандартную энергию Гиббса образования NH₃, исходя из значений энтальпии образования NH₃ и изменения энтропии (∆ S°) реакции

N₂ (г) + 3Н₂ (г) = 2NH₃ (г). (Ответ: – 16,7кДж/моль).

Дата добавления: 2014-10-15