При нормальном давлении газу путем нагревания сообщено 2,093 кДж теплоты. Определите изменение внутренней энергии газа, если он при этом расширился от 0,01 до 0,02 м3. 3 страница

185. Определите тепловой эффект химической реакции при 500 К

при 500 К и стандартном давлении. При расчете воспользуйтесь средними теплоемкостями веществ в интервале температур от 298 до 500 К.

Ответ: = 13,365 Дж/(моль*К),

186. Выразите уравнением зависимости теплового эффекта химической реакции

от температуры, которое справедливо для интервала 298 до 1000 К.

Ответ:

187. Определите тепловой эффект реакции SO₂ + Cl₂ = SO₂Cl₂ при 800 К и стандартном давлении. Ответ:

188. Рассчитайте разность ( Н⁰ — U°) при 1,0133*10⁵ Па в следующих процессах: Н₂ + ¹/₂0₂ = Н₂0 (при 298 К) (а)

СН₃С00С₂Н₅ + Н₂0 = СН₃С00Н+С₂Н₅0Н (при 298 К) (б)

^l/₂N₂ + ³/₂H₂ = NH₃ (при 673 К) (в)

С + 2Н₂ = СН₄ (при 1073 К) (г)

Ответ: б) в) г)

189. Определите тепловой эффект реакции при постоянном давлении и объеме, если известны теплоты сгорания веществ

СН=СН + С0 + Н₂0 (ж) =СН₂=СНСООН (ж)

Вещество...... СН=СН СО Н₂0(ж) СН₂=СНСООН(ж)

,кДж/моль.. —1299,63 —283,18 0 - 1368,03

Ответ: кДж/моль,

190. Рассчитайте теплоты образования метана из простых веществ при 298 К и стандартном давлении и при V = const на основании сле­дующих данных: для Н₂0 (ж) кДж/моль; для C0₂ 393,51 кДж/моль; теплота сгорания СН₄ кДж/моль. Ответ:

191. Теплота образования Fe₂0₃ из простых веществ равна при 298 К и стандартном давлении — 821,32 кДж/моль, а А1₂0₃ = 1675,60 кДж/моль. Рассчитайте тепловой эффект реакции восста­новления 1 моль Fe₂0₃ металлическим алюминием.

Ответ:

192. Вычислите тепловые эффекты следующих реакций при 298 К и стандартном давлении:

(СООН)₂ (тв) = НСООН (ж) + С0₂ (а)

С₂Н₅ОН (ж) + 0₂ = СН₃С00Н (ж) +Н₂О (ж) (б)

2СН₃С1 (г) + Mg (тв) = С₂Н₆ (г) +MgСl₂ (в)

ЗС₂Н₂ (г) = С₆Н₆ (ж) (г)

CH₄ + 4S0₂Cl₂ (ж) = СС1₄ (ж) + 4S0₂ + 4HCl (д)

Ответ: а) ; б) в) г) д) .

193. При сгорании нафталина в калориметрической бомбе при 298 К с образованием воды и диоксида углерода тепловой эффект равен — 5152,96 кДж/моль. Вычислите теплоту сгорания нафталина при по­стоянном давлении, если водяной пар, образующийся при сгорании нафталина: а) конденсируется; б) не конденсируется.

Ответ: а) б)

194. Определите теплоту образования кристаллической аминоуксусной кислоты NH₂CH₂COOH при 298 К и стандартном давлении на основании ее теплоты сгорания, равной — 976,72 кДж/моль.

Ответ:

195. Определите тепловой эффект реакции S0₂ + С1₂ = S0₂С1₂ (ж) при 340 К, если принять, что теплоемкости всех реагирующих ве­ществ не зависят от температуры и равны теплоемкостям при 298 К. Значения

Ответ:

196. Энтальпии образования СН₄ (г.), С0₂ (г.) и Н₂0 (г.) в стандартных условиях равны —78, —395 и —242 кДж/моль соответственно. Рассчитайте: а) теплотворную способность ме­тана, выраженную в МДж/м³; б) количество теплоты, которое выделится при полном сгорании 20 м³ метана, взятого при 25 °С и давлении 1 атм. (При расчетах следует считать, что вода об­разуется в парообразном состоянии.) Ответ: 32,8 (МДж/м³); 656 (МДж)

197. В стандартных условиях (25°С, 1 атм) теплоты сгора­ния щавелевой кислоты до Н₂0 (ж.) и С0₂ (г.), графита до С0₂ (г.), водорода (г.) до Н₂0 (ж.) равны 252, 395 и 286 кДж/моль соответственно. Рассчитайте стандартную эн­тальпию образования щавелевой кислоты.

Ответ: - 824 кДж/моль

198. Теплоты сгорания ацетилена и ацетальдегида в стан­дартных условиях (25°С, 1 атм) равны 1308 и 1171 кДж/моль соответственно. Вычислите энтальпию гидратации ацетилена по реакции Кучерова в стандартных условиях. Ответ: - 137 кДж/моль

199. Энтальпии образования С₂Н₅ОН (г.), С0₂ (г.) и Н₂0 (г.) в стандартных условиях равны —235, —393 и —242 кДж/моль соответственно. Рассчитайте энтальпию сго­рания одного моля паров этилового спирта (). Вычислите энтальпию этого же процесса, используя значения энергий свя­зей (кДж/моль): Е_с-с = 262; Е_с-н = 358; Е_с=о = 730; Е_о=о = 491; Е_о-н = 460; Е_с-о = 314. Сравните полученную величину с величиной, рассчитанной на основе энтальпий образования в стандартных условиях. Ответ: а) - 1277 кДж/моль;б) - 1381 кДж/моль

200. Энергия химической связи О-Н в воде и спиртах одинакова. Было также показано, что энергия химической связи С-О одинакова в спиртах и простых эфирах. Что можно сказать на основе этих данных об энтальпии реакции образования простых эфиров из спиртов? Проверьте, справедливо ли ваше предположение для реакции образования простого эфира из метилового спирта, если из­вестны следующие значения Н:

Нобр (СН₃ОН (ж.)) = —238,7 кДж/моль

Нобр (Н₂0(ж.)) = — 285,8 кДж/моль

Н обр (СН₃—О—СН₃ (г.)) = —185,4 кДж/моль

Ответ: 6,2 (кДж/моль эфира)

201. Для реакции CH₃OH(г)+ 3/2О₂= СО₂ +2Н₂О(г) определите зависимость энтальпии реакции от температуры. Рассчитайте значение энтальпии реакции в стандартных условиях и при температуре 500 К.

Ответ:

202. При 298,16° К стандартная энтальпия сгорания цис- гексагидроиндана (цис- С₉Н₁₆)равна — 1351, 60 ккал*моль^-1. Процесс сгорания может быть представ­лен уравнением:

цис- С₉Н₁₆(ж)+ 13 О₂(г) → 9СО₂(г)+8Н₂О (ж).

а) Вычислите стандартную энтальпию образования 1 моля цис -гексагидроиндана из простых веществ при 298,16° К

б) Какой будет ответ, если за стандартное состояние углерода принят алмаз вместо графита?

С(алмаз) → С(графит) ∆Н⁰₂₉₈ = -0,45 ккал.

Ответ: а) ; б)-0,45 ккал

203. Для вычисления теплоты растворения 1 моль НС1 (г.) в n моль воды используют следующую эмпирическую формулу:

Тепловой эффект (Q) образования разбавленного раствора (раз­бавление бесконечное) из простых веществ (Н₂ и С1₂) и воды равен 165 кДж/моль. Вычислите: а) энтальпию образования НС1 (г.); б) количество теплоты, выделяющееся при растворе­нии 224 л НС1 (г.) в 1,8 л воды (объем НС1 указан в пересчете на нормальные условия).

Ответ: а) - 92,4 кДж/моль; б) 676 кДж

204. Определите тепловой режим реактора синтеза акрилонитрила, если процесс в нем описывается уравнением: С₂Н₂ (г.) + HCN (г.) CH₂ = CHCN (ж.), а производительность реактора равна 800 кг/ч акрилонитрила. Рассчитайте расход воды на охлаждение этого реактора, если она подается в аппарат при 18 °С и отводится от него при 82 °С. Теплоемкость воды принять равной 4180 Дж/(кг*К).

Ответ: Расход воды на охлаждение составляет 9,80 * 10³ кг/ч.

205. При обжиге 0,860 г пирита, содержащего FeS₂, С и неокисляющуюся пустую породу, в 2,5 л воздуха получили твер­дую смесь, содержащую Fe₂0₃, Fe₃0₄ и пустую породу, а также 2,4283 л газовой смеси следующего состава: 6,46 % С0₂, 3,25 % 0₂ 7,93 % S0₂ и 82,36 % N₂ (проценты по объему; объемы га­зов даны в пересчете на нормальные условия). Термохимиче­ские уравнения реакций окисления приведены ниже:

4FeS₂ + 110₂ = 2Fe₂O₃ + 8SO₂, = —3407 кДж (1)

3FeS₂ + 80₂ = Fe₃0₄ + 6S0₂ = — 2433 кДж (2)

С + 0₂ = С0₂ = — 395 кДж (3)

Вычислите: а) процентный состав пирита; б) количество теп­лоты, которое выделится при обжиге 100 кг пирита в тех же условиях. (При расчетах примите, что воздух содержит 20 % 0₂ и 80 % N₂ (по объему).)

Ответ: а) 0,5159 г FeS₂, 0,0841 г С и 0,860 — 0,5159 — 0,0841 = 0,260 г пустой породы. Массовые доли компонентов исходного образца составляют 60 % FeS₂, 9,8 % С, 30,2 %;б)747*10³ кДж пустой породы.

206. а) При растворении 1,6 г CuS0₄ в 144,9 г Н₂0 выде­ляется 665 Дж, а при растворении 1,25 г CuS0₄*5H₂0 в 72 г Н₂0 поглощается 59,65 Дж. Вычислите энтальпию образования кристаллогидрата сульфата меди из CuS0₄ (тв.) и Н₂0 (ж.).

б) Можно ли рассчитать энтальпию этого процесса, если бу­дут известны теплота растворения 3,2 г CuS0₄ в 144 г воды и теплота растворения 2,5 г CuS0₄*5H₂0 в 54 г воды? Мотиви­руйте свой ответ.

Ответ: а) Н = - Q₃= - 78,43 кДж/моль; б) нельзя вычислить Н образования кристаллогидрата.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1) Ахметов, Б.В. Задачи и упражнения по физической и коллоидной химии/ Б.В. Ахметов. – Ленинград: Химия, 1988. – 240с.

2) БГУ

3) Будруджак, П. Задачи по химии: Перевод с румынского канд. хим. наук С.В. Калугера; под ред. С.С. Чуранова – Москва: Мир, 1989. – 343с.

4) Врублевский, А.И. Тренажер по химии/ А.И. Врублевский. – 4-е изд., перераб. и доп. – Минск: Красико-Принт, 2010. – 656с.

5) Картушинская, А. И., Лельчук, X. А., Стромберг, А. Г. Сборник задач по химической термодинамике. Под ред. А. Г. Стромберга. Учеб. пособие для химико-техно­логических вузов. М., «Высш. школа», 1973. – 224 с илл.

6) Кудряшов, И.В. Сборник примеров и задач по физической химии: Учеб. пособие для хим.-технол. спец. вузов./ И.В Кудряшов, Г.С. Каретников – 6-е изд., перераб. и доп.– Москва: Высшая школа, 1991. – 527с.

7) Лабовиц, Л., Дж. Аренс. Задачи по физической химии с решениями: Перевод с английского канд. хим. наук В.П. Вендилло; под ред. проф. Ю.В. Филиппов. – Москва: Мир, 1972. – 443с.

8) Слышенков, В.С., Бурдь, Г.А, Минюк, Г.Е. Агрегатные состояния вещества. Химическая термодинамика: пособие. – Гродно: ГрГу, 2008. – 137 с.

Дата добавления: 2015-05-09