Приклади розв'язування задач

Приклад І. Користуючись даними табл. 1, обчислити ΔН_х.р(хімічної реакції):

2Mg₍_K₎ + СO₂₍_г₎ 2MgO₍_к) + C_{(графіт)}.

Розв’язування: За даними табл. І стандартні ентальпії утворення СО₂ та MgО відповідно дорівнюють -393,5 і 601,8 кДж/моль (слід запам’ятати, що стандартні ентальпії утворення простих речовин дорівнюють нулю).

За законом Гесса: "Стандартна зміна ентальпії хімічної реакції дорівнює сумі стандартних ентальпій утворення продуктів реакції за відрахуванням суми стандартних сіпальній утворення вихідних речовий". У кожному випадку необхідно враховувати кількість молей речовин, які беруть участі, у реакції (відповідно до рівняння реакції).

Звідси, для стандартної ентальпії даної реакції: ΔН_х.р.=2ΔН⁰_М_gO – ΔН⁰СО₂ = 2(-601,8)-(-393,5)=-1203,6+393,5 =-8 1 0, 1 кДж.

Приклад 2. Реакція горіння етилового спирту описується термохімічним рівнянням:

С₂Н₅ОН_(Р) + 3О₂(_Г) = 2СО_2(г) + 3Н₂О_(р); ΔН⁰_х.р.=?

Обчислити тепловий ефект реакції, якщо відомо, що молярна теплота пароутворення C₂Н₅OH₍_p₎ дорівнює 42,36 кДж.

Розв’язування: Для визначення ΔН⁰_х.р необхідно знати теплоту утворення C₂H₅ОН₍_p₎. Останню знаходимо таким чином;

С₂Н₅ОН_(Р) à С₂Н₅ОН_(г); ΔН⁰_{пароутворення} = -42,36 кДж.

Звідки 42,36= -235,31 – ΔН⁰С₂Н₅ОН_(Р);

ΔН⁰С₂Н₅ОН_(Р)=-235,31 – 42,36=-277,67 кДж.

Знаходимо ΔН_х.р, скориставшись висновком із закону Гесса:

ΔН_х.р=2ΔН⁰СО₂ + 3ΔН⁰Н₂О_(Р)– ΔН⁰С₂Н₅ОН_(Р)=2(-393,5)+3(-285,8)-

(-277,67)=-1366,73 кДж.

Приклад 3. Реакція відновлення Fе₂О₃ воднем відбувається за рівнянням:

Fe₂0₃₍_K₎ + ЗН_2(г) = 2Fe₍_K₎ + ЗН₂О_(Г); ΔН_х.р=96,61 кДж.

При якій температурі почнеться відновлення Fe₂0₃, якщо зміна ентропії ΔS⁰=0,1387 кДж/(моль*К)?

Розв'язування. Оскільки в момент рівноваги ΔG⁰=0, a ΔН⁰=TΔS,

Отже, при температурі ≈696,5К почнеться реакція відновлення Fe₂O₃ (температура початку реакції).

Приклад 4. Знайти кількість теплоти, яка виділиться під час вибуху 12,6л гримучого газу (взятого за нормальних умов) з утворенням водної пари.

Розв'язувати. Запишемо термохімічне рівняння цієї реакції:

2Н₂ + О₂ à 2H₂O; ΔН⁰_х.р.=?

Тепловий ефект цієї реакції дорівнюватиме стандартній ентальпії утворення водяної пари:

ΔН_х.р.=2ΔН⁰H₂O = 2(-241,8)=-483,о кДж.

Оскільки в утворенні 2 моль води бере участь 3 моль газоподібних речовин (67,2 л), то:

67,2 л — (-483,6)

12,6 л — х,

Таблиця 1.

Стандартні ентальпії утворення ΔН⁰₂₉₈, ентропії S⁰₂₉₈ і енергії Гіббса ΔG⁰₂₉₈ деяких речовин при 298 К (25°С).

Речовина	ΔН⁰₂₉₈, кДж/моль	S⁰₂₉₈, Дж/(моль*К)	ΔG⁰₂₉₈, кДж/моль
Al₂O_{3 (}_к₎	-1676,0	50,9	-1582,0
ВаСО₃_(к)	-1176,76	112.1	-1138,8
ВаO _(к)	538,9	67,87	-527.5
ВеСО₃_(к)			-944.75
ВeО _(к)			-581,61
С_{(графіт)}		5,74
С_(алмаз)	1,807	2.38
СH_{4 (}_г₎	-74,9	186,2	50,8
С₂H₂ ₍_г₎	226,8	200,8	209,2
С₂Н₄ ₍_г₎	52,3	219,4	68,1
С₂Н₆ ₍_г₎	89,7	229,5	-32,9
CH₃OH _(р)	-238,7	126.7	-167,22
С₂Н₅ОН ₍_p₎	-277,67	160,7	-174,8
С₂Н₅ОН ₍_г₎	-235,31
C₆H_{6 (p)}	89,2	269,2	129,7
С₆H₁₂O_{6 (}_{глюкоза}₎	- 1273,0		-919,5
СO _(г)	-110,5	197,5	-137,1
CO₂ ₍_г₎	393,5	213,7	-394,4
СаСО₃_(к)	-1207,0	88,7	-1127,7
СаО ₍_к₎	635,5	39,7	-604,2

Речовина	ΔН0298, кДж/моль	S0298, Дж/(моль*К)	ΔG0298, кДж/моль
Са(ОН)₂_(к)	986,6	76,1	-896,8
СІ₂₍_г₎		222,9
Сг₂О_3(к)	-1440,6	81,2	-1050,0
СuО ₍_к)	-162,0	42,6	-129,9
Fe ₍_к₎		27,15
FeO ₍_к₎	-264,8	60,8	-244,3
Fе₂O₃_(к)	-822,2	87,4	-740,3
Fe₃O_{4 (}_к₎	-1117,1	146,2	-1041,2
H₂ (г)		130,5
HCl (г)	-92,3	186,8	-95,2
H₂О (г)	-241,8	188,7	-228,6
H₂О (р)	-285,8	70,1	-237,3
H₂S (г)	-21,0	205,7	-33,8
KC1 (к)	-435,9	82,6	-408,0
КСlO₃ (к)	-391,2	143,0	-289,9
MgCO₃ (к)		65,69	-1028,3
MgO (к)	-601,8	26,9	-569,6
N₂ (г)		199,9
NH₃ (г)	-46,2	192,6	-16,7
N₂O (г)	82,0	219,9	104,1
NO (г)	90,3	210,6	86,6
NO₂ (г)	33,5	240,2	51,5
N₂0₄ (г)	9,6	303,8	98,4
NiO (к)	-239,7	38,0	-211,6
О₂ (г)		205,0
Р₂О₃ (к)	-820,0	173,5
Р₂О₅ (к)	-1492,0	1 14,5	-1348,8
PbO (к)	-219,3	66,1	-189,1
PbO₂ (к)	-276,6	74,9	-218,3
PCl₃ (г)		311,66
PCl₅ (г)		352.71
CS₂ (г)	1 15,28	2-19,6	62,82
NH₄Cl (к)	-315,39	94,5	-203,88
ZnO (к)	-350,6	43,6	-320,7

Контрольні питання

121. Знайти кількість теплоти, що виділиться під час вибуху 8.4 л гримучого газу, взятого за нормальних умов.

Відповідь: -60,45 кДж.

122. Реакція горіння етану описується термохімічним рівнянням:

С₂Н₆₍_r₎ + 3,5О₂₍_r₎ = 2СО₂ ₍_r₎ + 3Н₂О _(р); ΔН⁰х.р.=-1559,87 кДж.

Знайти ентальпію утворення етану, якщо відомі теплоти утворення СО₂ ₍_r₎ і Н₂О (р₎(див. табл. 1).

Відповідь: -84,59 кДж.

123. Газоподібний етиловий спирт С₂Н₅ОН можна добути при взаємодії етилену С₂Н_{4 (г)} і водяної пари. Написати термохімічне рівняння цієї реакції, обчислити її тепловий ефект.

Відповідь: -45,81 кДж.

124. Водяний газ — це суміш рівних об'ємів водню і вуглець (II) оксиду. Знайти кількість теплоти, що виділиться при спалюванні 112 л водяного газу, який взято за нормальних умов.

Відповідь: -1322 кДж.

125. При взаємодії газоподібних сірководню і вуглець двооксиду утвЀся пари води і сірковуглеці. CS₂ ₍_г₎. Написати термохімічне рівняння цієї реакції, визначити її тепловий ефект.

Відповідь: 67,18 кДж.

126. При відновленні 12,7 г мідь (II) оксиду вуглецем з утворенням СО_(г) поглинається 8,24 кДж теплоти. Знайти ΔН⁰₂₉₈утворення СuО _(к).

Відповідь: -162,4 кДж/моль.

127. Чим можна пояснити, що за стандартних умов неможлива екзотермічна реакція: Н_{2 (г)} + СO_{2 (г)} = СO_(г) + Н₂О_(р); ΔН⁰_х.р=-2,85 кДж? Знаючи тепловий ефект реакції і абсолютні стандартні ентропії відповідних речовин, знайти ΔG⁰₂₉₈ цієї реакції.

Відповідь: І9,98кДж.

128. При сполучені 2,1 г заліза з сіркою виділилось 3,77 кДж теплоти. Обчислити ентальпію утворення заліза (II) сульфіду.

Відповідь: -100,5 кДж/моль.

129. Кристалічний амоній хлорид утворюється при взаємодії газоподібних NН₃ і НС1. Написати термохімічне рівняння цієї реакції, обчислити її тепловий ефект. Скільки теплоти виділиться, якщо у реакції було витрачено 10л аміаку, взятого за нормальних умов?

Відповідь: -78,97кДж.

130. Визначити стандартну ентальпію ΔН⁰₂₉₈утворення РН₃, виходячи із рівняння:

2РH_{3 (г)} + 4O_{2 (г)} = P₂O_{5 (к) +} ЗН₃О _(р); ΔН⁰_х.р=-2360 кДж.

Відповідь: 5,3 кДж/моль.

131. Тепловий ефект реакції горіння рідкого бензолу з утворенням рідкої води і вуглецю диоксиду дорівнює -3135,58 кДж. Скласти термохімічне рівняння цієї реакції і обчислити ентальпію утворення С₆Н_{6 (р)}.

Відповідь: 82,82 кДж.

132. При взаємодії 6,3 г заліза з сіркою виділилось 11,31 кДж теплоти. Обчислити ентальпію утворення заліза (II) сульфіду.

Відповідь: -100,5 кДж/моль.

133. Обчислити, скільки теплоти виділиться при спалюванні 165л (н.у.) ацетилену С2Н2, якщо продуктами спалювання є СО2 і Н2О1_(г).

Відповідь: -9248, 8 кДж.

134. Виходячи із теплового ефекту реакції:

3СаО _(к) + Р₂0_{5 (к)}= Ca₃(PO₄)₂; ΔН⁰_х.р=-739 кДж, обчислити ΔН⁰₂₉₈ утворення три кальцій дифосфату.

Відповідь: -4137,5 кДж/моль.

135. При повному згорянні етилену (з утворенням рідкої води) виділилося 6226 кДж теплоти. Знайти об'єм кисню, який вступив у реакцію (н.у.).

Відповідь: 296,5 л.

136. Реакція горіння метилового спирту описується термохімічним рівнянням: СН₃ОН _(р) + 1,5О_{2 (г)} = CO₂₍_г₎ + 2Н₂О _(р); ΔН⁰_х.р=? Обчислити тепловий ефект цієї реакції, якщо відомо, що молярна теплота пароутворення СН₃ОН _(р) дорівнює 37,4 кДж.

Відповідь: -726,40 кДж.

137. При згорянні газоподібного аміаку утворюються водянії пара і азот (II) оксид. Скільки теплоти виділиться у цій реакції, якщо добуто 44,8л NO (н.у.)?

Відповідь: -452,4 кДж.

138. Обчислити ΔН⁰₂₉₈ реакції С₂Н_6(г) + 3,5О_2(г)= 2СО_{2 (г)} + 3Н₂О _(р).

Відповідь: -1422,7 кДж.

139. Реакція горіння аміаку описується термохімічним рівнянням:

4NH₃₍_г₎ + 3О_{2 (г)} = 2Н_{2 (г)} + 6Н₂О _(р); ΔН⁰_х.р=1530,28 кДж. Обчислити ентальпію утворення NH_{3 (г)}.

Відповідь: -46,13 кДж/моль.

140. При згорянні 1 л ацетилену (н.у.) виділилося 56,053 кДж теплоти. Написати термохімічне рівняння реакції, у результаті якої утворюються водяна пара і вуглець диоксид. Обчислити ентальпію утворення С₂Н_{2 (г)}.

Відповідь: 226,75 кДж/моль.

141. При якій температурі настає рівновага у системі:

4НС1_(г) + О_2(г) =2Н₂О_(г) + 2СІ_2(г); ΔН⁰_х.р=-114,4 кДж?

Відповідь: 886,8 К.

142. Обчислити, при якій температурі почнеться дисоціація фосфор пентахлориду, яка відбувається за рівнянням:

РСІ_{5(г) =}РСІ_3(г) + С1_2(г); ΔН⁰_х.р=92,59кДж.

Відповідь: 509 К.

143. Відновлення Fe₃O₄, вуглець оксидом відбувається за рівнянням: Fe₃O_4(к₎ + СО_(г)= 3FcO_(к)+ CO₂. Знайти ΔG⁰і зробити висновок про самодовільний перебіг цієї реакції за стандартних умов. Чому дорівнює ΔS⁰ у цьому процесі?

Відповідь: 51 кДж; 52,4 Дж/моль К.

144. Визначити, при якій температурі почнеться реакція відновлення Fe₃O₄, яка описується рівнянням:

Fe₃O_4(к₎ + СО_(г)= 3FcO_(к)+ CO₂. ΔН⁰_х.р=34,55кДж.

Відповідь: 659,35 К.

145. При якій температурі настає рівновага у системі

СН_4(г) + СО_2(г)= 2СО_(г) + 2Н_2(г); ΔН⁰_х.р=247,34 кДж?

Відповідь: 965,9 К.

146. Які із карбонатів, ВеСО₃ чи ВаСО₃, можна добути при взаємодії відповідних оксидів з СО₂? Зробити висновок, обчисливши ΔG⁰₂₈₉ реакцій.

Відповідь: 31,26 кДж (реакція неможлива); —216,02 кДж (реакція можлива).

147. При якій температурі настає рівновага у системі:

СО_(г) + 2Н_2(г) = CH₃ОН_(р); ΔН⁰_х.р=-128,05 кДж?

Відповідь: 385,9 K.

148. Які із перелічених оксидів можна відновити алюмінієм при 298 К: CaO, FeO, Сг₂О₃? Відповідь обґрунтувати, обчислити ΔG⁰_{х.р. .}

Відповідь: FeO, Cr₂O₃.

149. Реакція відновлення Fe₂O₃ воднем описується рівнянням: Fe₂O_3(к)+ 3Н_2(г) = 2Fe_(к) + 3Н₂О; ΔН⁰_х.р=96,61 кДж. Чи можлива ця реакція за стандартних умов, якщо зміна ентропії ΔS⁰_х.р=0,1387 кДж/моль*К? При якій температурі почнеться відновлення Fe₂О₃?

Відповідь: 696,5 К.

150. Обчислити значення ΔG⁰₂₈₉ реакцій і установити, в якому напрямку вони перебігатимуть самодовільпо за стандартних умов (при 25°С): a) NiO_(к) + РЬ_(к) = Ni₍_K₎ + PbO_(к);

б) РЬ_(к) + СuО_(к) = РЬО_(к) + Cu₍_к).

Відповідь: а) 22.5 кДж; б) -59,2 кДж.

151. Обчислити ΔН⁰, ΔS⁰ і ΔG⁰ реакції, яка описується рівнянням: Fe₂O₃_(к)+ 3С_(к) = 2Fe₍_к₎ + 3СО_(г). Чи можлива реакція відновлення Fe₂O₃ вуглецем при температурах 500 і 1000 К?

Відповідь: 220,7 кДж; —49,3 кДж.

152. Обчислити значення ΔG⁰₂₈₉ реакцій і установити, у якому напрямку вони перебігають самодовільно за стандартних умов при 25⁰С: а)8А1_(к) + 3Fe₃O₄_(к)= Fe_(к) + 4А1₂О_3(к);

б) Рb_(к) + CuO_(к) = РbО_(к) + Сu₍_к).

Відповідь: -3204,4 кДж; -59,2 кДж

153. Які із оксидів можуть бути відновлені алюмінієм при 298 К: СаО, CuO, PbO, Fe₂O₃? Відповідь обґрунтувати, обчислити ΔG⁰_х_.р..

Відповідь: 230 кДж; -1192,3 кДж. -101-1,7 кДж; -841.7 кДж.

154. На підставі стандартних теплот утворення і абсолютних стандартних ентропій відповідних речовим обчислити ΔG⁰₂₈₉ реакції, яка описується рівнянням:

СО_2(г) + 4Н_2(г) = СН_4(г) + 2Н₂О_(р). Чи можлива ця реакція за стандартних умов?

Відповідь: -131,01 кДж.

155. Порівняти ΔН⁰₂₈₉ реакції відновлення залізо (III) оксиду різними відновниками при 298К: а) Fe₂О₃_(к) + 3Н₂ = 2Fе_(к) 3CO₂; б) Fе₂O₃_(к) + 3СО_(г) = 2Fе_(к) + 3СO_2(г).

Відповідь: 96,8 кДж; -26,8 кДж.

156. На підставі стандартних ентальпій утворення і абсолютних стандартних ентропій відповідних речовин обчислити ΔG⁰₂₈₉ реакції: 4NH₃₍_г₎+ 5О_2(г) = 4NO₍_г) + 6Н₂О_(г). Чи можлива ця реакція за стандартних умов?

Відповідь: -958,4 кДж.

157. Обчислити ΔG⁰₂₈₉ для реакції: СаСО_3(к) = CaO_(к) + CО_2(г) при 25, 500 і 1500°С. Залежностями ΔН⁰_х..р. та ΔS°_х.р. від температури знехтувати.

Відповідь: 128,92 кДж; 50,7 кДж; -114,0 кДж.

158. Скориставшись довідниковими даними, показати, у якому напрямку відбуватиметеся реакція: Сu_(к) + ZnО₍_к) = CuO₍_к₎ + Zn₍_к).

159. При одержанні еквівалентної маси кальцій дигідроксиду із СаО_(к)і Н₂О_(р) виділяється 32,53 кДж теплоти. Скласти термохімічне рівняння цієї реакції і обчислити ентальпію утворення кальцій оксиду.

Відповідь: -635,7 кДж.

160. На підставі стандартних теплот утворення і абсолютних стандартних ентропій відповідних речовин обчислити ΔG⁰₂₈₉реакції, яка описується рівнянням:

С₂Н_4(г) + 3О_2(г) = 2СО_2(г) + 2Н₂О_(р). Чи можлива ця реакція за стандартних умов?

Відповідь: -1331,4 кДж.

⇐ Предыдущая 1 2 3 456 7 8 9 10 Следующая ⇒