Файл: Методические рекомендации по выполнению контрольной работы по дисциплине Химия.docx

С₂Н₄(г) + 3О₂(г) = 2СО₂(г) + 2Н₂О(г)

При сгорании 1 л С₂Н₄ (н.у.) выделяется 59,06 кДж теплоты. Определите стандартную энтальпию образования этилена.

30. Вычислите тепловой эффект и напишите термохимическое уравнение реакции между СО(г) и Н₂(г), в результате которой образуются СН₄(г) и Н₂О(г). Сколько теплоты выделится в этой реакции, если получено 67,2 л метана в пересчете на нормальные условия?

31. Вычислите, сколько теплоты выделится при сгорании 165 л (н.у.) ацетилена С₂Н₂, если продуктами сгорания являются диоксид углерода и пары воды?

32. Тепловой эффект какой реакции равен теплоте образования метана? Вычислите теплоту образования 20 м³ метана, исходя из следующих термохимических уравнений:

Н₂ (г) +1/2О₂(г) = Н₂О(ж); ∆Н⁰= -285,84 кДж;

С(к) + О₂(г) = СО₂(г); ∆Н⁰= -393,51 кДж;

СН₄ (г) + 2О₂(г) = 2Н₂О(ж) + СО₂(г); ∆Н⁰= -890,31 кДж.

33. При взаимодействии газообразных сероводорода и диоксида углерода образуются пары воды и сероуглерод CS₂(г). Напишите термохимическое уравнение этой реакции и вычислите тепловой эффект образования 10 л сероуглерода.

34. Реакция горения аммиака выражается термохимическим уравнением

4NH₃(г) + ЗО₂ (г) = 2N₂(r) + 6Н₂О(ж); ∆Н⁰= -1530,28 кДж.

Вычислите теплоту образования 5 л NH₃(г).

35. При восстановлении 25,4 г оксида меди (II) углем (с образованием СО) поглощается 16,48 кДж энергии. Определите стандартную энтальпию образования СuO.

36. Тепловой эффект какой реакции равен теплоте образования гидроксида кальция? Вычислите теплоту образования 20 кг гидроксида кальция, исходя из следующих термохимических уравнений:

Са(к) + 1/2О₂ (г) = СаО(к); ∆Н⁰= -635,60 кДж;

Н₂ (г) + 1/2О

---

₂(г) = Н₂О(ж); ∆Н⁰= -285,84 кДж;

СаО(к) + Н₂О(ж) = Са(ОН)₂(к); ∆Н⁰=-64,76 кДж.

37. При сгорании 1 л ацетилена (н.у) выделяется 56,053 кДж теплоты. Напишите термохимическое уравнение реакции, в результате которой образуются пары воды и диоксида углерода. Вычислите теплоту образования С₂Н₂(г).

38. Вычислите тепловой эффект и напишите термохимическое уравнение реакции горения 1 моль этана С₂Н₆(г), в результате которой образуются пары воды и диоксид углерода. Сколько теплоты выделится при сгорании 1 м³ этана в пересчете на нормальные условия?

39. При сгорании газообразного аммиака образуются пары воды и оксид азота. Сколько теплоты выделится при этой реакции, если получено 44,8 л NO в пересчете на нормальные условия?

40. Тепловой эффект реакции сгорания жидкого бензола с образованием паров воды и диоксида углерода равен -3135,58 кДж. Составьте термохимическое уравнение этой реакции и вычислите теплоту образования 10 л С₆Н₆(ж).

41. При сгорании 23г жидкого этилового спирта выделилось 617,42 кДж теплоты. Напишите термохимическое уравнение реакции, в результате которой образуются пары воды и диоксид углерода. Вычислите теплоту образования С₂Н₅ОН(ж).

42. Тепловой эффект какой реакции равен теплоте образования NO? Вычислите стандартную энтальпию образования NO из простых веществ, исходя из следующих термохимических уравнений:

4NH₃(г) + 5О₂(г) = 4NO (г) + 6 Н₂О(ж), ∆Н⁰₍₁₎= –1168,80 кДж (1)

4NH₃(г) + 3О₂(г) = 2N₂ (г) + 6 Н₂О(ж), ∆Н⁰₍₂₎ = –1530,28 кДж (2)

Сколько теплоты выделится при образовании 5 м³ NO?

43. Газообразный этиловый спирт С₂H₅OH можно получить при взаимодействии этилена С₂Н₄(г) и водяных паров. Вычислите тепловой эффект этой реакции и напишите термохимическое уравнение. Сколько теплоты выделится, если в реакции было израсходовано 100 л этилена (н.у.)?

44. Вычислите, какое количество теплоты выделилось при восстановлении Fe

---

₂O₃ металлическим алюминием, если было получено 335,1 г железа.

45 Реакция горения бензола выражается термохимическим уравнением

С₆Н₆(ж) + 7¹/₂ О₂ (г) = 6СО₂(г) + ЗН₂О(г); ∆Н⁰= ?

Вычислите тепловой эффект этой реакции, если известно, что молярная теплота парообразования бензола равна +33,9 кДж.

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

47. Определите 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), ∆Н⁰ = –1492 кДж

2Р (к) + H₂(г) + 3O₂(г) = 2HPO₃(ж), ∆Н⁰ = –1964,8 кДж

48. Реакция горения метилового спирта выражается термохимическим уравнением

СН₃ОН(ж) +³/₂О₂(г) = СО₂(г) + 2Н₂О (ж); ∆Н⁰= ?

Вычислите тепловой эффект этой реакции, если известно, что молярная теплота парообразования СН₃ОН(ж) равна +37,4 кДж.

49. Определите стандартную энтальпию образования 200 г пентахлорида фосфора из простых веществ, исходя из следующих термохимических уравнений:

2Р + 3Сl₂ = 2РСl₃, ∆Н⁰₍₁₎= –554,0 кДж (1)

РСl₃ + Сl₂ = РСl₅, ∆Н⁰₍₂₎ = –92,4 кДж (2)

50. Кристаллический хлорид аммония образуется при взаимодействии газообразных аммиака и хлороводорода. Напишите термохимическое уравнение этой реакции, предварительно вычислив ее тепловой эффект. Сколько теплоты выделится, если в реакции было израсходовано 10 л аммиака в пересчете на нормальные условия?

---

3.Направленность химических процессов. Примеры решения задач.
При решении задач этого раздела следует пользоваться табл. 1-3 приложения.
Пример 3.1. Прямая или обратная реакция будет протекать при стандартных условиях в системе

СН₄(г) + СО₂ = 2СО(г) + 2Н₂(г)

Решение.Вычислим ∆G прямой реакции. (Значения ∆G соответствующих веществ приведены в табл. 6.) Зная, что ∆Gесть функция состояния и что ∆Gдля простых веществ, находящихся в устойчивых при стандартных условиях агрегатных состояниях, равны нулю, находим ∆G процесса:

∆G₂₉₈ = 2(-137,27) + 2(0) - (-50,79 - 394,38) = + 170,63 кДж.

То, что ∆G > 0, указывает на невозможность самопроизвольного протекания прямой реакции при Т = 298 ⁰К и давлении взятых газов равном 1,013 • 10⁵ Па (760 мм рт. ст. = 1 атм).

Пример 3.2. Определите температуру, при которой установится равновесие в системе СаСО₃ (к) СаО(к) + СО₂ (г) _.

Решение. Для определения температуры, при которой установится равновесие, воспользуемся уравнением:Т_равн.= _. Для этого сначала вычисляем ∆Н⁰_х.р. и ∆S⁰_х.р.по формулам:

 ⁰_х.р. = (_f ⁰_СаО + _f ⁰_СО2) – _f ⁰_СаСО3,

S⁰_х.р. = (S⁰_СаО + S⁰_СО2)– S⁰_СаСО3

Используя справочные данные из табл.1, получаем

⁰_х.р. = [– 635,5 + (–393,5)] – (–1207,1) = 178,1 кДж,

S⁰_х.р. = (39,7 + 213,7) – 92,9 = 160,5 Дж/К или 0,1605 кДж/К

Отсюда, температура, при которой устанавливается равновесие:

Т_равн = 178,1 / 0,1605 = 1109,5⁰ К

Пример 3.3. Вычислите ⁰_х.р, ∆S ⁰_х.р. и G ⁰_T реакции, протекающей по уравнению: Fe₂O₃(к) + 3C(к) = 2Fe(к) + 3CO(г).

Возможна ли реакция восстановления Fe₂O₃углеродом при температуре 298 и 1000

---

⁰ К? Зависимостью ⁰_х.р. и S⁰_х.р от температуры пренебречь.

Решение.Вычисляем ⁰_х.р. и S⁰_х.р.

⁰_х.р. = (3_f ⁰_CO + 2_f ⁰_Fe) – (_f ⁰_Fe2O3 + 3_f ⁰ _C)

⁰_х.р.= [3(–110,5) + 2·0] – [–822,2 + 3·0] = –331,5 + 822,2 = +490,7 кДж;

S⁰_х.р. = (2S⁰_Fe +3S⁰_CO) – (S⁰ _Fe2O3 + 3S⁰_C)

S⁰_{х. р} = (2·27,2 +3·197,5) – (89,9 + 3·5,7) = 539,9 Дж/К или 0,540 кДж/⁰К

Энергию Гиббса при соответствующих температурах находим из соотношения

G⁰_х.р=⁰_х.р – ТS⁰_х.р

G⁰₂₉₈ = 490,7 – 2980,540 = +329,8 кДж

G⁰₁₀₀₀ = 490,7 – 10000,540 = –49,3 кДж

Так как G⁰₂₉₈ > 0, а G⁰₁₀₀₀ < 0, то восстановление Fe₂O₃ углеродом возможно при 1000 ⁰К и невозможно при 298 ⁰К.
Контрольные вопросы

51. Уменьшается или увеличивается энтропия при переходах: а) из воды в пар; б) графита в алмаз? Почему? Вычислите ∆G⁰_х.р для каждого превращения. Сделайте вывод о количественном изменении энтропии при фазовых и аллотропических превращениях.

52. Какие из карбонатов: ВеСО₃, СаСО₃ или ВаСО₃ — можно получить при взаимодействии соответствующих оксидов с СО₂? Какая реакция идет наиболее энергично? Сделайте вывод, вычислив ∆G⁰₂₉₈ реакций.

53. Какой из двух процессов разложения нитрата аммония наиболее вероятен при 298К?

NH₄NO₃ (к) → N₂O (г) + 2H₂O(г) (1)

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

Ответ обоснуйте, рассчитав ∆G⁰_х.р.

54. Чем можно объяснить, что при стандартных условиях невозможна экзотермическая реакция:

Н₂(г) + СО₂(г) = СО(г) + Н₂О(ж); ∆Н⁰_х.р.

---