Тема 6. Основы химической термодинамики

 

1. При взаимодействии 10 г кальция с кислородом выделилось 160 кДж тепла. Вычислите

количество образовавшегося оксида кальция (моль)	0,25
стандартную энтальпию образования оксида кальция (кДж/моль)	–641,3

 

2. При взаимодействии 5,6 л водорода с кислородом выделилось 60,5 кДж тепла. Вычислите

массу образовавшихся паров воды (г)	4,5
стандартную энтальпию образования газообразной воды (кДж/моль)

 

3. При окислении магния израсходовалось 224 л кислорода (н.у.), при этом выделилось
12040 кДж тепла. Определите

стандартную энтальпию образования оксида магния	–602
массу сгоревшего магния (г)

 

4. По термохимическим уравнениям

1) 2Р(к) + 3Cl₂(г) = 2РСl₃(г); DН° = –635,6 кДж

2) РСl₃(г) + Сl₂(г) = РСl₅(г); DН° = –86,9 кДж

определите (кДж/моль)

энтальпию разложения РСl3 на простые вещества	317,8
стандартную энтальпию образования РСl5	–366,9

 

5. По стандартным энтальпиям образования (кДж/моль) углекислого газа (–393,5) и воды
(–285,8) и энтальпии реакции горения этана (–1560 кДж) вычислите

стандартную энтальпию образования С2Н6	–82,9
количество тепла, выделяющегося при сжигании 100 л С2Н6	6964,3

 

6. По термохимическим уравнениям

1) PCl₃(г) + Cl₂(г) = PCl₅(г); ∆H° = –86,9 кДж

2) P(к) + ³/₂Cl₂(г) = PCl₃(г); ∆H° = –317,8 кДж

определите

энтальпию образования хлорида фосфора (V)	–366,9
изменение энтропии в первой реакции (1. ∆S° < 0; 2. ∆S° > 0; 3. ∆S° ≈ 0)

 

7. При сжигании 1,2 кг низкосортного угля, содержащего примеси, выделилось 31480 кДж тепла. Горение угля описывается уравнением

C(графит) + O₂(г) = CO₂(г); ∆Н°= –393,5 кДж/моль.

Вычислите

массу углерода в угле (кг)	0,96
массовую долю примесей в угле (%)

 

8. По термохимическим уравнениям реакций

1) N₂O₄(г) + 0,5O₂(г) + H₂O = 2HNO₃(ж); ∆Н° = –81,8 кДж

2) NO(г) + 0,5O₂(г) = NO₂(г); ∆Н° = –56,7 кДж

3) 2NO(г) + 1,5O₂(г) + H₂O(г) = 2HNO₃(ж); ∆Н° = –241,2 кДж

вычислите энтальпии реакций (кДж)

2NO2(г) = N2O4(г)	–46
NO2(г) = NO(г) + 1/2O2(г)	56,7

 

9. По термохимическим уравнениям

1) Ca(OH)₂(к) = CaO(к) + H₂O(ж); ∆H°₁ = 65,3кДж

2) Сa(OH)₂(к) + СO₂(г) = CaСO₃(к) + H₂O(ж); ∆H°₂ = –112,1 кДж

3) CaO(к) + СO₂(г) = CaСO₃(к); ∆H°₃ =?

определите (кДж)

энтальпию третьей реакции	–177,4
количество тепла, необходимого для разложения 200 г Са(ОН)2	176,3

 

10. По стандартным энтальпиям образования (кДж/моль) этилена (–52,3), углекислого газа
(–393,5) и воды (–285,8) вычислите (кДж)

энтальпию реакции горения этилена	–1306,3
количество тепла, выделяющегося при сжигании 200 л С2Н4	11663,4

 

11. По термохимическим уравнениям

1) С(графит) + О₂(г) = СО₂(г); DН° = –393,5 кДж

2) С(алмаз) + О₂(г) = СО₂(г); DН° = –395,3 кДж

вычислите

энтальпию превращения графита в алмаз	1,8
количество тепла, выделяющегося при сгорании 48 г графита

 

12. По стандартным энтальпиям образования (кДж/моль) оксида железа Fe₂O₃ (–821,3) и Н₂О(г) (–241,8) вычислите (кДж)

энтальпию реакции восстановления Fe2O3 водородом	95,9
какое количество тепла поглощается при получении 1 кг железа	856,25

 

13. Сероводород сгорает по реакции

H₂S(г) + ³/₂O₂(г) = H₂O(г) + SO₂(г)

Стандартные энтальпии образования соединений (кДж/моль) равны -20,6 (H₂S), -241,8 (H₂O), -296,9 (SO₂). Вычислите (кДж)

энтальпию реакции	–518
количество тепла, выделяющегося при сгорании 1 м3 (н.у.) сероводорода

 

14. Оксид азота (V) можно получить по реакции

2NO(г) + O₃(г) = N₂O₅(к)

Стандартные энтальпии образования соединений (кДж/моль) равны: 90,2 (NO), 142,3 (O₃) и –42,7 (N₂O₅). Вычислите (кДж)

энтальпию реакции	–365,4
количество тепла, выделяющегося при получении 1 кг продукта	3383,3

 

15. Водород в промышленности получают конверсией метана

CH₄(г) + H₂O(г) = 3H₂(г) + CO(г)

Стандартные энтальпии образования соединений (кДж/моль) равны 74,95 (CH₄), -241,81 (H₂O) и

-110,53 (CO). Вычислите (кДж)

энтальпию реакции	56,3
какое количество тепла поглощается при получении 1 м3 водорода (н.у.)	838,2

 

16. По термохимическим уравнениям реакций

1) Ca(OH)₂(к) = CaO(к) + H₂O(ж); ∆Н° = 65,3 кДж

2) CaO(к) + CO₂(г) = CaCO₃(к); ∆Н° = –174,5 кДж

3) Ca(OH)₂(к) + 2CO₂(г) = Ca(HCO₃)₂(к); ∆Н° = –128,0 кДж

вычислите

энтальпию реакции CaCO3(к) + CO2(г) + H2O(ж) = Ca(HCO3)2(к)	–18,8
количество воды (моль), образующейся в первой реакции при поглощении 653 кДж тепла

 

17. Стандартные энтальпии образования серного ангидрида, воды и серной кислоты равны –396, –285 и –814 кДж/моль, соответственно. Вычислите

энтальпию реакции SO3(г) + H2O(ж) = H2SO4(ж)	–133
какое количество тепла (МДж) выделится при получении одной тонны серной кислоты

 

18. По уравнению реакции и стандартным энтальпиям образования веществ

2С₂H₂(г) + 5O(г) = 4СO₂(г) + 2H₂O(г)

∆_fН°, кДж/моль –226,0 0 –393,5 –241,8

вычислите (кДж)

энтальпию реакции	–1605,6
какое количество тепла выделяется при сгорании 1 м3 C2H2

19. По уравнению реакции и стандартным энтальпиям образования веществ

C₂H₄(г) + H₂O(ж) = C₂H₅OH(ж)

∆_fН°, кДж/моль 52,3 –285,8 –227,6

вычислите (кДж)

энтальпию реакции	5,9
какое количество тепла выделяется при сгорании 100 л (н.у.) этилена	26,3

 

20. Приведены справочные значения термодинамических констант веществ

Вещество	∆fН°, кДж/моль	S°, Дж/(моль∙К)
WO3(к) W(к) Н2(г) Н2О(г)	–840,3 –241,8	83,3 33,5 130,6 188,8

Для реакции восстановления WO₃ водородом вычислите

энтальпию (кДж)	114,9
изменение энтропии (Дж/К)	124,8

 

21. Приведены справочные значения термодинамических констант веществ

Вещество	∆fН°, кДж/моль	S°, Дж/(моль∙К)
Fe2O3(к) CO(г) СО2(г) Fe(к)	–821,3 –110,5 –393,5	89,8 197,5 213,7 27,2

Для реакции восстановления Fe₂O₃ оксидом углерода (II) вычислите

энтальпию (кДж)	–27,7
изменение энтропии (Дж/К)	13,2

 

22. По термохимическому уравнению

СН₄(г) + 2О₂(г) = СО₂(г) + 2Н₂О(г); ∆Н° = -802,3 кДж

вычислите, какое количество тепла выделится

при сгорании 2,24 л метана (н.у.)	80,2
при образовании 1 моль воды	401,2

 

23. Синтез аммиака из простых веществ по реакции

¹/₂N₂(г) + ³/₂H₂(г) D NH₃(г); ∆Н° = –46 кДж

является обратимым каталитическим процессом. Определите

влияние катализатора на энтальпию реакции (1 – влияет на знак, 2 – влияет на значение, 3 – не влияет)
количество тепла, выделяющегося при образовании 44,8 л (н.у.) аммиака

 

24. По термохимическому уравнению реакции горения серы

S(к) + O₂(г) = SO₂(г); ∆Н° = -297 кДж

вычислите

количество тепла, выделяющегося при сгорании 320 г серы (кДж)
объём (н.у.) израсходованного при этом кислорода (л)

 

25. Для данных реакций

1) Ca(OH)₂(к)= CaO(к) + H₂O(г) 2) CaO(к) + CO₂(г) = CaCO₃(к)

3) СН₄(г) + 2О₂(г) = СО₂(г) + 2Н₂О(ж) 4) MgCO₃(к) = MgO(к) + CO₂(г)

не проводя расчётов, укажите

Экзотермические
протекающие с уменьшением энтропии

 

26. Укажите реакции

1) N₂(г) + O₂(г) = 2NO(г) 2) NH₄NO₂(к) = N₂(г) + 2H₂O(г)

3) H₂(г) + ¹/₂O₂(г) = H₂O(ж) 4) 2С(графит) + O₂(г) = 2CO(г)

5) 2NH₃(г) = N₂(г) + 3H₂(г)

протекающие с увеличением энтропии
эндотермические

 

27. Укажите реакции

1) CaO(к) + CO₂(г) = CaCO₃(к) 2) CF₄(г) = C(графит) + 2F₂(г)

3) 2Н₂S(г) + 3O₂(г) = 2Н₂О(г) + 2SO₂(г) 4) C(графит) + 2Cl₂(г) = CCl₄(г)

протекающие с уменьшением энтропии
экзотермические

 

28. Не проводя расчетов, по термохимическим уравнениям

1) 2H₂(г) + O₂(г) = 2H₂O(г) 2) 2NH₃(г) = N₂(г) + 3H₂(г)

3) CH₄(г) + 2O₂(г) = 2H₂O(г) + CO₂(г) 4) MgCO₃(к) = MgO(к) + CO₂(г)

укажите реакции, в ходе которых

энтропия увеличивается
поглощается тепло

 

29. Для реакции 2NH₃(г) = N₂(г) + 3H₂(г) укажите

изменение энтропии (1. ∆S° < 0; 2. ∆S° > 0; 3. ∆S° ≈ 0)
направление протекания в изолированной системе (1 – вправо; 2 – влево; 3 – состояние равновесия)

 

30. Для реакции 2H₂(г) + O₂(г) = 2H₂O(г) укажите

изменение энтропии (1. ∆S° < 0; 2. ∆S° > 0; 3. ∆S° ≈ 0)
направление протекания в изолированной системе (1 – вправо; 2 – влево; 3 – состояние равновесия)

 

31. По уравнению реакции и термодинамическим константам веществ

4NH₃(г) + 5O₂(г) = 4NО(г) + 6H₂O(г)

∆_fН°, кДж/моль –45,9 0 91,3 –241,8

S°, Дж/(моль∙К) 192,7 205,0 210,6 188,7

Вычислите (кДж)

энтальпию реакции	–902
энергию Гиббса при 300 К	–956

 

32. По уравнению реакции и термодинамическим константам веществ

CaCO₃(к) = CaO(к) + СО₂(г)

∆_fН°, кДж/моль –1206,8 –635,1 –393,5

S°, Дж/(моль∙К) 91,7 38,1 213,7

Вычислите (кДж)

энтальпию реакции	178,2
энергию Гиббса при 1000 К	18,1

 

33. По уравнению реакции и термодинамическим константам веществ

2NO(г) + О₂(г) = 2NO₂(г)

∆_fН°, кДж/моль 91,3 0 34,2

S°, Дж/(моль∙К) 210,6 205,0 240,0

определите для температуры 300 К

энергию Гиббса (кДж)	–70,3
направление пртекания реакции (1 – вправо, 2 – влево, 3 – состояние равновесия)

 

34. По уравнению реакции и термодинамическим константам веществ

N₂(г) + O₂(г) = 2NО(г)

∆_fН°, кДж/моль 0 0 91,3

S°, Дж/(моль∙К) 191,5 205,0 210,6

определите для температуры 1000 К

энергию Гиббса (кДж)	157,9
направление протекания реакции (1 – вправо, 2 – влево, 3 – состояние равновесия)

35. По термохимическому уравнению реакции и стандартным энтропиям веществ

CaCO₃(к) = CaO(к) + СО₂(г); ∆Нº = 178 кДж

S°, Дж/(моль∙К) 92 38 214

вычислите

изменение энтропии в ходе реакции (Дж/К)
энергию Гиббса при 500 °С (кДж)	54,3

 

36. По уравнению реакции и термодинамическим константам веществ

P₂O₅(к) + 3H₂O(ж) = 2H₃PO₄(к)

∆_fН°, кДж/моль –1492 –285 –1279

S°, Дж/(моль∙К) 114 70 110

вычислите (кДж)

энтальпию реакции	–211
энергию Гиббса при 300 К	–180

 

37. По уравнению реакции и термодинамическим константам веществ

2H₂(г) + O₂(г) = 2H₂O(ж)

∆_fН°, кДж/моль 0 0 –285,3

S°, Дж/(моль∙К) 130 205 70

вычислите (кДж)

энтальпию реакции	–570,6
энергию Гиббса при 500 К	–408,1

 

38. По уравнению реакции и термодинамическим константам веществ

3H₂O(г) + 3F₂(г) = 6HF(г) + O₃(г)

∆_fН°, кДж/моль –242 0 –271 142

S°, Дж/(моль∙К) 189 203 174 239

вычислите (кДж)

энтальпию реакции	–758
энергию Гиббса при 300 К	–790

 

39. По уравнению реакции и термодинамическим константам веществ

CaCO₃(к) = CaO(к) + CO₂(г)

∆_fН°, кДж/моль –1207 –635,5 –393,5

S°, Дж/(моль∙К) 93,7 39,7 213,7

вычислите (кДж)

энтальпию реакции
энергию Гиббса при 1200 К	–13,6

 

40. Приведены термодинамические константы этанола, углерода, водорода и кислорода:

C₂H₅OH(ж) С(к) Н₂(г) О₂(г)

∆_fН°, кДж/моль –227,6 0 0 0

S°, Дж/(моль∙К) 160,7 5,7 130,5 205

Для реакции образования этанола из простых веществ определите

изменение энтропии в ходе реакции (Дж/К)	–344,7
энергию Гиббса при 100 °С (кДж)	–99

 

41. Приведены справочные значения термодинамических констант веществ

Вещество	∆fН°, кДж/моль	S°, Дж/(моль∙К)
WO3(к) W(к) Н2(г) Н2О(г)	–840,3 –241,8	83,3 33,5 130,6 188,8

Для реакции восстановления WO₃ водородом вычислите (кДж)

энтальпию	114,9
энергию Гиббса при 1000 К	–9,9

42. Приведены справочные значения термодинамических констант веществ

Вещество	∆fН°, кДж/моль	S°, Дж/(моль∙К)
Fe2O3(к) CO(г) СО2(г) Fe(к)	–821,3 –110,5 –393,5	89,8 197,5 213,7 27,2

Для реакции восстановления Fe₂O₃ оксидом углерода (II) вычислите (кДж)

энтальпию	–27,7
энергию Гиббса при 1200 К	–43,54

 

43. Укажите, протекание каких реакций из числа:

1) N₂(г) + 3H₂(г) = 2NH₃(г); ∆Н° < 0 2) N₂(г) + O₂(г) = 2NO(г); ∆Н° > 0

3) 2NO(г) + O₂(г) =2NO₂(г); ∆Н° < 0 4) 2N₂(г) + O₂(г) = 2N₂O(г); ∆Н° > 0

возможно при низких температурах
невозможно при любых температурах

 

44. Не проводя расчетов, укажите возможность самопроизвольного протекания реакций
(1 – возможна при любых температурах, 2 - возможна при низких температурах, 3 - возможна при высоких температурах, 4 - невозможна)

N2(г) + O2(г) = 2NO(г); ∆Н° > 0
2NO(г) + O2(г) = 2NO2(г); ∆Н° < 0

 

45. Не проводя расчетов, по термохимическим уравнениям

1) O₂(г) + 2H₂O(ж) = 2H₂O₂(ж); ∆Н° = 197 кДж

2) NO(г) + NO₂(г) = N₂O₃(г); ∆Н° = –0,4 кДж

3) 2NO(г) + O₂(г) = 2NO₂(г); ∆Н° = –113,4 кДж

4) 2Cl₂(г) + O₂(г) = 2Cl₂O(г); ∆Н° = 151,4 кДж

укажите реакции

возможные при низких температурах
термодинамически невозможные

 

46. Укажите, какие из приведенных реакций

1) N₂(г) + O₂(г) = 2NO(г); ∆H° > 0 2) 2NO(г) + O₂(г) = 2NO₂(г); ∆H° < 0

3) NO(г) + NO₂(г) = N₂O₃(г); ∆H° < 0 4) 2NH₃(г) = N₂(г) + 3H₂(г); ∆Н° > 0

могут протекать

при низких температурах
в изолированной системе

 

47. Для реакции NO(г) + NO₂(г) = N₂O₃(г), протекающей при стандартных условиях в прямом направлении в неизолированной системе, определите

знак ∆H° (1 – ∆H° > 0, 2 – ∆H° = 0, 3 – ∆H° < 0)
возможность протекания в изолированной системе (1 - возможно, 2 – невозможно, 3 – состояние равновесия)

 

48. Для эндотермической реакции Fe₂O₃(к) + 3C(графит) = 2Fe(к) + 3CO(г) определите

при каких температурах возможно её протекание (1 - низких, 2 – высоких, 3 - любых)
изменение энтропии (1 - уменьшается, 2 - увеличивается, 3 - не изменяется)

 

49. По значениям стандартной энергии Гиббса образования соединений (кДж/моль)

1) NF₃ (-82,4), 2) NO₂ (51,5), 3) HNO₃ (-80,8), 4) NH₃ (-16,7)

расположите вещества в порядке увеличения их устойчивости
укажите вещество, не образующееся из простых веществ

 

50. По значениям стандартной энергии Гиббса образования соединений (кДж/моль)

1) COS (-168), 2) CS₂ (64), 3) COCl₂ (-205), 4) CO₂ (-394)

расположите вещества в порядке увеличения их устойчивости
укажите вещество, не образующееся из простых веществ