Энергетика химических процессов. 1. При соединении 2,1 г железа с серой выделилось 3,77 кДж

1. При соединении 2,1 г железа с серой выделилось 3,77 кДж. Рассчитать теплоту образования сульфида железа.

2. Найти количество теплоты, выделяющейся при взрыве 8,4 л гремучего газа, взятого при нормальных условиях.

3. Определить стандартную энтальпию образования PH₃, исходя из уравнения:
2PH₃ (г) + 4O₂ (г) = P₂O₅(к) + 3H₂O(ж.); ∆H = -2360 кДж/моль

4. Исходя из теплового эффекта реакции
3СaO(к) + P₂O₅(к) = Сa₃(PO₄)₂(к); ∆H = -739 кДж/моль
исходя из уравнения реакции
СH₃OH (ж.) + 3/2 O₂(г) = СO₂(г) + H₂O(ж); ∆H = -726,5 кДж/моль
вычислить ∆H образования метилового спирта.

5. При полном сгорании этилена (с образованием жидкой воды) выделилось 6226 кДж. Найти объем вступившего в реакцию кислорода (н.у.).

6. Водяной газ представляет собой смесь равных объемов водорода и оксида углерода (II). Найти количество теплоты, выделяющейся при сжигании 112 л водяного газа, взятого при нормальных условиях.

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

8. Найти массу метана, при полном сгорании которой (с образованием жидкой воды) выделяется теплота, достаточная для нагревания 100 г воды от 20 до 300^oС. Мольную теплоемкость воды принять равной 75,3 кДж/(моль∙К).

9. Вычислите, какое количество теплоты выделится при восстановлении Fе₂О₃ металлическим алюминием, если было получено 335,1 г железа.

10. Газообразный этиловый спирт можно получить при взаимодействии этилена С₂H₄(г) и водяных паров. Напишите термохимическое уравнение этой реакции, вычислив ее тепловой эффект.

11. Вычислите тепловой эффект реакции восстановления оксида железа (II) водородом, исходя из следующих термохимических уравнений:

FeO (к) + СО (r) = Fe (к) + СО₂(г); ∆Н = -13,18 кДж.
СО (г) + ½O₂(г) = СО₂(г); ∆H = -283,0 кДж.
Н₂(г) + ½О₂(г) = Н₂О(г); ∆H = -241,83 кДж.

12. При взаимодействии газообразных сероводорода и диоксида углерода образуются пары воды и сероуглерод СS₂(г) Напишите термохимическое уравнение этой реакции, вычислив ее тепловой эффект.

13. Напишите термохимическое уравнение реакции между СО (г) и водородом, в результате которой образуются СН₄(г) и Н₂О(г). Сколько теплоты выделится при этой реакции, если было получено 67,2 л метана в пересчете на нормальные условия?

14. Тепловой эффект какой реакции равен теплоте образования NO? Вычислите теплоту образования NO. исходя из следующих термохимических уравнений:

4NН₃(г) +5О₂(г) = 4NO(r) + 6Н₂О(ж); ∆H = -1168,80 кДж.

4NН₃(г) +3O₂(г) = 2N₂(г) + 6Н₂O(ж); ∆H = 1530,28 кДж.

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

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

Н₂(г) + ½ О₂(г) = Н₂О(ж); ∆Н = -285.84 кДж.

С(к) + O₂(г) = СО₂(г); ∆H = -393,51 кДж.

СН₄(г) + 2O₂(г) = 2Н₂О(ж) + СО₂(г); ∆Н = -890,31 кДж.

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

Са(к) + ½О₂(г) = СаО (к); ∆H = -635,60 кДж.

Н₂(г) + ½О₂(г) = Н₂О(ж); ∆Н = -285,84 кДж.

СаО(к) + H₂О(ж) = Са(ОН)₂(к); ∆Н = -65,06 кДж.

18. 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 С₆Н₆(ж).

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

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

21. Реакция горения метилового спирта выражается термохимическим уравнением: CH₃OH(ж) + ³/₂O₂(г) = CO₂(г) + 2H₂O(ж). Вычислите тепловой эффект этой реакции, если известно, что мольная теплоте паро­образования СН₃ОН (ж) равна +37,4 кДж.

22. При сгорании 11,5 г жидкого этилового спирта выделилось 308,71 кДж тепло­ты. Напишите термохимическое уравнение реакции, в результате которой образуются пары воды и диоксид углерода. Вычислите теплоту образования C₂H₅OH (ж).

23. Реакция горения бензола выражается термохимическим уравнением

С₆Н₆(ж) + ⁷/₂O₂(г) = 6СO₂(г) + 3Н₂O(г). Вычислите тепловой эффект этой реакции, если известно, что мольная теплота па­рообразования бензола равна +33,9 кДж.

24. Вычислите тепловой эффект и напишите термохимическое уравнение реакции горения 1 моль этана C₂H₆ (г), в результате которой образуются пары воды и диок­сид углерода. Сколько теплоты выделится при сгорании 1 м³ этана в пересчете на нор­мальные условия?

25. Реакция горения аммиака выражается термохимическим уравнением

4NН₃(г) + 3O₂(г)= 2N₂(г) + 6Н₂O(ж); ∆Н = -1530,28 кДж. Вычислите теплоту образования газообразного аммиака.

26. При взаимодействии 6,3 г железа с серой выделилось 11,31 кДж теплоты. Вычислите теплоту образования сульфида железа (II).

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

28. При получении эквивалентной массы гидроксида кальция из СаО(к) и Н₂О(ж) выделяется 32,53 кДж теплоты. Напишите термохимическое уравнение этой реакции и вычислите теплоту образования оксида кальция.

 

Химическое сродство

 

29. Вычислите ∆G⁰₂₉₈ для следующих реакций:

a) 2NaF(к) + Cl₂(г) = 2NaCl(к) + F₂(г); б) PbО₂(к) + 2Zn(к) = Pb(к) + 2ZnО(к)

Можно ли получить фтор по реакции (а) и восстановить диоксид свинца
цинком по реакции (б)?

30. При какой температуре наступит равновесие системы

4HCl(г) + О₂(г) = 2H₂O(г) + 2Cl₂(г); ∆H = -114.42 кДж? Хлор или кислород в этой системе является более сильным окислителем, и при каких температурах?

31. Восстановление Fe₃O₄ оксидом углерода идет по уравнению

Fе₃O₄(к) + СО(г) = 3FеО(к) + СО₂(г). Вычислите ∆G⁰₂₉₈ и сделайте вывод о возможности самопроизвольного протекания этой реакции при стандартных условиях. Чему равно изменение энтропии ∆S⁰₂₉₈ в этом процессе?

32. Реакция горения ацетилена идет по уравнению

С₂H₂(г) + ⁵/₂O₂(г) = 2СO₂(г) + Н₂O(ж). Вычислите ∆G⁰₂₉₈ и ∆S⁰₂₉₈. Объясните уменьшение энтропии в результате этой реакции.

33. Уменьшается или увеличивается энтропия при переходах: а) воды в пар;

б) графита в алмаз? Почему? Вычислите ∆S⁰₂₉₈ для каждого фазового превращения. Сделайте вывод о количественном изменении энтропии при фазовых и аллотропических пре­вращениях.

34. Чем можно объяснить, что при стандартных условиях невозможна экзотер­мическая реакция Н₂(г) + СО₂(г) = СО(г) + Н₂О(ж); ∆H = -2,85 кДж? Зная тепловой эффект этой реакции и абсолютные стандартные энтропии соответствую­щих веществ, определите ∆G⁰₂₉₈ в ходе этой реакции.

35. Прямая или обратная реакция будет протекать при стандартных условиях в системе 2NO(г) + О₂(г) = 2NО₂(г). Ответ мотивируйте, вычислив ∆G⁰₂₉₈ прямой реакции.

36. Исходя из значений стандартных теплот образования и абсолютных стандарт­ных энтропий соответствующих веществ, вычислите ∆G⁰₂₉₈ реакции, протекающей по уравнению NН₃(г) + НС1(г) = NН₄С1(к). Может ли эта реакция при стандартных условиях идти самопроизвольно?

37. При какой температуре наступит равновесие системы

СО(г) + 2Н₂(г) = СН₃ОН (ж); ∆H = -128,05 кДж?

38. При какой температуре наступит равновесие системы

СН₄(г) + СО₂(г) = 2СО(г) + 2Н₂(г); ∆H = +247,37 кДж?

39. На основании стандартных теплот образования и абсолютных стандартных энтропий соответствующих веществ вычислите ∆G⁰₂₉₈ реакции, протекающей по урав­нению 4NН₃(г) + 5O₂(г) = 4NО(г) + 6H₂O(г). Возможна ли эта реакция при стандартных условиях?

40. На основании стандартных теплот образования и абсолютных стандартных энтропий соответствующих веществ вычислите ∆G⁰₂₉₈ реакции, протекающей по уравнению CO₂(г) + 4Н₂(г) = СН₄ (г) + 2Н₂О(ж). Возможна ли эта реакция при стандартных условиях?

41. Вычислите ∆H⁰₂₉₈, ∆S⁰₂₉₈ и ∆G⁰₂₉₈ реакции, протекающей по уравнению

Fe₂О₃(к) + 3Н₂(г) = 2Fe(к) + 3Н₂О (г). Возможна ли реакция восстановления оксида железа (III) водородом при температурах 500 и 2000 К?

42. Какие из карбонатов: ВеСО₃ или BаСО₃ – можно получить по реакции взаимодействия соответствующих оксидов с СО₂? Какая реакция идет наиболее энергично? Вывод сделайте, вычислив∆G⁰₂₉₈ реакций.

43. На основании стандартных теплот образования и абсолютных стандартных энтропий соответствующих веществ вычислите ∆G⁰₂₉₈ реакции, протекающих по уравнению C₂H₄(г) + 3Н₂(г) = СН₄(г) + Н₂О(г). Возможна ли эта реакция при стандартных условиях?

44. Вычислите ∆H⁰₂₉₈, ∆S⁰₂₉₈ и ∆G⁰₂₉₈ реакции, протекающей по уравнению

TiO₂(к) + 2С(к) = Ti(к) + 2СО(г). Возможна ли реакция восстановления диоксида титана углеродом при температурах 1000 и 3000 К?

45. На основании стандартных теплот образования и абсолютных стандартных энтропий соответствующих веществ вычислите ∆G⁰₂₉₈ реакции, протекающей по уравнению C₂H₄(г) + 3О₂(г) = 2СО₂(г) + 2Н₂O(ж). Возможна ли эта реакция при стандартных условиях?

46. Определите, при какой температуре начнется реакция восстановления

Fе₃О₄, протекающая по уравнению:

Fe₃O₄(к) + CO(г) = 3FeO(к) + CO₂(г); ∆H=+34,55кДж.

47. Вычислите, при какой температуре начнется диссоциация пентахлорида фосфора, протекающая по уравнению:

PCl₅(г) = PCl₃(г) + Cl₂(г); ∆H = + 92,59 кДж.

48. Вычислите изменение энтропии для реакций, протекающих по уравнениям:

2СН₄(г) = С₂Н₂(г) + 3Н₂(г); N₂(г) + 3H₂(г) = 2NH₃(г); С(гр.) + O₂(г) = СО₂(г)

Почему в этих реакциях ∆S⁰₂₉₈ > 0; < 0; ≈ 0?

Литература

 

1. Мушкамбаров Н.Н. Физическая и коллоидная химия / Н.Н.
Мушкамбаров. М.: Изд-во МИА, 2008. 384с.

2. Краснов К. С. Физическая и коллоидная химия М.: Высшая школа /

К. С. Краснов. 2001. 319 с.

3. Физическая химия: учеб. пособие / Н.В. Архипова, А.И. Варакин, В.В. Ефанова, В.В. Симаков. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2009. 160 с.

4. Коровин Н.В. Общая химия. Учебник для вузов техн. направл. и спец. / М.: Высшая школа, 2005. 558с.

5. Курс физической химии /под ред. Я.И. Герасимова. М.: Химия, 1979.
314 с.

6. 5 Эткинс П. Физическая химия. М.: Мир, 1980. Т. 1, 580 с.

7. Курс общей химии / Под ред. Н.В. Коровина. М.: Высшая школа, 1989. 383 с.

8. Киреев В.А. Краткий курс физической химии / В.А. Киреев. М.: Высшая школа, 1970, 592 с.

9. Коровин Н.В., Масленникова Г.Н. и др. Курс общей химии / Н.В. Коровин, Г.Н. Масленникова и др. М.: Высшая школа, 1990. 472 с.

10. Базаров И.П. Термодинамика / М.: Высшая школа, 1991. 376 с

11. Глинка Н.Л. Задачи и упражнения по общей химии / Н.Л. Глинка. Л.: Химия (Ленинградское отделение), 1987. 704 с.

12. Лабораторные работы по химии / Под ред. Н.В.Коровина. М.: Высшая школа, 1985. 125 с.

13. Практикум по физической химии / Под ред. С.В.Горбачева. М.: Высшая школа, 1974. 92 с.

 

 

Время, отведенное на лабораторную работу

Подготовка к работе	1.0 акад. ч.
Выполнение работы	2.0 акад. ч.
Обработка результатов эксперимента и оформление отчета	1.0 акад. ч.
Итого:	4.0 акад. ч.

 

Приложение

 

Термодинамические константы некоторых веществ

Вещество	DН0298, кДж/моль	DG0298, кДж/моль	S0298, Дж/(моль·К)
Ag	к			42,69
AgBr	к	-99,16	-95,94	107,1
AgCl	к	-126,8	-109,7	96,07
AgI	к	-64,2	-66,3	114,2
AgF	к	-202,9	-184,9	83,7
AgNO3	к	-120,7	-32,2	140,9
Ag2O	к	-30,56	-10,82	121,7
Ag2CO3	к	-506,1	-437,1	167,4
Al	к			28,31
Аl2О3	к	-1675,0	-1576,4	50,94
А1(ОН)3	к	-1275,7	-1139,72	71,1
А1С13	к	-697,4	-636,8	167,0
А12(SO4)3	к	-3434,0	-3091,9	239,2
As	к			35,1
As2O3	к	-656,8	-575,0	107,1
As2O5	к	-918,0	-772,4	105,4
Au	к			47,65
AuF	к	-74,3	-58,6	96,4
АuF3	к	-348,53	-297,48	114,2
Au(OH)3	к	-418,4	-289,95	121,3
AuCl3	к	-118,4	-48,53	146,4
В	к			5,87
В2О3	к	-1264,0	-1184,0	53,85
B2H6	г	31,4	82,8	232,9
Ва	к			64,9
ВаСО3	к	-1202,0	-1138,8	112,1
Be	к			9,54
BeO	к	-598,7	-581,6	14,10
ВеСО3	к	-981,57	-944,75	199,4
Bi	к			56,9
BiCl3	г	-270,7	-260,2	356,9
BiCl3	к	-379,1	-318,9	189,5
Вr2	г	30,92	3,14	245,35
НВr	г	-36,23	-53,22
С	алмаз	1,897	2,866	2,38
С	графит			574,0
СО	г	-110,5	-137,27	197,4
СО2	г	-393,51	-394,38	213,6
COCl2	г	-223,0	-210,5	289,2
CS2	г	115,3	65,1	237,8
CS2	ж	87,8	63,6	151,0
C2H2	г	226,75	209,2	200,8
C2H4	г	52,28	68,12	219,4
СН4	г	-74,85	-50,79	186,19
C2H6	г	-84,67	-32,89	229,5
C6H6	ж	49,04	124,50	173,2
СН3ОН	ж	-238,7	-166,31	126,7
C2H5OH	ж	-227,6	-174,77	160,7
СН3СООН	ж	-484,9	-392,46	159,8
C6H12O6	глюкоза	1273,0	919,5	-
Са	к			41,62
СаО	к	-635,1	-604,2	39,7
CaF2	к	-1214,0	-1161,0	68,87
CaCl2	к	-785,8	-750,2	113,8
СаС2	к	-62,7	-67,8	70,3
Са3N2	к	-431,8	-368,6	104,6
Са(ОН)2	к	-986,2	-896,76	83,4
CaSO4	к	-1424,0	-1320,3	106,7
CaSiO3	к	-1579,0	-1495,4	87,45
Са3(РО4)2	к	-4125,0	-3899,5	240,9
СаСО3	к	-1206,0	-1128,8	92,9
Cl2	г			223,0
НС1	г	-92,30	-95,27	186,7
HC1	ж	-167,5	-131,2	55,2
HClO	ж	-116,4	80,0	129,7
Cr	к			23,76
Сr2О3	к	-1141,0	-1046,84	81,1
Сr(СО)6	к	-1075,62	-982,0	359,4
Cs	к			84,35
Cs2O	к	-317,6	-274,5	123,8
CsOH	к	-406,5	-355,2	77,8
Cu	к			33,3
Сu2О	к	-167,36	-146,36	93,93
CuO	к	-165,3	-127,19	42,64
Cu(OH)2	к	-443,9	-356,90	79,50
CuF2	к	-530,9	-485,3	84,5
CuCl2	к	-205,9	-166,1	113,0
CuBr	к	-141,42	-126,78	142,34
CuI2	к	-21,34	-23,85	159,0
Cu2S	к	-82,01	-86,19	119,24
CuS	к	-48,5	-48,95	66,5
CuSO4	к	-771,1	-661,91	133,3
CuCO3	к	-594,96	-517,98	87,9
Сu(NО3)2	к	-307,11	-11422
Fe	к			27,15
FeCl2	к	-341,0	-302,08	119,66
FeCl3	к	-405,0	-336,39	130,1
FеСО3	к	-744,75	-637,88	92,9
FeO	к	-263,68	-244,35	58,79
Fe2O3	к	-821,32	-740,99	89,96
Fe3O4	к	-1117,1	-1014,2	146,2
Fе(ОН)3	к	-824,25	-694,54
FeSO4	к	-922,57	-829,69	107,51
GeO	к	-305,4	-276,1	50,2
GeO2	к	-539,74	-531,4,	52,30
H2	г			130,6
H2O	г	-241,84	-228,8	188,74
H2O	ж	-285,84	-237,5	69,96
Hg	к			76,1
HgCl2	к	-230,12	-185,77	144,35
Hg2Cl2	к	-264,85	-210,66	185,81
I2	к			116,73
I2	г	62,24	19,4	260,58
HI	г	25,94	1,30	206,33
HI	ж	-158,9	-98,7	24,32
K	к			64,35
К2О	к	-361,5	-193,3	87,0
КОН	к	-425,93	-374,47	59,41
KNO3	к	-492,71	-393,13	123,93
КNО2	к	-370,28	-281,58	117,17
K2SO4	к	-1433,44	-1316,37	175,73
KHSO4	к	-1158,1	-1043,49	187,89
KH	к	-56,9	-38,49	67,95
Li	к			28,03
Li2O	к	-595,8	-560,2	37,9
LiOH	к	-487,8	-443,1	42,81
Mg	к			32,55
MgO	к	-601,24	-5696	26,94
Mg(OH)2	к	-924,66	-833,7	63,14
MgCO3	к	-1096,21	-1029,3	65,69
MnSO4	к	-1063,74	-955,96	112,13
N2	г			191,5
N2O	г	81,55	103,6	220,0
NO	г	90,37	86,69	210,62
NO2	г	33,89	51,84	240,45
N2O3	г	-42,7	114,1
N2О4	г	9,37	98,29	304,3
NH3	г	-46,19	-16,64	192,5
HNO3	ж	-173,0	-79,91	156,16
NH4C1	к	-315,39	-343,64	94,56
NH4OH	ж	-366,69	-263,8	179,9
Na	к			51,42
Na2O	к	-430,6	-376,6	71,1
NaOH	к	-426,6	-377,0	64,18
NaCI	к	-410	-384,0	72,36
Na2CO3	к	-1129,0	-1047,7	136,0
Na2SO4	к	-1384,0	-1266,8	149,4
Na2SiO3	к	-1518,0	-1426,7	113,8
O2	г			205,03
P	красный	-18,41	-13,81	22,8
P2O5	к	-1492	-1348,8	114,5
PCl3	г	-277,0	-286,27	311,7
PCl5	г	-369,45	-324,55	362,9
НРО3	ж	-982,4	-902,91	150,6
Н3РO4	ж	-1271,94	-1147,25	200,83
Pb	к			64,9
PbO	к	-217,86	-188,49	67,4
РbО2	к	-276,86	-218,99	76,44
PbCl	к	-359,2	-313,97	136,4
PbSO4	к	-918,1	-811,24	147,28
PbS	к	-94,28	-92,68	91,20
Rb	к			76,2
Rb2O	к	-330,12	-290,79	109,6
RbOH	к	-41380	-364,43	70,7
S	ромб.			31,88
SO2	г	-296,9	-300,37	248,1
SO3	г	-395,2	-370,37	256,23
H2S	г	-20,15	-33,02	205,64
H2S	ж	-39,33	-27,36	122,2
H2SO4	ж	-811,3	-724,0	156,9
H2Se	г	85,77	71,13	221,3
SiO2	к	-8593	-803,75	42,09
SnO	к	-286,0	-257,32
SnO2	к	-580,8	-519,65	52,34
SrO	к	-590,4	-559,8	54,4
SrСО3	к	-1221,3	-1137,6	97,1
Ti	к			30,6
TiO2	к	-943,9	-888,6	50,3
H2Te	г	154,39	138,48	234,3
Zn	к			41,59
ZnO	к	-349,0	-318,19	43,5
ZnS	к	-201,0	-198,32	57,7
ZnSO4	к	-978,2	-871,75	124,6

 

 

 

Тепловые эффекты
химических реакций

 

 

Методические указания
к лабораторной работе по курсу физической химии
для студентов специальностей ЭКЛ, ЭПУ, МТНН

 

 

Составили:	Архипова Наталья Викторовна
	Кособудский Игорь Донатович

 

 

Рецензент В.В. Ефанова

 

Корректор Е.В. Григоренко

Подписано в печать	Формат 60х84
Бум. тип.	Усл.-печ. л.	Уч.-изд.л.
Тираж 100 экз.	Заказ	Бесплатно
Саратовский государственный технический университет 410054 г. Саратов, ул. Политехническая, 77
Копипринтер СГТУ, 410054, г. Саратов, ул. Политехническая, 77

[1] Все тепловые эффекты, приводимые в таблицах термодинамических величин, относятся к 25⁰С.