Раздел химии, изучающий тепловые эффекты реакций и переходы из одного агрегатного состояния в другое, называется термохимией.
Тепловым эффектом (Q) называют количество теплоты, которая выделяется или поглощается в ходе протекания реакции.
Химические реакции, сопровождающиеся выделением тепла, называются экзотермическими (+Q), поглощением тепла - эндотермическим (-Q).
Уравнения реакций с указанием агрегатного состояния веществ и теплового эффекта называются термохимическими уравнениями.
Теплота, которая соответствует образованию одного моля вещества из простых веществ (устойчивых в стандартных условиях), называется теплотой образования данного вещества и измеряется в кДж/моль.
Теплотой сгорания называется тепловой эффект реакции взаимодействия одного моля вещества с кислородом с образованием высших стабильных оксидов (Н2О, СО2 и т.д.).
Теплотворной способностью топлива называют тепловой эффект реакции сгорания единицы массы (1 кг) для твёрдых и жидких видов топлива или единицы объёма (1 м3) для газообразного топлива.
Внутренняя энергия вещества - полная энергия частиц, составляющих данное вещество. Она слагается из кинетической и потенциальной энергий частиц.
Кинетическая энергия — энергия поступательного, колебательного и вращательного движения частиц.
Потенциальная энергия обусловлена силами притяжения и отталкивания, действующими между частицами.
Закон Гесса (1840 г.). Тепловой эффект реакции зависит только от начального и конечного состояния веществ и не зависит от промежуточных стадий процесса.
Энтальпия — мера энергии, накапливаемая веществом при его образовании.
Энтальпия растворения вещества -изменение энтальпии при растворении 1 моля этого вещества в данном растворителе.
Энтальпийный (энергетический) фактор -стремление системы к понижению потенциальной энергии.
Энтропия - количественная мера беспорядка.
Энтропийный фактор - стремление системы к возрастанию энтропии.
Энтальпия ΔН = ∑(ΔНобр)кон -∑(ΔНобр)исх.
Энтропия S = ∑(Δ So6p)npod -∑(ΔSo6p)ucx.
Энергия Гиббса ΔG = ∑(ΔGобр)кон - ∑(ΔGобр)исх; ΔG = ΔН- Т ΔS.
Стандартное изменение энергии Гиббса реакции связано с константой равновесия реакции уравнением: ΔG° = -2,3 RT lgKp.
Отрицательное значение ΔG реакции указывает на возможность её протекания.
76. Вычислите, какое количество теплоты выделится при восстановлении Fe2O3
металлическим алюминием, если было получено 335,1 г железа?
77. Вычислите, сколько теплоты выделится при сгорании 165 л (н. у.) ацетилена?
78. При взаимодействии 2,8 г железа с серой выделяется 82 кДж теплоты.
Рассчитайте теплоту образования сульфида железа.
79. При образовании одного моля диоксида серы выделяется 300 кДж тепла.
Рассчитайте количество теплоты, выделяющейся при горении 8 г серы.
80. При сгорании газообразного аммиака образуются пары воды и оксид азота.
Сколько теплоты выделится при этой реакции, если было получено 44,8 л NO в
пересчёте на нормальные условия?
81. Реакция горения метилового спирта выражается термохимическим
уравнением: СН3ОН(ж) + 3/2О2(г) = СО2(г) + 2Н2О(ж). Вычислите тепловой
эффект этой реакций, если известно, что мольная теплота образования СН3ОН(ж) равна -238,6 кДж.
82. Вычислите теплоту образования озона из молекулярного кислорода, используя следующие данные:
As2O3 + О2 = As2O5 + 271 кДж (1); 3As2O3 + 2О3 = 3As2O5 + 1096 кДж (2).
83. Вычислите теплотворную способность (в кДж/кг) серы, содержащей 4%
негорючих примесей, если теплота образования SO2 составляет 297 кДж/моль.
84. Составьте термохимическое уравнение реакции сгорания серы, если известно, что при сгорании серы получили 16 г диоксида серы и при этом выделилось 73,15 кДж тепла.
85. Вычислите, сколько выделится теплоты при сгорании серы массой 12 г,
если термохимическое уравнение реакции горения серы имеет вид
S(тв) + О2(г) = SO2(r) + 296,9 кДж?
86. Восстановление диоксида свинца водородом протекает по уравнению
РbО2(тв) + Н2(г) = РbО(тв) + Н2О(г) + 182,8 кДж. Какое количество теплоты
выделится или поглотится, если в реакцию вступило 3,36 л водорода при
нормальных условиях?
87. Рассчитайте количество теплоты, выделившееся при образовании аммиака
объёмом 448 л (н. у.), если протекает реакция:
ЗН2(г) + N2(r) = 2NH3(r) + 92 кДж.
88. Составьте термохимическое уравнение, если при сгорании алюминия массой 28 г в избытке кислорода выделяется 869 кДж теплоты.
89. Вычислите ΔН0, ΔS0 и ΔG°T реакции, протекающей по уравнению
Fе2О3 + 3С = 2Fe + 3СО. Возможна ли реакция восстановления Fе2О3 углеродом
при температурах 500 и 1000К?
90. Исходя из значений стандартных теплот образования и абсолютных стандартных энтропии соответствующих веществ, вычислите ΔG298 реакции, протекающей по уравнению NH3(r) + НС1(г) = МН4С1(к). Может ли эта реакция при стандартных условиях идти самопроизвольно?
91. При какой температуре наступает равновесие системы
СО(г) + 2Н2(г) ↔ СН3ОН(ж); ΔН= -128,05 кДж?
92. Реакция горения этана выражается термохимическим уравнением:
С2Н6(г) + 3х1/2О2 = 2СО2(г) + 3Н2О(ж); ΔНх.р.= -1559,87 кДж. Вычислите
теплоту образования этана, если известны теплоты образования СО2(г) и Н2О(ж).
93. Исходя из теплоты образования газообразного диоксида углерода
(ΔН0 = -393,5 кДж/моль) и термохимического уравнения
С(графит) + 2N2O(r) = СО2(г) + 2N2(r); ΔH° = -557,5 кДж вычислите теплоту образования N2O(r).
94. На основании стандартных теплот образования и абсолютных стандартных
энтропии соответствующих веществ вычислите ΔG0298 реакции, протекающей
по уравнению СО2(г) + 4Н2(г) = СН4(г) + 2Н2О(ж). Возможна ли эта реакция
при стандартных условиях?
95. При какой температуре наступит равновесие системы
4НСl(г) + 02(г) ↔ 2Н2О(г) + 2С12(г); ΔН = -114,42 кДж?
96. Укажите, какие из двух реакций будет протекать самопроизвольно:
1) Fе(к) + А12О3(к) = А1(к) + Fе2О3(к);
2) А1(к) + Fе2О3(к) = Fе(к) + А12О3(к)?
97. Определите тепловой эффект реакции 1/2N2 + 1/2О2 = NO, используя значения ΔG°NO и S°298 реагирующих веществ.
98. Чем можно объяснить, что при стандартных условиях невозможна экзотермическая реакция Н2(г) + СО2(г) = СО(г) + Н2О(ж); ΔН = -2,85 кДж? Зная тепловой эффект реакции, определите ΔG0298этой реакции.
99. Вычислите ΔН0, ΔS0 и ΔG°T реакции, протекающей по уравнению
ТiO2(к) + 2С(к) = Тi(к) + 2СО(г). Возможна ли реакция восстановления ТiO2 углеродом при температурах 1000 и 3000К?
100. На основании стандартных теплот образования и абсолютных стандартных
энтропии соответствующих веществ вычислите ΔG°298 реакции, протекающей
по уравнению СО(г) + ЗН2(г) = СН4(г) + Н2О(г). Возможна ли эта реакция при
стандартных условиях?
