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 300oС. 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

3O4(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

3О4, 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 0298, 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.

Наши рекомендации