Задачи для самостоятельного решения. Задача 1. Известно, что стандартные теплоты образования

Задача 1. Известно, что стандартные теплоты образования

Н° _{f, 298 MnO (К)} = -384,93 кДж/моль;

Н° _{f, 298 Mn2O3(К)} = -959,81 кДж/моль;

Н° _{f, 298 MnO3(К)} = -519,65 кДж/моль.

Какой из трех оксидов марганца является наиболее устойчивым? Запиши­те уравнения реакций, тепловые эффекты которых в стандартном состоянии со­ответствуют стандартной теплоте образования соответствующего оксида.

Задача 2. В справочнике приведены два значения стандартной теплоты образова­ния I₂ Н° _{f, 298 J2}= 0; 62,24 кДж/моль. Какая из модификаций йода является наибо­лее устойчивой: I_{2 (К)} или I_{2 (Г)}? Укажите, какому агрегатному состоянию I₂ соот­ветствует каждое значение Н° _{f, 298}. Какая из модификаций находится в стандарт­ном состоянии? Рассчитайте тепловой эффект реакции сублимации (возгонки) йода. Экзо- или эндотермической реакцией будет реакция сублимации?

Задача 3. При разложении хлората калия

КСl_{3 (К)} = КСl_(К) + 1,5О_2(Г)

образовался кислород объемом 4,48 л (н. у.). Какое количество теплоты выде­лилось при этом?

Задача 4. При полном сгорании этилена

С₂Н₄ + 3О₂ = 2СО₂ + 2Н₂О_(Ж)

выделилось 6226 кДж теплоты. Рассчитайте объем вступившего в реакцию кислорода (н. у.).

Задача 5. Сколько теплоты выделится при сгорании бензола массой 20 г?

Задача 6. При сгорании фосфора массой 9,3 г выделяется 229,5 кДж теплоты. Рассчитайте стандартную теплоту образования оксида фосфора (V).

Задача 7. Определите стандартную энтальпию образования фосфина РН_3(Г) исходя из уравнения

2РН_{3 (Г)} + 4О_{2 (Г)} = Р₂О_{5 (К)} + 3Н₂О _(Ж) ,

если Н°_Х.Р. = -2360 кДж, Н° _{f, 298 P2O5 (К)} = -1546,6 кДж/моль.

Задача 8. Определите стандартную теплоту образования оксида меди (II), зная, что при восстановлении 40 г данного оксида углем выделяется оксид углерода (II) и поглощается 27,4 кДж.

Задача 9. При взаимодействии железа массой 21 г с серой выделилось 36,54 кДж. Рассчитайте стандартную теплоту образования сульфида железа (II).

Задача 10. Рассчитайте энтропию реакций

Н₂О_(Г) = Н_{2 (Г)} + 1/2О_{2 (Г)};

СаО_(К) + СО₂ = СаСО_{3 (К)}.

В какой реакции знак изменения энтропии способствует самопроиз­вольному протеканию процесса?

Задача 11. Изменение энтропии в реакции

2Mg(NО₃)_{2 (К)} = 2MgO_(К) + 4NО_{2 (Г)} + О_{2 (Г)}

равно 891 Дж/К; изменение энтальпии в этой реакции равно 510 кДж. Рас­считайте стандартные энтальпию Н° _{f, 298 Mg(NО3)2}и энтропию S°_{298 Mg(NО3)2}. Какой из факторов – энтальпийный или энтропийный – способствует самопроизволь­ному протеканию процесса?

Задача 12. Стандартная энтропия реакции

2ZnS_(К) + 3О₂ = 2ZnO_(К) + 2SО_{3 (Г)}

равна S°_Х.Р. = -147 Дж/К. Рассчитайте стандартную энтропию ZnS. Сравните полученное значение со справочными данными.

Задача 13. Не производя вычислений, укажите, для каких из перечисленных реакций изменение энтропии способствует самопроизвольному протеканию реакций:

MgO_(К) + Н_{2 (Г)} = Mg _(К) + Н₂О_(Ж);

FeO_(К) + С_{(ГРАФИТ)} = Fe _(К) + СО_(Г);

2ZnS _(К) + 3О_{2 (Г)} = 2ZnO _(К) + 2SО_{2 (Г);}

Al₂(SО₄)_{3 (К)} = Аl₂О_{3 (К)} + 3SО_{3 (Г)}.

Задача 14. Определите, какие из перечисленных ниже реакций могут протекать при стандартных состояниях всех веществ и 298 К:

4НСl_(Г) + О_{2 (Г)} = 2Сl_{2 (Г)} + 2Н₂O_(Ж);

Fe₂О₃ + 3CO_(Г) = 2Fe_(К) + 3CО_{2 (Г)}.

Задача 15. Определите возможность самопроизвольного протекания реакции

CaSО_{4 (К)} + СО_{2 (Г)} = СаСО_{3 (К)} + SО_{3 (Г)}

при стандартных состояниях всех веществ и 298 К.

Задача 16. В какую сторону будет протекать процесс 2NО₂ = 2NO + О₂ при 500 К и стандартных состояниях всех веществ?

Задача 17. При какой температуре энергия Гиббса перехода Н₂О_(Ж) ↔ Н₂О_(Г) равна нулю?

Задача 18. Определите, какая из приведенных реакций термодинамически предпочтительнее при стандартных состояниях всех веществ:

2H₂S + 3О₂ = 2H₂О_(Г) + 2SО _2(Г);

2H₂S + 3О₂ = 2Н₂О_(Г) + 2S_(К).

Задача 19. Докажите, по какой реакции более вероятно разложение пероксида водорода при 298 или 400 К:

Н₂О_{2 (Ж)} = Н₂О_(Ж) + 1/2О_{2 (Г)};

Н₂О_{2 (Ж)} = 1/2Н_{2 (Г)} + 1/2О_{2 (Г)}.

Какой из двух факторов – энтальпийный или энтропийный – способст­вует разложению пероксида водорода при заданных температурах и стандарт­ных состояниях всех веществ?

Задача 20. В атмосфере какого газа – оксида углерода (II) или оксида углерода (IV) – наиболее вероятно окисление кальция при стандартных состояниях всех веществ:

СО_{2 (Г)} + 2Са_(К) = 2СаО_(К) + С_{(ГРАФИТ)};

СО _(Г) + Са_(К) = СаО_(К) + С_{(ГРАФИТ).}

Список литературы

1Карякин, Н. В. Основы химической термодинамики: учеб. пособие для вузов /Н. В. Карякин. – М.: Академия, 2003. – 464 с.

2Ипполитов, Е. Г. Физическая химия: учебник для студентов вузов / Е. Г. Ипполитов, А. В. Артемьев, В. В. Батраков; под ред. Е. Г. Ипполитова. – М.: Академия, 2005. – 448 с.

3 Неорганическая химия: учебник в 3 т. / Под ред. Ю. Д. Третьякова. Т.1: Физико-химические основы неорганической химии / М. Е. Тамм, Ю. Д. Третьяков. – М.: Академия, 2004. – 240 с.

4Жарский, И. М. Теоретические основы химии: сборник задач / И. М. Жарский, А. Л. Кузьменко, С. Е. Орехова. – Минск.: Аверсэв, 2004. – 397 с.: ил.

Приложение А

(справочное)

Таблица А. 1 – Термодинамические характеристики некоторых веществ при 298 K

Вещество	Н°298 , кДж/моль	G°298 , кДж/моль	S°298, Дж/(моль К)
Аg (к)	0,00	0,00	42,69
AgBr (к)	-99,16	-94,9	107,1
AgCl (к)	-127,07	-109,7	96,11
AgI	-64,2	-66,3	144,2
Ag2О (к)	-30,56	-10,82	121,81
AgO (к)	-44,6	-40,8	57,78
Аl (к)	0,00	0,00	28,32
Аl2O3 (к, корунд)	-1676	-1580	50,94
Аg	0,00	0,00	47,65
АgС13 (к)	-118,4	-48,53	146.4
Ва	0,00	0,00	66,94
ВаО (к)	-557,9	-528,4	70,29
ВаСO3 (к)	-1202	-1139	112,1
BaSO4 (к)	-1352	-1465	131,8
Be	0,00	0,00	9,54
ВеО (к)	-598,7	-581,6	14,1
ВеСО3 (к)	-983,6	944,7	199,4
Bi	0,00	0,00	56,9
BiCI (к)	-379,1	-318,9	189,5
Вr2 (ж)	0,00	0,00	152,3
Вr2 (г)	30,92	3,14	245,35
C (алмаз)	1,83	2,85	2,38
C (графит)	0,00	0,00	5,74
СО (г)	-110,5	-137,14	197,54
СО (г)	-110,5	-137,14	197,54
СO2 (г)	-393,51	-394,38	213,68
СОС12 (г)	-219,5	-205,3	283,6
СС14 (г)	-106,7	-63,95	309,7
СН4 (г)	-74,85	-50,79	186,19
С2Н2 (г)	226,75	209,2	200,8
С2Н4 (г)	52,28	68, 11	219,4
С2Н6 (г)	-84,68	32.89	229.5
С3Н6(г)	20,42	62,7	226,9
С3Н8 (г)	-104,0	-23,49	269,9
С4Н8 (г)	-0,13	71,5	307,4
С4Н10 (г)	-124,7	-17,15	310,0
С6Н6 (г)	82,93	129,7	269,2
С6H6 (ж)		124,5	172,8
СН3ОН (ж)	-238,6	-166,23	126,8

Продолжение таблицы А.1

СН3ОН (г)	-201,2	-161,9	239,7
С2 Н5ОН (г)	-235,3	-167,4	278,0
CCl4 (г)	-106,7	-64,0	309,7
Са (к)	0,00	0,00	41,42
СаСО3 (к)	-1207,1	-1128,76	92,88
СаСl2(к)	-785,8	-752	113,8
СаО (к)	635,5	-605,2	39,7
Са(ОН)2(к)	-986,2	-898,5	83,4
CaSO4 (к)	-1424	-1318,3	106,7
CaSO4∙2H2O (к)	-1762,3	-1565,2	184,1
Cd (к)	0,00	0,00	51,76
СdO(к)	-256,1	-225,0	54,8
Cd(OH)2 (к)	-553,2	-470,2	95,4
Сl2 (г)	0,00	0,00	222,96
Сr (к)	0,00	0,00	23,76
Сr2O3 (к)	-1141	-1058	81,1
СrO (к)	-594,5	-505,8	72,0
CuCl (к)	-133,6	-116,0	91,2
СuСl2 (к)	-172,4	-131,4	118,8
СuО (к)	-165	-127,0	42,64
CuS (к)	-48,5	-48,9	66,5
F2 (г)	0,00	0,00	202,9
Fe (к)	0,00	0,00	27,15
FeCO3 (к)	-747,7	-673,9	92,88
FeCl2(к)	-341,0	-301,7	120,1
FeCl3 (к)	-390,8	-328,7	154,4
FeO (к)	-263,8	-244,3	58,79
Fe2O3 (к)	-822,16	-740,98	89,96
Fe3O4 (к)	-1117,7	-1014,2	146,4
FeS (к)	-95,1	-97,6	67,4
Н (г)	217,94	203,26	114,6
Н2 (г)	0,00	0,00	130,58
НВr(г)	-35,98	-53,5	198,5
НСl (г)	-92,3	-95,27	186,69
НCI (р)	-166,9	-131,2	56,5
HF (г)	-268,61	-270,7	173,51
HI (г)	25,94	1,3	206,3
HNO3 (ж)	1 74,3	-80,3	156,6
Н2O (г)	-241,82	-228,61	188,7
Н2O (ж)	-285,84	-237,2	70,08
Н2O (к)	-291,85	-235,5	44,1
Н2O2 (ж)	-187,8	-120,4	109,6
H2S (г)	-20,17	33,01	205,6
H2SO4 (ж)	-811,3	-690,3	156,9
Н3РO4 (ж)	-1271,9	-1147,25	200,8

Продолжение таблицы А.1

Hg (ж)	0,00	0,00	77,4
HgO (к)	-90,8	-58,3	70,3
HgCl2 (к)	-230,1	-185,8	144,35
I (к)	0,00	0,00	116,73
I (г)	62,24	19,4	260,58
КС1 (к)	-435,9	-408,3	82,7
К2О (к)	-361,5	-333,5	94,0
КОН (к)	-425,8	-380,2	59,41
LiОН (к)	-487,8	-443,9	42,7
Li2О (к)	-598,7	-562.1	37,9
Mg (к)	0,00	0,00	32,55
МgСl2 (к)	-641,6	-592,1	89,6
MgO (к)	-601,24	-569,4	26,94
Mg(OH)2 (к)	-924,7	-833,8	63,14
Mg(NO3)2 (к)	-789,6	-588,4	164,0
MgCO3 (к)	-1112,9	-1029,3	65.69
MgSO4 (к)	-1278,2	-1173,6
Мn (к)	0,00	0,00
МnO2(к)	519.4	464,8
MnSO4 (к)	-1063,7	-956,0	112,1
Мо (к)	0,00	0,00	28,6
МоО3 (к)	-754,5	-677,7	78,2
N2	0,00	0,00	191,5
NH3 (г)	-46,16	-16,66	192,5
N2Н4 (г)	50,4	149,2	121,3
NH4ОН (р)	-361,2	-254,2	165,4
NH4Cl (к)	-314,4	-203,0	94,6
(NH4)2SO4 (к)	-1179,3	-900,3	220,3
NO (г)	90,37	86,71	210,62
NО2 (г)	33,5	51,8	240,45
N2О4 (г)	9,66	98,28	304,3
Na (к)	0,00	0,00	51,0
NaCl (к)	-410,9	-384,0	72,33
Na2O (к)	-415,9	-376,6	72,8
NaOH (к)	-427,8	-381,1	64,18
Na2SO4 (к)	-1384,6	-1266,8	149,4
Nа2СО3(к)	-1130,9	-1047,7	136,0
NaNO3 (р)	-446,2	-372.4	207,0
Ni (к)	0,00	0,00	29,86
NiO	-239,7	-211,7	38,0
O2 (г)	0,00	0,00	205,04
О3 (г)	142,3	163,4	238,8
О (г)	247,5	230,1	161,0
Р (к, белый)	0,00	0,00	41,1
Р (к, красный)	-18,4	-13,8	22,8

Окончание таблицы А. 1

РСl3 (г)	-306,5	286,6	311,7
РС15 (г)	-592,0	-545,2	324,6
РЬ (к)	0,00	0,00	64,9
РЬО (к)	-217,9	-188,5	69,45
PbSО4 (к)	-918.1	-811,2	147,28
PbO2 (к)	-276,6	-219,0	76,44
S (к, ромб.)	0,00	0,00	31,85
SO2	-296,6	-300,4	248,1
SO3 (г)	-395,2	-370,4	256,23
SO2Cl2 (ж)	-381,1	-315,8	217,2
Si (к)	0,00	0,00	18,7
SiO2 (α-кварц)	-859,4	-805,2	41,84
SiCl4 (г)	-609,6	-569,9	331,4
SiH4 (г)	-61,9	-39,3	203, 8
Sn (к, белое)	0,00	0,00	51,55
SnO (к)	-580,7	-418,4	52,3
Та (к)	0,00	0,00	41,4
Та2O5 (к)	-2045,1	-1922,5	143,1
Ti (к)	0,00	0,00	30,6
ТiCl4 (г)	-758,9	714,0	353,1
ТiCl4 (ж)	-800,0	-734,0	252,7
ТiO2 (к, рутил)	-941,0	-881,6	50,2
W (к)	0,00	0,00	33, 5
WO3 (к)	-840,3	-763,4	-83,3
Zn (к)	0,00	0,00	41,59
ZnO (к)	-349,0	-318,2	42,5
ZnSO4 (к)	-978,2	-870,2	124,6