Основы химической термодинамики

(№ 43 – 71)

43. Не производя расчетов, определите и объясните знак изменения энтропии в реакциях:

2NH₃(г) = N₂(г) + 3H₂(г)_,

СН₄(г) + 2О₂(г) = СО₂(г) + 2Н₂О(ж).

44. Не производя расчетов, определите и объясните знак изменения энтропии в реакции:

2Mg(к) + О₂(г) = 2MgO(к).

Ответ подтвердите расчетом.

45. Не производя расчетов, определите знак изменения энтропии реакции, протекающей в нейтрализаторах автомобилей:

CO(г) +½ O₂(г) CO₂ (г).

46. В каких из приведенных ниже реакциях происходит уменьшение энтропии:

а) K₂CO₃(тв) + H₂SO₄(ж)= K₂SO₄ (ж) +CO₂(г) +H₂O(ж);

б) 2SO₂(г) + O₂(г) = SO₃(г);

в) 2H₂S(г) +O₂(г) = 2H₂O(ж) + 2S(к).

47. Вычислите стандартное изменение энтропии реакций:

а) 4NH₃(г) + 5O₂(г) = 4NO(г₎ + 6H₂O(ж);

б) 4NH₃(г) + 3O₂(г) = 2N₂(г) + 6H₂O(ж).

48. Укажите, в каком направлении в стандартных условиях может протекать реакция:

4HCl(г) + О₂(г) = 2Сl₂(г) + 2Н₂О(ж).

Ответ подтвердите расчетом.

49. Укажите, в каком направлении в стандартных условиях может протекать реакция:

CO(г) + H₂O(г) « CO₂(г) + H₂(г).

Ответ подтвердите расчетом (зависимостью энтальпии и энтропии реакции от температуры можно пренебречь).

50. Рассчитайте константу равновесия (К_р) реакции

СO₂(г) + H₂(г) ↔ СО(г) + H₂O(г)при T=500 K.

51. Укажите, в каком направлении может протекать реакция HCl(г) + NH₃(г ) =NH₄Cl(к) при Т=400 ^оС? Ответ подтвердите расчетом (зависимостью энтальпии и энтропии реакции от температуры можно пренебречь).

52. Определите количество теплоты, выделяющейся при сгорании 5,6 л водорода (объем измерен при нормальных условиях) с образованием H₂O(ж).

53. Рассчитайте, сколько молей этилового спирта С₂Н₅ОН необходимо сжечь по реакции:

С₂Н₅ОН(г) + 3О₂(г) = 2СО₂(г) + 3Н₂О(г),

чтобы получить 2556 кДж теплоты.

54. Рассчитайте, сколько теплоты выделится при полном сгорании 8 г метана (СН₄, газ) с образованием СО₂(г)и Н₂О(г).

55. Рассчитайте количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании 1 кг этилена (С₂Н₄), взятого в газообразном состоянии, если в результате реакции образуется углекислый газ и Н₂О(г).

56. При полном сгорании этилена (С₂Н₄, газ) по реакции:

С₂Н₄(г) + 3О₂(г) = 2СО₂(г) + 2Н₂О(ж)

выделилось 4358,2 кДж теплоты. Рассчитайте объем вступившего в реакцию кислорода, измеренный при нормальных условиях.

57. Для плавления 1,8 г льда потребовалось 567 Дж теплоты. Рассчитайте молярную теплоту плавления льда (∆Н^о, кДж/моль).

58. Рассчитайте, какое количество теплоты выделится при сгорании 10 г цинка при стандартных условиях, если стандартная энтальпия образования оксида цинка ZnO ∆Н^о₂₉₈=−350,6 кДж/моль.

59. Рассчитайте, сколько теплоты выделится при полном сгорании 1 м³ пентана (С₅Н₁₂), взятого в газообразном состоянии при н.у., если в результате реакции образуется углекислый газ и Н₂О(г).

60. Рассчитайте, какое количество теплоты выделится при сжигании 5 г магния в стандартных условиях, если стандартная энтальпия образования оксида магния ∆Н^о₂₉₈MgO(тв)=−601,8 кДж/моль?

61. Рассчитайте, какое количество теплоты выделится при получении 2 моль этанола, согласно термохимическому уравнению

C₂ H₄(г) + H₂O(ж) = C₂ H ₅OH (ж).

62. Рассчитайте количество теплоты, выделяемое при полном

сгорании 1 м³ метана (СН₄), взятого в газообразном состоянии, если в результате реакции образуется углекислый газ СО₂(г) и Н₂О(г₎.

63. Рассчитайте количество теплоты, выделяемое при сгорании 16 г серы, если энтальпия образования оксида серы (IV) равна –296,9 кДж/моль.

64. Рассчитайте количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании 100 л н-гептана (С₇Н₁₆), взятого в газообразном состоянии при н.у., если в результате реакции образуется СО₂(г) и Н₂О(г).

65. Какое количество теплоты выделится при окислении 150 г глюкозы кислородом до углекислого газа и Н₂О(ж).

66. Сколько теплоты выделится при сгорании газовой смеси 5,6 л кислорода и 11,5 л водорода при р=101,3 кПа и Т =298,15 К?

67. При какой температуре в стандартном состоянии установится равновесие реакции:

N₂(г) + 3H₂(г) 2NH₃(г).

68. При какой температуре в стандартном состоянии установится равновесие реакции:

2CO(г) C(графит) + СО₂(г).

69. Вычислите температуру, при которой в стандартном состоянии установится равновесии реакции:

2 NO₂(г) N₂O₄(г),

если известны: ∆Н^о_{реакции}=−55,3 кДж; ∆S^о_{реакции}=−175,8 Дж/К.

70. Рассчитайте стандартное изменение энергии Гиббса реакции сгорания изо-октана

изо-С₈Н₁₈(г) + 12,5О₂(г) = 8СО₂(г) + 9Н₂О(ж)

двумя способами – по табличным значения ∆G^o₂₉₈и по значениям ∆Н^о₂₉₈и S^о₂₉₈.

71. Рассчитайте, сколько теплоты выделится при полном сгорании 16 г метана (СН₄, газ) с образованием СО₂(г)и Н₂О(г).

ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА

(№ 72 –118)

1. Как изменится начальная скорость простой реакции, если:

№ задачи	Условие
2А(г) + В(г) ® А2В(г)реакция для № 72 - 76
	концентрацию вещества А увеличить в 2 раза
	концентрацию вещества В увеличить в 2 раза
	увеличить давление в системе в 3 раза
	уменьшить объем системы в 2 раза
	уменьшить концентрацию веществ А и В в 3 раза
А(г) + В(г) ® АВ(г)реакция для № 77- 82
	концентрацию вещества А увеличить в 2 раза
	концентрацию вещества В увеличить в 4 раза
	увеличить давление в системе в 3 раза
	уменьшить объем системы в 2 раза
	уменьшить концентрацию веществ А и В в 3 раза
	снизить давление в системе в 4 раза

2. Скорость разложения вещества А описывается кинетическим уравнением первого порядка. Определите начальную концентрацию вещества [А]₀, концентрацию вещества через t секунд после начала реакции [A]_t, константу скорости реакции k, время реакции t.

№ задачи	[A]t, моль/л	[А]0, моль/л	k, с-1	t, с	Опреде-лить
		0,2	0,003		[A]t
	0,2		0,045		[А]0
		0,1	0,026		[A]t
	0,4	0,8			k
	0,1	0,3	0,017		t
		0,5	0,005		[A]t
	0,1		0,025		[А]0
	0,2	0,4			k
		0,4	0,012		[A]t
	0,3		0,026		[А]0

3. Для реакции с заданной константой равновесия K_с и начальными концентрациями газообразныз исходных веществ C₀ рассчитайте равновесные концентрации исходных веществ и продуктов

№ задачи	Реакция	Kс	C0, моль/л
	CO(г) + H2O(г) « CO2(г) + H2(г)	2,2	0,02
	FeO(тв) + CO(г) « Fe(тв) + CO2(г)	13,6	0,04
	2CuO(тв) +CO(г) « Cu 2O(тв) +CO2(г)	15,8	0,03
	2HBr (г) « H 2(г) + Br 2(г)	0,4	0,04
	SO3(г) + CO (г) « SO2(г) + CO2(г)	1,9	0,02
	2HCl(г) « H 2(г) + Cl2(г)	0,3	0,03
	Fe 2O 3(тв) +CO(г) « 2FeO(тв) + СO2(г)	11,3	0,04
	H 2(г) + CO2(г) « H 2O(г) + CO(г)	2,6	0,01
	2NO(г) « O2(г) + N2(г)	0,3	0,04
	NiO(тв) + H2(г) « Ni(тв) + H2O(г)	5,6	0,03

4. На основании принципа Ле Шателье, определите, в каком направлении сместится равновесие в системе при повышении:

а) давления (T =const); б) температуры.