Задачи для индивидуального домашнего задания по дисциплине "Химия" для студентов группы 1МХ-16з

1. Энергетика химических процессов

(термохимические расчеты)

1.1. Вычислите тепловой эффект и напишите термохимическое уравнение реакции горения 1 моля метана, в результате которой образуются пары воды и диоксид углерода.

1.2. Вычислите тепловой эффект реакции восстановления одного моля металлическим алюминием.

1.3. При взаимодействии трех молей оксида азота с аммиаком образуются азот и пары воды. Тепловой эффект реакции равен (+877,76 кДж) Напишите термохимическое уравнение этой реакции и вычислите теплоту образования _.

1.4. При сгорании газообразного аммиака образуются пары воды и монооксид азота . Напишите термохимическое уравнение этой реакции, вычислив ее тепловой эффект в расчете на один моль .

1.5. Напишите термохимическое уравнение горения 1 моля этилового спирта, в результате которой образуются пары воды и диоксид углерода. Вычислите теплоту образования , если известно, что при сгорании 11,5 г его выделилось 308,71 кДж теплоты.

1.6. Газообразный этиловый спирт можно получить при взаимодействии этилена и водяных паров. Напишите термохимическое уравнение этой реакции, вычислите ее тепловой эффект. Сколько теплоты выделится, если в реакцию вступило 10 л при нормальных условиях?

1.7. Напишите термохимическое уравнение реакции горения одного моля этана , в результате которой образуются пары воды и диоксид углерода. Сколько теплоты выделится при сгорании 1 м³ этана в пересчете на нормальные условия?

1.8. Теплота растворения безводного хлорида стронция равна ( - 47,70 кДж), а теплота растворения кристаллогидрата равна (+30,96 кДж). Вычислите теплоту гидратации .

1.9. Теплоты растворения сульфата меди и кристаллогидрата соответственно равны (- 66,11 кДж) и (+ 11,72 кДж). Вычислите теплоту гидратации .

1.10. Реакция горения этана выражается термохимическим уравнением:

Н = -1559,87 кДж

Вычислить теплоту образования этана, если известны теплоты образования и .

1.11. Реакция горения этилового спирта выражается термохимическим уравнением:

; Н

Вычислить тепловой эффект реакции, если известно, что мольная теплота парообразования равна ( + 42,36 кДж) и известны теплоты образования: , , .

1.12. Значения энтальпии растворения в воде и составляют соответственно (-25,10 и + 66,94 кДж). Вычислите энтальпию гидратации .

1.13. Найдите теплоту сгорания алмаза, если стандартная теплота сгорания графита составляет -393,51 кДж, а теплота фазового перехода равна + 1,88 кДж.

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

1.15. Теплота растворения равна +8.66 кДж/моль, а теплота гидратации этой соли при переходе в составляет +29,16 кДж/моль. Какова теплота растворения ?

1.16. Вычислите хлорида аммония, если для реакции

= -176,93 кДж/моль.

1.17. При растворении 16 г в воде выделяется 31,3 кДж теплоты. Определите стандартную теплоту образования _.

1.18. Какое количество теплоты выделяется при превращении 1 кг красного фосфора в черный, если = -18,41 кДж/моль;

= -43,20 кДж/моль?

1.19. При сгорании 9,3 г фосфора выделяется 229,5 кДж теплоты. Рассчитайте оксида фосфора (V).

1.20. Сколько теплоты выделится при разложении 54 г глюкозы по реакции: ,

если = -1273,0 кДж/моль; = -393,5 кДж/моль.

Химическое сродство

2.1.Вычислите изменение энтропии в результате реакции образования аммиака из азота и водорода. При расчете можно исходить из соответствующих газов. Чем можно объяснить отрицательное значение S? 2.2.Определите реакции, протекающей по уравнению: Вычисления сделайте на основании стандартных теплот образования и стандартных энтропий соответствующих веществ. Возможна ли эта реакция при стандартных условиях.
2.3.Эндотермическая реакция взаимодействия метана с диоксидом углерода протекает по уравнению: При какой температуре начнется реакция?
2.4. Вычислите стандартные значения для реакций: и определите, какой из карбонатов обладает большей термической устойчивостью?
2.5.Вычислите возможность протекания при стандартных условиях реакции:
2.6. Вычислите изменение энергии Гиббса при для процесса: зная и метана.
2.7.В каком направлении нижеприведенная реакция будет протекать самопроизвольно: Необходимые для расчета реагирующих веществ взять из справочной литературы.
2.8.Определите, при какой температуре начнется реакция восстановления:
2.9.Образование сероводорода из простых веществ протекает по уравнению Исходя из значений соответствующих веществ определите и для этой реакции в стандартных условиях.
2.10. Вычислите возможность протекания при стандартных условиях реакции:
2.11.Вычислите изменение энергии Гиббса при для процесса: , зная и , сделать вывод о возможности протекания самопроизвольного процесса.
2.12.Вычислите значения , для процесса: , и составьте ряд термической стабильности карбонатов
2.13.Какие из приведенных реакций протекают самопроизвольно и являются экзотермическими:
2.14.Укажите, какая из двух реакций будет протекать самопроизвольно:
2.15.В каком направлении ниже приведенная реакция будет протекать самопроизвольно: Рассчитать с использованием веществ.
2.16. На основании значений и веществ вычислите 0 для следующих процессов: Укажите, в каком направлении эти реакции будут протекать, приближаясь к равновесию.
2.17.Определить стандартное изменение энтропии при для следующих реакций: Сделать вывод о возможности самопроизвольного протекания реакций.
2.18.Для каких оксидов принципиально осуществима реакция восстановления водородом в стандартных условиях, выводы сделайте на основании расчета
2.19.Пользуясь значениями и вычислить реакций: Сделать вывод о возможности самопроизвольного протекания реакции.
2.20.Реакция горения ацетилена протекает по уравнению: Вычислите и и объясните уменьшение энтропии в результате этой реакции.

Химическая кинетика

3.1. Напишите выражение для скорости химической реакции, протекающей в гомогенной системе по уравнению А + 2В = АВ₂ и определите, во сколько раз увеличится скорость этой реакции, если: а) концентрация вещества А увеличится в 2 раза; б) концентрация вещества В увеличится в 2 раза; в) давление увеличится в 2 раза.

3.2. Во сколько раз следует увеличить концентрацию оксида углерода (II) в системе , чтобы скорость реакции увеличилась в 4 раза?

3.3. Во сколько раз следует увеличить давление, чтобы скорость образования NO₂ по реакции ⇄ , возросла в 1000 раз?

3.4. Напишите выражение для скорости реакции и определите, во сколько раз увеличится скорость реакции при увеличении концентрации кислорода в 3 раза.

3.5. Реакция между оксидом азота (II) и хлором протекает по уравнению ⇄ . Как изменится скорость реакции при увеличении: а) концентрации оксида азота в 2 раза; б) концентрации хлора в 2 раза; в) концентрации обоих веществ в 2 раза?

3.6. Во сколько раз увеличится константа скорости химической реакции при повышении температуры на 40°С, если γ = 3,2?

3.7. На сколько градусов следует повысить температуру системы, чтобы скорость протекающей в ней реакции возросла в 30 раз (γ = 2,5)?

3.8.При повышении температуры на 50°С скорость реакции возросла в 1200 раз. Вычислите температурный коэффициент реакции.

3.9. Как изменится скорость прямой реакции

⇄ , если объем газовой смеси уменьшить в 3 раза?

3.10. Во сколько раз следует увеличить давление в системе

⇄ , чтобы скорость образования HI возросла в 16 раз?

3.11. Температурный коэффициент реакции равен 3. Вычислите, во сколько раз увеличится скорость реакции при увеличении температуры с 22 до 62°С?

3.12. Напишите математические выражения для определения скоростей следующих химических реакций, протекающих в гомогенной системе:

a) ⇄ ;

б) ⇄ ;

в) ⇄ .

3.13. Напишите математические выражения для определения скоростей следующих химических реакций, протекающих в гетерогенной системе:

а) ⇄ ;

б) ⇄ ;

в) ⇄ _.

3.14. Определите, как изменится скорость прямой реакции ⇄ , если давление в системе увеличить в 5 раз?

3.15. Как изменится скорость прямой реакции

⇄ , если объем газовой смеси уменьшить в 2 раза?

3.16. При повышении температуры на 30°С скорость химической реакции увеличилась в 64 раза. Вычислите, во сколько раз увеличится скорость этой реакции при повышении температуры на каждые 10°С.

3.17. Рассчитайте температурный коэффициент реакции, если при нагревании системы от 40°С до 80°С скорость возросла в 64 раза.

3.18. Температурный коэффициент реакции равен 3. При какой температуре следует проводить эту реакцию, чтобы скорость реакции, идущей при 100°С, уменьшилась в 27 раз?

3.19. Как изменится скорость прямой и обратной реакции, если объем газовой смеси ⇄ увеличить в 2 раза?

3.20. Как и во сколько раз следует изменить давление в системе

⇄ , чтобы скорость образования HI возросла в 100 раз?

4. Химическое равновесие

4.1. Напишите выражение для константы равновесия следующего обратимого процесса: ⇄

4.2. При синтезе аммиака равновесие установилось при следующих равновесных концентрациях веществ: [N₂] = 2,5; [H₂] = 1,8; [NH₃] = 3,6 моль/л. Рассчитайте значение константы равновесия и исходные концентрации.

4.3. Как повлияет повышение давления и температуры на равновесие следующих обратимых реакций:

а) ⇄ , ∆Н < 0

б) ⇄ , ∆H < 0

в) ⇄ , ∆H > 0

4.4. Используя справочные данные ( см. Пособие, табл. 1), определите, в какую сторону произойдет смещение равновесия гомогенных реакций:

⇄ и

⇄

при следующих воздействиях:

а) охлаждение системы;

б) увеличение давления.

4.5. Константа равновесия для реакции ⇄ равна 36, а начальные концентрации водорода и иода равны по 0,02 моль/л. Вычислить равновесные концентрации водорода, иода и иодоводорода.

4.6. Исходные концентрации и в гомогенной системе ⇄ составляют соответственно 0,5 и 0,2 моль/л. Вычислите константу равновесия, если к моменту наступления равновесия прореагировало 20% NO.

4.7. Почему при изменении давления смещается равновесие системы ⇄ и не смещается равновесие системы ⇄ ? Мотивируйте ответ, используя расчет скоростей прямой и обратной реакций до и после изменения давления. Составьте уравнения для констант равновесия обеих систем.

4.8. При некоторой температуре равновесие в гомогенной системе ⇄ установилось при следующих концентрациях реагирующих веществ:

Вычислите константу равновесия.

4.9. Константа равновесия гомогенной системы ⇄ при некоторой температуре равна 0,2. Равновесные концентрации водорода и аммиака соответственно равны 0,4 и 0,15 моль/л. Вычислите исходную и равновесную концентрации азота.

4.10. Константа равновесия системы при постоянной температуре ⇄ равна 1. Вычислите равновесные концентрации всех реагентов, если исходные концентрации составляют:

4.11. Равновесие гомогенной системы при Т=const

⇄ установилось при следующих концентрациях: Вычислите исходные концентрации хлороводорода и кислорода.

4.12. Напишите выражение для константы равновесия гетерогенной системы ⇄ . Как следует изменить давление и концентрацию веществ, чтобы сместить равновесие в сторону прямой реакции?

4.13. Напишите выражение для константы равновесия гетерогенной системы ⇄ . Что необходимо предпринять для повышения выхода оксида углерода? Как изменится скорость прямой реакции, если концентрацию диоксида углерода увеличить в 3 раза?

4.14. Составьте выражение для константы равновесия реакции, протекающей в закрытой системе при постоянной температуре:

⇄ .

4.15. Установите, во сколько раз уменьшится или увеличится равновесная концентрация оксида углерода в реакции: ⇄ при увеличении значения равновесной концентрации диоксида углерода в 3 раза.

4.16. Как увеличить выход продуктов реакций

⇄ ,

⇄ ,

за счет изменения концентрации реагентов, давления, температуры?

4.17. Вычислите константу равновесия для следующей реакции ⇄ , если при некоторой температуре образовалось 2,3 моль , а исходные концентрации двуокиси серы и хлора соответственно составляли 6,2 моль/ли5,5 моль/л.

4.18. Вычислите константу равновесия реакции ⇄ , если исходные концентрации оксида углерода и хлора составляли соответственно 6 и 8 моль/л, а равновесие установилось, когда образовалось 3 моль .

4.19. Константа равновесия системы ⇄ равна 0,35. Определите равновесные концентрации и , если исходная концентрация йодоводорода равна 2 моль/л.

4.20. Вычислите равновесные концентрации веществ в реакции ⇄ , если константа равновесия реакции равна 1,89, а исходная концентрация