Задачи для самостоятельного решения. 1. Пользуясь табличными данными, вычислите тепловые эффекты следующих реакций:

1. Пользуясь табличными данными, вычислите тепловые эффекты следующих реакций:

а) CH_{4 (г)} + 2О_{2 (г)} → CO_{2 (г)}+ 2H₂O _(г)

б) Fe₂O_{3 (к)} + 2Al _(к) → Al₂O_{3 (к)} + 2Fe _(к)

в) MgCO_{3 (к)} → MgO _(к) + CO_{2 (г)}

Какие из этих реакций будут экзотермическими, эндотермическими?

Ответ: –805,2 кДж; –853,8 кДж; +100,7 кДж.

2. Напишите термохимическое уравнение реакции между СО _(г) и H_{2 (г)}, в результате которой образуется СН_{4 (г)} и Н₂О _(г). Сколько теплоты выделится при этой реакции, если было получено 67,2 л метана в пересчёте на нормальные условия?

Ответ: –618,6 кДж.

3. 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 С₆Н_{6 (ж)}.

Ответ: +49,0 кДж.

4. Реакция горения аммиака выражается термохимическим уравнением

4NH_{3 (г)} + 3O_{2 (г)} → 2N_{2 (г)} + 6H₂O _(ж); D H °₂₉₈ = –1530,0 кДж.

Вычислите теплоту образования NH_{3 (г)}.

Ответ: – 46,2 кДж/моль.

5. Вычислите DG°₂₉₈ для следующих реакций:

а) 2NaF _(к) + Cl_{2 (г)} → 2NaCl _(к) + F_{2 (г)}

б) PbO_{2 (к)} + 2Zn _(к) → Pb _(к) + 2ZnO _(к)

Можно ли получить фтор по реакции (а) и восстановить PbO₂ цинком по реакции (б)?

Ответ: +313,9 кДж; –417,4 кДж.

6. Чем можно объяснить, что при стандартных условиях невозможна экзотермическая реакция

H_{2 (г)} + CO_{2 (г)} → CO _(г) + H₂O _(ж); D H = –2,85 кДж?

7. Вычислить изменение стандартной энтропии для реакций:

а) H_{2 (г)}+ Br_{2 (г)}→ 2HBr _(г)

б) H_{2 (г)} + Br_{2 (ж)} → 2HBr _(г)

в) CO _(г) + ½O_{2 (г)} → CO_{2 (г)}

г) C _{(графит)} + O_{2 (г)} → CO_{2 (г)}

Как можно объяснить значительное различие в изменении энтропии для реакций а) и б), а также в) и г)?

Ответ: +21,3; 114,7; –86,3; +3,0.

8. Не проводя расчета, определите качественно, в каких химических реакциях Δ S < 0, Δ S ≈ 0, Δ S > 0:

а) 2H_{2 (г)} + O_{2 (г)} → H₂O _(г)

б) 2H_{2 (г)} + O_{2 (г)} → H₂O _(ж)

г) N_{2 (г)} + 3H_{2 (г)} → 2NH_{3 (г)}

д) CaO _(к) + CO_{2 (г)} → CaCO_3(к)

е) 4Fe _(к) + 3O_{2 (г)} → 2Fe₂O_{3 (к)}

ж) N₂O_{4 (г)} → 2NO_{2 (г)}

з) N_{2 (г)} + O_{2 (г)} → 2NO _(г)

9. Не производя вычислений, установите знак D S следующих процессов:

а) 2NH_{3 (г)} → N_{2 (г)} +3H_{2 (г)}

б) CO_{2 (к)} → CO_{2 (г)}

в) 2NO _(г) + O_{2 (г)} → 2NO_{2 (г)}

г) 2H₂S _(г) + 3O_{2 (г)} → 2H₂O _(ж) + 2SO_{2 (г)}

д) 2CH₃ OH _(г) + 3O_{2 (г)} → 4H₂O _(г) + 2CO _{2 (г)}

10. Определите знак изменения энтропии для реакции:

2А_{2 (г)} + В_{2 (г)} → 2А₂В _(ж)

Возможно ли протекание этой реакции в стандартных условиях? Ответ обосновать.

11. При соединении 2,1 г железа с серой выделилось 3,77 кДж. Рассчитать теплоту образования сульфида железа.

Ответ: Δ H °_f, ₂₉₈ = - 100,3 кДж/моль.

12. Определить стандартную энтальпию (D Н °₂₉₈) образования РН₃ исходя из уравнения:

2РН_{3 (г)} + 4О_{2 (г)} → Р₂ О_{5 (к)} + 3Н₂О _(ж); ΔH°_r, ₂₉₈ = - 2360 кДж.

Ответ: 5,3 кДж/моль.

13. Исходя из теплового эффекта реакции

3СаО _(к) + Р₂О_{5 (к)} → Са₃(РО₄)_{2 (к)}; Δ H °_r, ₂₉₈ = - 739 кДж

определить Δ H °_f, ₂₉₈ образования ортофосфата кальция.

Ответ: – 4137,5 кДж/моль.

14. Исходя из уравнения реакции

CH₃OH _(ж) + 3/2O_{2 (г)} → CO_{2 (г)} + H₂O _(ж); D Н ° = –726,5 кДж

вычислить Δ H °_f, ₂₉₈ образования метилового спирта.

Ответ: –238,6 кДж/моль.

15. При восстановлении 12,7 г оксида меди (II) углем (с образованием CO) поглощается 8,24 кДж. Определить Δ H °_f, ₂₉₈ образования оксида меди.

Ответ: –162,1 кДж/моль.

16. Определите Δ H °_f, ₂₉₈ образования этилена, используя следующие данные:

C₂H_{4 (г)}+ 3O_{2 (г)} → 2CO_{2 (г)} + 2H₂O _(г); Δ H °_r, ₂₉₈= –1323 кДж;

C _{(графит)} + O_{2 (г)} → CO_{2 (г)} ; Δ H °_r, ₂₉₈= –393,5 кДж;

H_{2 (г)} + ½O_{2 (г)} → H₂O _(г); Δ H °_r, ₂₉₈= –241,8 кДж.

Ответ: 52,4 кДж/моль.

17. Вычислите значения ΔG°₂₉₈ следующих реакций восстановления оксида железа (II):

а) FeO _(к) + ½C _{(графит)} → Fe _(к) + ½CO_{2 (г)}

б) FeO _(к) + C _{(графит)} → Fe _(к) + CO _(г)

в) FeO _(к) + CO _(г) → Fe _(к) + CO_{2 (г)}

Протекание какой из этих реакций наиболее вероятно?

Ответ: а) 47,1 кДж; б) 107,2 кДж; в) –13,0 кДж.

18. Какие из перечисленных оксидов могут быть восстановлены алюминием при 298 К: CaO, FeO, CuO, PbO, Fe₂O₃, Cr₂O₃?

Ответ: все, кроме CaO.