Задачи для решения. 1. Рассчитайте тепловой эффект (dh) реакции

1. Рассчитайте тепловой эффект (DH) реакции

4Fe_(тв) + 3O_{2 (г)} = 2Fe₂O_{3 (тв)}, если при этой же температуре известны тепловые эффекты следующих реакций:

2Fe_(тв) + O_{2 (г)} = 2FeO_(тв), DH=-532 кДж,

4FeO_(тв) + O_{2 (г)} = 2Fe₂O_3(тв), DH=-584 кДж.

2. Рассчитайте тепловой эффект (DH) реакции

СН₄ + Cl₂ = CH₃Cl + HCl, если при этой же температуре известны тепловые эффекты следующих реакций:

CH₄ + 2O₂ = CO₂ + 2H₂O_(ж), DH=-892 кДж,

CH₃Cl + 3/2 O₂ = CO₂ + H₂O _(ж) + HСl, DH=-687 кДж,

H₂ + 1/2 O₂ = H₂O _(ж), DH=-286 кДж,

1/2 H₂ + 1/2 Cl₂ = HCl, DH=-92.5 кДж.

3. Рассчитайте разницу между тепловыми эффектами реакции С₂Н_4(газ) + Cl_2(газ) = C₂H₄Cl_2(газ), проведенной при постоянном давлении и при постоянном объеме при 298К. Какова будет эта разница при 500К?

4. Тепловой эффект реакции Mg(OH)₂ = MgO + H₂O_(г), протекающей в открытом сосуде при 400К и 1.0133´10⁵ Па, составляет 89.03 кДж. Как будет отличаться от этого значения тепловой эффект, если реакцию проводить при той же температуре, но в закрытом сосуде?

5. Будут ли отличаться (если да, то вычислить, на сколько) тепловые эффекты при Р=Const и V=const (298К) реакций:

CO + 1/2O₂ = CO₂ и СO + H₂O_(г) = CO₂ + H₂?

6. Будут ли отличаться (если да, то вычислить, на сколько) тепловые эффекты при Р=Const и V=const (298К) реакции CO₂ + H₂ = СO + H₂O_(ж)?

7. Рассчитайте теплоту образования жидкого сероуглерода по следующим данным:

S_(ромб) + O₂ = SO₂ ΔH=-296.9 кДж

CS_2(ж) + 3O₂ = CO₂ + 2SO₂ ΔH=-1109.0 кДж

C_(гр) +O₂ =CO₂ ΔH=-393.5 кДж

8. Рассчитайте теплоту образования газообразного аммиака на основании следующих данных:

4NH_3(газ) + 3O_2(газ) =2N_2(газ) + 6H₂O_(газ) ΔH=-1266.9 кДж

2H_2(газ) +O_2(газ) =2H₂O_(газ) ΔH=-483.7 кДж

9. Стандартные теплоты образования MgO_(кр) и СО_2(г) соответственно равны -601.8 и -393.5 кДж/моль. Теплота реакции разложения MgCO₃ на MgO и CO₂ равна 100.7 кДж/моль. Используя эти данные, найдите теплоту образования MgCO₃.

10. Определите тепловой эффект реакции

C₂H₅OH_(ж) + CH₃COOH_(ж) = CH₃COOC₂H_5(ж) +H₂O_(ж), если теплоты сгорания равны соответственно:

ΔH_сг.(C₂H₅OH_(ж)) = -1366.7 кДж/моль

ΔH_сг.(CH₃COOH_(ж)) = -871.5 кДж/моль

ΔH_сг.(CH₃COOC₂H_5(ж)) = -2254.2 кДж/моль

11. Вычислите стандартную теплоту образования бензола С₆Н₆, если стандартная теплота его сгорания равна -3301.3 кДж/моль, а стандартные теплоты образования СО₂ и жидкой воды соответственно равны: -393.5 и ‑285.8 кДж/моль.

12. При сжигании графита образовался оксид углерода (IV) массой 8.86 г и в результате выделилось 79.2 кДж тепла. Вычислите теплоту образования СО₂.

13. Навеску гидразина (N₂H₄) массой 1.5 г сожгли в калориметрической бомбе. Температура калориметра при этом повысилась на 5.85К. Какова молярная теплота сгорания гидразина в условиях опыта, если теплоемкость прибора равна 8.837 кДж/К?

14. Определите стандартную теплоту образования сероуглерода CS₂, если известно, что

CS_{2 (ж)} + 3О₂ = СО_{2 (г)} + 2SO_{2 (г)}, DН°₂₉₈=-1075 кДж.

Теплоту сгорания углерода и теплоту сгорания серы возьмите в справочнике.

15. При взаимодействии 5 г металлического натрия с водой при стандартных условиях выделяется 40.25 кДж теплоты, а при взаимодействии 10 г оксида натрия с водой выделяется 36.46 кДж теплоты. Рассчитайте стандартную теплоту образования Na₂O, если стандартная теплота образования воды равна -285.84 кДж/моль.

16. При растворении 16 г СаС₂ в воде выделяется 31.3 кДж теплоты. Определите стандартную теплоту образования Са(ОН)₂. Теплоты образования воды, карбида кальция и ацетилена возьмите в справочнике.

17. Используя справочные данные, определите, какое количество теплоты выделится (поглотится) при восстановлении 80 г оксида железа (III) по реакции

Fe₂O₃ + 2Al =2Fe + Al₂O₃.

18. Сколько нужно затратить теплоты, чтобы разложить 200 г Na₂CO₃ до оксида натрия и диоксида углерода, если тепловые эффекты реакций:

Na₂CO₃ + SiO₂ = Na₂SiO₃ + CO₂ , DН^о₂₉₈=819.29 кДж,

Na₂O + SiO₂ = Na₂SiO₃, DН°₂₉₈=-243.5 кДж.

19. Рассчитайте DН^о₂₉₈ реакции образования одного моля ZnSO₄ из ZnS и кислорода по следующим данным:

2ZnS + 3O₂ = 2ZnO + 2SO₂, DН°₂₉₈=-890.0 кДж,

2SO₂ + O₂ = 2SO₃, DН°₂₉₈=-196.6 кДж,

ZnSO₄ = ZnO + SO₃, DН°₂₉₈=234.0 кДж.

20. Найдите теплоту сгорания алмаза, если стандартная теплота сгорания графита равна -393.51 кДж/моль, а теплота фазового перехода С(графит)ÞС(алмаз) равна 1.88 кДж/моль.

21. Теплота образования хлорида сурьмы (III) равна
-383.5 кДж/моль, а реакция взаимодействия SbCl₃ с хлором протекает по уравнению:

SbCl₃ + Cl₂ = SbCl₅, DH°₂₉₈=-55.7кДж.

Вычислите теплоту образования SbCl₅.

22. Рассчитайте тепловой эффект реакции:

Fe₂O_{3 (кр)} + H_2(г) = 2FeO _(кр) + H₂O_(ж),

если известны тепловые эффекты следующих реакций:

Fe₂O_3(кр) + 3H_2(г) = 2Fe_(кр) + 3H₂O_(ж), DH°₂₉₈=-36.2кДж,

FeO_(кр) + H_2(г) = Fe_(кр) + H₂O_(ж), DH°₂₉₈=-22.2кДж.

23. Вычислите теплоту гидратации при переводе безводного сульфита натрия в Na₂SO₃×7H₂O, если теплоты растворения безводного и семиводного сульфитов натрия соответственно равны -11 и +47 кДж/моль.

24. Теплота растворения CuSO₄ составляет -66.1 кДж/моль, а теплота гидратации при переводе CuSO₄ в CuSO₄×5Н₂О равна ‑78.8 кДж/моль. Вычислите теплоту растворения CuSO₄×5Н₂О.

25. Теплоты растворения MgSO₄, MgSO₄×Н₂О и MgSO₄×7Н₂О соответственно равны: -84.85; -55.64 и 15.90 кДж/моль. Какова теплота гидратации при переходе

а) MgSO₄ в MgSO₄×Н₂О

б) MgSO₄ в MgSO₄×7Н₂О

в) MgSO₄×Н₂О в MgSO₄×7Н₂О

26. Вычислите теплоту перехода графита в алмаз, если при образовании моля СО₂ из графита выделяется 393.5 кДж/моль, а при образовании моля СО₂ из алмаза выделяется 395.4 кДж/моль.

27. Теплоты образования воды жидкой и водяного пара соответственно равны: -285.8 и -241.8 кДж/моль. Рассчитайте теплоту испарения воды при 25°С.

Контрольные вопросы к семинару по теме

“Второе начало термодинамики”

1. В чем недостаточность первого начала термодинамики?

2. Какой процесс называется обратимым? Дайте определение состоянию равновесия

3. Приведите формулировки второго начала термодинамики.

4. Запишите второе начало термодинамики для обратимых и необратимых процессов.

5. Является ли энтропия функцией состояния? Каким образом энтропия может служить критерием направленности процесса?

6. Запишите объединенное выражение первого и второго начал термодинамики.

7. Выведите выражения для расчета изменения энтропии в частных процессах (изотермическом, изохорическом и изобарическом, адиабатическом), а также для процессов фазовых переходов.

8. Можно ли рассчитать абсолютное значение энтропии вещества? Сформулируйте постулат Планка.