Задачи для самостоятельного решения. 1. Определить тепловой эффект реакции

1. Определить тепловой эффект реакции

А1₂О₃(корунд) + 3SО₃ = Al₂(SО₄)₃

при 298 К и давлении 1, 0133·10⁵ Па, если теплоты образования участвующих в реакции веществ: Al₂O₃(корунд), SO₃(г) и А1₂(SO₄)₃(кр) равны соответственно –1675•10³ кДж/кмоль;
–395, 2·10³ кДж/кмоль и –3434, 0·10³ кДж/кмоль.

2. Определить теплоту образования метана, если теплота его сгорания –890, 964·10³ кДж/моль, а теплоты сгорания водорода и углерода соответственно равны –286, 043·10³ кДж/кмоль и –353, 796·10³ кДж/кмоль.

3. Найти теплоту перехода ромбической серы в моноклинную S(ромб.) ® S(монокл.) если теплота сгорания ромбической серы –297, 25 кДж/моль, а моноклинной –299, 81 кДж/моль.

4. Определить тепловой эффект реакции:

Fe₂O₃ + 2A1 = А1₂O₃ + 2 Fе,

если теплоты образования оксида железа и оксида алюминия равны соответственно –821, 37 и -1668, 20 кДж/моль.

5. Вычислить тепловой эффект реакции СО + NH₃ = HСN + H₂O(ж) при 298 К, зная, что теплоты образования оксида углерода(П), аммиака, циановодорода и водяного пара соответственно равны –110, 42; –46, 15; –130, 42; –241, 60 кДж/моль.

6. Теплота образования ZnCl₂(p-p) из элементов равна
–477, 77 кДж/моль, а теплота образования раствора СuС1₂(р-р) из элементов равна –262, 0 кДж/моль. Найти тепловой эффект реакции

CuCl₂(p-p) + Zn = ZnCl₂(p-p) + Cu.

7. Тепловой эффект реакции Fе₂O₃ + 3СО = 2Fе + 3СО равен –26, 79 кДж. Теплоты образования CO и CO₂ соответственно равны –110, 42 и –393, 14 кДж/моль. Найти теплоту образования оксида железа(Ш).

8. Найти теплоту образования хлорида серебра на основании следующих данных:

Ag₂O + 2НС1 = 2AgCl + H₂O – 324.41 кДж,

2Аg + 1/2О₂ =Ag₂О – 30, 54 кДж,

1/2Н₂ + 1/2С1₂ = НС1 – 92, 22 кДж,

H₂ + 1/2О₂ = Н₂О – 285, 57 кДж.

9. Воспользовавшись следующими данными (Т = 298 К,
р = const),

С + О₂ = СО₂ – 394, 05 кДж,

СО + 1/2О₂ = СО₂ – 282, 92 кДж,

H₂ + 1/2О₂ = H₂O(газ) – 241, 60 кДж,

найдите тепловые эффекты следующих реакций при 298 К,
р = const, V = const:

a) С + 1/2O₂ = СО;

b) С + 2H₂O = СO₂ + 2H₂;

c) С + Н₂O = СО + H₂;

d) 2СО = СO₂ + С.

10. На основании следующих данных рассчитать теплоту образования а) газообразного аммиака, б) водного раствора аммиака:

4NH₃ + 3O₂ = 2N₂ + 6H₂O – 1514, 83 кДж;

2Н₂ + О₂ = 2Н₂О – 571.82 кДж;

NH₃ + аq. = NH₃(aq) – 35, 11 кДж.

11. Найти теплоту образования оксида серы (VI) на основании следующих данных:

S + О₂ = SО₂ – 293, 44 кДж,

SO₂ + aq= SO₂(aq) – 33, 44 кДж,

SO₂(aq) + Cl₂ + 2H₂O = H₂SO₄ + 2.HCl(aq) – 308, 90 кДж,

H₂ + С1₂ + aq= 2HCl(aq) – 328, 55 кДж,

S0₃ + Н₂О + aq= H₂SO₄(aq) – 75, 24 кДж,

Н₂ + 1/2O₂ = Н₂O – 285, 91 кДж.

12. Стандартные теплоты сгорания (D_с Н ₂₉₈) этана, этилена и водорода соответственно равны –1559, 88; –1410, 97; –285, 57 кДж/моль, причем конечными продуктами сгорания являются газообразный оксид углерода(IV) и жидкая вода. Рассчитать тепловой эффект реакции гидрирования этилена при постоянном объеме, которая идет по уравнении С₂Н₄ + Н₂ = С₂Н₆.

13. Вычислить тепловой эффект реакции сгорания жидкого бензола с образованием СО₂ и Н₂О(ж) при 25°С и: а) постоянном давлении; б) постоянном объеме, если теплоты образования бензола, оксида углерода(IV) и жидкой воды (р = const)соответственно равны: 48, 99; –393, 44; –285, 57 кДж/моль.

14. Теплота сгорания жидкого бензола при 17 °С и постоянном давлении равна –3274, 61 кДж/моль. Теплота сгорания ацетилена при тех же условиях –1305, 83 кДж/моль. Найти теплоты образования бензола и ацетилена из элементов и тепловой эффект реакции образования бензола из ацетилена при 17°С и а) р = const; б) V = const. Теплоты образования СО₂ и жидкой воды равны соответственно: –394, 05 и –285, 75 кДж/моль.

15. Теплота растворения безводного сульфата меди равна –68, 37 кДж/моль, теплота растворения кристаллогидрата CuSО₄·5H₂О равна 10, 50 кДж/моль. Определите энтальпию гидратации безводной соли (присоединение 5 молекул воды).

16. Теплота растворения безводного карбоната натрия равна –23, 43 кДж/моль, кристаллогидрата Na₂CО₃·7Н₂О –48, 56 кДж/моль и в Nа₂СО₃·l0H₂O –69, 04 кДж/моль. Определить энтальпию гидратации безводной соли при переходе ее в Na₂CО₃·7Н₂О, в Na₂СО₃·10H₂О и найти теплоту при переходе Na₂CО₃·7Н₂О в Na₂СО₃·10H₂О.

17. Теплота нейтрализации HNO₃ едким натром равна
–57, 18 кДж/моль, а СНСl₂СООН тем же NaOH –61, 99 кДж/моль. Если добавить 1 моль эквивалента NaOH к разбавленному раствору, содержащему по одному моль эквивалента HNO₃ и CHСl₂COOH, то выделится 58, 35 кДж. В каком отношении основание распределяется между кислотами?

18. Теплота реакции нейтрализации соляной кислоты едким натром равна –57, 60 кДж, а монохлоруксусной кислоты тем же едким натром –59, 69 кДж. При прибавлении к раствору, содержащему 1 моль эквивалента монохлоруксуснокислого натрия, моль эквивалента соляной кислоты поглощается 1, 90 кДж. Какая часть взятой соли при этом разлагается?

19. Зависимость интегральной теплоты растворения CHCl₃ и СС1₄ от состава полученного раствора показана в таблице

Построить график зависимости D Н от , найти дифференциальные теплоты растворения компонентов для раствора, в котором молярная доля CHCl₃ равна 0, 44.

20. 200 г 74, 3% раствора серной кислоты разбавлены 100 г воды. Воспользовавшись таблицей и графиком примера решения задач 6, определить количество тепла, выделившегося при разбавлении.

21. Растворение 1 моль CuSО₄, CuSО₄·H₂О, CuSО₄·3H₂О, CuSО₄·5H₂О в 500 моль воды сопровождается соответственно выделе­нием 68, 38; 40, 42; 12, 68 и поглощением 10, 50 кДж теплоты. Найти тепловые эффекты процессов:

a) CuSО₄ ® CuSО₄·H₂О;

b) CuSО₄ ® CuSО₄·3H₂О;

c) CuSО₄ ® CuSО₄·5H₂О;

d) CuSO₄·H₂O ® CuSO₄·3H₂O;

e) CuSO₄·H₂O ® CuSO₄·5H₂O.

22. Зависимость теплены растворения азотной кислоты от концентрации полученного раствора представлена в таблице:

По данным таблицы построить график и, воспользовавшись им, определить, сколько тепла выделится при разбавлении 1000 г 60% раствора азотной кислоты 500 г воды.

23. Воспользовавшись таблицей задачи 22, определить, сколько тепла выделится при смешении 100 г 50% раствора азотной кислоты с 200 г 40% раствора.

24. Пользуясь справочной литературой (К.С., С.Х.), опреде­лить D и D следующих реакций:

a) СН₄ + О₂ = СО₂ + 2Н₂О(ж),

b) Fe₂О₃ + СО = 2FеО + СО₂,

c) 4НС1 + О₂ = 2Н₂О + 2С1₂

d) 3H₂ + N₂ = 2NH₃.

25. Пользуясь справочной литературой (К.С, С.Х.) определить D Н диссоциации 0, 001 м³ диоксида азота, взятого при 298 К и давлении 1, 013·10⁵ Па, если реакция идет по уравнению

2NO₂ = 2NO + O₂

26. Пользуясь справочной литературой (К.С., С.Х.), определить, сколько тепла выделится при образовании 1 м³ аммиака, если реакция идет при 298 К и давлении 1, 013·10 Па.

Ответы на задачи

1) –573, 4·10³ кДж/кмоль; 2) –34, 918·10³ кДж/кмоль; 3) 2, 56 кДж/моль; 4) –846, 83 кДж; 5) –215, 45 кДж/моль; 6) –215, 68 кДж/моль; 7) –821, 37 кДж/моль; 8) –126, 91 кДж/моль;
9) а) –111, 13; –112, 37 кДж; b) 89, 15; 86, 67 кДж; c) 130, 47; 127, 99 кДж; d) –171, 79; –169, 31 кДж; 10) –50, 16 кДж/моль;
–85, 27 кДж/моль; 11) –517, 9 кДж/моль; 12) –134, 18 кДж/моль; 13) –3266, 34 кДж/моль; –3262, 62 кДж/моль; 14) 53, 06; 60, 29; 231, 98; –642, 88; –635, 65 кДж/моль; 15) –78, 87 кДж/моль;
16) –69, 29; –92, 47; –23, 18 кДж/моль; 17) 3: 1; 18) 0, 91 моль-экв; 19) –0, 149; –0, 316 кДж/моль; 20) –27, 27 кДж;
21) а) –27, 95; b) –55, 69; с) –78, 87; d) –27, 74; e ) –50, 92 кДж;
22) –59, 72 кДж; 23) –860 Дж; 24) а) –890, 41; –885, 45 кДж;
b) 5, 2 кДж; c) –114, 32; –111, 84 кДж; d) –92, 3; –87, 34 кДж;
25) 2, 29 кДж; 26) –1887, 41 кДж.

МНОГОВАРИАНТНЫЕ ЗАДАЧИ

1. Вычислите тепловой эффект реакции А при 298 К (табл. 4): а) при р = const; b) при V = const. Тепловые эффекты образования веществ при стандартных условиях возьмите из справочника (К.С.).

Таблица 4

2. Вычислите выделяющуюся или поглощающуюся теплоту при разбавлении а кг водного b %-ного раствора вещества А с с кг воды при 298 К (табл. 5). Для расчета воспользуйтесь справочными данными об интегральных теплотах растворения (К.С.).

Таблица 5

3. Вычислить стандартную теплоту образования соединения из простых веществ, если известна его теплота сгорания при Т = 298 К и давлении 1, 0133·10⁵ Па (табл.6). Принять, что продукты сгорания – оксиды: СO₂(г), H₂O(ж) и N₂. Теплоты сгорания простых веществ:

С(графит) + O₂ = СO₂(г) – 393, 795· 10³ Дж/моль,

H₂+ 1/2O₂ = Н₂O(ж) – 286.043·10³ Дж/моль.

Таблица 6

Продолжение таблицы 6