Sbornik zadanii dlya SRS po disc Himiya
.pdf20
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 10 |
|
Классификация кристаллов по типу химической связи и |
|||||||||
|
|
|
физическим свойствам веществ |
|
|
|||||
Тип |
|
Структурные |
Взаимодействие |
|
|
Свойства |
|
Примеры |
||
кристалла |
|
частицы |
между |
структур- |
|
|
|
|||
|
|
|
|
ными частицами |
|
|
|
|||
1 |
|
|
2 |
3 |
|
|
|
4 |
|
5 |
Атомный |
|
Атомы |
Лондоновские |
|
|
Мягкость, низкая |
Благородные |
|||
|
|
|
|
силы персионные |
температура плав- |
газы-Не, Аг, |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
ления, плохие тепло- |
Кг, Хе, Rn |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и электропровод- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ность |
|
|
Молекуляр- |
Полярные или |
Вандервальсовы |
|
Умеренная мягкость, |
Метан СН4, |
|||||
ный |
|
неполярные мо- |
силы (диспер- |
|
температура плавле- |
сахар |
||||
|
сионные, ди- |
|
||||||||
|
|
лекулы |
поль-дипольные |
|
ния от низкой до уме- |
С12Н22О11, |
||||
|
|
|
|
|
ренно высокой, пло- |
С02,Н20,... |
||||
|
|
|
|
водородные |
|
хие тепло- и электро- |
|
|||
|
|
|
|
связи) |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
проводность |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Ионный |
|
Положительно и |
Ионная |
|
|
Твердость и хруп- |
Типичные |
|||
|
|
отрицательно |
химическая |
|
кость, высокая темпе- |
соли, напри- |
||||
|
|
заряженные ио- |
связь |
|
|
ратура плавления, |
мер NaCl, |
|||
|
|
ны |
|
|
|
|
плохие тепло- и |
|
Ca(N03)2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
электропроводность в |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
тв. состоянии, в жид- |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
ком -электролиты. |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
||||
Атомный |
|
Атомы неме- |
Ковалентная |
|
Высокая твердость, |
Алмаз С, |
||||
ковалент- |
|
таллов, связан- |
связь |
|
|
очень высокая темпе |
кварц Si02 |
|||
|
ные в каркас |
|
|
|||||||
ный (кар- |
|
|
|
|
ратура плавления, |
|
||||
|
ковалентными |
|
|
|
|
|||||
касный) |
|
|
|
|
плохие тепло- и |
|
|
|||
|
связями. |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
электропроводность |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
||||
Металли- |
|
Атомы метал- |
Металлическая |
|
Степень твердости са- |
Все метал- |
||||
ческий |
|
лов |
|
связь |
|
|
мая различная, темпе- |
лические |
||
|
|
|
|
|
|
|
ратура плавления от |
элементы, |
||
|
|
|
|
|
|
|
низкой до очень |
например |
||
|
|
|
|
|
|
|
высо-кой, высокие |
Сu, Fe, Al, W |
||
|
|
|
|
|
|
|
тепло- и электропро- |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
водность, ковкость и |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
пластичность |
|
|
|
Между неполярными |
молекулами |
CS2 … CS2 |
возникают только |
|||||||
дисперсионные |
взаимодействия, |
характеризующиеся |
незначительной |
|||||||
энергией. Поэтому следует ожидать, что сероуглерод имеет относительно невысокие температуры кипения (46оС) и плавления (-109оС). При стандартных условиях это летучая жидкость, сероуглерод неэлектропроводен, не растворяется в воде, но хорошо растворяется и растворяет малополярные
21
(жиры) и неполярные вещества (фосфор, серу, йод).
2. Сера и кислород являются неметаллами, между ними возникает ковалентная полярная связь. Они образуют молекулярный анион SO42-. Натрий является металлом и с неметаллами образует ионную связь. Сульфат натрия, таким образом, состоит из ионов Na+ и SO42- и образует ионный кристалл. Между структурными частицами сульфата натрия – ионами Na+ и SO42- - возникает прочная ионная химическая связь. Поэтому сульфат натрия должен характеризоваться высокими температурами плавления (884оС) и кипения (1430оС). При стандартных условиях это твердое, хрупкое, солеобразное кристаллическое вещество. Сульфат натрия не проводит электрический ток в твердом состоянии, в жидком – в расплаве или в растворе – является электролитом. Сульфат натрия, как ионное соединение, хорошо растворим в воде, но не растворим в органических растворителях.
3. Медь является металлом и между атомами меди возникает металлическая химическая связь, образуется металлический кристалл. Особые свойства металлической связи определяют особые свойства металлов. Медь, как и все металлы, обладает характерным блеском, высокой тепло- и электропроводностью, пластичностью, ковкостью. Она нерастворима ни в каких растворителях за счет физического процесса. При стандартных условиях медь – твердое вещество с довольно высокой температурой плавления (1083оС) и кипения.
4. Монокарбид кремния – SiC – состоит из атомов неметалла, между которыми возникает прочная малополярная химическая связь. И кремний, и углерод характеризуются высокой валентностью, каждый из атомов может образовать по четыре связи. Поэтому в монокарбиде кремния реализуется ковалентная каркасная структура, построенная из структурных частиц - атомов неметаллов Si и C, связанных прочной ковалентной химической связью. Для монокарбида кремния следует ожидать очень высокой температуры плавления (≥2600оС) и кипения. Монокарбид кремния характеризуется высокой твердостью, является диэлектриком, нерастворимым ни в каких растворителях.
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1.Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия.- М.: Высшая школа,
2002.-743 с.
2.Глинка Н.Л., Ермаков А.И. Общая химия.-М.: Интеграл-пресс, 2004. -
728 с.
3.Карапетъянц М.Х., Дракин С.И. Общая и неорганическая химия.- М.:
Химия, 2000. – 532 с.
4. Лидин Р.А., Андреева Л.Л., Молочко В.А. Справочник по неорганической химии – М.: Химия, 1987. – 320 с.
22
Задание №2 по теме: «ТЕРМОХИМИЯ. НАПРАВЛЕНИЕ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ»
1.ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
1.1.ВЫЧИСЛЕНИЕ СТАНДАРТНЫХ ТЕПЛОТ ОБРАЗОВАНИЯ ВЕЩЕСТВ И ТЕПЛОВЫХ ЭФФЕКТОВ ХИМИЧЕСКИХ
РЕАКЦИЙ
Расчет стандартной теплоты образования веществ Пример 1. Вычислите стандартную теплоту образования этана, если известна теплота его сгорания: Носгор.= –1560 кДж/моль.
Решение: Напишем уравнение реакции таким образом, чтобы перед формулой этана стехиометрический коэффициент был равен 1:
С2Н6 |
+ 3,5О2 = 2СО2 + |
3Н2О |
Нообр.,кДж |
0 2 ·( –393 )· |
3·(–286) |
Носгор.= |
Нор. = (–286)·3+ (–393)·2 – Нообр. = –1560 кДж/моль, |
|
|
Нообр. = 1560 – 286·3 – 393·2 = –84 кДж/моль. |
|
Пример 2. Определите стандартную теплоту образования этилового спирта, если теплоты сгорания углерода, водорода и этилового спирта соответственно равны:
–393,51; –285,84; –1366,91 кДж/моль.
Решение: Стандартная теплота образования вещества равна теплоте реакции образования одного моля этого вещества из простых веществ при стандартных условиях.
Образование этилового спирта из простых веществ можно представить так: 2С + 3Н2 + 1/2О2 = С2Н5ОН. Углерод сгорает до СО2, водород – до Н2О, а этиловый спирт–до СО2 и Н2О. Следовательно, для определения стандартной
теплоты образования C2H5ОH составим следующий цикл Гесса:
1. |
2С + 2О2 = 2СО2 |
–393,51·2 |
2. |
3Н2+ 3/2О2 = 3Н2О |
–285,84·3 |
3. |
2СО2+ ЗН2О = С2Н5ОН + 3О2 |
+1366,91 |
|
(1) + (2) + (3) |
|
|
2С + 3Н2 + 1/2О2 = С2Н5ОН |
–277,6 кДж/моль |
–393,51·2 –285,84·3 + 1366,91 = –277,6 |
|
|
Стандартная теплота образования этилового спирта равна:
Но298 = –277,6 кДж/моль.
Расчет теплового эффекта реакции по стандартным теплотам образования реагирующих веществ
Пример 3. Определите количество теплоты, выделяющееся при гашении 100 кг извести водой, если стандартные теплоты образования реагирующих
веществ равны (кДж/моль): Н |
о |
(СаО(к))= –635,1; |
Н |
о |
(Са(ОН)2(к))= –986,2; |
|
|
23
Но (Н2О(ж)) = –285,84.
Решение: Реакция гашения извести: СaO + H2О = Са(ОН)2. Тепловой эффект реакции равен:
∆Hºp = Σ∆Hºобр.(прод.) – Σ∆Hºобр.(исх..)
Нор. = Но (Са(ОН)2(к)) –[ Но (СаО(к))+ Но (Н2О(ж))] = –986,2+635,1 +285,84 = –65,3 кДж/моль.
Тепловой эффект реакции рассчитан на 1 моль СаО, т.е. на 56 г СаО. При гашении 100 кг СаО выделяется тепловая энергия:
56 г СаО |
— |
(–65,3) кДж |
100 000 г СаО — |
х кДж |
|
х = (100 000·(–65,3)) /56 = –1,16·105 кДж.
Расчет теплового эффекта реакции по стандартным теплотам сгорания реагирующих веществ
Пример 4. Определите тепловой эффект реакции синтеза акриловой кислоты:
HC
CH + СО+ Н2О(ж) → СН2=СН–СООН(ж),
если стандартные теплоты сгорания ацетилена, оксида углерода и акриловой кислоты соответственно равны (кДж/моль): –1299,63, –282,50 и
–1370,0.
Решение: Из закона Гесса следует, что тепловой эффект реакции равен разности между суммой теплот сгорания исходных веществ и суммой теплот сгорания продуктов реакции (ΔНосгор..н2о=0, так как Н2О – высший оксид);
∆Hºp = Σ∆Hºсгор.(исх.) – Σ∆Hºсгор.(прод.)
Но = Носгор.(СН=СН) + Носгор.(СО) – Носгор. (СН2=СН–СООН(ж))=
–1299,63 – 282,50 + 1370,0 = –212,13 кДж/моль.
1.2.ВЫЧИСЛЕНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ЭНЕРГИИ ГИББСА
Определение возможности протекания процесса по величине изменения энергии Гиббса
Пример 1. Возможна ли следующая реакция в стандартных условиях: t
SiО2 (к) + 2NaОH (p) = Na2SiО3 (к) + Н2О (ж)
если Gо(SiО2 (к)) = –803,75 кДж/моль; Gо (Na2SiО3 (к))= –1427,8 кДж/моль; Gо (NaОH(p)) = –419,5 кДж/моль; Gо (Н2О (ж)) = –237,5 кДж/моль?
Можно ли выпаривать щелочь в стеклянном сосуде? Решение: Изменение энергии Гиббса Gо298 реакции равно:
Gо = ΣGопрод. – ΣGоисх.;
24
Gо298 = (–1427,8 – 237,5) – (–803,75 – 4 1 9 , 5 ·2 )= –22,55 кДж;
= –22,55 кДж (т. е. G<0), а следовательно, данная реакция возможна. Щелочь нельзя выпаривать в стеклянном сосуде, так как в состав
стекла входит SiО2. |
|
|
|
|
|
Пример 2. Вычислить Gо для реакции |
|
2Н2 ( г) +О2 (г) |
|
2Н2 О(г) |
|
|
|
||||
при 298, 500, 1000, 1500 К. Зависимостью |
Но и So от температуры |
||||
пренебречь. Построить график зависимости |
G |
о |
от температуры и найти по |
||
|
|||||
графику температуру, ниже которой указанная реакция в стандартных |
|||||
условиях может протекать самопроизвольно. |
|
|
|
|
|
Решение: Согласно уравнению G = |
Н – T S влияние температуры на |
||||
G определяется знаком и величиной S. Если пренебречь влиянием Т на |
|||||
значения Н и S, то приведённая зависимость |
|
G =ƒ(T) является уравнением |
|||
прямой, наклон которой определяется знаком |
S. При S>0 прямая идет вниз, |
||||
при S<0 – вверх.
Определим величину Н°298 (исходные данные берем из табл.1):
∆Hºp = Σ∆Hºобр.(прод.) – Σ∆Hºобр.(исх..)
Н°298 = 2ΔН°обр.(H2O) – (2ΔН°обр.(H2) + 2ΔН°обр.(O2) = 2ΔН°обр.(H2O) = =2(-241,84) = –483,68 (кДж) (на 2 моль H2O)
Н°обр.(Н2О) = 0,5(–483,8) = –241,89 кДж/моль<0
Следовательно, реакция экзотермическая.
Определим изменение энтропии данной реакции в стандартных условиях
S°298 (исходные данные берем из табл.1):
Sо = ΣSопрод. – ΣSоисх.:
ΔS°298= 2S°298.(H2O) – [2S°298.(H2) + S° 298.(O2)]= 2·188,74 – (2·130.6 + 205) =
–98,6(Дж/ К) = –0,0986(кДж/ К) < 0, G =ƒ(T) прямая идет вверх.
Определим изменение энергии Гиббса G°298 в стандартных условиях |
|
(исходные данные берем из табл.1): |
Gо = ΣGопрод. – ΣGоисх.; |
G°298 = 2 G°298.(H2O) – [2ΔG°298(H2) – G°298(O2)] = 2(–228,8) = –457,6 кДж. |
|
Отрицательная величина |
G°298 свидетельствует о том, что в |
стандартных условиях реакция самопроизвольно протекает в прямом направлении.
G°298 = |
Н°298 – 298·ΔS0298 = –483,68 – 298·(–0,0986) = –457,6кДж |
|
G°500 = |
Н°298 – 500·ΔS0298 = –483,68 – 500·(–0,0986) = –434,38кДж |
|
G°1000 = |
Н°298 – 1000·ΔS0298 |
= –483,68 – 1000·(–0,0986) = –385,08кДж |
G°1500 = |
Н°298 – 1500·ΔS0298 |
= –483,68 – I500·(–0,0986) = –335,78 кДж |
Построим график G°Т =f(Т):
G°Т
Температура перехода ~4500 К.
25
2. РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ И ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ
2.1. Внимательно изучить теоретический материал, используя конспекты лекций, данное учебное пособие и рекомендуемую литературу.
2.2. Проверить усвоение теории, ответив на контрольные вопросы, выполнив тестовые задания.
2.3. Разобрать примеры решения типовых задач.
3. ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ
3.1. Вычислите стандартную теплоту образования бензола С6Н6 (ж), если известна теплота сгорания водорода, углерода и бензола.
3.2. Определите стандартную теплоту образования сероуглерода CS2, если
известно, что
CS2 (ж) + 3О2 = СО2 (г) + 2SО2 (г); Но298 = –1075 кДж/моль. 3.3. Вычислите Но298 хлорида аммония, если для реакции
NH3 (г) + НС1(г) = NH4CI (к)
Но298 = –176,93 кДж/моль.
3.4. Определите Но298 BiCl3(к), если Но298BiCl3(г) = –270,70 кДж/моль, а Но возгонки BiCl3(к) 113,39 кДж/моль.
3.5. При взаимодействии 5 г металлического натрия с водой выделяется 40,25 кДж теплоты, а при взаимодействии 10 г оксида натрия с водой выделяется 36,46 кДж теплоты. Рассчитайте Но298 Na2О.
3.6. При растворении 16 г СаС2 в воде выделяется 31,3 кДж теплоты. Определите стандартную теплоту образования Са(ОН)2.
3.7. Определите Но298 Fe2О3, если при реакции
2Fe + А12О3 = Fe2О3+ 2A1
на каждые 80 г Fe2О3 поглощается 426,5 кДж теплоты. 3.8. Тепловой эффект реакции
SО2(г) + 2H2S(г) = 3S(ромб) + 2Н2О(ж)
равен –234,50 кДж. Определите стандартную теплоту образования H2S. 3.9. Окисление аммиака протекает по уравнению
4NH3 (г) + 3О2 (г) = 2N2 + 6Н20(ж) ; |
Но298 = –1528 кДж. |
Определите стандартную теплоту образования NH3(г) и NH4ОH, если теплота |
|
растворения NH3(г) в воде равна –34,65 кДж. |
|
3.10. |
Вычислите стандартную теплоту образования сахарозы С12Н22О11, если |
|
тепловой эффект реакции |
|
|
|
С12Н22О11 + 12О2 = 12СО2 + 11Н2О(ж) равен –5694 кДж. |
|
3.11. |
Рассчитайте Но298 ZnSО4, если известно, что |
|
|
2ZnS + 3О2 = 2ZnО + 2SО2 |
Но = –890,0 кДж; |
|
2SО2 + О2 = 2SО3 |
Но = –196,6 кДж; |
|
ZnSО4 = ZnO + SО4 |
Но = +234,0 кДж. |
26
3.12. Восстановление диоксида свинца водородом протекает по уравнению
РbО2 + Н2 = РbО + Н2О(г) |
Но = –182,8 кДж. |
Определите стандартную теплоту образования РbО2. |
|
3.13. Вычислите стандартную теплоту |
образования бензойной кислоты |
С6Н5СООН(к), если стандартная теплота сгорания бензойной кислоты равна –3227,54 кДж/моль, а стандартные теплоты образования Н2О и СО2 см. в таблице приложения.
3.14. Вычислите теплоту образования карбида кальция CaC2, исходя из теплового эффекта реакции
CaО + 3С = CaC2 + CО; |
Н |
о |
= 460,0 кДж. |
|
3.15.Определите Но298 образования этилена, используя следующие данные: |
|||
C2H4 (г) + 3O2 (г) = 2CO2 (г) + 2H2O(г), |
Но = –1323 кДж; |
||
C(графит) + O2 (г) = CO2 (г) |
Но = –393,5кДж; |
||
H2(г) + ½ O2(г)=H2O(г); |
Но = –241,8 кДж. |
||
3.16. Вычислите Н |
о |
реакций. Укажите, какая из них является |
|
|
|||
эндотермической, а какая экзотермической. Тепловой эффект каких реакций представляет собой теплоту сгорания вещества?
а) 4NH3 (г)+5O2 (г)→4NO(г)+6H2O(г); |
к) 2H2S(г)+SO2(г)→3S(ромб)+2H2O(ж); |
б) 4NH3 (г)+3O2 (г)→2N2 (г)+6H2O(г); |
л) 2H2(г)+P4(т)→4PH3(г); |
в) Fe2O3 (к)+3CO(г)→2Fe(к)+3CO2 (г); |
м) 3Fe(т)+2O2(г)→Fe2O3(к); |
г) CH4 (г)+2O2 (г)→CO2 (г)+H2O(ж); |
н) 2C2H2 (г)+5О2 (г)→4CO2 (г)+2H2O(г); |
д) 2Mg(к)+CO2 (г)→2MgO(к)+C(графит); |
п) 4HF(г)+Br2 (ж)→2HBr(ж)+F2 (г); |
е) 2Сl2 (г)+H2O(г)→4HCl(г)+O2 (г); |
р) CaO(к)+CO2 (г)→CaCO3 (к); |
ж) 3CH4 (г)+CO2 (г)+H2O(ж)→4CO(г)+8H2 (г); |
с) 4СО(г) + 2SO2 (г)→4СО2 (г) + S2 (г). |
и) CaO(к)+SiO2(к)→CaSiO3 (к);
Как необходимо было бы записать уравнения некоторых реакций (каких?), чтобы теплота этих реакций могла быть названа теплотой сгорания? 3.17. Вычислите тепловой эффект реакции
АI2O3 (к) + 3SO3 (г) = Al2(S04)3 (к),
если известна стандартная теплота образования реагирующих веществ.
3.18. Зная стандартные теплоты сгорания этана, метана и водорода (см. таблицу приложения), определите Но реакции:
С2Н6 (г) + Н2 (г) = 2СН4 (г)
3.19. Используя значение Но298 реагирующих веществ, определите тепловой эффект реакции восстановления оксидом углерода оксида свинца (IV) до оксида свинца (II) с образованием диоксида углерода.
3.20. По стандартным теплотам сгорания веществ рассчитайте Но298 системы С2Н5ОН (ж) + СH3СООН (ж) = СН3СООС2Н5 (ж)+ Н2O
Носгор..сн3соос2н5 = –2254,21 кДж/моль. Конечные продукты сгорания – газообразный СО2 и жидкая Н2О.
3.21. Определите тепловой эффект реакции
NaH (к) + Н2О (ж) = NaOH (p) + Н2 (г)
27
по стандартным теплотам образования веществ, участвующих в реакции, если
Но NaH (к) = –56,94 кДж/моль, Но NaОН(р) = –469,47 кДж/моль.
3.22. Определите тепловой эффект реакции
2PbS +3О2 = 2РbO + 2SО2,
используя значение стандартных теплот образования реагирующих, веществ. 3.23. Вычислите теплоту перехода графита в алмаз, если при образовании одного моля СО2 из графита выделяется 393,5 кДж/моль, а из алмаза –
395,4 кДж/моль.
3.24. Исходя из реакций
КСIО3 = КС1 + ½О2; |
Но = –49,4 кДж/моль, |
KCIО4 = КС1 + 2О2; |
Но = 33 кДж/моль, |
вычислите Но реакции |
|
4KСIО3 = 3KCIО4 + КС1
3.25. Теплоты сгорания этана С2Н6 и этилена С2Н4 соответственно составляют –1560 и |
|
–1411 кДж/моль. Вычислите |
Но298 реакции гидрирования этилена |
|
С2Н4 + Н2 = С2Н6. |
3.26. Теплоты сгорания бензола (г) и ацетилена соответственно составляют –3268 и |
|
–1301 кДж/моль. Вычислите |
Но298 реакции 3С2Н2 (г) = С6Н6 (г) . |
3.27. Теплота сгорания этилового спирта составляет –1409 кДж/моль. Вычислите Но298 |
|
реакции |
|
2СО + 4Н2 = С2Н5ОН + Н2О(ж) . |
|
3.28. Вычислите Но298 реакции: |
|
а) 2Li (к) + 2H2O (ж) = 2Li+(водн.) + 2ОН–(водн.) + Н2(г); |
|
б) 2Nа (к) + 2H2O (ж) = 2Nа+(водн.) + 2ОН–(водн.) + Н2(г) .
Стандартные энтальпии образования Li+(водн.), Nа+(водн.), ОН–(водн.) принять соответственно |
||
равными –278,5, – 239,7 и –228,9 кДж/моль. |
||
3.29. Исходя из Но298 образования H2O (г) и следующих данных: |
||
FeO (к) + CO (г) = Fe(к) + СО2 (г) |
Но298 |
= –18,2 кДж; |
2CO (г) + О2 = 2СО2 (г) |
Но298 |
= –566,0 кДж, |
вычислить Но298 реакции |
|
|
FeO (к) + H2 (г) = Fe (к) + H2O (г) . |
|
|
3.30. Определить Но298 реакции 3С2Н2 (г) = С6Н6 (ж), если Но298 реакции горения |
||
ацетилена с образованием |
СО2 |
(г) и Н2O (ж) равна –1301 кДж/моль, а Но298 |
образования С6Н6 (ж) составляет 82,9 кДж/моль.
3.31. При стандартных условиях теплота полного сгорания белого фосфора равна 760,1 к Дж/моль, а теплота сгорания черного фосфора равна 722,1 к Дж/моль. Чему равна теплота превращения черного фосфора в белый при стандартных условиях?
3.32. При получении азотной кислоты из KNО3 протекают следующие реакции:
KNО3 (к) + H2SО4 (р) = KHSО4 (к) + HNО3 (г) (а)
2KNО3 (к) + H2SО4 (р) = K2SО4 (к) + 2HNО3 (г) (б)
Сколько теплоты выделяется (или поглощается) при получении 1 кг азотной кислоты, если 80% ее образуется по реакции (а), Но (HNО3(г))= –133,90
28
кДж/моль?
3.33. Разложение гремучей ртути при взрыве идет по уравнению
Hg(ONC)2 = Hg + 2CO + N2 + 364,2 кДж.
Определите объем выделившихся газов (н.у.) и количество теплоты, поглотившейся при взрыве 1,5 кг Hg(ONC)2.
3.34. Определите количество теплоты, выделяющейся при взаимодействии 50 г фосфорного ангидрида с водой по реакции
Р2O5 + Н2О = 2НРO3, |
|
если тепловые эффекты реакции равны: |
|
2Р + 5/2O2 = Р2O5 |
–1549,0 кДж; |
2Р + Н2 + 3O2 = 2НРO3 –1964,8 кДж.
3.35. Вычислите количество теплоты, которое выделяется при сгорании 20 л диборана (н.у.), если Но298В203 (к) и В2Н6 (г) соответственно равны –1264 и +31,4 кДж/моль. Целесообразно ли использовать в качестве топлива диборан вместо этана, если стандартная теплота сгорания этана –1559,88 кДж/моль?
3.36. Найдите теплоту сгорания алмаза, если стандартная теплота сгорания графита равна –393,51 кДж/моль, а теплота фазового перехода
С (графит) → С (алмаз) равна 1,88 кДж/моль.
3.37. Какое количество теплоты выделяется при превращении 1 кг красного
фосфора в черный, если НоР (красный) = –18,41; НоР (чёрный)= –43,20 кДж/моль? 3.38. Сколько нужно затратить теплоты, чтобы разложить 200 г Na2CО3 до
оксида натрия и диоксида углерода, если тепловые эффекты реакций равны:
Na2CО3 + SiО2 = Na2SiО3 + СО2 |
+819,29 кДж; |
Na2О + SiО2 = Na2SiО3 |
–243,5 кДж? |
3.39. Сколько теплоты выделится при сжигании 38 г сероуглерода CS2? 3.40. При полном сгорании этилена (с образованием жидкой воды) выделилось 6226 кДж. Найти объем вступившего в реакцию кислорода (условия нормальные).
3.41.Водяной газ представляет собой смесь равных объемов водорода и оксида углерода (II). Найти количество теплоты, выделяющейся при сжигании 112 л водяного газа, взятого при нормальных условиях.
3.42.Сожжены с образованием H2O (г) равные объемы водорода и ацетилена, взятых при одинаковых условиях. В каком случае выделится больше теплоты? Во сколько раз?
3.43.Найти массу метана, при полном сгорании которой (с образованием жидкой воды) выделяется теплота Q, достаточная для нагревания 100г воды от
20 до 30ºС. Мольную теплоемкость воды принять равной С = 75,3 Дж/(моль·К). Q = C·ν·Δt, где ν – число молей воды.
3.44.Найти количество теплоты, выделяющееся при взрыве 8,4 л гремучего газа (2Н2 + О2), взятого при нормальных условиях.
3.45.Вычислите теплоту сгорания этилена С2Н4, если известно, что теплота его образования 52,3 кДж/моль. Каков тепловой эффект сгорания 10 л С2Н4
(27° С и 98,64 кПа)?
29
3.46. При сгорании одного литра ацетилена (0оС и 101,3 кПа) выделяется
58,2 кДж. Вычислите Нообр ацетилена. |
|
|
о |
следующих реакций и определите, в каком направлении |
|
3.47. Вычислите G |
||
они будут протекать, если все вещества взяты при стандартных условиях: |
||
а) 2N2O(г) + O2(г) ↔ 4NO(г); |
к) MgCO3(к) ↔ MgO(к) + СО2 (г); |
|
б) N2O(г) + NO(г) ↔ NO2 (г) + N2(г); |
л) N2 (г) + О2 (г) ↔ 2NО (г); |
|
в) N2O(г) + NO2 (г) ↔ 3NO(г); |
м) 3MnO2 (к) ↔ Mn3O4(к) + О2 (г); |
|
г) 4НС1(г) + O2 (г) ↔ 2C12 (г) + 2H2O(г); |
н) ВаСО3 (к) ↔ ВаО(к) + СО2 (г); |
|
д) H2 (г) + Se(г) ↔ H2Se(г); |
п) 2Au(к) + 3/2О2 (г) ↔ Au2О3 (к); |
|
е) 2HF(г) + O3 (г) ↔ Н2О(г) + F2(г) + O2 (г); |
р) Fe2O3(к) + 3СО(г) ↔ 2Fe(к) + 3СО2 (г); |
|
ж) O3 (г) + Н2О2 (ж) ↔ 2O2(г) + Н2О(ж); |
с) NiO(к) + Pb(к) ↔ Ni(к) + PbO(к) . |
|
и) СаСО3 (к) ↔ СаО(к) + СО2(г); |
|
|
3.48 Возможна ли следующая реакция: |
|
|
2Hg2Cl2 = 2HgCl2 + 2Hg?
Ответ подтвердите, рассчитав AG°298 этой системы.
3.49Определите Gо298 реакции
МеО(к) + СО2 (г) = МеСО2 (к)
для металлов от Вe до Ва; на основании этого сделайте вывод об изменении основных свойств оксидов этих металлов.
3.50. Исходя из величин Gо298 соединений, участвующих в реакции, определите, возможна ли реакция
А12О3 (к) + 2SО3 (к) = A12(SО4)3 (к) .
3.51. Какая из приведенных реакций разложения KNО3 наиболее вероятна?
а) КNО3 = K+NО2 + 1/2О2;
б) 2КNО3 = К2О + 2NО2 + О2;
в) KNО3 = КNО2 + 1/2О2.
3.52. Вычислите значение Gо298 следующих реакций восстановления оксида железа (II):
а) FeO(к) + ½С(графит) = Fe(к) + ½СО2 (г); б) FeO(к) + С(графит) = Fe(к) + СО(г);
в) FeO(к) + СО(г) = Fe(к) + СО2(г).
Протекание какой из этих реакций наиболее вероятно? 3.53. Будут ли при 25° С протекать реакции:
а) КН + Н2О = КОН + Н2; б) КН = К + 1/2Н2?
Как будет влиять повышение температуры на направление указанных процессов?
3.54. Как изменяются основные свойства гидроксидов в ряду
LiOH → NaOH → КОН →RbOH → CsOH?
Ответ дайте, рассчитав Gо298 системы
Ме2О + Н2О = 2МеОН.
3.55. Какие из приведенных ниже водородных соединений получают непосредственно из элементов, а какие косвенным путем: Н2О(г), H2S(г), H2Se(г), H2Te(г)?