Завдання для самостійного рішення

1. Розрахуйте тиск, який складає 1 кмоль діоксиду сірки, який знаходиться в об’ємі 10 м³ при 100 ^оС, використовуючи для цього рівняння стану ідеального та реального газів. Порівняти добуті результати і зробити висновок при можливості використання при розрахунку за даними умовами рівняння Менделєєва-Клайперона.

2. Розрахуйте тиск 1 кмоль диоксиду сірки при 100 ^оС, який міститься в сосуді ємкістю 1 л, використав для цього рівняння Ван-дер-Ваальса та стану ідеального газу. Порівняти отримані результати.

3. За рівнянням Ван-дер-Ваальса розрахувати, який об’єм 1 кмоль сірководню під тиском 6,66  10⁶ Па буде дорівнювати 500 л.

4. В балоні ємкістю 20 л при 17 ^оС знаходиться суміш із 28 кг кисню та 24 г аміаку. Визначте парціальний тиск кожного із газів та загальний тиск суміші.

5. Змішують 3 л азота, який знаходиться під тиском 95940 Па з 2 л кисню. Об’єм суміші 5 л, загальний тиск 104200 Па. Під яким тиском був введений кисень?

6. Сухе повітря має такий склад (%): N₂ – 78,09; O₂ – 20,95; Ar – 0,93; CO₂ – 0,03. Які парціальні тиски, які входять у склад повітря при нормальному атмосферному тиску?

Практична робота № 2

Тема: Розрахунки теплових ефектів хімічних реакцій. Теплота утворення та теплота розкладання.

Мета: Навчитися визначати теплові ефекти реакцій та умови перебігу реакцій.

Методичні вказівки.

Рівняння хімічних реакцій, в яких вказані їх теплові ефекти, називають термохімічними.

Термохімічне рівняння реакції згорання 12 г графіту має вигляд:

С + О₂ = СО₂ + 393,5 кДж/моль

С + О₂ = СО₂; Н = -393,5 кДж/моль

Із реакції слідує, що згорання 1 молю графіту - реакція екзотермічна. Ендотермічну реакцію розкладу 16г металу можна записати в такому вигляді:

СН₄ = С + 2Н₂ - 75,18 кДж/моль

СН₄ = С + 2Н₂; Н = 75,8 кДж/моль

Згідно із законом Гесса: тепловий ефект реакції залежить від стану вихідних речовин та кінцевих продуктів, але не залежить від проміжних стадій реакції. Записуючи рівняння реакції, в дужках біля відповідних символів або формул вказують агрегатний стан речовин: твердий (тв), кристалічний (к.), розчин (роз.), рідина (р), газоподібний (г.), наприклад:

Н₂(г.) + ¹/₂ О₂ (г.) = Н₂О (г.); Н = -242 кДж/моль

Н₂(г.) + ½ О₂ (г.) = Н₂О (р.); Н = -286 кДж/моль

Теплота утворення сполуки (H_утв.) - це кількість тепла, що виділяється чи поглинається при утворенні одного моля хімічної сполуки з простих сполук. Тепловий ефект реакції дорівнює сумі теплот утворення продуктів реакції мінус сума теплот утворення вихідних сполук.

H_реак. = H_утв._прод. - H_утв.вих. реч.

Теплота згорання (Hзг.) - це теплота, що виділяється при згоранні в кисні.

Тепловий ефект реакції дорівнює сумі теплот згорання вихідних речовин мінус сума теплот згорання продуктів реакції.

H_реак. = H_зг. вих. реч. - H_зг. _прод.

Теплота утворення простих речовин = 0.

H_{гідротації}. = H_р. солі - H_{р. кристало-гідрату}

Приклад1: Визначіть теплоту утворення аміаку, виходячи з реакції:

2NН₃ = 1 1/2О₂ = N + 3Н₂О Н = -766кДж/моль. Теплота утворення Н₂О_(Р) = -286,2 кДж/моль.

Рішення:

2NН₃ + 1 І/2О₂ = N₂ + 3Н₂О Н = -766кДж/моль

Теплота утворення О₂ і N₂ як простих речовин = 0

Виходячи з рішення H_реак. = H_утв._прод. - H_утв.вих. реч.

-766 = -286,2  3 - 2х

2х = -92,6

х = -46,3 кДж/моль

Приклад 2. При розчинні 1 моль Na₂СО₃ в воді виділяється 25,1 кДж/моль тепла. При розчиненні 1 моль кристалогідрату Nа₂СО₃  10Н₂О поглинається

66,9 кДж/моль. Визначить теплоту гідратації Na₂СО₃  10Н₂О.

Рішення:

Запишемо рівняння реакції:

Na₂СОз_(тв) + аq = Na₂CO₃(p.) Н = -25,1 кДж/моль

Na₂СО₃  10Н₂О _(ТВ) + аq = Na₂CO₃(p.) Н = 66,9 кДж/моль

Теплоту гідратації Na₂СОз визначаємо як реакція між Н розчинення Na₂СО₃ та Н розчинення Na₂СО₃  10Н₂О

H_{гідротації} Na₂СО₃ = -25,1 - 66,9 = -92кДж/моль.

Приклад 3: Визначити тепловий ефект реакції отримання гідроксиду кальція при взаємодії оксида кальція з водою.

Рішення:

Запишемо термохімічне рівняння:

СаО_(тв)+ Н₂0 = Са(ОН)_2(р) +/-Q

По таблиці знаходимо теплоти утворення вихідних сполук та продуктів реакції.

Н_утв.СаО_(т.) = -635,60 кДж/моль

Н_утв. Н₂О_(р.) = -285,84 кДж/моль

Н_утв.Са(ОН)_{2 (тв.)} = -986,50 кДж/моль

H_реак. = H_утв._прод. - H_утв.вих. реч.

H_реак = -986,50 - (-635,60 - 285,84) = -65,06 кДж/моль

Отже, термохімічне рівняння реакції має вигляд:

СаО_(т) + Н₂О_(Р.₎ = Са(ОН)_{2 (т)} + 65,06 кДж/моль

або СаО_(т) + Н₂О_(Р.) = Са(ОН)_{2 (Т)}; Н = -65,06 Дж/моль.

Приклад 4: Визначити теплоту розчинення гідроксиду калію, якщо при розчиненні 7 г його виділяється 6,69 кДж/моль.

Рішення:

Знайдемо масу 1 моль КОН: Мг(КОН) = 56г/моль.

Знайдемо, яку частину маси становить 7 г КОН: _кон = 7/56 = 0,125

Теплоту розчинення гідроксиду калію позначимо через X .

Тоді 0,125Х = 6,65

Звідси Х = 6,65/0,125

Х = 53,58кДж/моль

Тобто Н_{розчинення}КОН = 53,58 кДж/моль