Задачи для самостоятельного решения

41. Рассчитайте изменение изобарно-изотермического потенциала в ходе процесса образования алюмината кальция

СаО + Аl₂O₃ → СаО ∙ Аl₂O₃ при температуре 1400 К и решить вопрос о возможности его протекания при данной температуре. Данные для решения возьмите из таблицы 1.

Ответ: - 41, 7 кДж.

42. Вычислите суммарное изменение энтропии при нагревании 1 моля воды от температуры плавления до полного испарения при температуре кипения. Теплота плавления льда 335, 2 Дж/г, теплота парообразования воды 2260 Дж/г, массовая теплоемкость воды 4, 188 Дж/г∙К.

Ответ: 154, 67 Дж.

43. Определите изменение изобарно-изотермического потенциала в ходе реакции Ν₂ + 2 Н₂О_(ж)→ΝН₄ΝΟ₂ и дайте заключение о возможности её протекания при стандартных условиях, если ΔG⁰ Н₂О _(ж) = - 237, 5 кДж/моль ΔG⁰ ΝН₄ ΝΟ₂ = 115, 94 кДж/моль

Ответ: 590, 94 кДж.

44. Рассчитайте изменение энтропии для 1 кг воздуха при нагревании его от – 50 до +50⁰ С, при этом происходит изменение давления от 10⁶ до 10⁵ Па. Массовая теплоемкость воздуха 1, 005 Дж/г∙К. Средняя молярная масса воздуха 29.

Ответ: 1032, 5 Дж.

45. Чему равно изменение энтропии 128 г нафталина при нагревании его от 0 до 80, 4⁰С (температура плавления), если теплота плавления 149, 6 Дж/г, а средняя массовая теплоемкость кристаллического нафталина 1, 315 Дж/ г∙К.

Ответ: 97, 62 Дж/К.

46. Вычислить изменение изобарно-изотермического потенциала в ходе процесса СаСО₃ → СаО + СО₂ и решить вопрос о возможности его протекания при 900⁰С. Рассчитайте температуру, при которой система достигнет состояния равновесия. Данные для решения возьмите из таблицы 1.

Ответ: - 10, 87 кДж.

47. Определите изменение изобарно-изотермического потенциала в ходе процесса образования силиката магния

MgO +SiO₂→ MgO ∙ SiO₂ и решите вопрос о его протекании при стандартных условиях. Данные для решения возьмите из таблицы 1.

Ответ: - 35, 04 кДж.

48. Определите изменение энтропии при стандартных условиях для процессов: 2 Н₂S + SO₂ → 2 Н₂O_(ж) - 3 S ;

Са(ОН)₂ + СО₂ → СаСО₃ + Н₂О_(ж)

и объясните её уменьшение в ходе данных процессов.

Ответ: - 423, 8 Дж/К; -134, 5 Дж/К.

49. Самопроизволен ли процесс гашения извести при стандартных условиях, протекающий по уравнению

СО₂ + Н₂О_(ж)→ Са(ОН)₂.

Ответ мотивируйте, рассчитав изменение ΔG⁰ для данного процесса; данные для решения возьмите в таблице 1.

50. Вычислите изменение энтропии при нагревании 1 моль

α – кварца – SiO₂ от 258 до 900 К, если зависимость теплоемкости α – кварца от температуры выражается уравнением

С_р = 46, 94 +34, 31 ∙ 10^-3 Т Дж/ моль ∙ К.

Ответ: 72, 53 Дж/К.

51. Нагревают 14 кг азота от 273 до 373 К при постоянном объеме. Рассчитайте изменение энтропии в этом процессе. Зависимость теплоемкости азота при постоянном объеме от температуры выражается уравнением

С_v = 29, 7 + 4, 27 ∙ 10^-3 Т Дж/ моль ∙ К

Ответ: 3444, 2 Дж/К.

52. Определите изменение изобарно-изотермического потенциала для процесса Mq + CO₂ → MqCO₃, при стандартных условиях и рассчитайте температуру, при которой система достигает состояния равновесия. Для решения воспользуйтесь данными из таблицы 1.

Ответ: 66, 4 кДж; 677, 4 К.

53. В одном сосуде емкостью 3 м³ находиться 2 кг водорода, в другом емкостью 6 м³ – 32 кг кислорода при той же температуре. Вычислите изменение энтропии при диффузии в результате соприкосновении содержимого этих сосудов. Считать, что водород и кислород являются идеальными газами.

Ответ: 12, 49 ∙ 10³ Дж/К.

54. Рассчитате изменение энтропии при нагревании 2, 7 кг воды от 293 К до 390 К. Теплота испарения воды 2260, 9·10³ Дж/кг, массовая теплоемкость жидкой воды 4, 2 ∙ 10³ Дж/кг ∙ К, пара –

2, 0 ∙ 10³ Дж/кг ∙ К.

Ответ: 20, 14 ∙ 10³Дж/К.

55. Определите изменение изобарно-изотермического потенциала при температуре 298 К для реакции образования трехкальциевого силиката 3 CaO + SiO₂ → 3 CaO·SiO₂. Возможен ли данный процесс при стандартных условиях? Данные для решения возьмите из таблицы 1.

Ответ: 456, 3 кДж.

56. Массовая теплоемкость железа равна 0, 486 Дж/г·К. Определите изменение энтропии при нагревании 1 кг железа от 100 до 150 ⁰С.

Ответ: 61, 14 Дж/К.

57. Рассчитате изменение изобарно-изотермического потенциала при Т–298 К для процесса MqO + H₂ → H₂O_(Ж) + Mq. Определите, при какой температуре в системе установиться равновесие. Величины ∆Н⁰₂₉₈ и S⁰₂₉₈ для веществ возьмите из таблицы 1.

Ответ: 332 кДж; 5751 К.

58. Определите изменение энтропии при Т=298 к в ходе следующих реакций: С + О₂ → 2 СО; FeO+CO→Fe+CO₂. Для решения воспользуйтесь данными таблицы 1.

Ответ: 176 Дж/К; -13, 2 Дж/К.

59. Возможен ли процесс синтеза аммиака при стандартных условиях 3 Н₂ + N₂→2NH₃? Величины ∆Н⁰₂₉₈ и S⁰₂₉₈ для веществ возьмите из таблицы 1.

60. Вычислите изменение энтропии при охлаждении 12 ∙10^-3кг кислорода от 290 до 233 К и одновременном повышении давления от 1 ∙ 10⁵ до 60, 6 ∙ 10⁵ Па. Если теплоемкость кислорода

С_р(О₂) = 32, 9 Дж/моль ∙ К.

Ответ: -15, 2 Дж/К.