Задачи для самостоятельного решения.

Задача 1. Пользуясь табличными данными, вычислите тепловые эффекты реакций:

а) CH₄(г.) + 2 O₂(г.) = CO₂(г.)+ 2H₂O(г.);

б) Fe₂O₃(к.) + 2 Al(к.) = Al₂O₃(к.) + 2 Fe(к.); в) MgCO₃ (к.) = MgO(к.) + CO₂ (г.).

Какие из этих реакций будут экзотермическими, какие – эндотермическими?

Ответ: –805,2 кДж; –853,8 кДж; +100,7 кДж

Задача 2. Напишите термохимическое уравнение реакции между СО(г.) и водородом, в результате которой образуется СН₄(г.) и Н₂О(г.). Сколько теплоты выделится при этой реакции, если было получено 67,2 л метана в пересчёте на нормальные условия?

Ответ: –618,6 кДж.

Задача 3. Тепловой эффект реакции сгорания жидкого бензола с образованием паров воды и диоксида углерода равен –3135,58 кДж. Составьте термохимическое уравнение этой реакции и вычислите теплоту образования С₆Н₆ (ж).

Ответ: +49,0 кДж.

Задача 4. Реакция горения аммиака выражается термохимическим уравнением

4NH₃(г.) + 3O₂(г.) = 2N₂(г.) + 6H₂O(ж.), H_р = –1530,0 кДж.

Вычислите теплоту образования NH₃(г.). Ответ: – 46,2 кДж/моль.

Задача 5. Вычислите G^o₂₉₈ для следующих реакций:

а) 2NaF(к.) + Cl₂(г.) = 2NaCl(к.) + F₂(г.) б) PbO₂(к.) + 2Zn(к.) = Pb(к.) + 2ZnO(к.)

Можно ли получить фтор по реакции (а) и восстановить PbO₂ цинком по реакции (б)?

Ответ: +313,9 кДж; –417,4 кДж.

Задача 6. Чем можно объяснить, что при стандартных условиях невозможна экзотермическая реакция H₂(г.) + CO₂(г.) = CO(г.) + H₂O(ж.); H = –2,85 кДж?

Ответ: ∆G > 0

Задача 7. Вычислить изменение стандартной энтропии для реакций

а) H₂(г.) + Br₂(г.) = 2 HBr(г.); б) H₂(г.) + Br₂(ж.) = 2 HBr(г.);

в) CO(г.) + 1/2O₂(г.) = CO₂(г.); г) C(графит) + O₂(г.) = CO₂(г.).

Объяснить значительное различие в изменении энтропии для реакций а) и б); в) и г)?

Ответ: +21,3; 114,7; –86,3; +3,0

Задача 8. Не проводя расчета, определите качественно, в каких химических реакциях ΔS реакции будет < 0; ≈ 0; > 0.

а) 2H₂(г.) + O₂(г.) = H₂O(г.); б) 2H₂(г.) + O₂(г.) = H₂O(ж.);

г) N₂ (г.) + 3H₂(г.) = 2NH₃(г.); д) CaO(к.) + CO₂(г.) = CaCO₃(к.);

е) 4 Fe(к.) + 3 O₂(г.) = 2 Fe₂O₃(к.); ж) N₂O₄(г.) = 2 NO₂(г.);

з) N₂ (г.) + O₂(г.) = 2 NO(г.).

Задача 9. При соединении 2,1 г железа с серой выделилось 3,77 кДж. Рассчитать теплоту образования сульфида железа.

Ответ: Н_обр(FeS) =  100,3 кДж. /моль.

Задача 10. Определить стандартную энтальпию (Н₂₉₈) образования РН₃ , исходя из уравнения: 2РН₃ (г.) + 4О₂ (г.) = Р₂ О₅ (к.) + 3Н₂О (ж.); Н =  2360 кДж.

Ответ: 5,3 кДж./моль.

Задача 11. Исходя из теплового эффекта реакции

3СаО (к.) + Р₂О₅ (к.) = Са₃(РО₄)₂(к.); Н =  739 кДж,

определить Н₂₉₈ образования ортофосфата кальция.

Ответ: – 4137,5 кДж./моль.

Задача 12. Исходя из уравнения реакции

CH₃OH (ж.) + 3/2 O₂ (г.) = CO₂ (г.) + H₂O(ж.); Н = –726,5 кДж,

вычислить Н₂₉₈ образования метилового спирта.

Ответ: –238,6 кДж./моль.

Задача 13. При восстановлении 12,7 г оксида меди (II) углем (с образованием CO) поглощается 8,24 кДж. Определить Н₂₉₈ образования оксида меди.

Ответ: –162,1 кДж/моль.

Задача 14. Определите Н₂₉₈ образования этилена, используя следующие данные:

C₂H₄(г.) + 3 O₂(г.) = 2 CO₂ (г.) + 2 H₂O (г.), Н = –1323 кДж;

C(графит) + O₂(г.) = CO₂ (г.), Н = –393,5 кДж;

H₂ (г.) + 1/2 O₂ (г.) = H₂O (г.), Н = –241,8 кДж.

Ответ: 52,4 кДж/моль.

Задача 15. Не производя вычислений, установите знак S следующих процессов:

а) 2NH₃ (г.) = N₂ (г.) +3H₂ (г.); б) CO₂ (к.) = CO₂ (г.);

в) 2NO (г.) + O₂ (г.) = 2NO₂ (г.); г) 2H₂S (г.) + 3O₂ (г.) = 2H₂O(ж.) + 2SO₂ (г.);

д) 2CH₃ OH (г.) + 3O₂ (г.) = 4H₂O (г.) + 2CO ₂ (г.).

Задача 16. Определите знак изменения энтропии для реакции:

2 А₂(г.) + В₂(г.) = 2А₂В(ж.).

Возможно ли протекание этой реакции в стандартных условиях? Ответ обосновать.

Задача 17. Укажите знаки Н, Sº и ΔG для следующих процессов:

а) расширение идеального газа в вакуум;

б) испарение воды при 100ºС и парциальном давлении паров воды 101,3 кПа (760 мм рт.ст.); в) кристаллизация переохлажденной воды.

Задача 18. Вычислите значения ΔG₂₉₈ реакций восстановления оксида железа (II):

а) FeO(к.) + ½ C(графит) = Fe(к.) + ½ CO₂ (г.);

б) FeO(к.) + C(графит) = Fe(к.) + CO(г.); в) FeO(к.) + CO(г.) = Fe(к.) + CO₂ (г.).

Протекание какой из этих реакций наиболее вероятно?

Ответ: а) 47,1 кДж; б) 107,2 кДж; в) –13,0 кДж.

Задача 19. Какие из перечисленных оксидов могут быть восстановлены алюминием при 298 К: CaO, FeO, CuO, PbO, Fe₂O₃, Cr₂O₃?

Ответ: все, кроме CaO.