Методическое пособие 508

Решение 1. По второму следствию из закона Гесса находим тепло-

вой эффект реакции (х) при 500 К: (х)= (2) – (1);

2. По уравнению Кирхгоффа (24) находим тепловой эффект реакции (х) при 1000 К, вычислив ∆CP :

( )

Дж

ВАРИАНТЫ ТЕСТА

ВАРИАНТ 1

1. Согласно первому закону термодинамики теплота зависит от пути процесса, а закон Гесса утверждает, что тепловой эффект химической реакции не зависит от пути процесса. Объяснение этому противоречию таково:

1) противоречие кажущееся. В формулировке первого закона термодинамики фигурирует теплота Q, относящаяся только к физическим превращениям; закон Гесса относится только к химическим превращениям;

11

2)теплота всегда является функцией процесса. Однако в химических реакциях вследствие больших величин тепловых эффектов их можно условно считать функцией состояния; с этой точки зрения закон Гесса можно считать приближенным правилом;

3)противоречие кажущееся. В законе Гесса речь идет о теплоте при условии постоянства давления или объема, т.е. при заданном термодинамическом пути процесса. В этом случае тепловой эффект QP или QV становится функцией состояния. Если же изменить термодинамические условия протекания процесса, то изменится и тепловой эффект реакции: в об-

щем случае QP QV;

4) противоречие кажущееся. Первый закон термодинамики имеет всеобщий характер. Закон Гесса же относится к частному случаю энтальпий образования и энтальпий сгорания, причем только в условиях постоянства давления или объема.

2. Один моль газа изохорически охлаждается от T1 до T2. Наиболее общее выражение для изменения внутренней энергии газа в этом процессе имеет вид:

1)U CV T2 T1 ;

2)U CP CV T2 T1 ;

T2

3) U CV dT ;

T1

T2

4) U CV dT .

T1

3. Для некоторой химической реакции изменение теплоемкости как функции температуры выражается уравнением

Сз a bT cT2 . Величина a, b и c больше нуля. График зависимости теплоты этой реакции от температуры (в том тем-

12

пературном интервале, для которого справедливо данное уравнение) имеет вид:

Т Т

рения при 298 K больше по абсолютной величине для веществ

H2O или D2O :

1)для ответа на этот вопрос необходимо знать зависимость теплоты испарения от температуры;

2)величина температурного коэффициента равна для обоих веществ;

3)для H2O;

4)для D2O.

5.Тепловой эффект реакции СО + 3Н2 = СН4 + Н2О(Г), протекающей при температуре1200 К и постоянном объѐме (считать, что теплоѐмкость всех веществ в интервале температур от 298 до 1200 К постоянна и использовать теплоѐмкость при 298 К, взяв еѐ в справочнике) равен:

6. При температуре 300 К идеальный газ изотермически и обратимо расширяется от 10-2 до 10-1 м3. Количество поглощѐнного при этом тепла равно 17,26 кДж. В этом процессе

ВАРИАНТ 2

1.Соотношение между энтальпией и внутренней энергией данной термодинамической системы равно:

1)H U p V ;

2)H U R;

3)H U RT ;

4)H U pV .

2.Характер зависимости теплового эффекта химической реакции от температуры определяется:

1)в зависимости от знака C в данном интервале температур: растет, если C 0; уменьшается, если C 0; не меняется, если C = 0;

2)растет с ростом температуры, если одновременно уве-

личивается C;

3)при увеличении температуры тепловой эффект всегда

растет;

4)при увеличении температуры растет, если одновре-

менно возрастает величина d H .dT

3. Для расчѐта с возможно большей точностью теплового эффекта реакции CO + 3H2 = CH4 + H2O (Г) при 500 К необходимы следующие справочные данные:

14

1)теплоты образования при 25 0С метана, воды, окиси углерода и молекулярного водорода;

2)теплоты образования воды, метана и оксида (11) углерода в стандартных условиях при 25 0С и эмпирические коэффициенты уравнения зависимости теплоемкости от температуры для всех веществ-участников реакции;

3)теплоты сгорания всех веществ-участников реакции и их средние теплоемкости;

4)теплоты сгорания воды, метана и окиси углерода при

500 0С.

4. Соотношение между теплотой при постоянном давлении и постоянном объеме в интервале температур от 298 до 600 К для реакции 2CO = CO2 + C имеет вид:

1) H U ;

2) H U ;

3) H U ;

4) определенный вывод можно сделать только на основании данных о конкретных условиях протекания реакции (T, P).

5. 160 г азота находятся при 0 0С и 1 атм. Теплота процесса изохорического увеличения давления до 1,5 атм. равна:

1) 2424 кДж; 2) 2,82 кДж; 3) 16,2 кДж; 4) 1600 кДж.

6. Тепловой эффект образования AlF3 из простых веществ при 500 К и давлении 1 атм. (в интервале 298 – 500 К теплоѐмкость всех веществ принять постоянными и использовать теплоѐмкость при 298 К) равен:

1)3198 кДж/моль;

2)-2974 кДж/моль;

3)222 кДж/моль;

4)-1487,2 кДж/моль.

15

ВАРИАНТ 3

1. Уравнение первого закона термодинамики и величины, входящие в это уравнение, зависящие от пути процесса, имеют вид:

1)Q = U + A; Q и A;

2)Q = U + A; Q и U;

3)A = Q +U; U;

4)Q = A + U; U и A.

2. Тепловым эффектом химической реакции называют:

1)количество тепла, которое выделяется или поглощается при протекании химической реакции;

2)количество энергии, которое выделяется или поглощается в виде теплоты при необратимом протекании химической реакции при постоянстве объема;

3)количество энергии, которое система выделяет или поглощает в виде теплоты при полном необратимом протекании химической реакции при постоянстве температуры и объема или давления и температуры;

4)количество тепла, которое выделяется или поглощается при необратимом протекании химической реакции при постоянстве давления и температуры.

3.Данные, необходимые для расчета внутренней энергии

впроцессе испарения некоторого количества жидкости вдали от критической температуры, имеют вид:

1)температура испарения жидкости, масса и теплоемкость жидкости, давление насыщенного пара;

2)масса и теплота испарения жидкости; объем ее насыщенного пара;

3)масса жидкости и теплота испарения при заданной температуре;

16

4) удельные объемы пара и жидкости и теплота ее испарения.

4. Формула для расчета работы в процессе изобарического повышения температуры 1 моль идеального газа от T1 до T2 имеет вид:

1) A = 0;

2) A = Cp (T2 – T1);

3) A Cp lnT2 ;

T1

4) A = R (T2 – T1).

5. Для реакции СН3ОН(г) + 3/2О2 = СО + Н2О(г) зависимость теплового эффекта от температуры выражается уравнением (в Дж):

∆Нт = -684,71. 103 + 36,77Т− 38,56 . 10 -3Т + 8,21 . 10 -6 Т3

+2,88 . 10 5/ Т.

Изменение теплоѐмкости ∆Cp для этой реакции при 500 К равно:

объѐме (Qр − Qv) реакции

СН3СНО(г) + Н2 = С2Н5ОН(ж),

протекающей при 298 К и при 400 К (С2Н5ОН в газообразном состоянии), равна:

ВАРИАНТ 4

1. Соотношение между CP и CV для идеального газа равно:

1)CP + CV = R;

2)CP = CV + R;

3)С R ; С

4)CP = CV + RT.

2. В изолированной системе протекает реакция сгорания водорода с образованием жидкой воды. Изменение внутренняя энергия и энтальпия системы при этом таково:

1) внутренняя энергия и энтальпия не меняются;

2) внутренняя энергия остаѐтся постоянной, энтальпия системы изменяется;

3) энтальпия, и внутренняя энергия изменяются;

4) энтальпия остаѐтся постоянной, внутренняя энергия изменяется.

3. Стандартная теплота образования данного вещества

это:

1)энтальпия образования 1 моль данного соединения из простых веществ, взятых в устойчивом сотоянии, при 298 К и давлении 1 атм.;

2)энтальпия образования данного соединения из простых веществ при 0о С и давлении 1 атм.;

3)энтальпия образования данного соединения из простых веществ при давлении 1 атм.;

4)энтальпия образования данного соединения из элементов, находящихся в стандартном состоянии.

18