Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Алгоритм решения задач по химии. Часть 1. Практикум. Учебное пособие
.pdf
ΔS°
хр =S °N2(Г)
+ 3S°
H2(Г)
– 2S°
= 191,5 + 3(130,5) – 2(192,6) =
NH3(Г)
= 191,5 + 391,5 – 385,2 = 197,8 Дж/К.
Стандартная температура процесса равна 298 К. Рассчиты-
вая величину ΔGхр, необходимо помнить, что значения Нхр и
ΔS
нужно выразить в одних единицах:
хр
ΔG°хр = 92400 Дж – (298 К·197,8 Дж/К) = 92400 – 58944,4 =
= 33455,6 Дж.
Так как ΔG°хр = 33,5 кДж > 0 процесс разложения аммиака в
стандартных условиях невозможен.
Определим начальную температуру самопроизвольного
протекания процесса. Процесс начинается с той температуры,
при которой ΔG
тогда Н
хр
Т
нач
= ТΔS
= 0, т.е. ΔG
хр
, а Т
хр
нач
хр = Нхр
= Нхр/ΔSхр:
– ТΔS
хр
= 0,
= 92400 Дж / 197,8 Дж/К = 467 К (+ 194 °С).
Ответ: процесс будет протекать самопроизвольно при темпера-
туре, превышающей 194 °С, в стандартных условиях процесс
разложения аммиака не происходит.
Задачи для самостоятельного решения
1. Реакция протекает по схеме: Fe
(К)
+ S
= FeS
(К)
. Какое
(К)
количество теплоты выделится, если прореагирует 11,2 г Fe?
Ответ: 20 кДж.
2. Вычислите значения ∆Н°хр для протекающих в орга-
низме процессов превращения глюкозы:
C6H12O
C6H12O
= 2C2H5OH
6(K)
+ 6O
6(K)
2(Г)
= 6CO
+ 2CO
(Ж)
2(Г)
+ 6H2O
2(Г)
(Ж)
; (1)
. (2)
Какая из этих реакций поставляет организму больше энергии?
Ответ: ∆Н°
2PH
3(Г)
(1) = -69 кДж; ∆Н°хр (2) = 2802,8 кДж.
хр
3. Определите ∆Н°
+ 4O
2(Г)
= P2O
5(К)
PH3, исходя из уравнения:
обр.
+ 3H2O
, если ∆Н°
(Ж)
= –2360 кДж.
хр
Ответ: 5,3 кДж/моль.
61
4. При окислении 56 г железа выделилось 411,35 кДж
теплоты. Составьте термохимическое уравнение этого процесса
и определите ∆Н°
Fe2O3.
обр.
Ответ: 822,7 кДж/моль.
5. Процесс выражен уравнением:
4NH
+ 3O
3(Г)
2(Г)
= 2N
+ 6H2O
2(Г)
. Рассчитайте ∆Н°хр и ∆G°хр.
(Ж)
Будет ли процесс протекать самопроизвольно при стандартных
условиях?
Ответ: ∆Н°
= -1530 кДж; ∆G°хр = -1357 кДж.
хр
6. Определите величину и знак изменения энтропии
в стандартных условиях следующего процесса:
2NH
3(Г)
= N
2(Г)
+ 3H
2(Г)
.
Ответ: ∆S = 197,8 Дж/К.
7. Рассчитайте ∆G
при 25 °С и 1200 °С, указав, в
хр
каком случае процесс протекает самопроизвольно.
Fe2O
Ответ: ∆G25 = - 31,3 кДж, ∆G
3(К)
+3CO
= 2Fe
(Г)
+ 3CO
(к)
.
2(Г)
= - 49,2 кДж.
1200
8. Пользуясь справочными данными, установите, протекание каких из нижеследующих реакций возможно в стандартных условиях:
а) N
б) 4HCl
в) Fe2O
2(Г)
+ 1/2O
+ O
(г)
+ 3CO
3(К)
2(Г)
2(г)
= N2O
= 2Cl
= 2Fe
(Г)
;
(Г)
+ 2H2O
2(Г)
(к)
+ 3CO
(Ж)
2(Г)
;
.
Ответ: б) и в).
9. Вычислите ∆S°
а) SO
3(Г)
+H2O
для процессов:
хр
= H2SO
(Ж)
4(Ж)
; б) SO
3(Ж)
+ H2O
= H2SO
(Ж)
4(Ж)
.
Ответ: а) -161,16Дж/К; б) – 169,3 Дж/К.
10. Для реакции разложения: CaCO
3(К)
= CаO
+ СO
(К)
2(г)
определите ∆Gхр при стандартных условиях и 750 °С, в каком
случае процесс протекает самопроизвольно?
Ответ: 130,6 кДж; -571,5 кДж.
11. Исходя из термохимического уравнения реакции:
3CaO
∆Н°
+ P2O
(К)
ортофосфата кальция.
обр
= Ca3(PO4)
5(К)
2(К)
, ∆Н°
= –739 кДж, определите
хр
Ответ: - 4120,8 кДж/моль.
62
12. Рассчитайте ∆Gхр при стандартных условиях, возмож-
но ли самопроизвольное протекание процесса?
8Al
+ 3Fe3O
(К)
4(К)
= 9Fe
+ 4Al2O
(К)
3(К)
Ответ: -3283 кДж.
13. Определите ∆Н°
этилена, используя следующие
обр.
данные:
а) С2Н
б) С
в) Н
4(Г)
(графит)
+ 1/2 О
2(Г)
+ 3О
+ О
2(Г)
2(Г)
2(Г)
= 2СО
= СО
= Н
2(Г)
2О(Г)
+ 2Н
2(Г)
, ∆Н°
, ∆Н°
, ∆Н°
2О(Г)
= –393,5 кДж;
хр
= –241,8 кДж.
хр
хр
= –1323 кДж;
Ответ: 52,4 кДж/моль.
14. Исходя из уравнения реакции:
СН3ОН
вычислите ∆Н°
+ 3/2О
(Ж)
обр СН3ОН(Ж)
2(Г)
= СО
2(Г)
+2Н
2О(ж)
, ∆Н
= –726,5 кДж,
хр
. Определите величину и знак изменения энтропии процесса при стандартных условиях.
Ответ: -201,0 кДж/моль; -263,6 Дж/К.
15. ∆Н°
химическое уравнение реакции образования Al
обр.
Al2O
= –1675,7 кДж/моль. Запишите термо-
3(К)
и рассчи-
2O3(К)
тайте, чему равна энтальпия процесса, если в реакцию вступит
108 г Al.
Ответ: -3353,6 кДж.
16. Пользуясь справочными данными, покажите,
что в стандартных условиях процесс невозможен:
Cu
N
+ ZnO
(К)
17. Рассчитайте ∆Н°хр и ∆S°
2(Г)
+ 3H
= 2NH
2(Г)
и определите, при какой температуре
3(Г)
= CuO
(К)
(К)
+ Zn
(К)
.
процесса:
хр
наступит равновесие.
Ответ: ∆Н°
= -92,4 кДж; ∆S°хр = -197,8 Дж/К; 194 °С.
хр
63
ЗАДАЧИ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ
1. Какая масса хлора прореагировало с йодидом калия, если при этом получилось 25, 4 г йода ?
Ответ: 7,1 г.
2. Какая масса аммиачной селитры понадобится, содержащей 97,5 % мас. нитрата аммония, для внесения на 15 га под
пшеницу при норме 50 кг азота на 1 га ?
Ответ: 2,2 т.
3. Pacтвop хлорида кальция применяется как кровоостанавливающее средство. Сколько кальция в виде ионов поступает
в организм при приеме столовой ложки (15 см3) раствора, содержащего в 100 см
3
5 г СаС12∙6H2O ?
Ответ: 0,14 г.
4. В костях содержится до 58 % мас. фосфата кальция. Ка-
кая масса фосфора содержится в 10 кг костей ?
Ответ: 1,16 кг.
5. Кристаллогидрат хлорида бария содержит 14,8 %
мас. кристаллзационной воды. Определить формулу этого кристаллогидрата.
Ответ: ВаС1
·2H2O.
2
6. Плотность по водороду паров белого фосфора равна
124. Найдите сколько атомов содержит молекула фосфора в
этом случае.
Ответ: 8.
7. Какой объем аммиака можно получить, нагревая смесь
20 г хлорида аммония 20 г гидроксида кальция, приняв, что выход составляет 98 % от теоретически возможного ?
Ответ: 8,1 дм
3
.
8. В промышленности железный купорос FeSO4∙7H2O. C
получают как побочный продукт на металлообрабатывающих
заводах. Какое количество железного купороса получится из
1 т железа ?
Ответ: 3178 кг.
9. Вычислите, какая масса серной кислоты может вступить в реакцию с 4,8 г магния. Чему равен объем выделившегося при этом водорода ?
Ответ: 19,6 г; 4,48 дм3.
64
10. При анализе образца руды, содержащей минерал суль-
фид меди ( II ), обнаружено 10,58 г меди. Какова масса этого соединения в образце ?
Ответ: 15,87 г.
11. Какая масса оксида алюминия образуется привосстановлении алюминием 800 г оксида железа ( III ) ?
Ответ: 510 г.
12. Определите молекулярную массу газа, плотность которого 1,34 г/дм
3
.
Ответ: 30 а. е. м.
13. Какую массу карбоната кальция можно получить из
212 г карбоната натрия и 220 г хлорида кальция?
Ответ: 198 г.
14. К раствору, содержащему 0,2 моль хлорида железа (III)
прибавили 9,6 г гидроксида натрия. Какое количество гидроксида железа ( III ) образовалось ?
Ответ: 0,08 моль
15. Какой объем углекислого газа выделится при растворении в кислоте 5 г извести, содержащей 12,5 % мас. карбоната
кальция ?
Ответ: 140 см
3
.
16. Смесь, содержащую 0, 92 г бромида магния и 1,17 г
хлорида натрия растворили в воде и прибавили избыток нитрата
серебра. Какова масса образовавшегося осадка ?
Ответ: 3,81 г.
17. При сжигании 3 г антрацита получилось 5,3 дм
3
диок-
сида углерода (н. у.). Какова массовая доля углерода в антраците ?
Ответ: 93 %.
18. Смесь алюминия и оксида алюминия массой 7,8 г обработали избытком раствора гидроксида натрия. При этом выделилось 3,36 дм3 водорода. Определите состав (% мас.) смеси.
Ответ: 51 %; 49 %.
19. Какая масса раствора с массовой долей серной кислоты 20 % потребуется для получения 56 дм3 водорода в результате реакции цинка и серной кислоты (н. у.) ?
Ответ: 1,064 кг.
65
20. Жидкий кислород перевозят в транспортных танках,
вмещающих 3,2 т кислорода. Какой объем займет такое количество газообразного кислорода при нормальных условиях ?
Ответ: 2240 м
3
.
21. Какова масса аммиака, полученного при взаимодей-
ствии достаточного количества азота с 33, 6 и водорода, если
потери составляют 40 % ?
Ответ: 10,2 кг.
22. В коробке противогаза находится 40 г активированного угля. Какая масса хлора может адсорбироваться противогазом, если 1 кг такого угля адсорбирует 235 см
3
хлора (н. у.)?
Ответ: 0,025 г.
23. При прокаливании 1,6 г смеси карбоната цинка и оксида, цинка получено 1,248 г оксида цинка. Каков состав исходной смеси ?
Ответ: 1 г; 0,6 г.
24. Какая масса кристаллического кремния получится при
восстановлении коксом 300 кг оксида кремния (IV) ?
Ответ: 140 кг.
25. Какая масса хлорида натрия и серкой кислоты потребуется для получения при нагревании 3 дм
3
хлороводорода ?
Ответ: 7,3 г; 6,6 г.
26. Технический сульфид железа содержит 57 % Fе S.
Какой объем сероводорода можно получить из 1 кг такого реактива (н. у.)?
Ответ: 146 дм
27. Какая масса лития вступила в реакцию с водой, если
выделилось 1 дм
3
.
3
газа (н. у.)?
Ответ: 0, 625 г.
28. В реакцию вступило 7,4 г гидроксида кальция и 3,96 г
диоксида углерода. Определите массу образовавшегося осадка.
Ответ: 9 г.
29. Баллон со сжатым водородом, вмещает 0,5 кг водорода. Какой объем займет эта масса газа при нормальных условиях?
Ответ: 5,6 м
3
.
66
30. При взаимодействии нитрата серебра с хлоридом калия выделилось 0,7167 г хлорида серебра. Какая масса нитрата
серебра вступила в реакцию ?
Ответ: 0,84 г.
31. Имеется смесь оксида кальция и металлического кальция массой 10 г. Определите массы того и другого вещества в
смеси, если при реакции 2 г этой смеси с водой выделилось
224 см3 водорода?
Ответ: 2 г; 8 г.
32. Какую массу азотной кислоты можно получить из
170 г нитрата натрия?
Ответ: 126 г.
33. Какова массовая доля меди в кристаллогидрате
CuSO4∙5Н2О ?
Ответ: 25,5 %.
34. Какой объем водорода должен прореагировать с достаточным количеством азота, чтобы получить 34 кг аммиака, если
выход составляет 20 % от теоретически возможного ?
Ответ: 224 дм
3
.
35. Какому количеству оксида фосфора (V) соответствует
392 кг фосфорной кислоты ?
Ответ: 2 моля.
36. Хлоропроизводное предельного углеводорода имеет
молекулярную массу 237. Состав соединения (% мас.): хлора 89,9; углерода - 10,1. Найдите молекулярную формулу этого
вещества.
Ответ: C2Cl6.
37. При некоторой температуре равновесие в гомогенной
системе: 2NO
новесных концентрациях: [NO2]
↔ 2NO + O2 установилось при следующих рав-
2
= 0,8 моль/дм3, [NO]Р =
Р
= 3,2 моль/дм3. Найдите константу равновесия и начальную
концентрацию NO
Ответ: Кр = 25,6; [NO2]
.
2
= 4 моль/дм3.
нач
38. В гомогенной равновесной системе:
CO + Cl2 ↔ COCl2 равновесные концентрации веществ со-
ставляли: [CO]Р = 0,2 моль/дм3, [Cl2]Р = 0,3 моль/дм3,
67
[COCl2]Р = 1,2 моль/дм3. Вычислите константу равновесия и
начальные концентрации CO и Cl
Ответ: [CO]
= 1,4 моль/дм3, [Cl2]
нач
.
2
= 1,5 моль/дм3, Кр = 20.
нач
39. Запишите кинетические уравнения следующих процессов: а) 2SO
40. Реакция идет по уравнению: H
+ O
2(Г)
б) CaO
в) NaOH
2(Г)
+ CO
(К)
(Ж)
= 2SO
+ HCl
3(Г)
= CaCO
2(Г)
= NaCl
(Ж)
,
(Ж)
3(К)
,
+ Н
2(Г)
2О(Ж)
+ J
.
2(Г)
= 2HJ
. Кон-
(Г)
станта скорости реакции при некоторой температуре равна 0,16 дм3/(моль∙c). Начальные концентрации веществ составили: [H
= 0,04 моль/дм3, [J2]
2]нач
= 0,05 моль/дм
нач
3
. Вычислите
начальную скорость реакции и скорость еѐ через некоторое время, когда концентрация водорода уменьшилась на 0,01
моль/дм
Ответ:
3
.
= 3,2∙10-4 моль/(дм3∙c);
нач
= 1,9∙10
-4
моль/(дм
3
∙c).
41. Запишите кинетические уравнения процессов:
PCl
= PCl
5(Г)
4Al
+ 3O
(К)
CO
+ С
2(Г)
42. Исходные концентрации [CO]
3(Г)
= 2Al2O
2(Г)
= 2СО
(ГР)
+ Cl
2(Г)
(Г)
,
3(К)
.
,
= [H2O]
нач
нач
=
= 0,03 моль/дм3. Вычислите равновесные концентрации СО2, H2O,
H2 в равновесной системе: СО
(Г)
+ Н
2О(Г)
↔ СО
2(Г)
+ Н
2(Г)
, если
[CO]Р к моменту равновесия равна 0,01 моль/дм3. Рассчитайте
К
.
Р
Ответ: [СО2]р = 0,02 моль/дм3, [H2O]р = 0,01 моль/дм3, [H2]р =
= 0,02 моль/дм3, Кр = 4.
43. В каком направлении произойдѐт смещение равновесия
при повышении температуры и давления в каждом из равновесных процессов:
а) 2СО
б) 2SO
↔ СО
(Г)
↔ 2SO
3(Г)
2(Г)
2(Г)
+ С
+ O
(К)
2(Г)
+ 656 кДж;
– 736 кДж.
44. Запишите кинетическое уравнение гомогенного про-
цесса, протекающего по уравнению: АВ + 2С = А + ВС2. Определите, во сколько раз увеличится скорость реакции, если [АВ]
увеличить в 2 раза, а [C] – в 3 раза?
Ответ: в 18 раз.
68
45. Запишите кинетическое уравнение гетерогенного про-
цесса: 4Fe
(К)
+ 3О
= 2Fe2O
2(Г)
. Определите, как изменится ско-
3(К)
рость реакции, если давление в системе повысится в 2 раза?
Ответ: увеличится в 8 раз.
46. Запишите кинетическое уравнение гомогенного процес-
са, протекающего по схеме: А + 2В =АВ
. Во сколько раз уве-
2
личится скорость реакции, если: а) концентрацию вещества А увеличить в 2 раза, б) концентрации обоих веществ увеличить в
2 раза?
Ответ: а) в 2 раза, б) в 8 раз.
47. Константа скорости гомогенной реакции: 2А + В
= С, равна 0,5 дм6/(моль2∙c). Рассчитайте скорость реакции
при [A] = 0,6 моль/дм
скорость реакции через некоторое время, если к этому моменту
концентрация вещества В уменьшится на 0,1 моль/дм
Ответ:
= 0,144 моль/(дм3∙c),
нач
3
и [B] = 0,8 моль/дм
= 0,056 моль/(дм3∙c).
3
. Чему будет равна
3
?
48. КР гомогенной равновесной системы:
N2 + 3H2 ↔ 2NH
весные концентрации водорода и аммиака соответственно равны 0,2 и 0,08 моль/дм
, при некоторой температуре равна 0,1. Равно-
3
3
. Вычислите равновесную и начальную
концентрации азота.
Ответ: [N2]
= 0,125 моль/дм3, [N2]р = 0,165 моль/дм3.
нач
49. Каким путем можно повысить выход NH3 в равно-
весном гомогенном процессе: N
+ 3H2 ↔ 2NH3 + Q?
2
50. Реакция между газообразными NO и Сl2 протекает по
уравнению: 2NO + Сl
= 2NOCl. Как изменится скорость реак-
2
ции при увеличении: а) концентрации NO в 2 раза, б) концентрации Сl
в 2 раза, в) концентраций обоих исходных веществ в
2
2 раза?
Ответ: а) увеличится в 4 раза, б) увеличится в 2 раза, в) увеличится в 8 раз.
51. Как изменится скорость реакции:
2NO
(Г)
+ О
= 2NO
2(Г)
, если: а) увеличить давление в системе в
2(Г)
3 раза, б) увеличить объем системы в 2 раза, в) повысить концентрацию NO в 3 раза?
Ответ: а) увеличится в 27 раз, б) уменьшится в 8 раз, в) увеличится в 9 раз.
69
52. Константа равновесия гетерогенного процесса:
FeO
+ CO
(К)
↔ Fe
(Г)
+ CO
(К)
, при некоторой температуре равна
2(Г)
0,5. Найдите равновесные концентрации CO и CO2, если:
[CO]
= 0,05 моль/дм3, [CO2]
нач
= 0,01 моль/дм3.
нач
Ответ: [CO]р = 0,04 моль/дм3, [CO2]р = 0,02 моль/дм3.
53. Гомогенная реакция протекает по уравнению:
H2 + J2 = 2HJ. Константа скорости реакции равна
0,16 дм3/(моль∙c). Начальные концентрации водорода и йода со-
ответственно равны 0,04 и 0,05 моль/дм
скорость реакции и скорость ее через некоторое время, когда
концентрация водорода [H2]
Ответ:
= 3,2∙10-4 моль/(дм3∙c);
нач
= 0,03 моль/дм
54. При синтезе газообразного фосгена COCl
равновесие: Cl
+ CO ↔ COCl2. При определѐнных условиях
2
3
. Вычислите начальную
3
.
= 1,9∙10-4 моль/(дм3∙c).
имеет место
2
равновесные концентрации веществ соответственно равнялись: [Cl2]p = 0,2 моль/дм3, [CO]p = 0,1 моль/дм3, [COCl2]p =
= 0,2 моль/ дм3. Определите КР и начальные концентрации хлора
и оксида углерода (II).
Ответ: К
= 10, [Cl2]
Р
= 0,4 моль/дм3, [CO]
нач
55. В системе: Cl2 + CO = COCl
= 0,3 моль/дм3.
нач
, концентрацию хлора
2
увеличили с 0,02 до 0,06 моль/дм3, а концентрацию оксида углерода (II) с 0,03 до 0,12 моль/дм3. Во сколько раз возросла при
этом скорость реакции?
Ответ: в 12 раз.
56. Найдите константу равновесия реакции:
N2O4 ↔ 2NO2, если начальная концентрация N2O4 составляла
0,16 моль/дм3, а к моменту равновесия прореагировало 50 %
N2O4.
Ответ: К
= 0,08.
р
57. Во сколько раз изменится скорость гомогенной реак-
ции: 2А + В = А2В, если концентрацию А увеличить в 2 раза, а
концентрацию В одновременно уменьшить в 2 раза?
Ответ: увеличится в 2 раза.
58. В каком направлении сместятся равновесия:
а) 2СО
б) N
(Г)
+ О
2(Г)
2(Г)
+ О
↔ 2СО
↔ 2NO
2(Г)
2(Г)
, ∆Н°
, ∆Н°
(Г)
= –566 кДж,
хр
= 180 кДж;
хр
при понижении температуры и повышении давления?
70
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]