Тема 4: енергетика хімічних процесів

Завдання 4.1

1. Обчислити Н^о₂₉₈ метилового спирту, виходячи з рівняння:

2СН₃ОН(р) + 3O₂(г)  2СO₂(г) + 4Н₂O(г); Н^o₂₉₈(х.р.) = – 793,3 кДж;

Н^o₂₉₈(H₂О) = – 241,84 кДж/моль; Н^o₂₉₈(СO₂) = – 393,51 кДж/моль.

2. Реакція згоряння магнію перебігає за рівнянням: 2Mg(к) + O₂(г) = 2MgO(к), Н^o₂₉₈(х.р.)= – 1203,6 кДж. Скільки тепла виділиться при згорянні 1,2 кг магнію?

3. Не проводячи обчислень, визначте знак зміни ентропії в наступних процесах:

a) 4CO(г) + 2SO₂(г) = 2S(т) + 4CO₂(г); б) 4FeS₂ (т) + 11O₂(г) = 2Fe₂O₃(т) + 8SO₂(г);

в) 2Cl₂(г) + 2H₂O(г) = 4HCl(г) + O₂(г)

2. Шляхом розрахунків установіть, пряма, чи зворотна реакція перебігатиме за стандартних умов у системі: C(граф) + СО₂(г) → 2СО(г);

G⁰₂₉₈ (СО_(г))= – 137,24 кДж/моль; G⁰₂₉₈ (СО_2(г))= – 394,38 кДж/моль.

Завдання 4.2

1. Обчисліть ΔH^o₂₉₈ хімічної реакції: SO₂(г) + 2H₂O(p) + Вr₂(p) → Н₂SO₄(р) + 2HВr(г)? ΔН^o₂₉₈(SO₂(г)) = – 269,9 кДж/моль; ΔН^o₂₉₈(H₂SO₄(p)) = – 811,3 кДж/моль;

ΔН^o₂₉₈(H₂O(p)) = – 285,84 кДж/моль; ΔН^o₂₉₈(HВr(г)) = – 36,23 кДж/моль.

2. Обчисліть G⁰₂₉₈ реакції: СО(г) + 3Н₂(г) = СН₄(г) + Н₂О(г), якщо G⁰₂₉₈ кДж/моль: СО(г) – 137,24; СН₄(г) – 50,79; Н₂О(г) – 228. Чи можна добути метан, використовуючи цю реакцію?

3. Не здійснюючи обчислень, визначте знак зміни стандартної ентропії у наступних процесах: а) 2С₂Н₂(г) + 5О₂(г) → 4СО₂(г) + 2H₂O(р); б) С₂Н₅ОН(р) + 3О₂(г) → →2СО₂(г) + 3H₂O(г); в) 2С₂Н₆(г) + 7О₂(г) → 4СО₂(г) + 6H₂O(г).

4. Використовуючи табличні дані, обчисліть ентальпію утворення 2,5 молів СS₂. Н^o₂₉₈(СS₂) = 87,8 кДж/моль.

Завдання 4.3

1. Визначте Н⁰₂₉₈ утворення H₂S за термохімічним рівнянням: H₂S(г) + 3/2O₂(г) = =H₂O(г) + SО₂(г); Н⁰_{298, х.р.} = – 518,59 кДж,Н^o₂₉₈(SO₂) = – 296,9 кДж/моль.

2. Чи може за стандартних умов перебігати реакція:

6NaI(к) + 4Н₂SO₄(p) → 3Na₂SO₄(к) + 3I₂(к) + S(к) + 4H₂O(р)?

ΔG^o₂₉₈(H₂SO₄(p)) = – 742 кДж/моль; ΔG^o₂₉₈(NaI(к)) = – 285,3 кДж/моль; ΔG^o₂₉₈(Na₂SO₄(к)) = – 1266,8 кДж/моль; ΔG^o₂₉₈(H₂O(p)) = – 237,5 кДж/моль.

3. Не проводячи обчислень, визначте якісно, в яких хімічних реакціях зміна стандартної ентропії реакції буде від’ємною: а) PCl₃(г) + Cl₂(г) = PCl₅(г);

б) 3As₂O₃(к)+2O₃(г)=3As₂O₅(к); в) СаО(к)+С(графіт)=Са(к)+СО(г)

4. Для реакції: 2Са(т) + О₂(г) = 2СаО(к) Н⁰₂₉₈ (x.р.) = – 1271,6 кДж. Зміна енергії Гiбса при 25°С дорівнює – 1200,36 кДж. Визначте S⁰₂₉₈ для цієї реакції.

Завдання 4.4

1. Обчислити зміну ентальпії у реакції: S(ромб.) + 2N₂О(г)  SO₂(г) + 2N₂(г)

Н^o₂₉₈(N₂О) = 81,55 кДж/моль; Н^o₂₉₈(SO₂) = – 296,9 кДж/моль.

2. Чи може мимовільно за стандартних умов перебігати реакція:

2Н₂S(г) + 3O₂(г)  2SO₂(г) + 2Н₂O(р); G^o₂₉₈(Н₂S) = – 33,02 кДж/моль;

G^o₂₉₈(SO₂) = – 300,37 кДж/моль; G^o₂₉₈(Н₂O(р)) = – 237,5 кДж/моль.

3. Не здійснюючи обчислень, визначте, у яких хімічних реакціях зміна стандартної ентропії буде від’ємною: а) РCl₃(г) + Cl₂(г) → РCl₅(г);

б) Cl₂(г) + 2НІ(г) → І ₂(к) + 2НCl(г); в) СаО(к) + 3C(графіт) → СаC₂(к) + СО(г);

4. Яка кількість тепла (кДж) виділяється при окисненні киснем 100 л оксиду азоту (ІІ), взятого за нормальних умов? Н⁰₂₉₈, кДж/моль: NO(г) 90,37; NO₂(г) 33,89.