ПРИМЕРЫ ТИПОВЫХ ЭКЗАМЕНАЦИОННЫХ ЗАДАЧ

Раздел 1. Термохимия

1.1. Примеры задач с решениями

• Задача 1. Запишите термохимическое уравнение реакции, если известно, что при образовании 1 моль газообразного хлороводорода HCl из простых веществ в стандартных условиях выделяется 92 кДж теплоты.

Решение

Термохимическими уравнениями называют уравнения химических реакций, записанные с указанием значения энтальпии DH (кДж) и агрегатного состояния участвующих в реакции веществ.

Энтальпия реакции DH⁰ = Q_p = ‑92 кДж, появление знака (‑) связано с тем, что энтальпии экзотермических реакций принято считать отрицательными.

Термохимическое уравнение реакции

1/2H_2(г) + 1/2Cl_2(г) = HCl_(г), ∆Н⁰ = – 92 кДж.

Возможен другой вариант ответа, получаемый удвоением этого уравнения:

H_2(г) + Cl_2(г) = 2HCl_(г), ∆Н⁰ = – 184 кДж.

• Задача 2. Рассчитайте стандартную энтальпию образования Al₂O_3(т), если известно термохимическое уравнение

4Al _(т) + 3O_{2 (г)} = 2Al₂O_{3 (т)} , DH⁰ = – 3340 кДж.

Решение

Энтальпией образования вещества называют энтальпию реакции образования 1 моль данного вещества из простых веществ, устойчивых в стандартных условиях. Уравнение приведенной реакции соответствует образованию 2 моль оксида алюминия из простых веществ – алюминия и кислорода. С термохимическими уравнениями можно проводить простейшие математические процедуры: складывать, вычитать, умножать или делить на какое-либо число. Разделим уравнение реакции на два, чтобы оно соответствовало образованию 1 моль вещества (пропорционально уменьшим и значение энтальпии):

2Al _(т) + 3/2O_{2 (г)} = Al₂O_{3 (т)}, .

Ответ: стандартная энтальпия образования оксида алюминия

• Задача 3. Расположите формулы веществ (см. таблицу) в порядке увеличения устойчивости. Ответ мотивируйте.

Вещество	DH0обр , кДж/моль
H2O (г)	-242
H2S (г)	-20
H2Se(г)	+85
H2Te (г)	+154

Решение

Значения энтальпий образования позволяют сравнивать устойчивость однотипных соединений: чем меньше значение энтальпии образования, тем устойчивее соединение. Расположение формул веществ в порядке увеличения устойчивости

H₂Te _(г) H₂Se _(г) H₂S _(г) H₂O _(г).

• Задача 4. Запишите, какое соотношение существует между энтальпиями реакций DH₁, DH₂ и DH₃, если известны термохимические уравнения.

1) С _{(графит)} + O_2(г) = CO_2(г), DH₁;

2) С _{(графит)} + 1/2O_2(г) = CO_(г), DH₂;

3) CO_(г) + 1/2O_2(г) = CO_{2 (г)}, DH₃.

Решение

Термохимические уравнения можно складывать, вычитать и т. д. Уравнение (1) может быть получено сложением уравнений (2) и (3), т.е.

Ответ:

• Задача 5. Определите по справочным данным стандартную энтальпию реакции

С₂H₅OH_(ж) + 3O_2(г) = 2СО_2(г) + 3H₂O_(г).

Вещество	C2H5OH(ж)	O2(г)	CO2(г)	H2O(г)
DH0обр, кДж/моль	‑278	0	‑394	‑242

Решение

Значение энтальпии реакции находим по первому следствию закона Гесса

Ответ:

• Задача 6. Рассчитайте количество теплоты, выделяющейся (или поглощающейся) при гашении 1 кг извести в стандартных условиях. Значения стандартных энтальпий образования веществ приведены в таблице.

Вещество	DH0обр , кДж/моль
CaO(т) Н2О(ж) Са(ОН)2(т)	–635 –286 –987

Решение

Уравнение реакции гашения извести:

CaO_(т) + Н₂О_(ж) = Са(ОН)_2(т).

Тепловой эффект реакции равен энтальпии реакции, значение которой находим по первому следствию закона Гесса:

Энтальпия реакции отрицательна, т.е. при гашении извести теплота выделяется. Количество теплоты Q = H⁰ = ‑66 кДж соответствует гашению 1 моль СаО. Рассчитываем количество вещества, содержащееся в 1 кг оксида кальция:

Количество теплоты, выделяющейся при гашении 1 кг извести,

Ответ: при гашении 1 кг извести в стандартных условиях выделяется 1175 кДж теплоты.