Часть-1 дз метода
.pdfВариант 2
1. Вычислить стандартную энтальпию реакции
C2H4(г) H2(г) C2H6(г)
по следующим данным:
Hосгор.C2H4(г) 1411,1кДж/моль;
Hосгор.C2H6(г) 1559,7кДж/моль;
Hообр.H2O(ж) 285,8кДж/моль.
(−137,2 кДж)
2. Определить стандартную энтальпию образования жидкой воды,
используя следующие термохимические данные:
1) |
2Na |
(к) |
|
1 |
O |
2(г) |
Na |
2 |
O |
(к) |
; Ho 414,8кДж; |
||
|
|||||||||||||
|
|
2 |
|
|
|
|
1 |
|
|||||
2) |
2Na(к) 2H2O(ж) 2NaOH(к) H2(г); |
Ho2 280,2кДж; |
|||||||||||
3) |
Na2O(к) H2O(ж) 2NaOH(к); |
H3o |
151,2кДж. |
||||||||||
(−285,8 кДж/моль)
3. Энтальпии растворения BaCl2(к) в воде с образованием раствора состава BaCl 100H2O равна −11,8 кДж/моль, а энтальпия реакции
BaCl2(к) 2H2O(ж) BaCl2 2H2O(к)
составляет −30,8 кДж. Рассчитать энтальпию растворения в воде
кристаллогидрата BaCl2 2H2O(к) с образованием раствора состава
BaCl 100H2O. (19,0 кДж/моль)
4. Вычислить стандартное значение средней энтальпии связи азот-
водород в молекуле аммиака по следующим данным:
1) N |
2(г) |
2N |
(г) |
; |
Hо |
945,4кДж; |
|
|
|
1 |
|
||
|
|
|
|
|
|
110 |
2) H2(г) 2H(г); |
Hо2 436,0кДж; |
Hообр.NH3(г) 46,2кДж/моль.
(391,0 кДж/моль связи)
5. Зная величины
Hoобр.Сl (р-р,ст.с.) 167,1кДж/моль;
Hoобр.NaСl(к) 411,4кДж/моль;
Hoраств.NaCl(к) 3,9кДж/моль,
определить стандартную энтальпию образования иона Na в водном растворе. (−240,4 кДж/моль)
6. Вычислить энтальпию образования водного раствора серной кислоты состава H2SO4 75H2O, если энтальпии образования водных растворов H2SO4 моляльности 1,11 и 0,556 равны соответственно −887,2 и − 887,8 кДж/моль. (−887,5 кДж/моль)
Вариант 3
1. Стандартное значение внутренней энергии реакции
7
C2H6(г) 2O2(г) 2CO2(г) 3H2O(г)
составляет −1560,9 кДж. Вычислить стандартную энтальпию указанной реакции при 298,15 К. (−1559,7 кДж)
2. Определить стандартную энтальпию образования H2SO4(ж) ,
используя следующие термохимические данные:
1) H |
2(г) |
|
1 |
O |
2(г) |
H |
O |
(ж) |
; Ho |
285,8кДж ; |
|
||||||||||
|
2 |
|
2 |
|
1 |
|
||||
2) S |
O |
2(г) |
SO |
2(г) |
; |
Ho |
296,9кДж; |
(к,ромб.) |
|
|
|
2 |
|
||
|
|
|
|
|
|
111 |
|
3) SO2(г) |
1 |
O2(г) SO3(г); |
H3o 98,9 кДж; |
|
|||
2 |
|
|
|
4) SO |
3(г) |
H |
2 |
O |
(ж) |
H SO |
4(ж) |
; |
Ho |
132,6кДж. |
|
|
|
|
2 |
|
4 |
|
|
||||
(−814,2 кДж/моль) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
3. |
Энтальпии |
растворения |
в |
воде |
кристаллогидратов |
||||||
Cu(NO3)2 3H2O(к) и |
Cu(NO3)2 6H2O(к) |
с образованием раствора |
|||||||||
состава Cu(NO3)2 320H2O равны соответственно |
10,8 и 45,0 кДж/моль. |
||||||||||
Рассчитать энтальпию реакции: |
|
|
|
|
|
||||||
Cu(NO3)2 3H2O(к) 3H2O(ж) Cu(NO3)2 6H2O(к).
(−34,2 кДж)
4. Вычислить стандартное значение энтальпии связи азот–кислород в молекуле NO по следующим данным:
1)N2(г) 2N(г); H1о 945,4кДж;
2)O2(г) 2O(г); Hо2 498,4кДж;
Hообр.NO(г) 90,2кДж/моль.
(631,7 кДж/моль связи)
5. Зная величины
Hoобр.CaСl2(к) 795,9кДж/моль;
Hoраств.CaСl2(к) 81,4кДж/моль;
Hoобр.Ca2 (р-р,ст.с.) 543,1кДж/моль,
определить стандартную энтальпию образования иона Cl в водном растворе. (−167,1 кДж/моль)
6. Вычислить энтальпию разбавления водного раствора нитрата свинца моляльности 0,556 до моляльности 0,111 по следующим данным:
112
Hобр.Pb(NO3)2[р-р,Pb(NO3)2 100H2O] 425,2 кДж/моль;
Hобр.Pb(NO3)2[р-р,Pb(NO3)2 1000H2O] 417,6 кДж/моль.
(3,4 кДж/моль)
Вариант 4
1. Вычислить стандартную энтальпию реакции
CO(г) 2H2(г) CH3OH(г)
по справочным данным. Рассчитать стандартное значение внутренней энергии для этого процесса. (− 91,5 кДж; − 86,5 кДж)
2. Определить стандартную энтальпию образования газообразной воды, используя следующие термохимические данные:
1) |
2Сa |
(к) |
O |
2(г) |
2СaO |
(к) |
; |
Ho |
1270,2кДж; |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|||
2) |
Сa(к) 2H2O(г) Сa(OH)2(к) H2(г); |
Ho2 501,5кДж; |
||||||||
3) |
СaO(к) H2O(г) Сa(OH)2(к); |
H3o 108,2кДж. |
||||||||
(− 241,8 кДж/моль) |
|
|
|
|
|
|
|
|||
3. |
Энтальпии растворения |
FeSO4 7H2O(к) в воде с образованием |
||||||||
раствора |
состава |
FeSO4 400H2O |
равна 20,7 |
кДж/моль, а энтальпия |
||||||
реакции |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
FeSO4(к) 7H2O(ж) FeSO4 7H2O(к) |
|||||||
составляет −87,6 кДж. Рассчитать энтальпию реакции растворения в воде безводного сульфата железа(II) с образованием раствора состава
FeSO4 400H2O. (− 66,9 кДж/моль)
4. Вычислить стандартное значение средней энтальпии связи фосфор–водород в молекуле фосфина по следующим данным:
113
1)P(к,белый) P(г); H1о 316,5кДж/моль;
2)H2(г) 2H(г); Hо2 436,0кДж;
Hообр.PH3(г) 5,4кДж/моль.
(321,7 кДж/моль связи)
5. Зная величины
Hoобр.Сl (р-р,ст.с.) 167,1кДж/моль;Hoобр.KСl(р-р,ст.с.) 419,4кДж/моль;
Hoобр.Br (р-р,ст.с.) 121,4кДж/моль;
Hoраств.KBr(к) 19,8кДж/моль,
определить стандартную энтальпию образования KBr(к).(−393,5 кДж/моль)
6. Стандартная энтальпия образования CaCl2(к) равна
−795,9 кДж/моль, а энтальпия растворения этого соединения в воде с образованием растворов моляльной концентрации 2,78 и 1,11 равны соответственно −74,4 и −77,3 кДж/моль. Вычислить энтальпию образования раствора состава CaCl2 40H2O. (−872,2 кДж/моль)
Вариант 5
1. Вычислить стандартную энтальпию реакции
BaO(к) CO2(г) BaCO3(к)
по следующим данным:
Hообр.BaO(к) 548,0кДж/моль;
Hообр.BaCO3(к) 1211,0кДж/моль;
114
Hосгор.C(к,графит) 393,5кДж/моль.
(−269,5 кДж)
2. Какое количество теплоты выделится при сгорании 24 г метана,
если известны следующие термохимические данные:
1) |
СO |
2(г) |
С |
(к,графит) |
O |
2(г) |
; |
Ho 393,5кДж; |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
1 |
||||||
2) |
H2(г) |
1 |
O2(г) H2O(ж); |
|
Ho2 285,8 кДж; |
||||||||
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3) |
СH4(г) С(к,графит) 2H2(г); |
H3o 74,8кДж. |
|||||||||||
(1335,5 кДж) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
3. |
Энтальпии растворения |
NiCl2(к) и NiCl2 6H2O(к) в воде с |
|||||||||||
образованием |
раствора |
состава |
NiCl2 300H2O равны соответственно |
||||||||||
−80,1 и 7,9 кДж/моль. На основе этих данных рассчитать энтальпию реакции:
NiCl2(к) 6H2O(ж) NiCl2 6H2O(к) .
(−88,0 кДж)
4. Вычислить стандартное значение энтальпии связи водород–бром в молекуле бромоводорода по следующим данным:
1) |
Br |
Br |
|
; |
Hо |
30,9кДж; |
|
2(ж) |
2(г) |
|
1 |
|
|
2) |
Br |
2Br |
; |
Hо |
192,7кДж; |
|
|
2(г) |
(г) |
|
|
2 |
|
3) |
H2(г) 2H(г); |
|
H3о 436,0кДж; |
|||
Hообр.HBr(г) 36,3кДж/моль.
(366,1 кДж/моль связи)
5. Зная величины
Hoобр.KСl(р-р,ст.с.) 419,4кДж/моль;
115
Hoобр.KBr(р-р,ст.с.) 373,7кДж/моль;
Hoобр.NaСl(р-р,ст.с.) 407,5кДж/моль,
определить стандартную энтальпию образования в растворе бромида натрия. (− 361,8 кДж/моль)
6. Вычислить энтальпию растворения газообразного HBr в воде с образованием двумоляльного раствора по следующим данным:
Hобр.HBr(р-р,HBr 20H2O) 118,7 кДж/моль;
Hобр.HBr(р-р,HBr 50H2O) 119,9 кДж/моль;
Hoобр.HBr(г) 36,3кДж/моль.
(−83,0 кДж/моль)
11. ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ
Пример 1. Привести уравнения для вычисления констант равновесия
Kp и Kс следующих процессов:
а) CaCO3(к) 
CaO(к) CO2(г);
б) SO3(г) BaO(к) |
|
|
|
|
|
|
|
BaSO4(к); |
||||
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||
в) N2(г) 3H2(г) |
|
|
|
|
|
2NH3(г); |
||||||
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||
г) Cu(к) 2Ag (р-р) |
|
|
|
|
|
|
|
Cu2 (р-р) 2Ag(к). |
||||
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Для гомогенной реакции, протекающей в газовой фазе, установить отношение между Kp и Kс.
Решение. Для гетерогенных процессов концентрации веществ,
находящихся в конденсированной (жидкой или твёрдой) фазе, не входят в
116
выражение для константы равновесия. В связи с этим выражения для констант равновесия процессов а)–г) имеют вид:
а) Kс CCO2 ; Kp PCO2 ; |
|
|
|
|
|
||||||||||||||
б) Kc |
|
1 |
|
|
|
; Kp |
|
1 |
; |
|
|
|
|
|
|||||
C |
|
|
|
|
|
P |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
SO3 |
|
|
|
|
SO3 |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
(C |
NH3 |
)2 |
|
|
|
|
(P |
|
)2 |
|
|||||
в) Kc |
|
|
|
|
|
; Kp |
NH3 |
|
|
; |
|||||||||
C |
N2 |
(C |
H2 |
)3 |
P (P |
|
)3 |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
N2 |
H2 |
|
|
||||||
|
|
|
C |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
г) Kc |
|
Cu |
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
)2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
(C |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
Ag |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Из уравнения Менделеева–Клапейрона PV nRT следует, что
P n RT CRT,
V
где С – концентрация реагента в моль/л.
Тогда для процесса в) имеем:
|
(P |
|
|
)2 |
|
|
|
(C |
NH3 |
)2 |
(RT)2 |
|
2 |
|||
Kp |
NH3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Kc (RT) |
||||
P |
|
(P |
|
)3 |
C |
N2 |
(RT) (C |
H2 |
)3 |
(RT)3 |
|
|||||
|
N2 |
H2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
где показатель степени (−2) представляет собой разность между суммарным количеством газообразных веществ продуктов реакции и исходных веществ:
2 nгазпрод. nгазисх.в-в .
Пример 2. В замкнутый сосуд ввели газообразные вещества А, В и С, их исходные концентрации составили по 3 моль/л. После установления
всистеме химического равновесия
А(г) В(г) 
2С(г)
117
при некоторой температуре равновесная концентрация вещества С составила 5 моль/л. Вычислите равновесный выход продукта реакции С в тех же условиях, если исходные концентрации веществ А и В составляли по 8 моль/л.
Решение. Концентрация вещества С, полученного в результате взаимодействия веществ А и В, возросла на (5−3)=2 моль/л.
Следовательно, в соответствии со стехиометрическим уравнением реакции исходные концентрации веществ А и В уменьшились на 1 моль/л.
Тогда равновесные концентрации реагентов составят, моль/л:
А(г) В(г) |
|
|
|
2С(г) |
|
|
|
||||
|
|
|
|||
2 |
2 |
5 |
|||
Вычисляем константу равновесия процесса
Kc |
(CС)2 |
|
52 |
6,25. |
|
C |
C |
2 2 |
|||
|
|
А В |
|
|
|
Обозначим равновесную концентрацию вещества С, полученную при взаимодействии 8 моль/л А и 8 моль/л В, через х моль/л (в исходном состоянии в системе согласно условию задачи вещества С не было).
Следовательно, исходные концентрации реагентов А и В уменьшились на
0,5х моль. Новые равновесные концентрации веществ составят
А(г) В(г) 
2С(г)
равновесные
концентрации,моль/ л (8−0,5х) (8−0,5х) х
Константа равновесия реакции не зависит от концентраций исходных веществ при данных T и P, т.е.
х2
Kс (8 0,5х)2 6,25,
откуда х = 8,89.
118
Если бы вещества А и В прореагировали полностью, то при 100 %-м
выходе концентрация продукта С составила бы 16 моль/л. Следовательно,
равновесный выход продукта реакции равен
8,89 100% 55,6%. 16
Пример 3. Вычислить константу равновесия Kp при 298 К для
процесса
CO(г) 2H2(г) 
CH3OH(г),
используя следующие данные:
CO |
(г) |
2H |
2(г) |
|
|
|
CH OH |
; Go |
29,1кДж/моль. |
|
|
||||||||
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
3 (ж) |
298 |
|
Давление насыщенного пара метанола при 298 K равно 16200 Н/м2.
Решение. Применяя законы идеального газового состояния для
CH3OH(г) при давлении 1 атм (101,325 кПа), можно вычислить величину
Go298 для процесса CH3OH(ж) 
CH3OH(г):
Go298 RTlnKp,
где Kp PCH3OH (для гетерогенной реакции константа равновесия равна
давлению паров метанола). Следовательно,
Go298 2,303 8,31 298 lg 16200 4540 Дж/моль 101325
(под знаком логарифма должна быть безразмерная величина).
Таким образом, имеем:
CO |
(г) |
2H |
2(г) |
|
|
|
|
|
|
CH OH |
(ж) |
; Go |
|
29100Дж/моль. |
|||
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
3 |
|
298 |
|
||||||||||||
|
CH OH |
|
|
|
|
|
|
|
CH OH |
(г) |
; |
Go |
4540Дж/моль. |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
3 (ж) |
3 |
|
298 |
|
|
||||||||||
Суммируя эти два уравнения, получаем:
119