Задачи на концентрации растворов
1) Раствор серной кислоты имеет при 20оС плотность 1,0731г/мл и ω = 11масс% H2SO4 . (Ответ из табл. - 1,203 М, 118,0 г/л)
Рассчитать молярность С моляльность m и мольную долю x для серной кислоты.
2) СаSO4∙0,5H2O кр + 1,5H2O ж = СаSO4∙2H2O кр
алебастр иначе жженый гипс гипс
Рассчитать, сколько нужно взять по массе алебастра и (минимально) воды для приготовления 2 кг гипса
3) Обычный цемент (силикатцемент) получают путем обжига глины с известняком:
СаСO3 = СаO + СO2
известняк
Al2O3∙2SiO2 ∙2H2O + СаO → хСаO∙уSiO2 + nCaO∙mAl2O3
каолин (основа глин) силикаты и алюминаты кальция
Портландцемент имеет состав (ХЭС):
| алит 3СаO∙SiO2 | 45-65% | |
| белит 2СаO∙SiO2 | 10-25% | |
| трехкальциевый алюминат 3CaO∙Al2O3 | 4-12% | |
| четыркхкальциевый алюмоферрит 4CaO∙Al2O3∙Fe2O3 | 1-15% | |
| гипс СаSO4∙2H2O | до 5% |
Какое количество известняка (100% СаСO3) нужно использовать для приготовления 100 кг портландцемента с составом последнем столбце таблицы? Какой объем СО2 при н.у. выделится при обжиге этого количества известняка?
(Затвердевание цемента
а) взаимодействие с водой
СаO∙SiO2 + nH2O = 2СаO∙SiO2 ∙2H2O + Са(OH)2 +(n-3)H2O
б) схватывание
Са(OH)2 аморфный выделяется и обволакивает цементные зерна, превращая их в связную массу
в) кристаллизация
частицы Са(OH)2 укрупняются, превращаясь в длинные игольчатые кристаллы, которые уплотняют массу силиката кальция)
Задачи на закон Гесса
1) Определить теплоту образования Fe2O3 (т) по данным
1) 2Fe(т)+3/2O2 (г) → Fe2O3 (т) DH1 =?
Эта же реакция может идти другим путем, через образование промежуточных продуктов
2) 2Fe(т)+O2 (г) → 2FeO (т) DH2 = – 527 кДж
3) 2FeО(т)+1/2O2 (г) → Fe2O3 (т) DH3 = – 294 кДж
Все реакции протекают при постоянном давлении, начальные и конечные состояния (температура, агрегатное состояние и др) для реакций одинаковы.
Можно определить тепловой эффект одной из реакций, зная тепловые эффекты двух других.
1. Метод алгебраического сложения термохимических уравнений.
Суммируем реакции 2 и 3, сокращаем одноименные слагаемые.
Получим
2Fe(т)+3/2O2 (г) → Fe2O3 (т) DH2+DH3 (4)
Получается, что уравнение 4 совпадает с уравнением 1, значит, DH2+DH3 =DH1
Действительно) DH2+DH3 = -527+(-294)=-821 кДж, совпадает с DH1.
2. метод термохимических схем.
Схема имеет такой вид
DH1 Тепловой эффект реакции по
Первому пути
2Fe(т) 1 
Fe2O3 (т) равен сумме тепловых эффектов по
+3/2O2 (г) второму (обходному) пути
+O2 (г) DH2 DH3 +1/2O2 (г)
2 FeО(т) 2
2) Вычислить стандартную теплоту образования DH 01 для уксусной кислоты при 250С.
1) 2С(т) +2Н2(г) +О2 (г) = СН3СООН (ж) DH 01 -?
из значений DH0 для реакций
2) СН3СООН (ж) + 2О2 = 2 СО2(г) +2Н2О(ж) DH 02 = – 208340кал/моль
3) С(т) +О2 (г) =СО2(г) DH 03 = – 94050 кал/моль
4) Н2(г)+1/2О2 (г) = Н2О(ж) DH 04 = –68320кал/моль
решение
1) методом алгебраич. действий
Для каждого из уравнений (3) и (4) умножим обе части на 2, и сложим полученные выражения, получим уравнение (5).
2С(т) +2О2 (г) =2СО2(г) + 2DH 03
2Н2(г)+О2 (г) = 2Н2О(ж) +2DH 04
2С(т) +2О2 (г)+ 2Н2(г)+О2 (г) = 2СО2(г) + 2DH 03 +2Н2О(ж) +2DH 04 (5)
Вычтем уравнение (2) из уравнения (5)
2С(т) +2О2 (г)+ 2Н2(г) +О2 (г) – СН3СООН (ж) – 2О2 = 2СО2(г) + 2DH 03 + 2Н2О(ж) +2DH 04 –
–2 СО2(г) –2Н2О(ж) – DH 02
останется
2С(т) + 2Н2(г) + О2 (г) – СН3СООН (ж) = 2DH 03 +2DH 04 – DH 02
Перенесем укс к-ту в правую часть с переменой знака
2С(т) + 2Н2(г) + О2 (г) = СН3СООН (ж)+ 2DH 03 +2DH 04 – DH 02
это и есть DH 01
-116,4ккал/моль
2) методом термохимических схем. DH 01
2С(т) + 2Н2 (г) + О2 (г) СН3СООН (ж)
2DH 04
+2О2 2DH 03 2Н2О(ж) +2О2
DH 02
2СО2(г)
У нас получаются два пути, приводящие к одним и тем же продуктам из исходных веществ
путь 1 - слева, путь 2 -справа (в обход чрез уксусную кислоту).Следить, чтобы количество приписываемых дополнительных продуктов(+2О2) слева и справа было одинаковым
Отсюда
2DH 03 + 2DH 04 = DH 01 +DH 02
DH 01 = 2DH 03 +2DH 04 – DH 02
чтобы перевести кал в Дж, надо умножить на 4.184
Задачи на следствие из закона Гесса
1. Определить тепловой эффект реакции (ΔН) при стандартных условиях:
Теплота будет выделяться или поглощаться?
| реакция | изобарная теплота образования, Δ f Н, кДж/моль | |||
| Mg SO4 кр + 6H2O ж = MgSO4∙6H2O кр | -1287,42 | -285,83 | -3089,50 | - |
| СН4 г + О2 г = СО2 г + Н2О ж | -74,85 | -393,51 | -285,83 |
Задачи на вычисление ΔrG и определение направления самопроизвольного протекания реакции
1). По значениям теплоты образования и энтропии реагентов (не по энергии Гиббса их образования!) вычислить энергию Гиббса реакции и сказать, в каком направлении она пойдет самопроизвольно
| реакция (при 298К,1атм.) | |||||||||||||
| Δ f H, кДж/моль | S, Дж/(моль*К) | ΔfG кДж/моль | ΔrG (ответ) | ||||||||||
| Sромбическая = S моноклинная | 0,38 | 31,88 | 32,55 | 0 | 0,19 | 0,1 | |||||||
| H2O (ж) = H2O (г) | -285,83 | -241,81 | 69,95 | 188,72 | -237,23 | -228,61 | |||||||
| СО + 0,5О2 = СО2 | |||||||||||||
| S + O2 = SO2 | |||||||||||||
| SO2 + 0,5O2 = SO3 | |||||||||||||
| диэтиловый эфир (ж)= = С4Н10О (г) | -279,49 | -252,21 | 253,13 | 342,67 | -123,05 | -122,39 | |||||||