Тема 4: «Энергетика химических реакций».

1. Какие из приведённых реакций протекают самопроизвольно:

а) 4 HCl_(г) + O₂ = 2 H₂O + Cl₂;

б) N₂ + 2 O₂ = 2 NO₂,

если: DG°обр.HCl = - 95,27 кДж/моль;

DG°обр.H₂O = -237,5 кДж/моль;

DG°обр.NO₂ = + 51,84 кДж/моль.

Ответ подтвердите, рассчитав DGх.р.

 

2. Восстановление PbO₂ водородом протекает по уравнению:

PbO₂ + H₂ = H₂O_(г) + PbO, DНх.р. = - 182,8 кДж.

Определите теплоту образования PbO, если:

DН°обр.PbO₂ = - 276,6 кДж/моль;

DН°обр.Н₂О = - 241,84 кДж/моль.

3. Возможно ли самопроизвольное протекание реакции в стандартных условиях: 2 Al + Fe₂O₃ = Al₂O₃ + 2 Fe,

если: DG°обр.Fe₂O₃ = - 740,99 кДж/моль;

DG°обр.Al₂O₃ = - 1576,4 кДж/моль.

Ответ подтвердите расчётом.

4. Определите теплоту образования SO₂, если для реакции:

SO₂ + 2 H₂S = 3 S + 2 H₂O_(ж), DНх.р. = - 1528 кДж.

и известны теплоты образования:

DН°обр.Н₂О = - 285,84 кДж/моль;

DН°обр.Н₂S = - 20,15 кДж/моль.

5. Исходя из величины DGх.р. определите, возможна ли реакция:

Al₂O₃ + 3 SO₃ = Al₂(SO₄)_3,

если: DG°обр.Al₂O₃ = - 1576,4 кДж/моль;

DG°обр.SO₃ = - 370,37 кДж/моль;

DG°обр.Al₂(SO₄)₃ = -3091,9 кДж/моль.

6. Окисление аммиака протекает по уравнению:

4 NH₃ + 3 O₂ = 2 N₂ + 6 H₂O_(ж), DHх.р. = 1528 кДж.,

теплота образования воды (DН°обр.Н₂О) равна - 285,84 кДж/моль.

Определите теплоту образования аммиака.

7. Можно ли использовать приведённую ниже реакцию для получения аммиака в стандартных условиях:

NH₄Cl + NaOH_(к) = NaCl_(к) + NH_3(г) + H₂O?

Рассчитайте DG°х.р., если: DG°обр.Н₂О = - 228,8 кДж/моль;

DG°обр.NH₄Cl = - 343,64 кДж/моль;

DG°обр.NaOH = -377,0 кДж/моль;

DG°обр.NaCl = - 384,0 кДж/моль;

DG°обр.NH₃ = - 16,64 кДж/моль.

8. Определите тепловой эффект реакции: 2 PbS + 3 O₂ = 2 PbO + 2 SO₂, зная стандартные значения теплот образования веществ:

DН°обр.PbS = - 94,28 кДж/моль;

DН°обр.PbO = -217,86 кДж/моль;

DH°обр.SO₂ = -296,9 кДж/моль.

 

 

9. Какие из приведённых реакций протекают самопроизвольно:

а) 3 H₂ + N₂ «2 NH₃;

б) N₂O₄ «2 NO_{2 (г)},

если: DG°обр.NH₃ = - 16,64 кДж/моль;

DG°обр.N₂O₄ = + 98,29 кДж/моль;

DG°обр.NO₂ = + 51,84 кДж/моль.

Ответ подтвердите, рассчитав DGх.р.

10. Реакция горения сероуглерода идёт по уравнению:

CS₂ + 3 O₂ = CO₂ + 2 SO₂.

При получении 4,48 л. СО₂, измеренных при нормальных условиях, выделяется 223 кДж тепла. Вычислить тепловой эффект реакции.

11. Прямая или обратная реакция будет протекать при стандартных условиях в системе: СН_{4 (г)} + СО_{2 (г)} «2 СО _(г) + 2Н_{2 (г)}, если:

DG°обр.СН₄ = - 50,79 кДж/моль;

DG°обр.СО₂ = - 394,38 кДж/моль;

DG°обр.СO = - 137,27 кДж/моль?

Рассчитайте DG прямой реакции.

12. Определите теплоту образования РН₃ из уравнения реакции:

2 РН₃ + 4 О₂ = Р₂О₅ + 3 Н₂О, DНх.р. = - 2360 кДж., если известно, что DН°обр.Р₂О₅ = - 1492,0 кДж/моль;

DН°обр.Н₂О = - 285,8 кДж/моль.

13. Разложение нитрата аммония возможно по двум схемам:

а) NH₄NO₃ = N₂O + 2 H₂O;

б) NH₄NO₃ = N₂ + ½ O₂ + 2 H₂O. Какая реакция более вероятна?

DG°обр.NH₄NO₃ = - 176,0 кДж/моль;

DG°обр.H₂О = - 218,0 кДж/моль;

DG°обр.N₂О = 103,6 кДж/моль.

14. Вычислите, сколько тепла выделяется при сгорании 200 литров метана по реакции: СН₄ + 2 О₂ = СО₂ + 2 Н₂О, если известно, что

DН°обр.СН₄ = - 74,84 кДж/моль;

DН°обр.СО₂ = - 393,5 кДж/моль;

DН°обр.Н₂О = -285,8 кДж/моль.

15. Какие из перечисленных оксидов могут быть восстановлены водородом до свободного металла при 298 К: СаО, SnO₂, Al₂O₃, если известны стандартные изобарные потенциалы образования веществ:

DG°обр.Н₂О = - 237,8 кДж/моль; DG°обр.СаО = - 604,2 кДж/моль;

DG°обр.SnO₂ = - 519,3 кДж/моль; DG°обр.Al₂О₃ = 1582 кДж/моль.

16. Вычислите тепловой эффект реакции при стандартных условиях:

C₆H₆ + 15/2 O₂ = 6 CO₂ + 3 H₂O,

если: DН°обр.С₆Н₆ = 82,9 кДж/моль;

DН°обр.Н₂О = - 285,84 кДж/моль;

DН°обр.СО₂ = - 393,5 кДж/моль.

17. Прямая или обратная реакция будет протекать при стандартных условиях в системе: 2 NO + O₂ «2 NO₂,

если: DG°обр.NО = 86,69 кДж/моль;

DG°обр.NO₂ = 51,84 кДж/моль?

18. Вычислите тепловой эффект реакции:

Fe₂O₃ + 3 H₂ = 2 Fe + 3 H₂O,

если теплоты образования веществ известны:

DН°обр.Н₂О = - 285,84 кДж/моль;

DG°обр.Fe₂О₃ = - 822,2 кДж/моль.

19. Определить, пойдёт ли самопроизвольно следующая реакция:

СО₂ + 4 Н₂ = СН₄ + 2 Н₂О

при следующих данных:

DS°обр.СО₂ = 0,231 кДж/моль *К; DН°обр.СО₂ = - 393,5 кДж/моль;

DS°обр.Н₂ = 0,13 кДж/моль *К; DН°обр.СН₄ = - 74,8 кДж/моль;

DS°обр.СН₄ = 0,186 кДж/моль *К; DН°обр.Н₂О = - 285,84 кДж/моль.

DS°обр.Н₂О = 0,07 кДж/моль *К.

20. Сколько тепла можно получить от сжигания 80 г метана? Теплота сгорания метана равна – 890 кДж.

21. На основании стандартных теплот образования и абсолютных стандартных энтропий веществ определите, пойдёт ли самопроизвольно следующая реакция:

4 NH_{3 (г)} + 5 O_{2 (г)} = 4 NO_(г) + 6 H₂O_(г)

при следующих данных:

DS°обр.NH₃ = 0,192 кДж/моль *К; DН°обр.NH₃ = - 46,19 кДж/моль;

DS°обр.O₂ = 0,205 кДж/моль *К; DН°обр.NO = + 37,90 кДж/моль;

DS°обр.NO = 0,210 кДж/моль *К; DН°обр.Н₂О = - 241,84 кДж/моль.

DS°обр.Н₂О = 0,188 кДж/моль *К.

22. Вычислите, сколько тепла выделится при сгорании 165 л. (н.у.) ацетилена С₂Н₂, если продуктами сгорания являются диоксид углерода и пары воды и выделяется 786 кДж тепла.

23. Возможна ли реакция при Т = 500 К:

Fe₂O_{3 (к)} + 3 С = 2 Fe + 3 CO

При следующих данных:

DS°обр.Fe₂O₃ = 0,089 кДж/моль *К; DН°обр.Fe₂O₃ = 822,1 кДж/моль;

DS°обр.C = 0,006 кДж/моль *К; DН°обр.СO = 110,52 Дж/моль;

DS°обр.Fe = 0,027 кДж/моль *К;

DS°обр.CO = 0,197 кДж/моль *К.

24. При сгорании 11,5 г жидкого этилового спирта выделилось 308,71 кДж. тепла. Напишите термохимическое уравнение реакции, в результате которой образуются пары воды и диоксид углерода.

25. На основании стандартных теплот образования и абсолютных стандартных энтропий соответствующих веществ, вычислите DGх.р.:

С₂Н_{4 (г)} + 3О_{2 (г)} = 2 СО_{2 (г)} + 2 Н₂О_(ж)

DS°обр.С₂Н₄ = - 0,022 кДж/моль *К; DН°обр.С₂Н₄ = 52,28 кДж/моль;

DS°обр.О₂ = 0,210 кДж/моль *К; DН°обр.СО₂ = - 391,51 Дж/моль;

DS°обр.СО₂ = 0,213 кДж/моль *К; DН°обр.Н₂О = 285,84 кДж/моль;

DS°обр.Н₂O= 0,007 кДж/моль *К.

Задание № 5