Тема 5. Энергетика химических процессов.

111. При взаимодействии 1 моль металлического калия с водой выделяется 188,4 кДж теплоты. Определите, какая масса калия прореагировала, выделилось 28,65 кДж теплоты. Ответ: 5,85 г.

112. Вычислите стандартную энтальпию образования уксусной кислоты, используя следующие данные:

1). СН₃СООН (ж) + 2 О₂ = 2 СО₂ (г) + 2 Н₂О (ж), Н = - 871,54 кДж

2). С (графит) + О₂ = СО₂ (г), Н = - 393,5 кДж

3). Н₂ + 1/2 О₂ = Н₂О (ж), Н = - 285,8 кДж

Ответ: - 487,06 кДж

111. Энтальпия растворения сульфата меди равна - 66,5 кДж, а энтальпия гидратации: CuSO₄ (кр) + 5 Н₂О (ж) = CuSO₄ х 5 Н₂О (кр), Н⁰₂₉₈= -78,22 кДж. Вычислите энтальпию растворения кристаллогидрата. Ответ: 11,72 кДж/моль.

112. Различные виды топлива характеризуются удельной теплотой сгорания - величиной, равной отношению теплоты сгорания к массе сгоревшего топлива. Вычислите удельную теплоту сгорания молока, считая, что в молоке массовая доля белка 3,2 %, жира 2,5 % и углеводов 5,6 %. (Считать, что при метаболизме белков в среднем выделяется 17 кДж/г, при метаболизме жиров 38 кДж/г и удельная теплота сгорания углеводов в среднем 17 кДж/г) Ответ: 2446 кДж/кг.

113. Какая масса ядер грецких орехов может компенсировать половину суточной потребности человека в энергии, равной 6276 кДж, если известно, что в орехах массовая доля жира 64,4 %, белка 15,6 % и углеводов 12 %? (Удельные теплоты сгорания жира, белка и углеводов соответственно равны - 38 кДж/г, 17 кДж/г и 17 кДж/г. Ответ: 0,215 кг.

114. Чем можно объяснить, что при стандартных условиях невозможна реакция, протекающая по уравнению Н₂(г) + СО₂(г) = СО(г) + Н₂О(ж), Н = - 2,85 кДж. Вывод сделайте на основании качественного изменения энтропии. Зная тепловой эффект реакции и абсолютные стандартные энтропии соответствующих веществ (см. табл. 1) определите G⁰₂₉₈ этой реакции. Ответ: 19,91 кДж.

115. На основании стандартных теплот образования и абсолютных стандартных энтропий соответствующих веществ вычислите G⁰₂₉₈ реакции СО₂(г) + 4Н₂(г) = СН₄(г) + 2Н₂O(ж). Возможна ли эта реакция при стандартных условиях? Ответ: - 130,89 кДж.

116. При какой температуре наступит равновесие системы 4НСl(г) + О₂(г) = 2Н₂О (г) + 2Сl₂(г), Н = - 114,2 кДж. Что в этой системе является более сильным окислителем - хлор или кислород и при каких температурах? Ответ: 891 K.

117. Определить S⁰₂₉₈ системы, пользуясь данными табл.1: Н₂(г) + S (к) = Н₂S (г).

Ответ: 43,16 Дж/ моль К.

111. Рассчитайте S⁰₂₉₈ реакции разложения бертолетовой соли, если S⁰₂₉₈ (KClO₃) = = 142,97 Дж/мольК, а S⁰₂₉₈ (KCl) = 82,68 Дж/мольК. Ответ: 494,50 Дж/мольК.

112. Вычислите Н⁰₂₉₈, S⁰₂₉₈, G⁰₂₉₈ для процесса MgCO₃(кр) = MgO (кр) + СО₂(г) Ответ: 101,46 кДж/моль; 174, 9 Дж/мольК; 43,33 кДж/моль. Процесс невозможен при стандартных условиях.

113. Кристаллический хлорид аммония образуется при взаимодействии газообразных аммиака и хлороводорода. Приведите термохимическое уравнение этой реакции, вычислив ее тепловой эффект. Сколько теплоты выделится, если в реакции было израсходовано 10 л аммиака в пересчете на нормальные условия? Ответ: 78,97 кДж.

114. Восстановление Fe₂O₃ водородом протекает по уравнению Fe₂O₃(к) + 3Н₂(г) = Fe(к) + + 3Н₂О(г), Н⁰₂₉₈=96,61 кДж. Возможна ли эта реакция при стандартных условиях, если изменение энтропии S⁰₂₉₈= 0,1387 кДж/моль? При какой температуре начинается восстановление оксида железа? Ответ: 696 K.

115. При взаимодействии газообразных метана и сероводорода образуются газообразные сероуглерод и водород. Напишите термохимическое уравнение реакции, вычислив ее тепловой эффект. Ответ: 230,43 кДж.

116. Определите G⁰₂₉₈ реакции, протекающей по уравнению 4NH₃(г) + 5О₂(г) = 4NO(г) + + 6Н₂О(г). Вычисления сделайте на основании стандартных теплот образования и абсолютных стандартных энтропий соответствующих веществ. Возможна ли эта реакция при стандартных условиях? Ответ: - 957,77 кДж.

Табл. 2. Стандартные теплоты (энтальпии) образования Н⁰₂₉₈ и стандартные абсолютные энтропии S⁰₂₉₈ некоторых веществ.

Вещество	Состояние	Н^0298,кДж/моль	S^0298, Дж/мольК
Н2	газ	0	130,59
СО2	газ	-393,51	213,65
CO	газ	-110,52	197,91
H2O	газ	-241,83	188,72
H2O	жидкость	-285,84	69,94
CH4	газ	-74,85	186,19
HCl	газ	-92,31	186,68
O2	газ	0	205,03
C12	газ	0	222,95
S	ромбическая	0	31,90
H2S	газ	-20,15	205,64
MgCO3	крист.	-1096,21	65,69
MgO	крист.	-601,24	26,94
NH3	газ	-46,19	192,50
NH4Cl	крист.	-315,39	94,56
Fe2O3	крист.	-821,32	89,96
Fe	крист.	0	27,15
CS2	газ	115,28	237,80
NO	газ	90,37	210,62