Задачи по термодинамике

1. Используя справочные данные, рассчитать изменение энтропии при полном окислении 1 моль глюкозы:

C₆H₁₂O_{6 ( K )} + 6O_{2 ( Г )}  6CO_{2 ( Г )} + 6H₂O _{( Ж )}

2. Рассчитать значение энтальпии реакции окисления этанола в организме человека:

C₂H₅OH_{( Ж )}+ 3O_{2 ( Г )}2CO_{2 ( Г )}+ 3H₂O _{( Ж )}

3. Рассчитать значение энтальпии реакции гидролиза мочевины:

CO(NH₂)_{2 (}р₎ + H₂O _(Ж) → CO_{2 (}г₎ + 2NH_{3 (}р₎

Сделать вывод о тепловом эффекте данной реакции.

4. В процессе усвоения в организме человека сахарозы происходит ее окисление:

C₁₂H₂₂O_{11 ( K )} + 12O_{2 ( Г )}→ 12CO_{2 ( Г )}+ 11H₂O _{( Ж )}

Рассчитать изменение свободной энергии Гиббса. Сделать вывод о возможности самопроизвольного протекания данной реакции в стандартных условиях.

5. При отравлении угарным газом из гемоглобина (Нв) образуется карбоксигемоглобин (Нв–СО). Написать уравнение реакции разрушения карбоксигемоглобина и определить, возможно ли самопроизвольное протекание данной реакции.

G_обр(Нв)= - 1821,3 кДж/моль,

G_{обр(Нв-CO)}= - 2901 кДж/моль.

6. Рассчитать значение энтальпии реакции спиртового брожения глюкозы:

C₆H₁₂O_{6 ( K )} → 2CO_{2 ( Г )} + 2C₂H₅OH_{( Ж )}

Сделать вывод о тепловом эффекте данной реакции.

7. Рассчитать значение энтальпии реакции окисления глюкозы в организме человека:

C₆H₁₂O_{6 ( K )} + 6O_{2 ( Г )}→ 6CO_{2 ( Г )}+ 6H₂O _{( Ж )}

Сделать вывод о тепловом эффекте данной реакции.

8. В процессе восстановления муравьиного альдегида (формальдегида) водородом протекает следующая реакция:

CH₂O_{( Г )}+H_{2( Г )}→CH₃OH_{( Ж )}

Рассчитать изменение свободной энергии Гиббса.

Сделать вывод о возможности самопроизвольного протекания данной реакции в стандартных условиях.

9. Используя справочные данные, рассчитать изменение энтропии реакции полного окисления метанола:

2CH₃OH_{( Г )} + 3O_{2 ( Г )}→ 4H₂O_{( Г )} + 2CO_{2 ( Г )}

10. Рассчитать изменение свободной энергии Гиббса реакции:

2NO_{( Г )} +O_{2 ( Г )}→ 2NO_{2( Г )}

Сделать вывод о возможности самопроизвольного протекания данной реакции в стандартных условиях.

Кинетика химических реакций

1. Во сколько раз увеличится скорость химической реакции при повышении температуры с 0 ⁰до 50⁰С, принимая температурный коэффициент скорости (γ) равным 3?

2. Во сколько раз увеличится скорость химической реакции при повышении температуры с 20 ⁰С до 80⁰С? Температурный коэффициент скорости (γ) равен 2.

3. Используя табличные данные экспериментов, составить кинетическое уравнение скорости данной реакции:

2N₂O₅ → 4NO₂+O₂

Определить порядок реакции и рассчитать константу скорости химической реакции.

№ опыта	[N2O5], моль/л	Скорость, моль/(л ∙ сек)
1.	0,90	5,4 ∙ 10^-4
2.	0,45	2,7 ∙ 10^-4

4. Используя табличные данные экспериментов, составить кинетическое уравнение скорости данной реакции:

2NO_2(г)+F_2(г)→ 2NO₂F _(г)

Определить суммарный порядок реакции и рассчитать константу скорости химической реакции.

№ опыта	[NO2] моль/л	[F2] моль/л	Скорость, (моль/л ∙ сек)
1.	0,10	0,10	8,0 ∙ 10^-4
2.	0,20	0,10	16 ∙ 10^-4
3.	0,20	0,20	10^-4

5. Используя табличные данные экспериментов, составить кинетическое уравнение скорости данной реакции:

NH₄⁺ _(р)+ NO₂^- _(р) → N_{2 (г)}+ 2H₂O _(ж)

Определить суммарный порядок реакции и рассчитать константу скорости этой химической реакции.

№ опыта	[NH4^+], моль/л	[NO2^-], моль/л	Скорость, моль/(л ∙ сек)
1.	0,10	0,005	1,3510^-^7
2.	0,10	0,010	2,7010^-^7
3.	0,20	0,010	5,40 10^-^7

6. Используя табличные данные экспериментов, составить кинетическое уравнение скорости данной реакции:

NO + O₃ → NO₂ + O₂

Определить суммарный порядок реакции и рассчитать константу скорости этой химической реакции.

№ опыта	 NO, моль/л	 O3,моль/л	Скорость, моль/(л·сек)
1.	1,00 10^-6	3,00 10^-6	0,66 10^-4
2.	1,00 10^-6	6,00 10^-6	1,32 10^-4
3.	2,00 10^-6	6,00 10^-6	2,65 10^-4

7. Используя табличные данные экспериментов, составить кинетическое уравнение скорости данной реакции:

H₂(г) + 2NO(г)N₂O(г) +H₂O

Определить суммарный порядок реакции и рассчитать константу скорости химической реакции.

№ опыта	NO, моль/л	H2, моль/л	Скорость, моль/(л· сек)
1.	0,40	0,35	5,04 10^-3
2.	0,80	0,35	20,16 10^-3
3.	0,80	0,70	40,32 10^-3

8. Используя табличные данные экспериментов, составить кинетическое уравнение скорости данной реакции:

2 NO(г) +Cl₂ (г)2NOCl(г)

Определить суммарный порядок реакции и рассчитать константу скорости этой химической реакции.

№ опыта	NO, моль/л	 Cl2, моль/л	Скорость, моль/(л·час)
1	0,50	0,50	1,14
2	1,00	0,50	4,56
3	1,00	1,00	9,12

9. Используя табличные данные экспериментов, составить кинетическое уравнение скорости данной реакции:

2I^-+S₂O₈^2-I₂+ 2SO₄^2-

Определить суммарный порядок реакции и рассчитать константу скорости этой химической реакции.

№ опыта	 I^-моль/л	 S2O8^2-моль/л	Скорость, моль/(л· сек)
1	0,08	0,040	12.5 10^-6
2	0,04	0,040	6.25 10^-6
3	0,08	0,020	6.2510^-6

10. Нитрозил хлорид разлагается до оксида азота () и хлора согласно следующему уравнению:

2NOCl(г)2NO(г) +Cl₂ (г)

[NOCl]моль/л	0.1	0.2
Начальная скорость, моль/л сек	8.0 х 10^-10	3.2 х 10^-9

Напишите выражение скорости химической реакции. Определите порядок реакции. Подтвердите это расчетами. Рассчитайте константу скорости химической реакции, пользуясь данными задачи.

11. Оксид азота () взаимодействует с хлором согласно уравнению:

2 NO(г) +Cl₂ (г)2NOCl(г)

Константа скорости для этой реакции равна 9,12 л²/(моль²час). Реакция имеет второй порядок поNО и первый порядок поCl₂.

Рассчитать скорость химической реакции, если концентрация NOсоставляет 0,5 моль/л и концентрацияCl₂составляет 0,1 моль/л.

12. Одна из реакций, протекающих в процессе образования фотохимического смога соответствует уравнению:

О₃(г) +NO(г) → О₂(г) +NO₂(г).

Константа скорости для этой реакции соответствует 1,210⁷л/(мольсек). Реакция имеет первый порядок по О₃и первый порядок поNO.

Рассчитать скорость химической реакции, если концентрация О₃составляет 510^-8моль/л и концентрацияNOсоставляет 810^-8моль/л.

13. В какую сторону сместится химическое равновесие в реакции:

2SO_2(г) +O_2(г) 2SO_{3 (г)},H⁰₂₉₈= -198 кДж

а) при понижении температуры

б) при понижении давления

Рассчитайте константу химического равновесия, если равновесие установилось при следующих концентрациях [SO₂] = 0,2 моль/л, [O₂] = 0,1 моль/л, [SO₃] = 0,6 моль/л. Какие вещества преобладают в равновесной смеси?

14. В какую сторону сместится химическое равновесие в реакции:

4 NH_{3 (г)} + 7O_{2 (г)} 4NO_{2 (г)} + 6H₂O_(г)

а) при понижении концентрации NO_{2 (г)}

б) при повышении давления

Рассчитать константу химического равновесия, если равновесие установилось при следующих концентрациях:

[NH₃] = 3 моль/л,

[O₂] = 2 моль/л,

[NO₂] = 2,5 моль/л,

[H₂O] = 1 моль/л.

Какие вещества преобладают в равновесной смеси при данных концентрациях? Ответ пояснить.

15. Реакция образования мочевины происходит по уравнению:

CO_2(г) + 2NH_{3 (г)} H₂O_(г) +CO(NH₂)_2(к)ΔН = -89,6 кДж

Приведет ли повышение температуры к увеличению выхода мочевины?

Рассчитать константу химического равновесия, если равновесие установилось при следующих концентрациях:

[CO₂] = 0,01 моль/л,

[NH₃] = 0,2 моль/л,

[H₂O] = 0,4 моль/л.

Какие вещества преобладают в равновесной смеси при данных концентрациях? Ответ пояснить.

16. В какую сторону сместится химическое равновесие в реакции:

COCl₂CO+Cl_2,H⁰ = 108,97 кДж

а) при повышении температуры?

б) при повышении давления?

Рассчитать константу химического равновесия, если равновесие установилось при следующих концентрациях:

[COCl₂] = 1,2 моль/л,

[CO] = 0,18 моль/л,

[Cl₂] = 0,34 моль/л.

Какие вещества преобладают в равновесной смеси при данных концентрациях?

Ответ пояснить.

17. Используя табличные данные экспериментов, составить кинетическое уравнение скорости данной реакции:

4HBr+O₂→ 2Br₂ + 2H₂O

Определить суммарный порядок реакции и рассчитать константу скорости этой химической реакции.

№ опыта	 HBr, моль/л	 O2, моль/л	Скорость, моль/(лсек)
1.	0,25	0,1	1,2 10^-4
2.	0,50	0,1	4,8 10^-4
3.	0,50	0,2	9,6 10^-4

18. Используя табличные данные экспериментов, составить кинетическое уравнение скорости данной реакции:

2NO+ 2H₂→N₂+ 2H₂O

Определить суммарный порядок реакции и рассчитать константу скорости этой химической реакции.

№ опыта	[NO], моль/л	[H2], моль/л	Скорость моль/(л ∙ сек)
1	0,2	0,05	0,8 10^-3
2	0,4	0,05	3,2 10^-3
3	0,4	0,1	6,45 10^-3

19. Рассчитать равновесную концентрацию углекислого газа в реакции:

FeO_(к) +CO _(г)Fe_(к) +CO_2(г),

если равновесная концентрация угарного газа равна 2,510^-2моль/л, а константа равновесия при 1000⁰С равна 0,5.

Приведет ли увеличение давления к увеличению выхода углекислого газа? Ответ пояснить.

20. В какую сторону сместится химическое равновесие в реакции:

H_2(г)+I_{2 (г)}2HI_(г) H= -58,9 кДж

а) при повышении температуры

б) при повышении давления

Рассчитать константу химического равновесия, если константа скорости прямой реакции равна 0,32 л/(моль·сек), а обратной - 0,05 л/(моль·сек). Какие продукты преобладают в равновесной смеси?

21. Скорость реакции при температуре 40 С составляет 0,5 моль/(лс). Рассчитать скорость этой реакции при температуре 80С, если температурный коэффициент () равен 4.

22. Рассчитать равновесную концентрацию кислорода в реакции:

2CO_2(г)2CO_(г)+O_2(г) H= 567,8 кДж

если [CO₂] = 0,03 моль/л, [CO] = 0,12 моль/л, а константа равновесия равна 1,8.

В какую сторону сместится химическое равновесие в данной реакции:

а) при повышении температуры

б) при повышении давления

Ответ пояснить