Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Attachments_lepnevaulia06@rambler.ru_2015-10-07_13-36-43 / Сборник задач по НХ часть1 вариант РИО.doc
Скачиваний:
148
Добавлен:
08.03.2016
Размер:
838.14 Кб
Скачать

Энергетика химических процессов

301. Какая работа будет совершена 1 кг СО2 при повышении его температуры от 273 до 373 К при постоянном давлении?

Ответ: 19 кДж.

302. 1,5 моль водорода находятся под давлением 5,05  105 Па при 273 К. После расширения при постоянном давлении газ занял объем 0,015 м3. Определите работу расширения.

Ответ: 4,04 кДж.

303. Определите работу расширения 100 г азота, находящегося при температуре 273 К и давлении 1,01  105 Па, в процессе его изобарического расширения до двукратного объема.

Ответ: 8102 Дж.

304. Вычислите изменение внутренней энергии при испарении 90 г воды при 100 С, если на испарение 1 моль воды расходуется 40,7 кДж тепла. Пар считать идеальным газом, а объемом жидкой воды пренебречь.

Ответ: 188 кДж.

305. Определите изменение внутренней энергии при испарении 50 г толуола при 30 С, если на испарение 1 г толуола расходуется 348 Дж тепла. Пары толуола считать идеальным газом, а объемом жидкого толуола пренебречь.

Ответ: 16 кДж.

306. Определите U для реакции взаимодействия водорода и кислорода с образованием жидкой воды, если H реакции равно –286,2 кДж на 1 моль водорода.

Ответ: –282,5 кДж.

307. Растворение 1 моль цинка в разбавленной серной кислоте при 293 К сопровождается выделением 143,1 кДж тепла. Одновременно выделяется 1 моль водорода, причем против сил внешнего давления совершается работа. Определите изменение внутренней энергии. Объемом конденсированных фаз пренебречь.

Ответ: –145,5,4 кДж.

308. Рассчитайте U при испарении 1 кг воды при 423 К, если теплота, затрачиваемая на испарение 1 кг воды, равна 2110 кДж. Пар считать идеальным газом, а объемом жидкости пренебречь.

Ответ: 1915 кДж.

309. Определите работу расширения, производимую 2 м3 газа при постоянном давлении 98,34 кПа, если к концу процесса его объем равен 7 м3.

Ответ: 491,7 кДж.

310. При температуре 300 К определите разность между значениями H и U для реакции Сграфит + 2Н2,г = СН4,г .

Ответ: –2,5 кДж.

311. Для реакции PbO2 + Pb + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O, лежащей в основе работы свинцово-кис­лот­ного аккумулятора, убыль внутренней энергии составляет 365 кДж, а количество тепла, поглощаемого аккумулятором извне, равно 227 кДж. Чему равна работа, совершаемая данной системой?

Ответ: 592 кДж.

312. Протекание реакции Agт + Cl2, г = AgClт при давлении 1 атм и температуре 298 К сопровождается тепловым эффектом Н = –126,7 кДж. Какое количество тепла выделится при изохорном протекании данной реакции при 298 К?

Ответ: –125,4 кДж.

313. Для реакции Ст + О2, г = СО2, г значение Н = –400 кДж при 300 К. Чему равно U при той же температуре?

Ответ: –400 кДж.

314. Вычислите изменение внутренней энергии при испарении 10 г воды при 100 С, если на испарение 10 моль воды расходуется 407 кДж тепла. Пар считать идеальным газом, а объемом жидкой воды пренебречь.

Ответ: 20,9 кДж.

315. Определите работу расширения 100 г кислорода, находящегося при температуре 373 К и давлении 2,02  105 Па, в процессе его изобарического расширения до двукратного объема.

Ответ: 9,7 кДж.

316. Вычислите изменение внутренней энергии при испарении 50 г воды, если на испарение 1 моль воды расходуется 40,7 кДж тепла, а изменение объема системы при испарении 1 г воды равно 1,7 дм3. Давление считать нормальным.

Ответ: 104,4 кДж.

317. Для реакции 2Сграфит + О2, г = 2СО г значение Н300 = = –220 кДж. Чему равно U при той же температуре?

Ответ: –222,5 кДж.

318. При температуре 180 К 20 г хлора занимают объем 80 дм3. Определить работу расширения, если при постоянном давлении газ увеличил свой объем в три раза.

Ответ: 843 Дж.

319. Какое количество теплоты поглотится при растворении в воде бромида калия массой 23,8 г, если = = 17 кДж/моль?

Ответ: 3,4 кДж.

320. При растворении 10 г хлорида аммония в 243 г воды температура понизилась на 2,8 °C. Определите тепловой эффект растворения соли, если удельная теплоёмкость раствора составляет 4,18 Дж/(г · град).

Ответ: 15,216 кДж/моль.

321. Теплота сгорания углеводов и белков в организме человека составляет 4,1 ккал/г, жиров – 9,3 ккал/г. Среднесуточная потребность в белках, жирах и углеводах для студента составляет соответственно 113, 106 и 451 г. Рассчитайте суточную энергетическую потребность среднестатистического студента.

Ответ: 3300 ккал.

322. В 100 г трески в среднем содержится 11,6 г белков и 0,3 г жиров. Рассчитайте (в кДж и ккал) энергию, которая выделится при усвоении порции трески массой 228 г. Калорийность белков составляет 17,1 кДж/г, жиров – 38,8 кДж/г.

Ответ: 478,8 кДж; 114,5ккал.

323. Рассчитайте массу углеводов, необходимую для восполнения энергии, затраченной при выделении 800 г воды через кожу, если для испарения 1 моль воды через кожу требуется 44 кДж.

Ответ: 115 г.

324. Теплоты сгорания графита и алмаза равны соответственно –394,6 и –395,3  кДж/моль. Определите теплоту фазового перехода графита в алмаз.

Ответ: 0,7 кДж/моль.

325. Рассчитайте теплоту фазового перехода ромбической серы в моноклинную, если , а стандартная теплота сгорания моноклинной серы равна –300,1 кДж/моль.

Ответ: 2,6 кДж/моль.

326. При выплавке чугуна в домне происходят разнообразные химические процессы: разложение карбонатов, восстановление оксидов железа углеродом и оксидом углерода (II), образование карбидов железа, шлака и др. Вычислите тепловые эффекты реакций H по стандартным энтальпиям образования веществ:

а) 3Fe2O3 (к) + CO(г) = 2Fe3O4 (к) + CO2 (г) ;

б) FeO (к) + C(графит) = Fe (к) + CO(г) ;

в) CO2 (г) + C(графит) = 2CO(г) .

Ответ: а) –48,2 кДж; б) 162 кДж; в) 172 кДж.

327. Определите стандартную теплоту образования метана, если стандартный тепловой эффект его сгорания при 298 К равен –891 кДж. Стандартные теплоты образования СО2(г) и Н2О(ж) соответственно равны –393 и –286 кДж/моль.

Ответ: 74 кДж/моль.

328. Вычислите количество теплоты, которое выделится при полном окислении 90 г глюкозы кислородом при стандартных условиях.

Ответ: 1400,5 кДж/моль.

329. Вычислите удельную теплоту сгорания газа, содержащего 60 % объем. Н2 и 40 % объем. СН4, если =  = –286 кДж/моль,= – 890 кДж/моль.

Ответ: 23 550 кДж/м3.

330. Восстановление оксида железа (III) водородом до свободного металла по уравнению Fe2O3(к) + 3Н2(г) = 2Fe(к) + 3Н2О(г) сопровождается поглощением 96,2 кДж теплоты. Какое количество теплоты поглотится при взаимодействии 160 г Fe2O3 с 33,6 л Н2 (н. у.)?

Ответ: 48,1 кДж.

331. По термохимическому уравнению реакции рассчитайте стандартную энтальпию образования продукта:

4FeO(т) + О2 (г) = 2Fe2O3(т); = – 584 кДж.

Ответ: – 824 кДж/моль.

332. Рассчитайте теплоту сгорания двух моль NH3(г), если энтальпии образования NH3(г) и Н2О(ж) равны соответственно –46,2 и –286,0 кДж/моль.

Ответ: – 765,0 кДж.

333. Рассчитайте стандартную энтальпию реакции, используя стандартные энтальпии образования веществ

СН4(г) + 2О2(г) = СО2(г) + 2Н2О(ж).

Ответ: = – 890,2 кДж.

334. По термохимическому уравнению рассчитайте стандартную энтальпию образования исходного вещества:

2КСlO3(к) → 2КСl(к) + 3О2(г); = – 75,4 кДж.

Ответ: Н(КСlO3) = – 399 кДж/моль.

335. Для реакции 2NO + O2 → 2NO2 рассчитайте стандартные тепловые эффекты при постоянном давлении и постоянном объёме.

Ответ: = –114,2 кДж; = – 111,7 кДж.

336. Стандартные энтальпии сгорания ацетилена С2Н2(г) и бензола С6Н6(г) равны соответственно –1300 и –3302 кДж/моль. Рассчитайте стандартную энтальпию реакции циклизации ацетилена 3С2Н2(г) → С6Н6(г).

Ответ: = – 598 кДж.

337. Обычный кусочек сахара имеет массу 1,5 г. Определите тепловой эффект реакции его сгорания? На какую высоту можно подняться человеку массой 75 кг, если он съест 1,5 г сахара? Принять, что в полезную работу можно обратить 25 % энтальпии реакции.

Ответ: = –24,97 кДж; h = 8,5 м.

338. Газообразный этиловый спирт С2Н5ОН можно получить при взаимодействии этилена (С2Н4) и водяных паров. Напишите термохимическое уравнение этой реакции, вычислив её тепловой эффект.

Ответ: – 45,76 кДж.

339. Содержание углерода в различных сортах каменного угля колеблется от 60 до 95 % мас. В топочных газах обычно содержится 10–15 % объем. СО2, 1–5 % объем. СО, остальное – азот и кислород. Вычислите теплоту сгорания 1 кг каменного угля, исходя из стандартных теплот образования СО2 и СО, если массовая доля углерода в каменном угле равна 0,84, а топочный газ содержит 13 % объем. СО2 и 1 % объем. СО.

Ответ: – 26,6 МДж.

340. При соединении 27 г алюминия с кислородом выделилось 836 кДж теплоты. Определите энтальпию образования оксида алюминия.

Ответ: 1672 кДж/моль.

341. Вычислите количество теплоты, которое выделится при восстановлении Fe2O3 металлическим алюминием, если было получено 335,1 г железа.

Ответ: 2543,1 кДж.

342. Определите энтальпию образования Н2О2, исходя из энтальпии образования жидкой воды и теплового эффекта реакции:

Н2О2 = Н2Ож + О2 ; Н = –97,9 кДж/моль.

Ответ: –187,93 кДж.

343. Сколько теплоты потребуется на разложение 200 г Na2CO3 до оксида натрия и диоксида углерода, если энтальпии реакций равны:

Na2CO3 + SiO2 = Na2SiO3 + СО2 ; Н= 819,29 кДж;

Na2O + SiO2 = Na2SiO3; Н= –243,5 кДж .

Ответ: 2004,42 кДж.

344. Какое количество теплоты выделится при взрыве 1,5 кг Hg(ONC)2, если разложение гремучей ртути при взрыве идет по уравнению

Hg(ONC)2 = Hg + 2CO + N2; Н= –364,3 кДж.

Ответ: –1930 кДж.

345. При сгорании 9,3 г фосфора выделяется 229,5 кДж теплоты. Вычислите Н2О5) .

Ответ: –1530 кДж.

346. Чему равно количество теплоты при превращении 1 кг красного фосфора в черный, если Нкрасн) = = –18,41 кДж/моль, а Нчерн) = –43,2 кДж/моль?

Ответ: –799,6 кДж.

347. Вычислите тепловой эффект реакции восстановления оксида железа (II) водородом, исходя из следующих термохимичес­ких уравнений:

1) FeO(кр) + СО(г) = Fe(кр) + СО2(г) , = – 13,18 кДж;

2) СО(г) + 1/2О2(г) = СО2(г) , = – 283,0 кДж;

3) Н2(г) + 1/2О2(г) = Н2О(г) , = – 241,83 кДж .

Ответ: 27,99 кДж.

348. Определите стандартную энтальпию образования карбида вольфрама (WC) на основании следующих термохимических уравнений:

WC + 2,5O2 = WO3 + CO2H1 = –1196,59 кДж;

C + O2 = CO2, H2 = –397,77 кДж;

W + 1,5O2 = WO3, H3 = –838,03 кДж .

Ответ: –39,21 кДж.

349. Вычислите теплоту сгорания 1 кг каменного угля, исходя из стандартных теплот образования СО2 и СО, если массовая доля углерода в каменном угле равна 0,6, а топочный газ содержит 12 % объем. СО2 и 3 % объем. СО.

Ответ: – 16,8 МДж.

350. Пользуясь справочными данными, рассчитайте Н реакции

Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2 .

Ответ: –26,8 кДж.

351. Рассчитайте стандартную энтропию исходного вещества данной реакции 2Mg(NO3)2(т) = 2МgO(т) + 4NO2(г) + О2(г); = = 891 Дж/К.

Ответ: 164 Дж/(моль ∙ К).

352. Рассчитайте стандартную энтропию исходного вещества данной реакции 4Nа2SO3(т) = 3Nа2SO4(т) + Nа2S(т); = –60 Дж/ К.

Ответ: 146 Дж/(моль ∙ К).

353. Для реакции 4FeO(т) + О2 (г) = 2Fe2O3(т) = –259 Дж / К. Рассчитайте стандартную энтропию триоксида железа.

Ответ: 87 Дж/(моль ∙ К).

354. Вычислите стандартную энтропию реакции образования триоксида железа из простых веществ по следующим данным:

1) 2Fe(т) + О2(г) = 2FeO(т) , = –145 Дж/К;

2) 4FeO(т) + О2 (г) = 2Fe2O3(т), = –259 Дж/К.

Ответ: –549  Дж/К.

355. В каком направлении протекает реакция в изолированной системе

С (графит) + СО2, (г) = 2СО (г) .

356. Объясните, как изменяется упорядоченность частиц в системе при диссоциации воды на ионы, если изменение энтропии в процессе диссоциации равно –72,8 Дж/(моль  К).

356. Изменение энтропии при плавлении 100 г меди равно 1,28 Дж/К. Вычислите мольную теплоту плавления меди, если температура плавления меди равна 1083 С.

Ответ: 1,1 кДж.

357. Удельная теплота плавления льда равна 33 480 Дж/кг. Определите изменение энтропии при плавлении 1 моль льда.

Ответ: 2,2 Дж/(моль  К).

358. Вычислив S реакций, определите, какая из них протекает в прямом направлении в изолированной системе:

1) FeO + CO = Fe + CO2;

2) FeO + H2 = Fe + H2O (г) .

Ответ: Дж / К; Дж / К.

359. Вычислите изменение энтропии при испарении 250 г воды при 25 С, если молярная теплота испарения воды при данной температуре равна 44,08 кДж/моль.

Ответ: 2054 Дж / К.

360. Известны две аллотропические модификации TiO2 – рутил и анатаз. Значения S рутила и анатаза равны соответственно 50,33 и 49,92 Дж/(моль  К). Определите, в каком состоянии оксид титана (IV) имеет более неупорядоченную структуру. Ответ объясните.

361. Значения S красного и желтого PbO равны соответственно 66,11 и 68,70 Дж/(моль  К). Укажите, какая модификация оксида свинца (II) обладает более упорядоченной кристалличес­кой решеткой. Ответ объясните.

362. Какой знак будет иметь S для реакции

2О (г) + С (графит) = 2Н2 + СО2?

Сопоставьте вывод с результатами расчетов.

Ответ: 91,52 Дж / К.

363. Вычислите S реакции разложения 0,5 кг нитрата аммония на простые вещества.

Ответ: 3252,6 Дж / К.

364. Укажите знак изменения энтропии при синтезе аммиака из N2 и H2.

365. Какой знак будет иметь S для реакции Н2 (г) + S (к) = = Н2S (г)? Вывод сопоставьте с результатами расчетов.

Ответ: 43,26 Дж / К.

366. Укажите знак изменения энтропии при конденсации воды.

367. Для йода в различных агрегатных состояниях значения S равны 116; 261 и 137 Дж/(моль  К). Определите агрегатное состояние йода в каждом случае.

368. Какой знак будет иметь значение S для реакции 2Сграфит + О2 = 2СОг? Сопоставьте вывод с результатами расчетов.

Ответ: 178,6 Дж / К.

369. Значения S красного, белого и черного фосфора равны соответственно 22,8; 41,1 и 22,7 Дж/(моль  К). Укажите, какие полиморфные превращения претерпевает фосфор в твердом виде при нагревании.

370. Теплота плавления нафталина С10Н8 равна 149 600 Дж/кг, а температура плавления 80,4 С. Найдите изменение энтропии при плавлении 3,1 моль нафталина.

Ответ: 168 Дж / К.

371. Какой знак будет иметь значение S для реакции 2СН4 = С2Н2 + 3Н2? Сопоставьте вывод с результатами расчетов.

Ответ: 220 Дж / К.

372. Получению металлов восстановлением из оксидов углеродом, водородом и т. п. часто предшествует процесс обжига сульфидных руд или термическое разложение карбонатных руд. Не производя расчетов, определите знак S следующих процессов:

1) СаСО3 (к) = СаО (к) + СО2 (г);

2) MoS2 (к) + О2 (г) = МоО3 (к) + 2SO2 (г).

Ответ объясните.

373. Определите изменение энтропии при плавлении 1 моль следующих металлов: натрия (Тпл = 98,8 С), ртути (Тпл = = –38,9 С), серебра (Тпл = 960,5 С), если теплоты плавления этих металлов (в ккал/моль) соответственно равны: 0,63; 0,555; 2,73. Объясните близость значений S.

Ответ: S(Na) = 1,7 кал/К; S(Hg) = 2,36 кал/К; S(Ag) = 1,7 кал/К.

374. Какой знак будет иметь S для реакции N2 (г) + О2 (г) = = 2NO (г)? Сопоставьте вывод с результатами расчетов, если значения S участников реакции равны: N2 – 191,5; O2 – 205,0; NO – 210,6 Дж/(моль  К).

Ответ: 24,7 Дж / К.

375. Вычислите значение S при переходе красного фосфора в белый.

Ответ: 18,3 Дж / К.

376. Вычислите изменение энергии Гиббса и определите возможность окисления гидроксида железа (II) кислородом при стандартных условиях:

4 Fe(OH)2 + 2 H2O + O2 = 4 Fe(OH)3.

Ответ: – 404 кДж.

377. Вычислите изменение энергии Гиббса и определите возможность протекания реакции восстановления оксида титана (IV) водородом при 1000 К:

TiO2 + 2 H2 = Ti + 2 H2O.

Ответ: 357,7 кДж.

378. Вольфрам получают восстановлением оксида вольфрама (VI) водородом. Определите возможность протекания этой реакции при 500 и 1000 С:

WO3 + 3 H2 = W + 3 H2O.

Ответ: –79,7 кДж; –276,4 кДж.

379. Вычислите изменение энергии Гиббса и определите возможность окисления серебра при 300 и 600 К по реакции

4 Ag + O2 = 2 Ag2O.

Ответ: –22,22 кДж; 17,56 кДж.

380. Никель получают карботермическим методом. Определите возможность протекания реакции восстановления оксида никеля (II) при 500  и 1000 С:

NiO + CO = Ni + CO2.

Ответ: –45,43 кДж; –51,1 кДж.

381. Ванадий получают кальцийтермическим методом. Определите возможность протекания реакции восстановления оксида ванадия (V) при 600 и 1300 С:

V2O5 + 5 Ca = 2 V + 5 CaO.

Ответ: –1666,4 кДж; –1714,7 кДж.

382. Какая из приведенных реакций термодинамически более вероятна:

1) V2O5 + 5Ca = 2V + 5CaO;

2) 3V2O5 + 10Al = 6V + 5Al2O3.

Ответ: –1470 кДж; –3260 кДж.

383. Хром получают алюмотермическим способом по реакции

Cr2O3 + 2 Al = 2 Cr + Al2O3.

Определите возможность протекания данной реакции при 400  и 1500 С.

Ответ: –522 кДж; –489 кДж.

384. Определите направление самопроизвольного протекания реакции СO2 + 2H2 = С (графит) + 2H2O(г) при стандартных условиях.

Ответ: идет в прямом направлении (G = –62,85 кДж).

385. Возможно ли получение цинка из оксида цинка (II) путем его восстановления графитом и при какой температуре?

Ответ: до 1250 К – нельзя, выше 1250 К – можно.

386. Определите температуру равновероятного протекания реакции в прямом и обратном направлении, если Н = 38 кДж, а S = 207 Дж / К.

Ответ: 184 К.

387. Определите температуру равновероятного протекания реакции в прямом и обратном направлении, если Н = 138 кДж, а S = 105 Дж / К.

Ответ: 1041 С.

388. Можно ли при стандартных условиях восстановить водородом оксиды CuO и PbO? Ответ объясните.

Ответ: CuO и PbO – можно.

389. Можно ли при стандартных условиях восстановить водородом оксиды ZnO и NiO? Ответ объясните.

Ответ: ZnO – нельзя, NiO – можно.

390. Вычислите изменение G реакции при 298 К

FeS + O2 = FeO + SО2.

Действие какого фактора – энтальпийного или энтропийного – определяет знак G данной реакции?

Ответ: = –433,7 кДж; энтальпийного.

391. Определите стандартную энергию Гиббса реакции СН4 + 2Н2О(г) = СО2 + 4Н2 при 298 К. Возможно ли самопроизвольное течение реакции в прямом направлении при данной температуре? При какой температуре направление протекания процесса изменится на обратное? Зависимостями и от температуры пренебречь.

Ответ: = 110,9 кДж;Т > 942 К.

392. Установите, возможно ли при температуре 1000 К восстановление оксида железа (III) до свободного металла по урав­нению Fe2O3(кр) + 3Н2(г) = 2Fe(кр) + 3Н2О(г). Зависимостями и от температуры пренебречь.

Ответ: при Т = 1000 К, ΔG < 0.

393. Рассчитайте стандартную энергию Гиббса химической ре­акции при 298 К и установите возможность её самопроизвольного протекания в прямом направлении

CuSO4(кр) + 2NH4ОН(ж) = Cu(ОН)2(кр) + (NH4)2SO4(кр).

Ответ: = –89,4 кДж, протекает в прямом направлении.

394. Рассчитайте энтропийный и энтальпийный факторы при стандартных условиях для реакции 4НСl(г) + О2 = 2Н2О(г) + 2Сl2(г). Какой из рассчитанных факторов способствует самопроизвольному протеканию реакции в прямом направлении?

Ответ: = – 114,48 кДж; = – 256,4 Дж/К; энтальпийный фактор.

395. Рассчитайте температуру, при которой равновероятны оба направления протекания реакции 2SO2(г) + О2(г) = 2SO3(г), если , а .

Ответ: 1059 К.

396. Рассчитайте изменение стандартной энергии Гиббса реакции образования триоксида железа из простых веществ при Т = = 298 К по следующим данным:

1) 2Fe(т) + О2(г) = 2FeO(т); = –490 кДж;

2) 4FeO(т) + О2 (г) = 2Fe2O3(т); = –504 кДж.

Ответ: –1484 кДж.

397. Установите, как происходит восстановление водородом оксида меди (II): до оксида меди (I) или до металла.

Ответ: до 753 К получается Cu, выше 753 К – Cu2О.

398. Рассчитайте изменение стандартной энергии Гиббса при температуре 1230 К для реакции

2SO2(г) + О2(г) = 2SO3(г).

Будет ли протекать данная реакция самопроизвольно в закрытой системе при этих условиях?

Ответ: 32 кДж.

399. По табличным данным вычислите реакции разложения хлорида аммония на газообразные вещества: аммиак и хлороводород.

Ответ: 91,3 кДж.

400. Для свинца известны два наиболее характерных оксида PbO и Pb3O4.

1. Определите тепловой эффект реакции окисления металлического свинца с образованием Pb3O4 в стандартных условиях.

2. Какой из оксидов является основным продуктом окисления металлического свинца кислородом (р = 1 атм) в стандартных условиях при температурах 300 и 600 °С?

Ответ: 1) –241,30 кДж/моль; 2) при 300 °C – Pb3O4; при 600 °C – PbO.