ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ

1 Известно, что стандартные теплоты образования

DН = -384,93 кДж/моль,

DН = -959,81 кДж/моль,

DН = -519,65 кДж/моль.

Какой из трех оксидов марганца является наиболее устойчивым? Запишите уравнения реакций, тепловые эффекты которых в стандартном состоянии соответствуют стандартной теплоте образования соответствующего оксида.

2 В справочнике приведены два значения стандартной теплоты образования J₂, DН = 0; 62,24 кДж/моль. Какая из модификаций йода является наиболее устойчивой, J_{2 (к)} или J_2(г)? Укажите, какому агрегатному состоянию J₂ соответствует каждое значение DН . Какая из модификаций находится в стандартном состоянии? Рассчитайте тепловой эффект реакции сублимации (возгонки) йода. Экзо- или эндотермической реакцией будет реакция сублимации?

3 Исходя из термохимических уравнений:

Н_2(г) + О_2(г) = Н₂О_2(ж); DН^о₍₁₎ = -187, кДж (1)

Н₂О_2(ж) + Н_2(г) = Н₂О_(г); DН^о₍₂₎ = -187, кДж (2)

Н₂О_(ж) = Н₂О_(г); DН^о₍₃₎ = -187, кДж (3)

рассчитайте значение стандартной энтальпии реакции образования Н₂О_(ж):

Н_2(г) + О_2(г) = Н₂О_(ж).

4 Рассчитайте DН^о энтальпию образования Н₂О_2(ж), если теплота разложения

Н₂О_2(ж) = Н₂О_(ж) + ¹/₂О_2(г)

составляет 98,03 кДж/моль.

5 Чему равна энтальпия реакции окисления:

2FeO_(к) + ¹/₂О₂ = Fe₂O_3(к)

DН , если теплота сгорания железа до FeO равна 266,5 кДж/моль, а теплота сгорания железа до Fe₂O₃ – 822 кДж/моль.

6 При разложении хлората калия

KСlO_3(к) = KCl_(к) + 1,5О_2(г)

образовался кислород объемом 4,48 л (н.у.). Какое количество теплоты выделилось при этом?

7 При полном сгорании этилена:

С₂Н₄ + 3О₂ = 2СО₂ + 2Н₂О_(ж)

выделилось 6226 кДж теплоты. Рассчитайте объем вступившего в реакцию кислорода (н.у.)

8 Сколько теплоты выделится при сгорании бензола массой 20 г?

9 При сгорании фосфора массой 9,3 г выделяется 229,5 кДж теплоты. Рассчитайте стандартную теплоту образования оксида фосфора (V).

10 Определите стандартную энтальпию реакции восстановления оксида хрома (III) алюминием.

11 В ходе какой их приведенных реакций горения Н₂S выделяется больше теплоты:

2Н₂S_(г) + О₂ = 2Н₂О_(г) + 2S_(к),

2Н₂S_(г) + 3О₂ = 2Н₂О_(г) + 2SО_2(к),

при условии, что все вещества находятся в стандартном состоянии?

12 Определите стандартную энтальпию образования фосфина PH_3(г) исходя из уравнения:

2PH_3(г) + 4О_2(г) = P₂O_5(к) + 3Н₂О_(ж),

если DН = -2360 кДж, DН = -1546,6 кДж.

13 Определите стандартную теплоту образования оксида меди (II), зная, что при восстановлении 40 г данного оксида углем выделяется оксид углерода (II) и поглощается 27,4 кДж.

14 При взаимодействии железа массой 21 г с серой выделилось 36,54 кДж. Рассчитайте стандартную теплоту образования сульфида железа (II).

15 Рассчитайте стандартную теплоту сгорания этилена по известным стандартным теплотам образования С₂Н₄, СО₂ и Н₂О_(ж).

16 Рассчитайте энтропию реакций

Н₂О_(г) = Н_2(г) + ¹/₂О_2(г),

СаО_(к) + СО₂ = СаСО_3(к).

В какой реакции знак изменения энтропии способствует самопроизвольному протеканию процесса?

17 Рассчитайте стандартную энтропию оксида железа (III), если известна энтропия реакции

4FeO_(к) + О_2(г) = 2Fe₂O_3(к); DS = -259 Дж/К.

18 Изменение энтропии в реакции:

2Mg(NO₃)_2(к) = 2MgO_(к) + 4NO_2(г) + О_2(г)

равно 891 Дж/К; изменение энтальпии в этой реакции равно +510 кДж. Рассчитайте стандартные энтальпию DН и энтропию S . Какой из факторов – энтальпийный или энтропийный – способствует самопроизвольному протеканию процесса?

19 Рассчитайте стандартные энтропии следующих химических реакций:

Al₂(SO₄)_3(к) = Al₂O_3(к) + 3SO_3(г),

2Н₂О_2(ж) = 2Н₂О_(ж) + О_2(г),

2Al₂O_3(к) + 6SO_2(г) + 3О_3(г) = 2Al₂(SO₄)_3(к).

20 Стандартная энтропия реакции

2ZnS_(к) + 3О_2(г) = 2ZnO_(к) + 2SO_3(г)

равна DS = -147 Дж/К. Рассчитайте стандартную энтропию ZnS. Сравните полученное значение со справочными данными.

21 Рассчитайте энтальпийный и энтропийный факторы процесса, при условии, что все вещества находятся в стандартном состоянии

H₂S + Cl₂ = 2HCl + S_(к).

Какой из рассчитанных факторов будет способствовать самопроизвольному течению реакции в прямом направлении?

22 Не производя вычислений, укажите для каких из перечисленных реакций изменение энтропии способствует самопроизвольному протеканию реакций:

MgO_(к) + Н_2(г) = Mg_(к) + Н₂О_(ж),

FeO_(к) + С_{(графит)} = Fe_(к) + СО_(г),

2ZnS_(к) + 3О_2(г) = 2ZnO_(т) + 2SO_2(г),

Al₂(SO₄)_3(к) = Al₂O_3(к) + 3SO_3(г).

23 Не производя вычислений, укажите знак изменения энтропии и оцените возможность самопроизвольного протекания следующих реакций из стандартного состояния:

2N_2(г) + О_2(г) = 2N₂O_(г); DН = 163,02 кДж;

2N_2(г) + 2О_2(г) = 2N₂O_2(г); DН = 67,64 кДж;

NH₄NO_3(к) = N₂O_(г) + 2Н₂О_(г); DН = -39,69 кДж.

24 Определите область температуры, в которой возможен самопроизвольный процесс при стандартном состоянии всех веществ

H₂S + Cl₂ = 2HCl + S_(к).

25 Определите, какие из перечисленных ниже реакций могут протекать при стандартных состояниях всех веществ и 298 К

4HCl_(г) + О_2(г) = 2Сl_2(г) + 2Н₂О_(ж),

Fe₂O_3(к) + 3СО_(г) = 2Fe_(к) + 3СО_2(г).

26 Определите возможность самопроизвольного протекания реакции при стандартных состояниях всех веществ и 298 К

CaSO_4(к) + СО_2(г) = СаСО_3(к) + SO_3(г).

27 Рассчитайте DG системы Ме₂О_(к) + Н₂О_(ж) = 2МеОН_(к) для металлов Li, Na, K. На основании этого сделайте вывод об изменении основных свойств оксидов этих металлов.

28 Исходя из реакции:

SiO_2(к) + 2NaOH_(p-p) = Na₂SiO_3(к) + Н₂О_(ж)

ответьте, можно ли выпарить щелочь в стеклянном сосуде, если

DG = -419,5 кДж/моль, DG = -1427,8 кДж/моль.

29 Можно ли использовать при стандартных состояниях всех веществ нижеприведенную реакцию для получения аммиака

NH₄Cl_(к) + NaOH_(к) = NaCl_(к) + Н₂О_(г) + NH_3(г).

30 В какую сторону будет протекать процесс 2NO₂ = 2NO + O₂ при 500 К и стандартных состояниях всех веществ.

31Определите температуру, при которой возможен процесс разложения карбоната кальция на оксид кальция и оксид углерода (IV) при стандартных состояниях всех веществ.

32 При какой температуре энергия Гиббса перехода Н₂О_(ж) « Н₂О_(г) равна нулю?

33 Определите возможность самопроизвольного протекания процесса при стандартных состояниях всех веществ (Т = 298; 500 К).

CCl_4(г) + 3Н_2(г) = СН_4(г) + 2Cl_2(г).

34 Рассчитайте DG процесса алюмотермии при 298 К и 500 К

Fe₂O_3(к) + 2Al_(к) = Al₂O_3(к) + Fe_(к).

Как влияет температура на протекание реакции в прямом направлении?

35 Определите, какая из приведенных реакций термодинамически предпочтительнее при стандартных состояниях всех веществ:

2H₂S + 3O₂ = 2H₂O_(г) + 2SO_2(г);

2H₂S + 3O₂ = 2H₂O_(г) + 2S_(т).

36 Восстановление оксида железа (III) водородом до свободного металла по уравнению:

Fe₂O_3(к) + 3H_2(г) = 2Fe_(к) + 3Н₂О_(г)

сопровождается поглощением 96,2 кДж теплоты. Сколько поглотится теплоты при взаимодействии 160 г Fe₂O₃ с 33,6 л (н.у.) Н₂?

37 По известной величине стандартной энтальпии реакции разложения карбоната кальция, рассчитайте массу взятого карбоната и объем выделившегося углекислого газа (н.у.), если при разложении поглощается 534 кДж теплоты.

38 Рассчитайте стандартную энтальпию образования твердого оксида железа (II), если известно, что при взаимодействии 3,6 оксида железа (II) с оксидом углерода (II) выделяется 0,71 кДж, а при сгорании 2,8 оксида углерода выделяется 28,29 кДж.

39 Докажите, по какой реакции более вероятно разложение пероксида водорода при 298 К и 400 К:

Н₂О_2(ж) = Н₂О_(ж) + ¹/₂О_2(г)

Н₂О_2(ж) = Н_2(г) + ¹/₂О_2(г)

Какой из двух факторов – энтальпийный или энтропийный – способствует разложению пероксида водорода при заданных температурах и стандартных состояниях всех веществ?

40 В атмосфере какого газа – оксида углерода (II) или оксида углерода (IV) – наиболее вероятно окисление кальция при стандартных состояниях всех веществ:

CO_2(г) + 2Ca_(к) = 2СаО_(к) + С_{(графит)},

СО_(г) + Са_(к) = СаО_(к) + С_{(графит)}?

Список литературы

1 Коровин Н.В. Общая химия.- М.: Высш. Шк., 1998, 2002.

2 Карапетьянц М.Х. Общая и неорганическая химия/ М.Х.Карапетьянц, С.И.Дракин.- М.: Химия, 2000.

3 Глинка Н.Л. Общая химия: Учеб. пособие для вузов/ Под ред. А.И.Ермакова.- М.: Интеграл-Пресс, 2002.

4 Задачи и упражнения по общей химии: Учеб. пособие/ Б.И.Адамсон, О.Н.Гончарук, В.Н.Камышова и др.; Под ред. Н.В.Коровина.- М.: Высш. шк., 2003.

Приложение А

(справочное)

Таблица А.1 - Термодинамические характеристики некоторых веществ

при 298 К

Вещество	DН , кДж/моль	DG , кДж/моль	S , Дж/(моль К)
Ag (к)	0,00	0,00	42,69
AgBr (к)	-99,16	-94,9	107,1
AgCl (к)	-127,07	-109,7	96,11
AgI	-64,2	-66,3	144,2
Ag2O (к)	-30,56	-10,82	121,81
AgO (к)	-44,6	-40,8	57,78
Al (к)	0,00	0,00	28,32
Al2O3 (к, корунд)	-1676	-1580	50,94
Au	0,00	0,00	47,65
AuCl3 (к)	-118,4	-48,53	146,4
Ba	0,00	0,00	66,94
BaO (к)	-557,9	-528,4	70,29
BaCo3 (к)	-1202	-1139	112,1
BaSO4 (к)	-1352	-1465	131,8
Be	0,00	0,00	9,54
BeO (к)	-598,7	-581,6	14,1
BeCO3 (к)	-983,6	944,7	199,4
Bi	0,00	0,00	56,9
BiCl3 (к)	-379,1	-318,9	189,5
Br2 (ж)	0,00	0,00	152,3
Br2 (г)	30,92	3,14	245,35
C (алмаз)	1,83	2,85	2,38
C (графит)	0,00	0,00	5,74
CO (г)	-110,5	-137,14	197,54
CO2 (г)	-393,51	-394,38	213,68
COCl2 (г)	-219,5	-205,3	283,6
CCl4 (г)	-106,7	-63,95	309,7
CH4 (г)	-74,85	-50,79	186,19
C2H2 (г)	226,75	209,2	200,8
C2H4 (г)	52,28	68,11	219,4
C2H6 (г)	-84,68	-32,89	229,5
C3H6 (г)	20,42	62,7	226,9
C3H8 (г)	-104,0	-23,49	269,9
C4H8 (г)	-0,13	71,5	307,4
C4H10 (г)	-124,7	-17,15	310,0
C6H6 (ж)	82,93	129,7	269,2
C6H6 (ж)		124,5	172,8
Продолжение таблицы 1
Вещество	DН , кДж/моль	DG , кДж/моль	S , Дж/(моль К)
CH3OH (ж)	-238,6	-166,23	126,8
CH3OH (г)	-201,2	-161,9	239,7
C2 H5OH (г)	-235,3	-167,4	278,0
C2 H5OH (ж)	-277,7	-174,76
CCl4 (г)	-106,7	-64,0	309,7
Ca (к)	0,00	0,00	41,42
CaCO3 (к)	-1207,1	-1128,76	92,88
CaCl2 (к)	-785,8	-752	113,8
CaO (к)	-635,5	-605,2	39,7
Ca(OH)2 (к)	-986,2	-898,5	83,4
CaSO4 (к)	-1424	-1318,3	106,7
CaSO32H2O (к)	-1762,3	-1565,2	184,1
Cd (к)	0,00	0,00	51,76
CdO (к)	-256,1	-225,0	54,8
Cd(OH)2 (к)	-553,2	-470,2	95,4
Cl2 (г)	0,00	0,00	222,96
Cr (к)	0,00	0,00	23,76
Cr2O3 (к)	-1141	-1058	81,1
CrO3 (к)	-594,5	-505,8	72,0
CuCl (к)	-133,6	-116,0	91,2
CuCl2 (к)	-172,4	-131,4	118,8
CuO (к)	-165	-127,0	42,64
CuS (к)	-48,5	-48,9	66,5
F2 (г)	0,00	0,00	202,9
Fe (к)	0,00	0,00	27,15
FeCO3 (к)	-747,7	-673,9	92,88
FeCl2 (к)	-341,0	-301,7	120,1
FeCl3 (к)	-390,8	-328,7	154,4
FeO (к)	-263,8	-244,3	58,79
Fe2O3 (к)	-822,16	-740,98	89,96
Fe3O4 (к)	-1117,7	-1014,2	146,4
FeS (к)	-95,1	-97,6	67,4
H (г)	217,94	203,26	114,6
H2 (г)	0,00	0,00	130,58
HBr (г)	-35,98	-53,5	198,5
HCl (г)	-92,3	-95,27	186,69
HCl (р)	-166,9	-131,2	56,5
HF (г)	-268,61	-270,7	173,51
HI (г)	25,94	1,3	206,3
HNO3 (ж)	174,3	-80,3	156,6
Продолжение таблицы 1
Вещество	DН , кДж/моль	DG , кДж/моль	S , Дж/(моль К)
H2O (г)	-241,82	-228,61	188,7
H2O (ж)	-285,84	-237,2	70,08
H2O (к)	-291,85	-235,5	44,1
H2O2 (ж)	-187,8	-120,4	109,6
H2S (г)	-20,17	-33,01	205,6
H2SO4 (ж)	-811,3	-690,3	156,9
H3PO4 (ж)	-1271,9	-1147,25	200,8
Hg (ж)	0,00	0,00	77,4
HgO (к)	-90,8	-58,3	70,3
HgCl2 (к)	-230,1	-185,8	144,35
Hg2Cl2 (к)	-264,85	-210,7	185,8
I2 (к)	0,00	0,00	116,73
I2 (г)	62,24	19,4	260,58
KCl (г)	-435,9	-408,3	82,7
K2O (к)	-361,5	-333,5	94,0
KOH (к)	-425,8	-380,2	59,41
LiOH (к)	-487,8	-443,9	42,7
Li2O (к)	-598,7	-562,1	37,9
Mg (к)	0,00	0,00	32,55
MgCl2 (к)	-641,6	-592,1	89,6
MgO (к)	-601,24	-569,4	26,94
Mg(OH)2 (к)	-924,7	-833,8	63,14
Mg(NO3)2 (к)	-789,6	-588,4	164,0
MgCO3 (к)	-1112,9	-1029,3	65,69
MgSO4 (к)	-1278,2	-1173,6
Mn (к)	0,00	0,00
MnO2 (к)	-519,4	-464,8
MnSO4 (к)	-1063,7	-956,0	112,1
Mo (к)	0,00	0,00	28,6
MoO3 (к)	-754,5	-677,7	78,2
N2	0,00	0,00	191,5
NH3 (г)	-46,16	-16,66	192,5
N2H4 (ж)	50,4	149,2	121,3
NH4OH (р)	-361,2	-254,2	165,4
NH4Cl (к)	-314,4	-203,0	94,6
(NH4)2SO4 (к)	-1179,3	-900,3	220,3
NO (г)	90,37	86,71	210,62
NO2 (г)	33,5	51,8	240,45
N2O4 (г)	9,66	98,28	304,3
Na (к)	0,00	0,00	51,0
Окончание таблицы 1
Вещество	DН , кДж/моль	DG , кДж/моль	S , Дж/(моль К)
NaCl (к)	-410,9	-384,0	72,33
Na2O (к)	-415,9	-376,6	72,8
NaOH (к)	-427,8	-381,1	64,18
Na2SO4 (к)	-1384,6	-1266,8	149,4
Na2CO3 (к)	-1130,9	-1047,7	136,0
NaNO3 (р)	-446,2	-372,4	207,0
Ni (к)	0,00	0,00	29,86
NiO	-239,7	-211,7	38,0
O2 (г)	0,00	0,00	205,04
O3 (г)	142,3	163,4	238,8
O (г)	247,5	230,1	161,0
P (к, белый)	0,00	0,00	41,1
P (к, красный)	-18,4	-13,8	22,8
PCl3 (г)	-306,5	286,6	311,7
PCl5 (г)	-592,0	-545,2	324,6
Pb (к)	0,00	0,00	64,9
PbO (к)	-217,9	-188,5	69,45
PbSO4 (к)	-918,1	-811,2	147,28
PbO2 (к)	-276,6	-219,0	76,44
S (к, ромб.)	0,00	0,00	31,88
SO2 (г)	-296,9	-300,4	248,1
SO3 (г)	-395,2	-370,4	256,23
SO2Cl2 (ж)	-381,1	-315,8	217,2
Si (к)	0,00	0,00	18,7
SiO2 (α – кварц)	-859,4	-805,2	41,84
SiCl4 (г)	-609,6	-569,9	331,4
SiH4 (г)	-61,9	-39,3	203,8
Sn (к, белый)	0,00	0,00	51,55
SnO2 (к)	-580,7	-418,4	52,3
Ta (к)	0,00	0,00	41,4
Ta2O5 (к)	-2045,1	-1922,5	143,1
Ti (к)	0,00	0,00	30,6
TiCl4 (г)	-758,9	-714,0	353,1
TiCl4 (ж)	-800,0	-724,0	252,7
NiO2 (к, рутил)	-941,0	-881,6	50,2
W (к)	0,00	0,00	33,5
WO3 (к)	-840,3	-763,4	83,3
Zn (к)	0,00	0,00	41,59
ZnO (к)	-349,0	-318,2	43,5
ZnSO4 (к)	-978,2	-870,2	124,6