ЭНЕРГЕТИКА ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ. Контрольные задачи с ответами (2016 год)

 

Решение

 

типовых

 

задач

При

 

решении

 

задач

 

следует

 

использовать

 

термодинамические

 

харак

-

теристики

 

веществ

Р

 

е

 

ш

 

е

 

н

 

и

 

е

.

 

Записываем

 

термохимическое

 

уравнение

 

Р

 

е

 

ш

 

е

 

н

 

и

 

е

. 

На

 

основании

 

закона

 

Гесса

 

термохимические

 

уравнения

 

можно

 

складывать

, 

вычитать

 

и

 

умножать

 

на

 

численные

 

множители

. 

Сло

-

жив

 

первое

 

уравнение

 

с

 

удвоенным

 

вторым

 

уравнением

, 

получим

 

термо

-

химическое

 

уравнение

 

интересующей

 

нас

 

реакции

, 

для

 

которой

 

Задача

 5.3.

 

Что

 

имеет

 

большую

 

энтропию

: 1 

моль

 

кристаллического

 

вещества

 

или

 1 

моль

 

его

 

паров

 

при

 

той

 

же

 

температуре

? 

Р

 

е

 

ш

 

е

 

н

 

и

 

е

. 

Энтропия

 

есть

 

мера

 

неупорядоченности

 

состояния

 

ве

-

щества

. 

В

 

кристалле

 

частицы

 (

атомы

, 

ионы

) 

имеют

 

упорядоченное

 

распо

-

ложение

 

и

 

могут

 

находиться

 

лишь

 

в

 

некоторых

 

точках

 

пространства

, 

а

 

для

 

газа

 

таких

 

ограничений

 

нет

. 

Один

 

моль

 

газа

 

имеет

 

гораздо

 

больший

 

объем

, 

чем

 

один

 

моль

 

кристалла

, 

и

 

возможность

 

хаотичного

 

движения

 

молекул

 

в

 

газе

 

больше

. 

А

 

так

 

как

 

энтропию

 

можно

 

рассматривать

 

как

 

количествен

-

ную

 

меру

 

хаотичности

 

атомно

-

молекулярной

 

структуры

 

вещества

, 

то

 

эн

-

тропия

 

моля

 

паров

 

вещества

 

больше

 

энтропии

 

моля

 

его

 

кристаллов

 

при

 

одинаковой

 

температуре

. 

Задача

 5.4.

 

Прямая

 

или

 

обратная

 

реакция

 

будет

 

протекать

 

при

 

стан

-

дартных

 

условиях

 

в

 

системе

: 

92 

Р

 

е

 

ш

 

е

 

н

 

и

 

е

. 

Для

 

ответа

 

на

 

вопрос

 

следует

 

вычислить

 

изменение

 

энергии

 

Гиббса

 

прямой

 

реакции

 

с

 

использованием

 

данных

 

табл

. 8 

прило

-

жения

. 

Следовательно

, 

при

 

температуре

   

≈

  696,5 

К

   

начнется

 

реакция

 

вос

-

становления

 Fe

2

О

3

. 

Иногда

 

эту

 

температуру

 

называют

 

температурой

 

нача

-

ла

 

реакции

. 

5.4. 

Контрольные

 

задачи

5.1. 

Вычислить

 

тепловой

 

эффект

 

реакции

 

восстановления

 

одного

 

мо

-

ля

 Fe

2

O

3

 

металлическим

 

алюминием

.  

5.2.

 

Газообразный

 

этиловый

 

спирт

  C

2

H

5

OH 

можно

 

получить

 

при

 

взаимодействии

 

этилена

 

С

2

Н

4

(

г

) 

и

 

водяных

 

паров

. 

Написать

 

термо

-

химическое

 

уравнение

 

этой

 

реакции

, 

вычислив

 

ее

 

тепловой

 

эффект

.  

5.3.

 

Вычислить

 

тепловой

 

эффект

 

реакции

 

восстановления

 

оксида

 

же

-

леза

 (II) 

водородом

, 

исходя

 

из

 

следующих

 

термохимических

 

уравнений

: 

5.4.

 

При

 

взаимодействии

 

газообразных

 

сероводорода

 

и

 

диоксида

 

уг

-

лерода

 

образуются

 

пары

 

воды

 

и

 

сероуглерода

  CS

2

(

г

). 

Написать

 

термохи

-

мическое

 

уравнение

 

этой

 

реакции

 

и

 

вычислить

 

ее

 

тепловой

 

эффект

.  

5.5.

 

Написать

 

термохимическое

 

уравнение

 

реакции

 

образования

 

од

-

ного

 

моля

 

метана

 

С

H

4

(

г

) 

из

 

оксида

 

углерода

 

СО

(

г

) 

и

 

водорода

. 

Сколько

 

теплоты

  

выделится

  

в

 

результате

 

этой

 

реакции

?    

5.6.

 

При

 

взаимодействии

 

газообразных

 

метана

 

и

 

сероводорода

 

обра

-

зуются

 

сероуглерод

 CS

2

(

г

) 

и

 

водород

. 

Написать

 

термохимическое

 

уравне

-

ние

 

этой

 

реакции

, 

вычислив

 

ее

 

тепловой

 

эффект

.  

5.7.

 

Кристаллический

 

хлорид

 

аммония

 

образуется

 

при

 

взаимодейст

-

вии

 

газообразных

 

аммиака

 

и

 

хлорида

 

водорода

. 

Написать

 

термохимиче

-

ское

 

уравнение

 

этой

 

реакции

. 

Сколько

 

теплоты

 

выделится

, 

если

 

в

 

реакции

 

было

 

израсходовано

 10 

л

 

аммиака

 

в

 

пересчете

 

на

 

нормальные

 

условия

?  

5.8.

 

Вычислить

 

теплоту

 

образования

 

метана

, 

исходя

 

из

 

следующих

 

термохимических

 

уравнений

: 

5.10.

 

Тепловой

 

эффект

 

реакции

 

сгорания

 

жидкого

 

бензола

 

с

 

образо

-

ванием

 

паров

 

воды

 

и

 

диоксида

 

углерода

 

равен

  –3135,58 

кДж

. 

Составить

 

термохимическое

 

уравнение

 

этой

 

реакции

 

и

 

вычислить

 

теплоту

 

образова

-

ния

 

С

6

Н

6

(

ж

). 

5.11.

 

При

 

взаимодействии

 

трех

 

молей

 

оксида

 

азота

 N

2

O(

г

) 

с

 

аммиа

-

ком

 

образуются

 

азот

 

и

 

пары

 

воды

. 

Тепловой

 

эффект

 

данной

 

реакции

 

равен

 

–877,76 

кДж

.

 

Написать

 

термохимическое

 

уравнение

 

этой

 

реакции

 

и

 

вычис

-

лить

 

теплоту

 

образования

 N

2

O

 

(

г

). 

5.12.

 

При

 

сгорании

 

газообразного

 

аммиака

 

образуются

 

пары

 

воды

 

и

 

моноксид

 

азота

 NO(

г

). 

Написать

 

термохимическое

 

уравнение

 

этой

 

реакции

 

и

 

вычислить

 

ее

 

тепловой

 

эффект

 

в

 

расчете

 

на

 

один

 

моль

 N

Н

3

(

г

).  

5.13.

 

Реакция

 

горения

 

метилового

 

спирта

 

выражается

 

термо

-

хими

-

ческим

 

уравнением

 

Вычислить

 

теплоту

 

образования

 NH

3

(

г

). 

5.18.

 

Теплота

 

растворения

 

безводного

 

хлорида

 

стронция

 SrCl

2

 

равна

 

–47,70 

кДж

/

моль

, 

а

 

теплота

 

растворения

 

кристаллогидрата

 SrCl

2

·6H

2

O 

рав

-

на

 +30,96 

кДж

/

моль

. 

Вычислить

 

теплоту

 

гидратации

 SrCl

2

. 

95 

5.19.

 

Теплоты

 

растворения

 

сульфата

 

меди

 CuSO

4

 

и

 

медного

 

купороса

 

CuSO

4

·5H

2

O 

соответственно

 

равны

  –66,11 

кДж

/

моль

 

и

    +11,72 

кДж

/

моль

. 

Вычислить

 

теплоту

 

гидратации

 

С

uS

О

4

.  

5.20.

 

При

  

получении

  

одного

 

моля

 

эквивалентов

 

гидроксида

 

кальция

 

из

 

СаО

(

к

) 

и

 H

2

О

(

ж

) 

выделяется

 32,53 

кДж

 

теплоты

. 

Написать

 

термохими

-

ческое

 

уравнение

 

этой

 

реакции

 

и

 

вычислите

 

теплоту

 

образования

 

оксида

 

кальция

. 

5.21.

 

Теплоты

 

образования

 

Δ

Н

˚

ƒ

 

оксида

 

азота

(II) 

и

 

оксида

 

азота

(IV) 

соответственно

 

равны

  +90,37 

и

  +33,85 

кДж

/

моль

. 

Определить

 

Δ

S

º 

и

 

Δ

G

º

ƒ

 

для

 

реакций

 

получения

 NO 

и

 NO

2

 

из

 

простых

 

веществ

. 

Можно

 

ли

 

получить

 

эти

 

оксиды

 

при

 

стандартных

 

условиях

? 

Какой

 

из

 

оксидов

 

образуется

 

при

 

высокой

 

температуре

? 

Почему

?       

5.22.

 

При

 

какой

 

температуре

 

наступит

 

равновесие

 

в

 

системе

 

5.27.

 

Прямая

 

или

 

обратная

 

реакция

 

будет

 

протекать

 

при

 

стандартных

 

условиях

 

в

 

системе