1. ТЕРМОХИМИЯ

Если бы разложение HgO протекало при температуре ниже 594 K, ртуть выделялась бы в жидком состоянии. Следствие из закона Гесса гласит, что энтальпия обратной реакции равна по величине и противоположна по знаку энтальпии прямой реакции, следовательно, энтальпия разложения 1 моль HgO с образованием газообразного кислорода и жидкой ртути:

равна r H2980 = +90,6 кДж.

Для нашего случая пренебрежем зависимостью энтальпии участников реакции от температуры и учтем, что энтальпия процесса при температуре выше температуры кипения ртути отличается на величину энтальпии фазового перехода

Используя закон Гесса, можно рассчитать стандартную энтальпию реакции (1) путем алгебраического суммирования термохимических уравнений (3) и (4). Следовательно,

r H2980 (1) = r H2980 (3) + r H2980 (4) = 90,6 + 59,2 = 149,8 кДж.

Окончательно получаем

Изменение энтальпии при разложении 100 г HgO:

при разложении 1 моль(216,6 г) HgO(т) — r H2980 = 149,8 кДж;

при разложении 100 г HgO(т) — x.

Получаем 69,2 кДж. (Отметим, что 69,2 кДж — энтальпия реакции.)

Задачи для самостоятельного решения

Задача 565. Растворимость некоторой соли (концентрация ее насыщенного раствора) при температуре 20 °С составила 50 г/л, а

33

при температуре 60 °С возросла до 70 г/л. Какой знак имеет стандартная энтальпия растворения данной соли?

Задача 566. Для какой из приведенных реакций:

1)4P(к) + 5O2(г) = 2P2O5(к)

2)P2O3(к) + O2(г) = P2O5(к)

3)2P(к) +5O(г) = P2O5(к)

4)2P(к) +5/2 O2(г) = P2O5(к)

стандартная энтальпия реакции равна стандартной энтальпии образования пентаксида фосфора P2O5? Укажите значение этой величины. Рассчитайте для остальных процессов стандартный тепловой эффект при давлении р = const.

Задачи 567 — 574. Среди предложенных веществ найдите то, для которого стандартная энтальпия образования равна нулю. Ответ аргументируйте.

567Н2О(г), Н2О(ж), Н2(г), Н2(ж), Н2О(т), Н(г), Н2(т)

568Cl2(г), Cl2(ж), Cl(г), HCl(ж), HCl(т), НCl(г), Cl2(т)

569Au(ж), Hg(ж), Ti(ж), Pb(ж), Cl2(ж), Fe(ж), Ar(ж)

570C(графит), Fe(г), Al(ж), Ar(ж), Hg(к), H2SO4, C(алмаз)

571NO(г), O(г), N(г), Hg(г), Cl2(г), HgO(т), O3(г)

572S(ромб.), C(алмаз), Hg(к), I2(г), Br2(г), S(т)(монокл.), H2(ж)

573Na(ж), Mg(г), Al(г), Sn(ж), F2(т), I2(т), Br2(г)

574Fe(ж), Br2(ж), N2(ж), K(ж), O2(ж), Н2О(г), Н2О(ж)

Задачи 575 — 584. Используя значения стандартных энтальпий образования веществ (кДж/моль), вычислите стандартные тепловые эффекты приведенных ниже реакций в случаях: а) изобарного проведения процесса; б) изохорного проведения процесса

(см. табл. П2.1).

575Fe2O3(к) + 3H2(г) = 2Fe(к) + 3H2O(г)

5762C2H2(г) + 10O2(г) = 2H2O(г) + 4CО2(г)

577ZrCl4(т) + 2Mg(к) = Zr(т) + 2MgCl2(т)

34

Окончание

578Fe2O3 (т) + 3CO(г) = 2Fe(т) + 3CO2 (г)

579Fe2O3 (т) + 3Mg(т)= 2Fe(т) + 3MgO(т)

5804HCl(г) + O2 (г) = 2H2O(г) + 2Cl2 (г)

581Cu2S(т) + 2Cu2O(т) = 6Cu(т) + SO2 (г)

582CaC2 (т) + 2H2O(ж) = Ca(OH)2 (т) + C2H2 (г)

583Al2S3 (т)+ 6H2O(ж) = 2Al(OH)3 (к) + 3H2S(г)

584Na2SO4 (т) + 10H2O(г) = Na2SO4·10H2O(т)

Задачи 585 — 588. Рассчитайте стандартную энтальпию образования f H2980 следующих веществ по их стандартным энтальпиям сгорания c H2980 (см. табл. П2.2).

585C7H16 (г) (н-гептан)

586C2H5OC2H5 (ж) (диэтиловый эфир)

587CH3CHO (ж) (ацетальдегид)

588C7H8 (г) (толуол)

Задачи 589 — 598. Используя значения стандартных энтальпий сгорания соединений c H2980 , рассчитайте стандартный тепловой эффект реакций при постоянном давлении (см. табл. П2.2).

5893C2H2(г) → С6Н6(г)

5902PH3(г) + 4O2(г) → P2O5(к) + 3H2O(ж)

5912C2H5OH(ж) → C2H5OC2H5(ж) + H2O(ж)

592C2H5OH(ж) → CH2 = CH2(г) + H2O(ж)

593С6Н6(г) + 3H2(г) → С6Н12(г)

594CH4(г) + 2O2(г) → CO2(г) + 2H2O(ж)

5954NH3(г) + 3O2(г) → 2N2(г) + 6H2O(ж)

596CH3COOH(ж) + C2H5OH(ж) → CH3COOC2H5(ж) + H2O(ж)

597C7H16(г) → C7H8(г) + 4H2

598C2H6(г) + 3,5O2(г) → 2CO2(г) + 3H2O(г)

35

Задачи 599 — 618. Вычислите стандартный тепловой эффект полного сгорания вещества или смеси при постоянном давлении.

599100 г гексана С6Н12

6008 моль водорода Н2

60150 л (при Т = 298 K и p = 1,013 · 105 Па) водорода H2

60212,04·1023 молекул метанола СН3ОН

603Смесь 2 моль метана СН4 и 2 моль пентана С5Н10

604Смесь 1 моль водорода и 3 моль метана СН4

6051000 г графита

606Молекулярного водорода, содержащего6,02·1021 атомовводорода

607112 л (при Т = 298 K и p = 1,013 · 105 Па) пропана С3Н8

60830 г кальция

6095 моль водорода

61040 г пентана С5Н10

611100 л (при Т = 298 K и p = 1,013 · 105 Па) водорода

61212,04 · 1024 молекул этанола С2Н5ОН

61312,04 · 1023 атомов алюминия

614Смесь 3 моль водорода и 1 моль метана СН4

6150,01 г алмазов

616Молекулярноговодорода, содержащего3,01 · 1023 атомовводорода

61712 л (при Т = 298 K и p = 1,013 · 105 Па) этана С2Н6

61818 г цинка

Задачи 619 — 623. Используя два термохимических уравнения с известными значениями стандартного теплового эффекта, рассчитайте стандартную энтальпию третьего процесса.

619N2(г) + 2O2(г) = 2NO2(г); r H2980 = 67,8 кДж 2NO(г) + O2(г) = NO2(г); r H2980 = ?

36

Окончание

As2O3 (т) + O2 (г) = As2O5 (т); r H2980 = –270,5 кДж

6203As2O3 (т) + 2O3 (г) = 3As2O5 (т); r H2980 = –1094,7 кДж 3O2 (г) = 2O3 (г); rH0298 = ?

Задачи 624 — 634. Вычислите стандартную энтальпию образования выделенного вещества в кДж/моль по стандартной энтальпии реакции и стандартным энтальпиям образования остальных участников реакции (см. табл. П2.1).

6242P4 + 5KСlO4 (к) = 5KCl (к) +4P2O5 (к); r H2980 = –5150 кДж

6252Cr2O3 (к) + 3Si (к) + 3CaO (к) = 4Cr (к) + 3CaSiO3 (к); r H2980 = –718 кДж

6262NH4Cl(к) + Ca(OH)2(к) = CaCl2 (к) + 2NH3(г) + 2H2O (г); r H2980 = 245 кДж

627Cr2O3 (к) + 2NaOH (к) = 2NaCrO2 (к) + H2O (г); r H2980 = –818 кДж

6283K2MnO4 (к) = 2K3MnO4 (к) + MnO2 (к) + O2 (г); r H2980 = –22 кДж

629KClO4 (к) = KCl (к) + 2О2 (г); r H2980 = –50,7 кДж

6302KMnO4 (к) = K2MnO4 (к) + MnO2 (к) + O2 (г); r H2980 = –42 кДж

6314KClO3 (к) = 3KClO4 (к)+ KCl (к); r H2980 = –140 кДж

632Fe (к) + 4HNO3 (р) = Fe(NO3)3 (р) + NO (г) + 2H2O (ж); r H2980 = –325 кДж

6336P(красн) + 5KClO3 (к) = 5KCl (к) +3P2O5 (к); r H2980 = –4673 кДж

6344Mg(к) + 10HNO3(р) = 4Mg(NO3)2(р) + NH4NO3(р) + 3H2O(ж); r H2980 = –2632 кДж

37