Контрольные задачи, выносимые на экзамен

Для решения контрольных задач, выносимых на экзамен, необходимо использовать методические указания и типовые методики решения задач, изложенные в [1]: гл.6-7 (А), гл.9 (B), гл.13 (С), гл.18 (D). Справочные данные приведены в [10].

A. Химическая термодинамика

1. Закон Гесса и следствия из него

1. Определите тепловой эффект реакции при 298 К и стандартном давлении, пользуясь справочными данными о теплотах образования веществ – участников реакции.

СаС₂ (тв.) + 2Н₂О (ж.)  Са(ОН)₂ (тв.) + С₂Н₂ (г.)

Ответ: Δ_rH˚₂₉₈ = -128,31 кДж.

2. Определите тепловой эффект реакции синтеза акриловой кислоты при стандартном давлении и 298 К, если известны теплоты сгорания веществ – участников реакции.

СНСН (г.) + СО (г.) + Н₂О (ж.)  СН₂=СНСООН (ж.)

Вещество	СНСН (г.)	СО (г.)	Н2О (ж.)	СН2=СНСООН (ж.)
ΔсH˚298,	-1299,63	-282,92	0	-1368,03

Ответ: Δ_rH˚₂₉₈ = -214,52 кДж

3. Определите тепловой эффект реакции при стандартном давлении и 298 К по справочным данным о теплотах сгорания веществ – участников реакции. Δ_сH˚₂₉₈ (Н₂О _ж.) = 0.

СН₃СООН (ж.) + С₂Н₅ОН (ж.)  СН₃СООС₂Н₅ (ж.) + Н₂О (ж.)

Ответ: Δ_rH˚₂₉₈ = 1,13 кДж

4. Определите стандартную теплоту образования С₂Н₅ОН (ж.), если теплоты сгорания С (гр.), Н₂ (г.), С₂Н₅ОН (ж.) равны соответственно, : -393,51; -285,83; -1370,68.

Ответ: Δ_fH˚₂₉₈(С₂Н₅ОН _ж.) = -276,98 .

5. Определите теплоту образования Δ_fH˚₂₉₈ жидкого анилина. Для решения пользуйтесь справочными данными о теплоте сгорания:

С₆Н₇N (ж.) + 7 O₂ (г.) = 6CO₂ (г.) + 3 H₂O (ж.) + N₂ (г.), Δ_сH˚₂₉₈ = -3396,2

Ответ: Δ_fH˚₂₉₈ (С₆Н₇N _ж.) = 34,7 .

6. Определите теплоту образования Δ_fH˚₂₉₈ газообразного триметиламина. Для решения пользуйтесь справочными данными о теплоте сгорания:

С₃Н₉N (г.) + 5 O₂ (г.) = 3CO₂ (г.) + 4 H₂O (ж.) + N₂ (г.), Δ_сH˚₂₉₈ = -2442,92

Ответ: Δ_fH˚₂₉₈ (С₃Н₉N _г.) = -23,85 .

7. Определите теплоту образования Δ_fH˚₂₉₈ жидкого пиридина. Для решения пользуйтесь справочными данными о теплоте сгорания:

С₅Н₅N (ж.) + 6 O₂ (г.) = 5CO₂ (г.) + 2 H₂O (ж.) + N₂ (г.), Δ_сH˚₂₉₈ = -2755,16

Ответ: Δ_fH˚₂₉₈ (С₅Н₅N _ж.) = 99,96 .

8. Определите теплоту образования Δ_fH˚₂₉₈ жидкого хлороформа. Для решения пользуйтесь справочными данными о теплоте сгорания:

СНCl₃ (ж.) + O₂ (г.) = CO₂ (г.) + Cl₂ (г.) + HCl (р.), Δ_сH˚₂₉₈ = -428,06

Ответ: Δ_fH˚₂₉₈ (СНCl_{3 ж.}) = -132,21 .

9. Определите теплоту образования Δ_fH˚₂₉₈ газообразного хлорметана. Для решения пользуйтесь справочными данными о теплоте сгорания:

СН₃Cl (г.) + 1 O₂ (г.) = CO₂ (г.) + HCl (р.) + H₂O (ж.), Δ_сH˚₂₉₈ = -759,94

Ответ: Δ_fH˚₂₉₈ (СН₃Cl _г.) = -86,31 .

10. Определите теплоту образования Δ_fH˚₂₉₈ жидкого хлорбензола. Для решения пользуйтесь справочными данными о теплоте сгорания:

С₆Н₅Cl (ж.) + 7O₂ (г.) = 6CO₂ (г.) + HCl (р.) + 2H₂O (ж.), Δ_сH˚₂₉₈ = -3110,30

Ответ: Δ_fH˚₂₉₈ (С₆Н₅Cl _ж.) = 10,79 .

2. Изменение термодинамических параметров при нагревании (охлаждении) вещества

11. Рассчитайте изменение энтальпии при нагревании 2 кг SiO₂ (кварц-) от 298 до 800 К при атмосферном давлении. Зависимость С_Р от Т возьмите из справочника.

Ответ: ΔH = 1021 кДж.

12. Рассчитайте изменение энтальпии при нагревании 310³ моль газообразного аммиака от 273 до 473 К при атмосферном давлении. Зависимость С_Р от Т возьмите из справочника.

Ответ: ΔH = 22810 кДж.

13. Рассчитайте изменение энтропии при нагревании 16 г газообразного О₂ от 273 до 373 К при атмосферном давлении. Зависимость С_Р от Т возьмите из справочника.

Ответ: ΔS = 4,49 .

14. Рассчитайте изменение энтропии при нагревании 58,82 г. В₂О₃ (кр.) от 298 до 700 К при атмосферном давлении. Зависимость С_Р от Т возьмите из справочника.

Ответ: ΔS = 60,57 .

15. Два идентичных куска металла имеют одинаковую условно независящую от температуры теплоёмкость С˚_Р = 15 , но разные температуры Т₁ = 300 К, Т₂ = 400 К. Рассчитайте конечную температуру и изменение энтропии в процессе термического контакта металлов до достижения равновесия. Процесс осуществляется адиабатически при атмосферном давлении.

Ответ: Т₃ = 350 К; ΔS˚ = 0,309 .

16. Вычислите изменение энтропии при испарении 370 г диэтилового эфира с последующим нагреванием образовавшегося газа до 400 К при атмосферном давлении. Температура и теплота испарения диэтилового эфира равны соответственно: T_v = 307,7 К; Δ_vН = 27,20 . Зависимость С˚_Р от Т газообразного С₄Н₁₀О возьмите из справочника.

Ответ: ΔS˚ = 608,1 .

17. Рассчитайте изменение энтальпии и энтропии при нагревании 1 кг льда при атмосферном давлении от –10С до +10С, используя следующие данные. Теплоёмкость льда С_Р = 36,36 , температура и теплота плавления льда равны соответственно: T_m = 273,15 К; Δ_mН = 6,024 . Зависимость С_Р от Т для воды возьмите из справочника.

Ответ: ΔН˚ = 396,9 кДж, ΔS˚ = 1456 .