СБОРНИК ЗАДАЧ И УПРАЖНЕНИЙ ПО ХИМИИ

СБОРНИК ЗАДАЧ И УПРАЖНЕНИЙ ПО ХИМИИ СБОРНИК ЗАДАЧ И УПРАЖНЕНИЙ ПО ХИМИИ

25.04.2015 Views

ΔS 0 298 = S – ( S + 0 NH 4 Cl 0 NH 3 0 S HCl ) = 94,56 – (192,50 + 186,70) = = –284,64 Дж/(моль⋅К). Используя уравнение Гиббса-Гельмгольца, находим изменение энергии Гиббса: ΔG 0 = ΔH 0 – T⋅ΔS = –176,9 + 284,64⋅10 -3 ⋅298 = –176,9 + 84,8 = –92,1 кДж/моль. Так как ΔG 0 < 0, данная реакция термодинамически возможна (протекает самопроизвольно) и является экзотермической. ЗАДАЧИ 146. Укажите, какие из приведенных реакций протекают самопроизвольно и являются экзотермическими: а) 2H 2 O 2 (ж) = 2H 2 O (ж) + O 2 (г); б) 3H 2 (г) + N 2 (г) = 2NH 3 (г); в) N 2 O 4 (г) ↔ 2NO 2 (г). 147. Укажите, какая из двух реакций будет протекать самопроизвольно: а) 2Fe (к) + Al 2 O 3 (к) = 2Al (к) + Fe 2 O 3 (к); б) 2Al (к) + Fe 2 O 3 (к) = 2Fe (к) + Al 2 O 3 (к). Необходимые для расчета величины ΔG 0 298 значения ΔH 0 298 и S 0 298 взять из табл. 2 приложения. 148. Вычислите значение ΔH 0 298, ΔG 0 298, ΔS 0 298 для процесса MeCO 3 (к) → MeO (к) + CO 2 (г) и составьте ряд термической стабильности карбонатов MgCO 3 , BaCO 3 , CaCO 3 . Как влияет на течение этих процессов температура? 149. На основании величин ΔH 0 298 и S 0 298 реагирующих веществ вычислите ΔG 0 298 для следующих процессов: а) SO 2 (г) + 1 / 2 O 2 ↔ SO 3 (г); б) CO(г) + H 2 O(г) ↔ CO 2 (г) + H 2 (г); в) H 2 (г) + 1 / 2 O 2 (г) ↔ H 2 O(г). Укажите в каком направлении эти реакции будут протекать, приближаясь к равновесию. 150. Вычислив ΔG 0 298 системы PbO 2 + Pb = 2PbO на основании ΔH 0 298 и S 0 298 реагирующих веществ, определите, возможна ли эта реакция. 151. Определите тепловой эффект реакции 1 / 2 N 2 + 1 / 2 O 2 ↔ NO, используя значение ΔG 0 NO, S 0 298 реагирующих веществ. 152. Вычислите изменение энергии Гиббса при 25 0 С для процесса С(графит) + 2Н 2 (г) = СН 4 (г), зная ΔH 0 298 и S 0 298 реагирующих веществ и стандартную теплоту сгорания метана. 153. При какой температуре наступит равновесие системы 4HCl (г) + O 2 (г) ↔ 2H 2 O (г) + 2Cl 2 (г), ΔH = -114,42 кДж? 36

Хлор или кислород в этой системе является более сильным окислителем и при каких температурах? 154. Восстановление Fe 3 O 4 оксидом углерода идет по уравнению Fe 3 O 4 (к) + CO (г) = 3FeO (к) + CO 2 (г). Вычислите ΔG 0 298 и сделайте вывод о возможности самопроизвольного протекания этой реакции при стандартных условиях. Чему равна ΔS 0 298 в этом процессе? 155. Реакция горения ацетилена идет по уравнению C 2 H 2 (г) + 5 / 2 O 2 (г) = 2CO 2 (г)+ H 2 O (ж). Вычислите ΔG 298 и ΔS 0 298. Объясните уменьшение энтропии в результате этой реакции. 156. Чем можно объяснить, что при стандартных условиях невозможна экзотермическая реакция H 2 (г) + СO 2 (г) = CO (г) +H 2 O (ж), ΔH = –2,85 кДж? Зная тепловой эффект реакции и абсолютные стандартные энтропии соответствующих веществ, определите ΔG 0 298 этой реакции. 157. Прямая или обратная реакция будет протекать при стандартных условиях в системе 2NO (г) + O 2 (г) ↔ 2NO 2 (г)? Ответ мотивируйте, вычислив ΔG 0 298 прямой реакции. 158. Исходя из значений стандартных теплот образования и абсолютных стандартных энтропий соответствующих веществ вычислите ΔG 0 298 реакции, протекающей по уравнению NH 3 (г) + HСl (г) = NH 4 Cl (к). Может ли эта реакция при стандартных условиях идти самопроизвольно? 159. При какой температуре наступит равновесие системы CO (г) + 2H 2 (г) ↔ CH 3 OH (ж), ΔH = –128,05 кДж? 160. При какой температуре наступит равновесие системы CH 4 (г) + CO 2 (г) = 2CO (г) + 2H 2 (г), ΔH = 247,37 кДж? 161. На основании стандартных теплот образования и абсолютных стандартных энтропий соответствующих веществ вычислите ΔG 0 298 реакции, протекающей по уравнению 4NH 3 (г) + 5O 2 (г) = 4NO (г) + 6H 2 O (г). Возможна ли эта реакция при стандартных условиях? 161. На основании стандартных теплот образования и абсолютных стандартных энтропий соответствующих веществ вычислите ΔG 0 298 реакции, протекающей по уравнению 162. CO 2 (г) + 4H 2 (г) = CH 4 (г) + 2H 2 O (ж). Возможна ли эта реакция при стандартных условиях? 163. Вычислите ΔH 0 , ΔS 0 , ΔG 0 реакции, протекающей по уравнению Fe 2 O 3 (к) + 3H 2 (г) = 2Fe (к) + 3H 2 O (г). Возможна ли эта реакция восстановления Fe 2 O 3 водородом при температурах 500 и 2000 К? 164. Вычислите ΔH 0 , ΔS 0 , ΔG 0 реакции, протекающей по уравнению TiO 2 (к) + 2C (к) = Ti (к) + 2CO (г). 37

ΔS 0 298 =<br />

S – ( S +<br />

0<br />

NH 4 Cl<br />

0<br />

NH 3<br />

0<br />

S<br />

HCl ) = 94,56 – (192,50 + 186,70) =<br />

= –284,64 Дж/(моль⋅К).<br />

Используя уравнение Гиббса-Гельмгольца, находим изменение энергии<br />

Гиббса:<br />

ΔG 0 = ΔH 0 – T⋅ΔS = –176,9 + 284,64⋅10 -3 ⋅298 = –176,9 + 84,8 = –92,1<br />

кДж/моль.<br />

Так как ΔG 0 < 0, данная реакция термодинамически возможна<br />

(протекает самопроизвольно) и является экзотермической.<br />

ЗАДАЧИ<br />

146. Укажите, какие из приведенных реакций протекают<br />

самопроизвольно и являются экзотермическими:<br />

а) 2H 2 O 2 (ж) = 2H 2 O (ж) + O 2 (г);<br />

б) 3H 2 (г) + N 2 (г) = 2NH 3 (г);<br />

в) N 2 O 4 (г) ↔ 2NO 2 (г).<br />

147. Укажите, какая из двух реакций будет протекать самопроизвольно:<br />

а) 2Fe (к) + Al 2 O 3 (к) = 2Al (к) + Fe 2 O 3 (к);<br />

б) 2Al (к) + Fe 2 O 3 (к) = 2Fe (к) + Al 2 O 3 (к).<br />

Необходимые для расчета величины ΔG 0 298 значения ΔH 0 298 и S 0 298 взять из<br />

табл. 2 приложения.<br />

148. Вычислите значение ΔH 0 298, ΔG 0 298, ΔS 0 298 для процесса<br />

MeCO 3 (к) → MeO (к) + CO 2 (г)<br />

и составьте ряд термической стабильности карбонатов MgCO 3 , BaCO 3 ,<br />

CaCO 3 . Как влияет на течение этих процессов температура?<br />

149. На основании величин ΔH 0 298 и S 0 298 реагирующих веществ<br />

вычислите ΔG 0 298 для следующих процессов:<br />

а) SO 2 (г) + 1 / 2 O 2 ↔ SO 3 (г);<br />

б) CO(г) + H 2 O(г) ↔ CO 2 (г) + H 2 (г);<br />

в) H 2 (г) + 1 / 2 O 2 (г) ↔ H 2 O(г).<br />

Укажите в каком направлении эти реакции будут протекать, приближаясь<br />

к равновесию.<br />

150. Вычислив ΔG 0 298 системы PbO 2 + Pb = 2PbO на основании ΔH 0 298 и<br />

S 0 298 реагирующих веществ, определите, возможна ли эта реакция.<br />

151. Определите тепловой эффект реакции 1 / 2 N 2 + 1 / 2 O 2 ↔ NO, используя<br />

значение ΔG 0 NO, S 0 298 реагирующих веществ.<br />

152. Вычислите изменение энергии Гиббса при 25 0 С для процесса<br />

С(графит) + 2Н 2 (г) = СН 4 (г),<br />

зная ΔH 0 298 и S 0 298 реагирующих веществ и стандартную теплоту сгорания<br />

метана.<br />

153. При какой температуре наступит равновесие системы<br />

4HCl (г) + O 2 (г) ↔ 2H 2 O (г) + 2Cl 2 (г), ΔH = -114,42 кДж?<br />

36

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!