Ю.М. Коренев и др. - Задачи и вопросы по общей и неорганической химии с ответами и решениями (1114426), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Для реакции разложения оксида азота (11) 2МО(г.) -+ Хт(г.) + От(г.) константы скорости реакции при Т~ — — 1620 К н Тт —— 1525 К равны 1,08.10 ы и 0,3 ° 10 'т л моль ' с '. Вычислите: а) энергию активации этой реакции; б) время, в течение которого прореагирует 3% взятого количества оксида азота(11) при Т~ — — 1620 К. Скорость реакции можно описать уравнением и = к [ХО[~.
2.3.10. Для реакции образования оксида азота(1Ч) 2ХО(г) + Оа(г.) -+ 2ХОт(г.) константы скорости при температурах Т, = 600 К и Та — — 645 К равны 6,63 10а и 6,52 10а ла моль т с '. Скорость реакции можно описать уравнением о = Iс [ХО)~ [От]. Вычислите энергию активации этой реакции. 2.3.11.
Для взаимодействия сложного эфира и едкого патра в растворе НСООН~ + г1аОН -+ НСООХа + В~ОН (реакция 2-го порядка) прн температурах 283 и 303 К константы скорости равны 2,370 и 3,204 л моль ' . мин '. Определите: а) энергию активации реакции; б) температуру, при которой константа скорости реакции равна 4,000 л ° моль ' мин ~. Глава 3 ХИМИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА При решении задач этой главы следует учитывать следующие положения.
1. Энергия кристаллической решетки есть энергия ее образования из газообразных ионов. 2. Сродство атома к электрону есть изменение энтальпии в реакции присоединения 1 моль электронов к 1 моль газообразных атомов с образованием 1 моль газообразных отрицательно заряженных ионов. 3. Энергия связи есть энтальпия процесса разрьша связи (принимается: ЬНе т ЬНэээ) для 1 моль двухатомных газообразных частиц с образованием 2 моль газообразных атомов при взаимном удалении их на бесконечно большое расстояние. 4. Энтальпия растворения есть изменение энтальпии в результате растворения 1 моль вещества с образованием бесконечно разбавленного раствора; при этом предполагается, что энтальпия не зависит от концентрации раствора. 5.
При оценке возможности самопроизвольного протекания процессов принимается, что парциальные давления всех реагирующих газов равны 1 атм (если в условии не указаны другие величины), а изменения энтальпии и энтропии этих процессов не зависят от температуры. 3.1. Изменения эитальпии, энтропии и энергии Гиббса 17 3.1. Изменения стандартных энтальпии, энтропии и энергии Гиббса в химических системах 3.1.1. Вычислите энергию кристаллической решетки Е„р р хлорида калия, если: ЬуНзэе(КС1) = -435,56 кДж моль ' ЬНзэе (атомиз.) К(кр.) = 128,74 кДж моль ' ЬНзеэе (иониз.) К(г.) = 418,00 кДж моль ' ЬНзэз (дис.) С!з(г.) = 238,26 кдж ° моль ' Сродство хлора к электрону = -363,66 кДж. моль ~ Для расчета энергии кристаллической решетки Е„р р хлорида калия постройте энтальпийную диаграмму.
3.1.2. Вычислите энергию кристаллической решетки Е„р р фторида натрия, если: ЬуНзээ(г1аР) = — 568,48 кДж моль ' ЬНзэа (атомиз.) Ма(кр.) = 106,68 кДж - моль ~ ЬНзээ (иониз.) Ха(г.) = 492,08 кДж - моль 1 ЬНзэе (дис.) Рз(г.) = 154,66 кДж ° моль 1 Сродство фтора к электрону = -332,88 кДж моль ' Для расчета энергии кристаллической решетки Е„р р фторида натрия постройте энтальпийную диаграмму. 3.1.3. Вычислите энергию кристаллической решетки Е„р р бромнда серебра, если: ЬуНзэа(А8Вг) = — 100,32 кДж моль ~ ЬНзэе (атомиз.) Ай(кр.) = 275,88 кДж моль ~ ЬНзэа (иониз.) А8(г.) = 727>32 кДж моль ' ЬНзээ (дис.) Вгз(г.) = 192,28 кДж моль ~ ЬНзэа (исп.) Вгз(ж) = 30,90 кДж ° моль ' Сродство брома к электрону = — 347,30 кДж ° моль ~ Длн расчета энергии кристаллической решетки Е„р,р бромида серебра постройте энтальпийную диаграмму.
18 Глава 3. Химическая термодинамика 3.1.4. Вычислите энергию кристаллической решетки Екр р хлорила бария, если: Для расчета энергии кристаллической решетки Е„р г хлорида бария постройте энтальпийную диаграмму. 3.1.5. Вычислите стандартную энтальпию реакции образования 1 моль НВг(г.) по реакции НтЯ(г.) + Вгт(г.) = 2НВг(г.) + Б(ромб.) при Т = 298 К и р = сопзс, если стандартные энтальпии образования Нэ8(г.) и НВг(г.) равны — 20,9 и — 36,1 кДж моль ', а изменение стандартной энтальпии в процессе испарения брома составляет 30,9 кДж моль ~ (все газы считайте идеальными).
3.1.6. Какое количество энергии выделится при полном и непол- ном (до СО) сгорании 1 моль бензина (н-СвНгв), если стандартные энтальпии образования для н-СвНгв(ж.), СОз(г.), НтО(ж.), СО(г.) равны — 250,0, — 393,5, — 285,8 и — 110,5 кДж моль '? 3.1.7. Стандартная энтальпия сгорания твердой мочевины в расчете на 1 моль (1чНт)тСО до СОэ(г.), 1чт(г.) и НтО(ж.) составляет — 632 кДж. 1) Напишите уравнение реакции сгорания мочевины. 2) Вычислите стандартную энтальпию образования мочевины, если стандартные энтальпии образования СОт(г.) и жидкой воды равны — 393,5 и -285,8кДж. моль '. 3.1.8. Стандартная энтальпия сгорания 1 моль газообразного ацетавьдегида с образованием СОт(г.) и НзО(ж.) составляет — 1164 кДж.
1) Напишите уравнение реакции сгорания ацетальдегида. 2) Вычислите стандартную энтальпню образования ацетальдегида, если стандартные энтальпии образования СОт(г.) и НтО(ж.) равны — 393,5 и -285,8 кДж. моль '. 3.1.9. По стандартным эитальпням реакций сгорания аммиака в кислороде в присутствии катализатора (Ь„~ОНтвв = — 292,5 кДж) и в Ь,Н;вв(ВаС(т) ЬНтэв (атомна.) Ва(кр.) ЬНзвв (ионна.) Ва(г,) ЬНвэв (иониз.) Ва+ (г.) ЬНтвв (дис.) С1т(г.) Сродство хлора к электрону — 859,41кДж моль ' 192,28 кДж моль 500,76 кДж.
моль ' (до Ва+) 961,40 кДж моль ' (до Ват+) 238,26кДж моль ' — 363,66кДж моль ' 3.1. Изменения эиталъпин, энтропии и энергии Гиббса 19 его отсутствие (Ь„~д)Нддд — — — 382,1 кДж) найдите стандартную энтальпию образования моиооксида азота ХО. Напишите уравнения реакций сгорания аммиака. 3.1.10. Вычислите стандартную энтвльпию образования жидкого гидразина ХгНе, используя следующие данные: Ь,01Нддд реакции восстановления оксида азота(1) водородом с образованием 1 моль жидких ХдН4 н воды составляет — 317 кДж; Ь„1д~Нддд реакции окисления аммиака кислородом с образованием 1 моль жидких гидразина и воды составляет — 143 кДж; Ь„1э~Нддд реакции окисления аммиака оксидом азота(1) с образованием 4 моль Хд(г.) и 3 моль НдО(ж.) составляет — 1010 кДж; ЬгНддд[НдО(ж.)] составляет — 285,8 кДж моль '.
Напишите уравнения происходящих реакций. 3.1.11. Стандартные энтальпии образования жидкой воды и СОд(г.) равны — 285,8 и — 393,5 кДж моль ', стандартная теплота сгорания 1 моль метана в тех же условиях равна -890,3 кДж моль '. Рассчитайте ЬГНддд и сьГУдде метана, считая все газы идеальными. 3.1.12. Вычислите стандартную энтапьпию реакции Ь„Нддд СОд(г.) + М80(кР.) = М8СОэ(кР.) если Ь7Нддд [М8СОэ(кр.)] = — 1113,0 кДж моль ~, а изменения стандартной энтальпии при сгорании 1 моль М8(кр.) в кислороде и оксиде углерода(? Ч) составляют — 601,70 и — 404,95 кДж. 3.1.13.
Стандартные энтальпии образования СаО(кр.), НдО(ж.) и Са(ОН)д(кр.) составляют — 634,9, -285,8 и — 985,6 кДж моль '. Рассчитайте изменения стандартных энтальпии и внутренней энергии при испарении воды, если для реакции СаО(кр.) + НдО(г.) = Са(ОН)д(кр.) Ь„Нддд — — — 109,1 кДж. (Считайте водяной пар идеальным газом.) 3.1.14. Для реакции горения ХНд ХНэ(г.) + 0,750г(г.) = 0,5Хд(г.) + 1,5НдО(ж.) стандартная энтальпия (1 моль ХНэ) равна — 382,1 кДж. Определите теплоту растворения аммиака в воде при Т = 298 К, если Ь7Нддд [НдО(ж.)] и ЬгНддэ [ХНз(р-р)] равны -285,8 и — 81,3 кДж моль 3.1.15.
Разложение этилена может протекать следующим образом: 3СдН4 = 2СдНд + 2СН» 20 Глава 3. Химическая термодинамика Вычислите изменение стандартной энтальпии этой реакции, если: ЬН~эв(атомна. графита) = 714,78 кДж - моль ' Ен-н = 431,63кДж моль ' Ес-н = 413,82 кДж моль ' Ее=о = 585,20 кДж. моль ' Есяс = 806,74 кДж . моль ' Является ли данная реакция экзо- или эндотермической? 3.1.16. По стандартной энтальпни образования НР ( — 268,36 кДж х хмоль ') н энергиям связей молекул Нз (431,63кДж моль г) и Рт (154,66 кДж. моль ') вычислите изменения стандартной энтальпии в процессах: (1) (2) (3) Н(г.) + Р(г.) = НР(г.) Н(г.) + 0,5Рг(г.) = НР(г.) 0,5Нз(г.) + Р(г) = НР(г.) 3.1.18.
По энергиям связей Ес-и = 413,82кДж моль ' Ес-ш = 292,60 кДж моль ' Еш-ш = 238,26кДж. моль ' Ен-н = 431,63 кДж моль ' Ен — о~ = 427,20кДж моль ' и энергии атомизации графита 714,78 кДж моль ' вычислите энергию, выделившуюся в ходе реакции СН4(г.) + С12(г.) = Снзс!(Г.) + НС1(г.) 3.1.19. Какое топливо по его энергоемкости на 1 г лучше использовать в ракетных двигателях: жидкий гидразин НзН4 или газообразный боран ВвНэ, если стандартные энтальпнн образования для ХзНэ(ж.), НзО(г.), ВвНэ(г.) и ВзОз(кр.) равны 50,4, — 241,8, 62,5 и -1273,8кДж.
моль ~? 3.1.20. Рассчитайте, в каком случае организм получит больше энергии: если выпить 0,4 г СзНэОН(ж.) или съесть 1 г конфет (расчет на 3.1.17. Вычислите изменение стандартной энтальпии реакции 2ННз(г.) = ХтН~(г.) + Нз(г.) если энергии связей составляют: Ен н = 388,74 кДж. моль ' и Ен и = П2,86 кДж. моль ', а энергии диссоциации молекул Нз и Мз равны 431,63 и 940,50 кДж ° моль 3.1. Изменения эитачьпии, энтропии и энергии Гиббса 21 С8Нг208(кр.)].
Стандартные энтальпии образования СгН80Н(ж.), СОг(г), НгО(ж.) и С9Нгг08(кр.) составляют — 277,6, — 393,5, — 285,8 и — 1260,0 кДж моль '. 3.1.21. Определите ЬуНгдз[М8(ЯОз)2 ° 6Н20(кр.)], используя следующие данные: ~«Н298 1) М8(кр.) + 0,502(г.) = М80(кр.) -601,8 2) 0,5 Нг(г.) + 0,5Х2(г.) + 1,50г(г.) = — 207,5 (Р Р) + НОз (Р Р) 3) М80(кр.) + 2Н+(р р) + 2ЯОз (р р) = 291,6 = М8(ХОз)г(»Р.) + НгО(г.) 4) Н20(ж.) = Нг(г.) + 0,502(г.) 285,8 5) Н20(ж.) = Н20(г.) 44,0 6) М8(ХОз)г 6Н20(кР.) = М8(ХОз)2(»Р.) + 6НгО(ж.) 301,4 3.1.22. Определите ЬуН298 [Ха2804 ° 10НгО(кр.)], используя следующие данные: е 2981 ж 1) Ха(кр.) + 0,2502(г.) = 0,5ХагО(кр.) -209 2) 802(г.) = Б(ромб.) + 02(г.) 297 3) БОз(г.) = БОг(г.) + 0,502(г.) 98 4) НагО(кР.) + БОз(г.) = Ха2808(»Р.) -452 5) НгО(г.) = Нг(г.) + 0,50г(г) 242 6) Н20(г.) = Н20(ж.) -44 7) ХагБ09 10Н20(кР.) = ХагБ08(»Р.) + 10Н20(ж.) 82 3.1.23.
Определите стандартную энтальпию гидратации жидкой серной кислоты с образованием моногидрата, используя следующие данные: е 298~ «Й'» 1) 802(г.) = Б(ромб.) + 02(г.) 296,9 2) БОз(г.) = Б02(г.) + 0,502(г.) 98,3 3) Н20(г.) = Нг(г.) + 0,502(г.) 241,8 4) Н20(г.) = Н20(ж.) — 44,0 5) БОз(г.) + Н20(ж.) = Н2808(ж.) -130,3 6) 2Н2(г.) + 2,502(г.) +Б(ромб.) = Н2808 Н20(ж.) — 1128,0 3 1.24.
Определите ЬуН298[М8(ХОз)2 ° 6Н20(кр.)], используя следующие данные: Нгдз 1) М8(кР.) + 2Н+(р-р) = М82+(р-р) +Нг(г.) — 467 0 2) 0,5Н2(г.) + 0,5Х2(г.) + 1,502 (г.) = — 207,5 ='Н+(0-Р) +'ХО;(~-Р) 22 Глава 3. Химическая термодинамика 3) М8(НОз)з 6НзО(кр.) = = М8~+(р-р) + 2ХОз (р-р) + 6НзО(ж.) 4) НзО(г.) = Нз(г.) + 0,50з(г.) 5) НзО(г.) = НзО(ж.) — 97,2 241,8 — 44,0 3.1.25. Вычислите Ь7Нзэз (СзНе) и 75|Нззз (Б!зНе), если стандартные энтальпии переходов С(граф.)-+ С(г.) и Бь(кр.)-+ Б!(г.) равны 715 и 469 кДж моль ~.
Ь7Нзэз (Н(г.)] = 218 кДж.моль ~. Необходимые для расчета энергии связей Е (кДж моль ') представлены ниже (Э = С или Б!): С Б! Э вЂ” Э 347 222 Э вЂ” Н 414 318 3.1.26. Вычислите в ряду галогеноводородов энергию разрыва свя- зей Н вЂ” Г, используя следующие данные: Нз Рз С1з Вгз 1з Энергия диссоциации 432 155 238 190 149 молекул, кДж моль ' НГ НС! НВг Н1 Стандартная энтальпия -268 -93 -36 26 образования, кДж ° моль ' 15пспНзэз(Вгз) и ЬсуелНзэз(1з) равны 31 и 62 кДж моль 3.1.27. Вычислите Ь„Сз~эз следующих реакций: г!Н4НОз(кр ) ННз(г.) + ННОз(г.) 5!Н45!Оз(кР ) = НзО(г.) + 2НзО(г.) (1) (2) Ниже представлены необходимые данные; !ЧНс!70з(кр.) 5!Нз(г.) Н1ЧОз(г.) 5!зО(г,) НзО(г.) Ь|Нзев, кДж моль ' — 365 — 46 -135 82 — 242 Язз, Дж.моль ' К з 151 193 267 220 189 3.2.
Направление и полнота протекания реакции 23 3.2. Направление и полнота протекания реакции. Константа равновесия реакции 3.2.1. Определите, протекают ли самопроизвольно в стандартных условиях при 298 К следующие реакции: ЗС1з(г.) + Оз(г.) = ЗС!зО(г.) ЗС1з(г.) + 40з(г.) = 6С10з(г.) С!зО С1з С10з Оз гзуНзозз, кДж . моль ' 76,1 0 105,0 142,5 Яззз, Дж моль ' К ' 266,3 222,8 257,0 238,7 Возможно ли протекание этих реакций при повышенной температуре? Обязательно ли для ответа на этот вопрос производить количественные расчеты? Ответ мотивируйте.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
