Здесь вы найдете примеры задач на вычисление таких термодинамических параметров как энтальпия, энтропия, энергия Гиббса. Определение возможности самопроизвольного протекания процесса, а также составление термохимических уравнений.
Задачи к разделу Основы термодинамики с решениями
Задача 1. Рассчитайте стандартную энтальпию и стандартную энтропию химической реакции. Определите в каком направлении при 298 °К (прямом или обратном) будет протекать реакция. Рассчитайте температуру, при которой равновероятны оба направления реакции.
Fe2O3 (к) + 3H2 = 2Fe(к) + 3H2O(г)
Используя справочные данные стандартных энтальпий веществ, находим:
Используя справочные данные стандартных энтропий веществ, находим:
При Т=298°К, ΔG > 0 – реакция не идет самопроизвольно, т.е. реакция будет протекать в обратном направлении.
Чтобы рассчитать температуру, при которой равновероятны оба направления реакции, надо ΔG приравнять к нулю:
При Т = 705,83 К реакция будет идти равновероятно как в прямом так и в обратном направлении.
Химические уравнения // Как Составлять Уравнения Реакций // Химия 9 класс
Задача 2. Вычислите энергию Гиббса и определите возможность протекания реакции при температурах 1000 и 3000 К.
| Cr2O3 (т) + 3C (т) = 2Cr (т) + 3CO (г) | ||||
| ΔH298, кДж/моль | — 1141 | 0 | 0 | — 110,6 |
| ΔS298, Дж/(моль×К) | 81,2 | 5,7 | 23,6 | 197,7 |
Вычисления энергии Гиббса проводим согласно выражению:
Необходимо рассчитать энтальпию и энтропию химической реакции.
Используя справочные данные стандартных энтальпий веществ, находим:
Аналогично, используя справочные данные стандартных энтропий веществ, находим:
Найдем энергию Гиббса при 1000 К
ΔG1000 > 0, следовательно, реакция самопроизвольно не идет.
Найдем энергию Гиббса при 3000 К
ΔG3000 ˂ 0, следовательно, реакция протекает самопроизвольно.
Задача 3. Определите тепловой эффект сгорания жидкого CS2(ж) до образования газообразных СО2 и SO2. Сколько молей CS2 вступят в реакцию, если выделится 700 кДж тепла?
Уравнение реакции сгорания жидкого сероуглерода следующее:
Тепловой эффект реакции вычислим подставляя справочные данные стандартных энтальпий веществ в выражение:
Т.е. при сгорании 1 моля сероуглерода выделяется 1075,1 кДж тепла
а при сгорании x молей сероуглерода выделяется 700 кДж тепла
Найдем х:
x = 700·1/1075,1 = 0,65 моль
Итак, если в результате реакции выделится 700 кДж тепла, то в реакцию вступят 0,65 моль CS2
Задача 4. Вычислите тепловой эффект реакции восстановления оксида железа (II) водородом, исходя из следующих термохимических уравнений:
1. FeO (к) + CO (г) = Fe (к) + CО2 (г); ΔH1 = -18,20 кДж;
2. СO (г) + 1/2O2 (г) = СO2 (г) ΔН2 = -283,0 кДж;
Составление уравнений химических реакций. 1 часть. 8 класс.
3. H2 (г) + ½ O2 (г) = H2O (г) ΔН3 = -241,83 кДж.
Реакция восстановления оксида железа (II) водородом имеет следующий вид:
4. FeO (к) + H2 (г) = Fe (к) + H2O (г)
Чтобы вычислить тепловой эффект реакции необходимо применить закон Гесса, т.е. реакцию 4. можно получить, если сложить реакции 1. и 2. и вычесть реакцию 1.:
Таким образом, тепловой эффект реакции восстановления оксида железа (II) водородом равен
Задача 5. Реакция горения бензола выражается термохимическим уравнением:
С6Н6(ж) + 7½ О2(г) = 6СО2(г) + 3Н2О(г) – 3135,6 кДж.
Вычислите теплоту образования жидкого бензола. Определите теплотворную способность жидкого бензола при условии, что стандартные условия совпадают с нормальными.
Тепловой эффект реакции равен:
В нашем случае ΔHр-ции = – 3135,6 кДж, найдем теплоту образования жидкого бензола:
Теплотворная способность жидкого бензола вычисляется по формуле:
М(бензола) = 78 г/моль
QТ = – 3135,6· 1000 / 78 = — 4,02·10 4 кДж/кг
Теплотворная способность жидкого бензола QТ = — 4,02·10 4 кДж/кг
Задача 6. Реакция окисления этилового спирта выражается уравнением:
С2Н5ОН(ж) + 3,0 О2(г) = 2СО2(г) + 3Н2О(ж).
Определить теплоту образования С2Н5ОН(ж), зная ΔН х.р. = — 1366,87 кДж. Напишите термохимическое уравнение. Определите мольную теплоту парообразования С2Н5ОН(ж) → С2Н5ОН(г), если известна теплота образования С2Н5ОН(г), равная –235,31 кДж·моль -1 .
Исходя из приведенных данных, запишем термохимическое уравнение:
Тепловой эффект реакции равен:
Используя справочные данные теплот образования веществ, найдем теплоту образования С2Н5ОН(ж):
ΔH 0 C2H5OH(ж) = -277,36 кДж/моль
ΔH 0 парообразования = — 235,31 + 277,36 = 42,36 кДж/моль
Тестовые задания с решениями по термохимии и кинетике химических реакций
Сегодня у нас урок химии 112 — Тестовые задания с решениями по термохимии и кинетике химических реакций. Как изучить? Полезные советы и рекомендации — повторите предыдущие уроки химии.
При обнаружении неточностей, или если появятся неясные моменты, просьба написать в комментариях. Отвечу на все вопросы.
1. Рассчитайте количество тепла (в кДж), выделяющегося при образовании 1 моля оксида углерода (IV), получающегося из углерода и кислорода, если известно, что при сгорании 11 г углерода выделяется 75 кДж теплоты.
1) 280; 2) 300; 3) 150; 4) 400.
n(СO2) = 11/44 = 0,25 моль;
0,25 моль СO2 ——— 75 кДж
1 моль СO2 ——— Х кДж
Х = 75*1/0,25 = 300 кДж.
- Вычислите тепловой эффект реакции (в кДж), если при получении 1,27г иода выделяется 0,7кДж теплоты:
1) 140; 2) 235; 3) 315; 4) 165,75.
n(I2) = 1,27/254 = 0,005 моль;
0,005 моль I2 ——— 0,7 кДж
Х = 0,7 *1/0,005 = 140 кДж.
- Исходя из того, что теплота образования оксида азoта (I) равна 268,8 кДж/моль, рассчитайте, сколько кДж теплоты выделится при взаимодействии 5л азота с кислородом.
1) 75; 2) 80; 3) 60; 4) 95.
22,4 л N2 ——— 268,8 кДж
Х = 5*268,8/22,4 = 60 кДж.
- При растворении 240 г нитрата аммония было поглощено 90 кДж теплоты. Вычислите теплоту растворения этой соли в воде в кДж.
1) 60; 2) 80; 3) 40; 4) 30.
Х = 80*90/240 = 30 кДж.
- Определите теплоту образования силиката кальция (кДж/моль) CaSiO3(тв.), если теплота образования оксида кремния (IV) равна +865,4 кДж/моль, оксида кальция +635,7 кДж/моль, а тепловой эффект реакции взаимодействия CaO с SiO2 равен +87,9 кДж.
1) 1262; 2) 1747,5; 3) 1589; 4) 1404,8.
СаО + SiO2 = СaSiO3 + 87,9 кДж
Согласно следствию из закона Г.И. Гесса, тепловой эффект химической реакции равен разности от сумм теплот образования продуктов реакции и исходных веществ.
ΔНобр(СaSiO3) = 87,9 + 865,4 + 635,7 = 1589
- Вычислите теплоту растворения гидроксида калия в воде (в кДж), если известно, что при растворении 2,8 г гидроксида калия выделяется 2,25 кДж теплоты.
1) 55; 2) 60; 3) 75; 4) 45.
n(КОН) = 2,8/56 = 0,05 моль;
0,05 моль КОН ——— 2,25 кДж
1 моль КОН ————— Х кДж
Х = 2,25*1/0,05 = 45 кДж.
- Теплота растворения аммиака в воде равна 35 кДж/моль. Какое количество теплоты ( в кДж) выделяется при растворении 85г аммиака?
1) 144; 2) 186; 3) 175; 4) 265.
5 моль NН3 ——— Х кДж
1 моль NН3 ————— 35 кДж
Х = 5*35/1 = 175 кДж.
- Два объёма кислорода смешали с одним объёмом водорода и взорвали. Сколько теплоты выделится при взрыве 16,8л (н.у.) этой смеси, если термохимическое уравнение реакции имеет вид:
1) 110; 2) 121; 3) 153; 3) 147.
Объёмы водорода и кислорода в смеси будут равны:
Так как газы взяты в стехиометрических количествах (2:1), расчет количества теплоты можно проводить по любому из них, например, по кислороду:
Х = 5,6*484/22,4 = 121 кДж.
- Термохимическое уравнение реакции
Какое количество теплоты выделится, если в реакционном сосуде поджечь смесь, состоящую из 6,72л кислорода (н.у.) и 5,6г этилена?
1) 140; 2) 125; 3) 70; 4) 280.
Найдем количества реагирующих веществ:
n (О2) = 6,72/22,4 = 0,3 моль.
Необходимо найти избыток-недостаток в реакции, чтобы расчет провести по недостатку:
Кислород в недостатке, расчет ведем по нему:
3 моля O2 ————— 1400 кДж
Х = 0,3*1400/3 = 140 кДж.
10. При 20 о химическая реакция, температурный коэффициент которой равен 2, заканчивается за 3мин. За сколько секунд она протекает при 60 о С.
1) 25,56; 2) 11,25; 3) 44,52; 4) 28,68.
При увеличении температуры с 20 о до 60 о С, согласно правилу Вант-Гоффа, скорость реакции буде возрастать по уравнению: v(t2)/v(t1) = γ ( t 2 — t 1 )/10 . Где, v(t2) – скорость реакции при 60 о С, v(t1), – скорость реакции при 20 о С, γ – температурный коэффициент скорости реакции, в нашем случае, он равен 2. Время, за которое протекает реакция при 20 о и при 60 о С, обозначим как τ20 и τ60. Подставив соответствующие значения, решим уранение Вант-Гоффа:
v(60 о )/v(20 о ) = 2 (60 — 20)/10 = 2 4 = 16. Это значит, что реакция при 60 о С будет протекать в 16 раз быстрее, чем при 20 о С. С учетом того, что в минуте 60 секунд, можем написать:
- Вычислите значение температурного коэффициента химической реакции, если известно, что при повышении температуры от 70 до 110 о С скорость реакции увеличилась в 243 раза.
1) 2,0; 2) 2,5; 3) 3,0; 4) 4,0.
v(t2)/v(t1) = γ ( t 2 — t 1 )/10 . Где, v(t2) – скорость реакции при 110 о С, v(t1), – скорость реакции при 70 о С, γ – температурный коэффициент скорости реакции.
v(110 о )/v(70 о ) = γ (110 — 70)/10 = γ 4 = 243. γ = 3.
- При некоторой температуре в химическом реакторе установилось равновесие химической реакции:
После этого, одновременно увеличили давление в 3 раза и повысили температуру на 20 о С. В какую сторону сместится химическое равновесие, если температурный коэффициент прямой реакции равен 2, а обратной – 4. Укажите номер правильного ответа:
1) не изменится; 2) влево; 3) вправо.
Сначала выясним изменения скоростей реакции, связанные с изменениями концентраций реагирующих веществ. При повышении давления в 3 раза будут происходить соответствующие повышения концентраций веществ.
Скорости прямой и обратной реакции до повышения давления будут:
Скорости прямой и обратной реакции после повышения давления будут:
Отношения скоростей после и до повышения концентраций будет
Vпрям/Vобрат = [3А(г)] 3 *[3В(г)] 2 /[3С(г)] 2 = [3А(г)] 3 *[3В(г)] 2 /[3С(г)] 2 = 3 3 = 27. Скорость прямой реакции из-за концентрационных изменений повысится в 27 раз.
Теперь рассмотрим изменения скорости реакции, связанные с повышением температуры на 20 о С. Сразу отметим, что по условию реакция является экзотермической, и согласно принципу Лье-Шателье, увеличение температуры сместит равновесие в сторону обратной реакции. Вычислим, во сколько раз изменится скорость реакции:
v(t2)/v(t1) = γ ( t 2 — t 1 )/10 . Где, v(t2) – скорость реакции при температуре t2, v(t1) — скорость реакции при температуре t1. В нашем случае, для прямой реакции можно написать:
v(t2)/v(t1) = 2 20/10 = 2 2 = 4. Т.е скорость прямой реакции из-за температуры повысится в 4 раза.
Для обратной реакции будет:
v(t2)/v(t1) = 2 20/10 = 4 2 = 16. Т.е скорость обратной реакции из-за температуры повысится в 16 раз. Суммарное изменение скорости реакции, связанные с изменениями концентраций и температуры будет равно:
Vпрям/Vобрат = 27*4/16 = 6,75. Скорость прямой реакции выше обратной в 6,75 раз. Таким образом, равновесие сместится вправо.
- В трех реакционных сосудах одинакового объёма проводят независимо друг от друга в течение 5 секунд реакции между растворами хлоридов цинка, магния, железа (II) и раствором гидроксида натрия. Осадки отфильтровали, просушили и взвесили. При этом, в первом сосуде получено 2,97г Zn(OH)2; во втором сосуде — 2,9г Mg(OH)2, в третьем сосуде — 3,6г Fe(OH)2. (Укажите номер сосуда, в котором реакция протекает с наибольшей скоростью.)
1) 1; 2) 2; 3) 3; 4) во всех сосудах скорость реакции одинакова.
n(Zn(OH)2) = 2,97/99 = 0,03 моль;
- Исходные концентрации оксида азота (II) и кислорода в реакционной смеси для получения оксида азота (IV) равны 9,0 и 4,0 моль/л соответственно. При наступлении равновесия прореагировало 50,0 % кислорода. Вычислите равновесные концентрации оксида азота (II), кислорода и оксида азота (IV). (В ответе укажите равновесную концентрацию оксида азота (II).)
1) 2; 2) 4; 3) 6; 4) 5.
К моменту наступления равновесия прореагировало 50,0 % кислорода. От 4-х молей в исходной смеси это составляет 2 моля. Значит, при наступлении рановесия, в смеси остается 2 моля кислорода. По стехиометрии уравнения реакции, с 2-мя молями кислорода прореагирует 4 моля NO, а в смеси останется при равновесии 5 молей NO (9 – 4 = 5). Из двух молей кислорода образуется 4 моля NO2. Таким образом, равновесные концентрации веществ будут: [NO] = 5 моль/л; : [O2] = 2 моль/л; : [NO2] = 4 моль/л;
- С большей скоростью при обычных условиях происходит взаимодействие между:
С большей скоростью при обычных условиях происходит взаимодействие между K(тв) и H2O:
- Химическое равновесие в системе
смещается в сторону исходных веществ в результате:
1) повышения температуры
2) увеличения концентрации ацетилена
3) повышения давления
4) использования катализатора
Как видно из термохимической реакции, она является экзотермической, поэтому, повышения температуры сместит химическое равновесие в сторону исходных веществ
смещение химического равновесия вправо произойдет при
1) добавлении катализатора
2) повышении температуры
3) увеличении концентрации оксида серы (VI)
4) повышении давления
Как видно из термохимической реакции, исходных веществ в системе 3 объема, продукта реакции – 2 объема. Реакция проходит суменьшением объема, поэтому по принципу Лье-Шателье, повышение давления сместит химическое равновесие в сторону продукта реакции, т.е. вправо.
- В результате реакции, термохимическое уравнение которой
поглотилось 5,4 кДж теплоты. Чему равна масса разложившегося гидроксида кальция?
1) 2,6; 2) 4,5; 3) 3,7; 4) 7,4.
Х = 5,4*74/108 = 3,7г.
- При образовании 1 моляметана из простых веществ выделяется 74,5 кДж. Какой Объем водорода вступит в реакцию (н.у.), чтобы выделилось количесстоличество теплоты, равное 447 кДж?
1) 268,8; 2) 134,4; 3) 403,2; 4) 336,0.
Х = 2*22,4*447/74,5 = 268,8л.
- Химическое равновесие в системе СH3СООН ↔ H + + СH3СОО —
сместится в сторону образования СH3СООН при добавлении к водному раствору уксусной кислоты ионов __________. (Запишите название ионов в именительном падеже).
По принципу Лье-Шателье, добавление ионов водорода сместит химическое равновесие в сторону исходного вещества, т.е. влево.
- Согласно термохимическому уравнению
можно утверждать, что при образовании 2 моль оксида углерода (IV)
1) выделяется 47 кДж теплоты
2) выделяется 94 кДж теплоты
3) поглощается 47 кДж теплоты
4) поглощается 94 кДж теплоты
При образовании 1 моль CO2 поглощается 47 кДж
При образовании 2 моль CO2 поглощается Х кДж
Х = 2*47/1 = 94 кДж.
- Изменение давления не оказывает влияния на смещение равновесия в следующей реакции:
Изменение давления не оказывает влияния на смещение равновесия в реакции, которая не сопровождается изменением объемов реагирующих веществ и продуктов реакции. В данном случае, это реакция 3.
- Установите соответствие между значением константы равновесия (Кр) и уравнением обратимой химической реакции.
Значение Кр Уравнение химической реакции
1 — Б; 2 – В; 3 – А; 4 — Г.
- Установите соответствие между уравнением обратимой химической реакции и значением скорости химической реакции
Уравнение реакции Значение скорости реакции
1 — Б; 2 – А; 3 – В; 4 — Г.
- Согласно термохимическому уравнению реакции
Количество теплоты,выделившейся при нейтрализации 294 г серной кислоты, равно ________кДж.
Х = 294*114/98= 342 кДж.
Это был у нас урок химии 112 — Тестовые задания с решениями по термохимии и кинетике химических реакций.
Поделитесь этим постом со своими друзьями:
Подружитесь со мной:
Предлагаю прочитать похожие статьи по теме:
- Задания по свойствам неорганических соединений с решениями
- Задачи и упражнения по неметаллам и их важным соединениям с решениями
- Задания по свойствам и получению неметаллов и их соединений с решениями
- Задания по растворам с решениями
- Тестовые задания по термохимии и кинетике химических реакций
Источник: sovety-tut.ru