Подготовить теоретический материал по темам: «Основные

Подготовить теоретический материал по темам: «Основные понятия
термодинамики. Химическая термодинамика и термохимия. Экзотермические и
эндотермические процессы. Теплота образования и энтальпия образования. Закон Гесса.
Тепловой эффект химической реакции. Следствие из закона Гесса и его применение для
расчётов тепловых эффектов процессов.»
Литература для подготовки
1. Глинка Н.Л. Общая химия.
2. Кузьменко Н.Е., Ерёмин В.В., Попков В.А. Начала химии.
3. Энциклопедия для детей, Аванта+, Химия, т.17
Вышеперечисленная литература выставлена на сайте http://www.cdodd.ru/. На этом
же сайте выставлена литература, необходимая для подготовки учащихся к проведению
химического эксперимента.
ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ
Задача 1
Известны тепловые эффекты следующих реакций:
C2H2 (г.) = 2C (гр.) + H2 (г.), Q = 226,7 кДж; (1)
3C2H2 (г.) = C6H6 (ж.), Q = 631,1 кДж; (2)
C6H6 (ж.) = С6H6 (г.), Q = –33,9 кДж/моль. (3)
Рассчитайте теплоту образования газообразного бензола из графита и водорода.
Задача 2
Эндотермичность процесса конверсии метана может быть компенсирована за счет
теплового эффекта реакции его неполного окисления (CH4 + О2 = CO + H2О). При каком
объемном соотношении CH4 и O2 тепловой эффект реакции конверсии равен нулю.
Задача 3
Рассчитайте энергию связи C–H в CH4, используя следующие термохимические
уравнения:
C (гр.) + 2H2 (г.) = CH4 (г.) + 74,9 кДж, (1)
C (ат.) = C (гр.) + 715,0 кДж, (2)
2H (ат.) = H2 (г.) + 433,5 кДж. (3)
Задача 4
Теплота образования химического соединения – это тепловой эффект химической реакции
образования 1 моль этого вещества из простых веществ, взятых в наиболее устойчивом
состоянии при давлении 1,01•105 Па и температуре 25 °С.
1. Исходя из этого определения, напишите термохимические уравнения реакций, тепловой
эффект которых будет равен теплоте образования газообразного аммиака [Qобр (NH3 (г.))],
углекислого газа [Qобр (CO2 (г.))], жидкой воды [Qобр (H2O (ж.))] и мочевины [Qобр (NH2–
CO–NH2 (тв.))].
2. На основании этих уравнений выведите формулу расчета Qx реакции (Х):
NH3 (г.) + CO2 (г.) —> (NH2)2CO (тв.) + H2O (ж.) + Qx, (Х)
через теплоты образования участвующих в реакции веществ.
3. Следствием из какого закона является выведенная вами формула?
4. Рассчитайте тепловой эффект реакции (Х), исходя из данных таблицы:
Вещество NH3 (г.) (NH2)2CO (тв.) СО2 (г.) H2O (ж.)
Qобр,
кДж/моль
46,2
333,2
393,5
285,8
5. Какое количество теплоты выделится при образовании мочевины (уравнение Х), если
исходные объемы аммиака и углекислого газа (н.у.) равны соответственно 8,96 и 17,38 л?
Выход в реакции считать за 100%.
Задача 5
Для устойчивого горения пиротехнической смеси (KClO3 + C) без доступа воздуха
необходимо, чтобы на 1 г этой смеси исходных веществ выделялось не менее 1,5 кДж
теплоты.
Энтальпия сгорания угля равна –394 кДж/моль.
Энтальпия реакции: KClO3 = KCl + 1,5O2 равна –48 кДж/моль KClO3.
Вычислите минимальную массу (г) угля (допустимо считать его чистым углеродом),
которую нужно добавить к 100 г хлората калия для устойчивого горения смеси.
Задача 6
В герметичный теплонепроницаемый сосуд объёмом 1 л, заполненный воздухом (н.у.)
(объёмная доля кислорода 21%) поместили подожженный свечной фитиль. Горение
фитиля происходит в две стадии. Сначала под действием теплоты происходит
термическое разложение вещества фитиля (1). Собственно горение (т.е. реакцию с
кислородом (2)) обеспечивает (А) – продукт термического разложения вещества фитиля.
Некоторое время спустя фитиль погас: обгоревший кончик фитиля (практически
незначительный) был черного цвета, масса фитиля уменьшилась на 0,42 г, а на стенках
сосуда были заметны капельки бесцветной жидкости.
1. Полагая, что химическая формула материала фитиля C6H10O5, приведите уравнение
реакции, приводящее к образованию простого вещества черного цвета (А) под
воздействием тепла.
2. Приведите 2 газообразных продукта сгорания (А) на воздухе. Напишите уравнения
сгорания (А), протекающие в сосуде.
3. Фитиль погас из-за того, что в сосуде не осталось кислорода. Оцените объемную долю
продуктов сгорания в сосуде, считая что количество несгоревшего вещества (А)
пренебрежимо мало.
4. Теплота разложения C6H10O5 по уравнению (1) составляет +979,4 кДж/моль, теплота
сгорания (А) при образовании продукта с меньшей молекулярной массой – –110,5
кДж/моль, с большей – –398,8 кДж/моль. Величины приведены в виде ΔrH°.
а) Рассчитайте теплоту (ответ представьте в виде Q), выделившуюся в процессах (1) и (2).
б) Теплоемкость образовавшейся газовой смеси 29,2 Дж/моль, жидкости на стенках 75,3
Дж/моль. Оцените температуру, установившуюся в сосуде. Теплоемкостью стенок сосуда
и свечного фитиля пренебречь.