Варианты контрольных заданий Вариант 1

1. Как вычислить изменение энергии Гиббса в реакции по термодинамическим характеристикам исходных веществ и продуктов реакции?

2. Вычислите тепловой эффект реакции восстановления оксида железа (II) водородом, исходя из следующих термохимических уравнений:

FeO(к) + СО(г) = Fe(к) + СО₂(г); ∆Н₁ = -13,18 кДж;

СО(г) + О₂(г) = СО₂(г); ∆Н₂ = -283,0 кДж;

Н₂(г) + О₂(г) = Н₂О(г); ∆Н₃ = -241,83 кДж.

Ответ: +27,99 кДж.

Вариант 2

1. Каковы термодинамические условия самопроизвольного протекания химической реакции?

2. Газообразный этиловый спирт С₂Н₅ОН можно получить при взаимодействии этилена С₂Н₄(г) и водяных паров. Напишите термохимическое уравнение этой реакции, предварительно вычислив ее тепловой эффект. Ответ: -45,76 кДж.

Вариант 3

1. Что называется термохимическим уравнением? Почему в нём необходимо указывать агрегатное состояние веществ и их полиморфные модификации?

2. Кристаллический хлорид аммония образуется при взаимодействии газообразных аммиака и хлороводорода. Напишите термохимическое уравнение этой реакции, предварительно вычислив ее тепловой эффект. Сколько теплоты выделится, если в реакции было израсходовано 10 л аммиака в пересчете на нормальные условия? Ответ: 78,97 кДж.

Вариант 4

1. Каковы две системы знаков тепловых эффектов?

2. Тепловой эффект реакции сгорания жидкого бензола с образованием паров воды и диоксида углерода равен -3135,58 кДж. Составьте термохимическое уравнение этой реакции и вычислите теплоту образования С₆Н₆(ж). Ответ: +49,03 кДж.

Вариант 5

1. Что называется стандартной теплотой (энтальпией) образования соединения? Какие условия называются стандартными?

2. Напишите термохимическое уравнение реакции между СО(г) и водородом, в результате которой образуются СН₄(г) и Н₂О(г). Сколько теплоты выделится при этой реакции, если было получено 67,2 л метана в пересчете на нормальные условия? Ответ: 618,48 кДж.

Вариант 6

1. Сформулируйте закон Гесса и следствие из этого закона. Какова взаимосвязь закона Гесса и закона сохранения энергии?

2. Восстановление Fe₃O₄ оксидом углерода идет по уравнению

Fe₃O₄(к) + CO(г) = 3FeO(к) + CO₂(г).

Вычислите ∆G⁰₂₉₈ и сделайте вывод о возможности самопроизвольного протекания этой реакции при стандартных условиях. Чему равно ∆S⁰₂₉₈ в этом процессе? Ответ: +24,19 кДж; +31,34 Дж/К.

Вариант 7

1. В каком направлении самопроизвольно протекают химические реакции? Что является движущей силой химического процесса?

2. При сгорании 11,5 г жидкого этилового спирта выделилось 308,71 кДж теплоты. Напишите термохимическое уравнение реакции, в результате которой образуются пары воды и диоксид углерода. Вычислите теплоту образования С₂Н₅ОН(ж). Ответ: -277,67 кДж.

Вариант 8

1. Что такое изобарно – изотермический потенциал химической реакции и как он связан с изменением энтальпии и энтропии реакции?

2. Тепловой эффект реакции равен –560,0 кДж. Вычислите стандартную теплоту образования .Ответ: 83,24 кДж/моль.

Вариант 9

1. Что такое энтропия реакции?

2. Исходя из значений стандартных теплот образования и абсолютных стандартных энтропий соответствующих веществ, вычислите ∆G⁰₂₉₈ реакции, протекающей по уравнению NH₃ (г) + HCl(г) = NH₄Cl(к). Может ли эта реакция при стандартных условиях идти самопроизвольно? Ответ: -92,08 кДж.

Вариант 10

1. Как изменяется энтропия с увеличением движения частиц в системе?

2. Пользуясь значениями реагирующих веществ, вычислите реакции и определите, может ли она осуществиться при стандартных условиях.

Вариант 11

1. Основные Понятия термодинамики: система, фаза, виды систем, параметры состояния систем, виды процессов.

2. Определить энтальпию реакции спиртового брожения глюкозы

С ₆Н₁₂О₆ 2С₂Н₅ОН + 2СО₂

^{ферменты}

∆Нº ₂₉₈ (С₆Н₁₂О₆) = - 1273,0 кДж/моль

∆Нº ₂₉₈ (С₂Н₅ОН) = - 1366,91 кДж/моль

∆Нº ₂₉₈ (СО₂) = - 393,5 кДж/моль

Вариант 12

1. Первый закон термодинамики для изохорного и изобарного процессов. Энтальпия.

2. Определить энтальпию реакции: NH₃(г) + НСl (г) = NH₄Cl (Т)

∆Нº ₂₉₈ (НCl) = - 92,3 кДж/моль

∆Нº (NН₃) = - 46,2 кДж/моль

∆Нº (NH₄Cl) = - 313,6 кДж/моль

Вариант 13

1. Термохимия: экзо- и эндотермические реакции. Термохимические уравнения, их особенности.

2. Определите какая из данных реакций экзо-, а какая эндотермическая реакция? Ответ обоснуйте.

N₂ + O₂ 2NO ∆Н = + 80 кДж

N₂ + 3H₂ 2NO₃ ∆Н = - 88 кДж

Вариант 14

1.Что такое параметры системы? Какие параметры Вы знаете?

2. Вычислить энтальпию образования газообразного серного ангидрида,если при сгорании 16 г.серы выделилось 197.6 кДж тепла.

Вариант 15

1. Перечислить функции состояния системы.

2. При какой температуре наступит равновесие системы

4HCl(г) + О₂(г) ↔ 2Н₂О(г) + 2Сl₂(г); ∆Н =-114,42 Дж.

Хлор или кислород в этой системе является более сильным окислителем и при какой температуре? Ответ: 891К.

Вариант 16

1. Какие типы термодинамических процессов Вы знаете?

2. Чем можно объяснить, что при стандартных условиях невозможна экзотермическая реакция Н₂ (г) + СО₂(г) = СО(г) + Н₂О(ж); ∆Н = -2,85 кДж. Зная тепловой эффект реакции и абсолютные стандартные энтропии соответствующих веществ, определите ∆G⁰₂₉₈ этой реакции. Ответ: -19,91 кДж.

Вариант 17

1. Закон Гесса и следствия, вытекающие из него.

2. Определите системы . Ответ: 160,4 Дж/(моль·К).

Вариант 18

1. Чем отличается энтальпия образования вещества от энтальпии реакции?

2. Вычислите ∆Н⁰,∆S⁰,∆G⁰_Т реакции, протекающей по уравнению Fe₂O₃(к) + 3Н₂(г) = 2Fe(к) + 2Н₂О(г). Возможна ли реакция восстановления Fe₂O₃ водородом при 500 и 2000 К? Ответ: +96,61 кДж; 138,83 Дж/К; 27,2 кДж; -181,05 кДж.

Вариант 19

1. Какие процессы сопровождаются увеличением энтропии?

2. Тепловой эффект какой реакции равен теплоте образования метана? Вычислите теплоту образования метана, исходя из следующих термохимических уравнений:

Н₂(г) + О₂(г) = Н₂О; ∆Н₁ = -285,84 кДж;

С(к) + О₂(г) = СО₂(г); ∆Н₂ = -393,51 кДж;

СН₄(г) + 2О₂(г) = 2Н₂О(ж) + СО₂(г); ∆Н₃ = -890,31 кДж.

Ответ: -74,88 кДж.

Вариант 20

1. Какие процессы сопровождаются увеличением энтропии?

2. Подсчитав реакции, определите, какая из двух реакций термодинамически возможна: ; .

Вариант 21

1. Что называется стандартной энтальпией образования?

2. На основании стандартных теплот образования и абсолютных стандартных энтропий соответствующих веществ вычислите ∆G⁰₂₉₈ реакции, протекающей по уравнению СО₂(г) + 4Н₂(г) = СН₄(г) + 2Н₂О(ж). Возможна ли эта реакция при стандартных условиях? Ответ: -130,89 кДж.

Вариант 22

1. Каков знак ∆ G процесса таяния льда при 263 К?

2. Уменьшается или увеличивается энтропия при переходах а) воды в пар; б) графита в алмаз? Почему? Вычислите ∆S⁰₂₉₈ для каждого превращения. Сделайте вывод о количественном изменении энтропии при фазовых и аллотропических превращениях. Ответ: а) 118,78 Дж/(моль∙К); б) -3,25 Дж/(моль∙К).

Вариант 23

1. Каков знак ∆ H процесса горения угля?

2. При стандартных условиях реакция протекает самопроизвольно. Определите знаки ∆Ни ∆S в этой системе.

Вариант 24

1. Каков знак ∆ S процесса сублимации “сухого льда”?

2. Вычислите ∆Н^О,∆S^О,∆G^О_Т реакции, протекающей по уравнению TiO₂(к) +2C(к) = Ti(к) + 2СО(г). Возможна ли реакция восстановления TiO₂ углеродом при 1000 и 3000 К? Ответ: +722,86 кДж; 364,84 Дж/К; +358,02 кДж; -371,66 кДж.

Вариант 25

1. Каков знак изменения энтропии в процессе кипения воды?

2. Найдите изменение внутренней энергии при испарении 75г этилового спирта при температуре кипения, если удельная теплота его испарения равна 857,7 Дж/г, а удельный объем пара при температуре кипения равен 607 см³/г. Объемом жидкости пренебречь. Ответ: 58,39 кДж.

Вариант 26

1. II закон термодинамики. Теорема Карно - Клаузиуса.

2. Рассчитайте расход тепловой энергии при реакции , если было получено 336г железа. Ответ: –2561,0 кДж.

Вариант 27

1. III закон термодинамики.

2. Реакция горения ацетилена протекает по уравнению

С₂Н₂(г) + О₂ (г) = 2СО₂(г) + Н₂О(ж)

Вычислите ∆G⁰₂₉₈ и ∆S⁰₂₉₈. Объясните уменьшение энтропии в результате этой реакции. Ответ: -1235,15 кДж; -216,15 Дж/(моль∙К).

Вариант 28

1. Теорема Нернста.

2. При сгорании газообразного аммиака образуются пары воды и оксид азота. Сколько теплоты выделится при этой реакции, если было получено 44,8 л NO в пересчете на нормальные условия? Ответ: 452,37 кДж.

Вариант 29

1. Постулат Планка.

2. При какой температуре наступит равновесие системы

СН₄(г) + СО₂(г) ↔ 2СО(г) + 2Н₂(г); ∆Н = +247,37 кДж?

Вариант 30

1. Основы термодинамических расчетов

2. Подсчитав тепловой эффект и изменение энергии Гиббса при 25ºC для реакции , определите для этой реакции. Ответ: –412,4 Дж/(моль·К).

1.4. КИНЕТИКА ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ. ХИМИЧЕСКОЕ И ФАЗОВОЕ РАВНОВЕСИЕ

Вопросы, на которые необходимо обратить внимание при изучении темы (по лекционному материалу и рекомендуемой литературе):

Определение скорости химической реакции. Общие понятия кинетики гомогенных реакций. Влияние различных факторов на скорость реакций. Закон действующих масс. Порядок и молекулярность реакций. Влияние температуры на скорость химической реакции. Правило Вант-Гоффа. Катализ и катализаторы. Уравнение Аррениуса. Понятие об энергии активации. Гомогенный и гетерогенный катализ. Колебательные реакции. Химическое равновесие. Факторы, влияющие на смещение химического равновесия. Принцип Ле Шателье - Брауна. Фазовое равновесие

Вопросы темы, выносимые для самостоятельного изучения (сделать краткий конспект):

Теория активизации. Скорость реакции в гетерогенных системах, роль диффузии. Термодинамическая устойчивость химических соединений. Катализ и катализаторы. Уравнение Аррениуса. Понятие об энергии активации. Гомогенный и гетерогенный катализ. Колебательные реакции. Катализаторы положительные и отрицательные, условия их действия. Ферментативный катализ и его биологическая роль. Равновесие в биологических системах.