Хімія як наука

Размещено на http://www.allbest.ru/

190

Міністерство освіти і науки України

Харківський державний технічний університет будівництва та архітектури

Практикум з хімії

Р.А. Яковлєва

Т.І. Курова

В.І. Григор'єва

Н.І. Мальцева

Р.І. Назарова

Т.М. Обіженко

Ю.В. Попов

Л.С. Сухорукова

Л.П. Снагощенко

Харків 2006



УДК 54(075)

П-69

Гриф надано Науково-методичним центром вищої освіти Міністерства освіти і науки України

Рецензенти:

І.М. В'юнік, докт. хім. наук, професор, зав. кафедрою неорганічної хімії ХНУ ім. В.Н. Каразіна

Н.Ф. Клещев, доктор техн. наук, професор, зав. каф. біотехнології та аналітичної хімії ХНТУ “ХПІ”

П-69

Р.А. Яковлєва, Т.І. Курова, В.І. Григор'єва, Н.І. Мальцева, Р.І. Назарова, Т.М. Обіженко, Ю.В. Попов, Л.С. Сухорукова, Л.П. Снагощенко. Практикум з хімії для студентів денної та заочної форм навчання вищих навчальних закладів: Навчальний посібник. - Х.: ХДТУБА, 2006.- 276 с.

У посібнику наведено робочу програму, контрольні завдання та лабораторні роботи з основних розділів хімії за програмою нехімічних спеціальностей вищих навчальних закладів України.

Кожному розділу посібника передує стислий теоретичний вступ і приклади з детальним розглядом типових задач.

Для студентів денної заочної форм навчання технічних вузів.

© Р.А. Яковлєва, Т.І. Курова, В.І. Григор'єва, Н.І. Мальцева, Р.І. Назарова, Т.М. Обіженко, Ю.В. Попов, Л.С. Сухорукова, Л.П. Снагощенко, 2006



Зміст

хімія неорганічний сполука молярний

Передмова

1. Основні поняття та закони хімії

2. Термохімія та термохімічні розрахунки

3. Можливість та напрямленість перебігу реакцій

4. Хімічна кінетика та рівновага

5. Розчини

6. Властивості розчинів неелектролітів

7. Розчини електролітів

8. Будова атома

9. Періодична система елементів Д.І. Менделєєва

10. Хімічний зв'язок

11. Окисно-відновні реакції

12. Електродні потенціали. Гальванічні елементи

13. Корозія металів

14. Електроліз

15. Метали

16. Неметали

17. Твердість води

18. Неорганічні в'яжучі речовини

19. Елементи органічної хімії. Органічні полімерні матеріали

20. Лабораторні роботи

21. Правила техніки безпеки та перша допомога в нещасних випадках

Лабораторна робота 1. Основні класи неорганічних сполук

Лабораторна робота 2. Визначення молярної маси еквівалента складної речовини

Лабораторна робота 3. Визначення теплових ефектів хімічних реакцій

Лабораторна робота 4. Хімічна кінетика

Лабораторна робота 5. Хімічна рівновага

Лабораторна робота 6. Приготування розчинів даної концентрації і встановлення його титру

Лабораторна робота 7. Електролітична дисоціація. Реакції в розчинах електролітів

Лабораторна робота 8. Гідроліз солей

Лабораторна робота 9. Електрометричне визначення рН розчинів електролітів

Лабораторна робота 10. Адсорбція

Лабораторна робота 11. Дисперсні системи

Лабораторна робота 12. Окисно-відновні реакції

Лабораторна робота 13. Гальванічні елементи

Лабораторна робота 14. Електроліз

Лабораторна робота 15. Властивості алюмінію і заліза

Лабораторна робота 16. Комплексні сполуки

Лабораторна робота 17. Корозія металів

Лабораторна робота 18. Визначення карбонатної твердості води

Лабораторна робота 19. Визначення агресивного діоксиду вуглецю

Лабораторна робота 20. Визначення процентного вмісту оксидів кальцію та магнію у вапні

Лабораторна робота 21. Кремній та його сполуки

Таблиці варіантів контрольних завдань

Таблиці варіантів контрольних завдань для прискореної форми навчання

Список рекомендованої літератури

Таблиці додатків



Передмова

Посібник призначений для надання допомоги студентам-заочникам в оволодінні науково-теоретичними та практичними знаннями з хімії та для організації самостійної роботи студентів денної форми навчання.

Хімія, як одна з фундаментальних природничих наук, вивчає матеріальний світ, закони його розвитку, хімічну форму руху матерії. У процесі вивчення хімії виробляється науковий погляд на світ в цілому. У будь-якій галузі людської діяльності, пов'язаній з якимись проявами матеріального світу неминуче доводиться стикатися з фундаментальними властивостями різних речовин - їхньою стійкістю, здатністю взаємодіяти з іншими речовинами, а також з їхніми змінами за певних умов. Знання хімії дозволяє одержати сучасне наукове уявлення про матерію, форми її руху, речовину, як один із видів матерії, що рухається, про механізм перетворення сполук, властивості технічних матеріалів і застосування хімічних процесів у сучасній техніці. Необхідно засвоїти основні закони, оволодіти технікою хімічних розрахунків, виробити навички самостійного виконання хімічних експериментів і узагальнення фактів.

Розуміння хімічних законів допомагає інженеру у розв'язанні екологічних проблем.

Знання хімії необхідне для подальшого успішного вивчення загальнонаукових і спеціальних дисциплін. Крім того, являючись фундаментальною наукою, що тісно пов'язана майже з усяким проявом наших контактів з матеріальним світом, хімія є невід'ємною частиною загальнолюдської культури.

Основний вид учбових занять студентів-заочників - самостійна робота над матеріалом. У курсі хімії вона складається з таких елементів: відвідування установчих лекцій, вивчення дисципліни за підручниками та учбовими посібниками; виконання контрольних завдань і лабораторного практикуму; консультації (індивідуальні протягом учбового року та групові перед іспитом); складання іспиту з усього курсу.

Посібник вміщує загальні методичні вказівки до вивчення курсу хімії, робочу програму, приклади розв'язання задач різних типів, методичні вказівки до виконання контрольних завдань і лабораторних робіт.

Загальні методичні вказівки

Лекції. Студенти-заочники слухають лекції в період установчих або лабораторно-екзаменаційних сесій. На установчих лекціях розглядаються лише найважливіші розділи, поняття і закономірності, що складають теоретичний фундамент курсу хімії. На лекціях даються також методичні рекомендації для самостійного вивчення студентами решти курсу.

Робота над підручником. Вивчати курс рекомендується по темах, попередньо ознайомившись зі змістом кожної з них за робочою програмою. При цьому треба мати на увазі, що послідовність розподілу матеріалу в робочій програмі і в підручниках не завжди збігається.

Щоб краще запам'ятати та засвоїти матеріал, треба обов'язково мати робочий зошит і заносити до нього формулювання законів і основні поняття хімії, незнайомі терміни і назви, формули та рівняння реакцій, математичні залежності та їх виведення.

Вивчаючи курс, звертайтесь до предметного покажчика в кінці книги. Поки той чи інший розділ не засвоєний, переходити до вивчення нових розділів не слід.

Вивчення курсу повинно обов'язково супроводжуватися виконанням вправ і розв'язанням задач. Це - один з найкращих методів міцного засвоєння, перевірки і закріплення теоретичного матеріалу.

Контрольні завдання. У процесі вивчення курсу хімії студент повинен виконати дві контрольні роботи ( студенти прискореної форми навчання виконують одну контрольну роботу).

Письмове контрольне завдання виконується студентом самостійно відповідно до спеціальності і надсилається в університет у термін, визначений учбовим графіком. Правильно оформлене контрольне завдання повинно вміщувати: номер варіанта (вибирається за двома останніми цифрами номера залікової книжки); умови і розв'язання задач; короткі відповіді на теоретичні запитання; список використаної літератури; особистий підпис і дату відправки завдання в університет.

Розв'язання задач і відповіді на теоретичні запитання повинні бути коротко, але чітко обґрунтовані. Необхідно наводити весь хід розв'язування задач з усіма математичними перетвореннями.

Контрольна робота повинна бути акуратно оформлена; для зауважень рецензента треба залишати широкі поля; писати чітко і ясно; номери та умови задач переписувати в тому порядку, в якому вони вказані в завданні.

Після перевірки викладачем контрольного завдання студент допускається до співбесіди, або робота повертається для внесення виправлень.

Зарахування контрольного завдання (і виправлень) проводиться після співбесіди з викладачем у термін, установлений учбовою частиною університету.

Таблиця варіантів контрольних завдань наведена в кінці посібника. Контрольна робота, виконана не за своїм варіантом, викладачем не рецензується і не зараховується.

Лабораторні заняття. Для глибокого вивчення хімії як науки, заснованої на експерименті, необхідно виконати лабораторний практикум, який є однією з найважливіших складових частин курсу хімії.

Він допомагає закріпленню лекційного матеріалу, сприяє розвиненню навичок наукового експериментування, дослідницького підходу до вивчення хімії, логічного хімічного мислення. Виконання лабораторних робіт здійснюється в період установчої або лабораторно-екзаменаційної сесії.

Робоча програма

Робоча програма складена на основі освітньо-професійної програми вищої школи за професійними напрямами “Будівництво”, “Водні ресурси”, “Інженерна механіка” від 2002 р.



1. Основні поняття та закони хімії

Основні поняття та визначення

Моль - кількість речовини, яка містить 6,02·10²³ структурних одиниць (молекул, атомів, іонів, електронів і т.і.).

Молярна маса - маса одного моль речовини (кг/моль, г/моль)

н=, н=,

де н - кількість речовини, моль;

m - маса речовини, г;

M - молярна маса, г/моль;

V - об'єм газу, л;

V_М - молярний об'єм газу, л/моль.

Еквівалент - реальна або умовна частинка, яка може заміщувати, приєднувати, звільняти чи якимось іншим чином відповідати одному іону водню Н⁺ в обмінних реакціях або одному електрону в окисно-відновних реакціях.

Молярні маси еквівалентів елементів та складних речовин



Закон еквівалентів - маси реагуючих речовин відносяться між собою як молярні маси їхніх еквівалентів:

або

Закон Авогадро - рівні об'єми різних газів за однакових умов (температура та тиск) містять однакову кількість молекул.

Перший наслідок із закону Авогадро - один моль будь-якого ідеального газу (не враховуються міжмолекулярні взаємодії та розміри часточок) за певних умов (Р,Т) займає однаковий об'єм. За нормальних умов 1 моль будь-якого газу займає об'єм 22,4 л.

Другий наслідок із закону Авогадро - відношення мас рівних об'ємів різних газів за однакових температур дорівнює відношенню їхніх молярних мас:

або ,

де - маса газу, г;

М - молярна маса газу, г/моль;

- відносна густина одного газу за другим.

Число Авогадро (N_А) - число структурних частинок, що містить у собі 1 моль речовини. = 6,02·10²³ моль^-1.

Закон Гей-Люссака - за сталого тиску об'єм даної маси газу змінюється прямо пропорційно температурі:



,

де V - об'єм газу;

T - температура.

При постійному об'ємі:

де Р - тиск газу.

Закон Бойля-Маріотта - за сталої температури об'єм даної маси газу змінюється обернено пропорційно тиску:

де V -об'єм газу;

P- тиск.

Об'єднаний закон Бойля-Маріотта і Гей-Люссака

де V - об'єм газу;

T - температура.

Рівняння Менделєєва-Клапейрона



або ,

де v - кількість речовини газу;

m - маса газу;

V - об'єм газу;

M - молярна маса газу;

Р - тиск газу;

R - універсальна газова стала.

Закон парціального тиску газів (закон Дальтона) - загальний тиск газової суміші дорівнює сумі парціальних тисків окремих газів, що утворюють суміш:

= Р₁+Р₂+Р₃ ...,

де Р_і - парціальний тиск і - того газу.

Парціальний тиск - це та частина загального тиску, яка припадає на долю даного газу.

Приклади виконання завдань

Приклад 1. З 4 г металу утворилось 6,632 г оксиду. Знайти молярну масу еквівалента металу.

Розв'язання. У 6,632 г оксиду міститься 4 г металу, а решта - кисень, маса якого становить

(г).

Згідно з законом еквівалентів маємо:

.

Звідки знаходимо:

,

(г/моль),

(г/моль).

Приклад 2. Знайти, в якій кількості NaOH міститься стільки ж моль еквівалентів, скільки в 147 г .

Розв'язання.

(г/моль).

Кількість моль еквівалентів н сірчаної кислоти в 147 г дорівнює:

н (моль екв).

Оскільки



(г/моль), то

маса 3 моль еквівалентів NaOH дорівнює:

,

(г).

Приклад 3. Визначити тиск 3 л газу при деякій температурі, якщо за тієї самої температури тиск 5 л цього газу становить 60,8·10³ Па.

Розв'язання. Згідно з законом Бойля-Маріотта при сталій температурі об'єм даної кількості газу обернено пропорційний тиску, під яким він знаходиться, тобто

.

Звідси

Па.

Приклад 4. Визначити загальний тиск газів у посудині об'ємом 25 л, якщо в неї помістити 0,010 м³ етилену під тиском 60435 Па і 0,020 м³ метану під тиском 85670 Па.

Розв'язання. Згідно з законом Бойля-Маріотта визначаємо парціальні тиски кожного з газів у посудині об'ємом 0,025 м³:



(Па).

(Па).

Загальний тиск газової суміші дорівнює сумі парціальних тисків газів (закон Дальтона):

Р_заг=24174+68536=92710 (Па).

Приклад 5. Який об'єм за нормальних умов займе кисень масою 8 г?

Розв'язання. Молярна маса кисню 32 г/моль. Знаходимо об'єм кисню, користуючись наслідком із закону Авогадро:

32 г О₂ займає об'єм 22,4 л

8 г х л

(л).

Приклад 6. Знайти масу 50 л азоту (н.у.).

Розв'язання. Молярна маса азоту = 28 г/моль. Користуючись наслідком із закону Авогадро, складаємо пропорцію:

28 г N₂ займають об'єм 22,4 л

х г N₂ 50 л

(г).

Приклад 7. Визначити в грамах масу молекули .

Розв'язання. Молярна маса г/моль

1 моль містить в собі 6,02·10²³ молекул .

Отже маса молекули дорівнює:

(г).

Приклад 8. Маса газу при 13⁰С і тиску 1,04·10⁵ Па дорівнює 828 г.. Визначити молярну масу газу.

Розв'язання. Молярну масу газу можна визначити, користуючись рівнянням Менделєєва-Клапейрона:

Значення універсальної газової сталої обираємо у відповідності до одиниць вимірювання. Якщо тиск виміряється в Па, а об'єм у м³, то Дж/моль·К.. Молярна маса газу дорівнює:

(г/моль).

Приклад 9. Яка маса оксиду кальцію потрібна для утворення 49 г гідроксиду кальцію?

Розв'язання. Задача розв'язується на підставі рівняння хімічної реакції

.

Оскільки 1 моль оксиду кальцію утворює 1 моль гідроксиду кальцію, то враховуючи молярні маси цих речовин г/моль, г/моль, можна скласти пропорцію:

56 г 74 г г

х г 49 г

Звідси: (г).

Отже, для одержання гідроксиду кальцію масою 49 г необхідно взяти 37,08 г оксиду кальцію.

Контрольні завдання

1. При окисненні 16,74 г двовалентного металу утворилося 21,54 г оксиду. Визначити молярну масу еквівалента металу. Чому дорівнюють молярна і атомна маси металу?

Відповідь: 27,9 г/моль.

2. В якій масі гідроксиду кальцію міститься стільки ж моль еквівалентів, скільки в 120 г гідроксиду натрію.

Відповідь: у 111 г.

3. При взаємодії 5,6 г заліза з сіркою утворилось 8,8 г сульфіду заліза. Визначити молярну масу еквівалента заліза, якщо молярна маса еквівалента сірки дорівнює 16 г/моль.

Відповідь: 28 г/моль.

4. Визначити масу 5 моль еквівалентів фосфату цинку.

Відповідь: 321 г.

5. Обчислити молярну масу еквівалента олова, якщо при нагріванні 0,92 г його у струмені кисню утворилось 1,17 г оксиду олова.

Відповідь: 29,4 г/моль.

6. В якій масі ортофосфорної кислоти міститься стільки ж моль еквівалентів, скільки в 200 г .

Відповідь: у 130,4 г.

7. 0,432 г металу утворили 0,574 г хлориду. Обчислити молярну масу еквівалента металу, якщо молярна маса еквівалента хлору 35,5 г/моль.

Відповідь: 108 г/моль.

8. Скільки моль еквівалентів карбонату натрію міститься в 265 г цієї солі?

Відповідь: 5 моль екв.

9. При згорянні 5 г металу утворилось 9,44 г оксиду металу. Визначити молярну масу еквівалента металу.

Відповідь: 9,01 г/моль.

10. Визначити, з якою масою сірчаної кислоти будуть взаємодіяти 2 моль еквівалентів NaOH.

Відповідь: 98 г.

11. На нейтралізацію 2,45 г кислоти витрачено 2 г гідроксиду натрію. Визначити молярну масу еквівалента кислоти.

Відповідь: 49 г/моль.

12. Для розчинення 16,8 г металу необхідно 14,7 г . Визначити молярну масу еквівалента металу і об'єм водню, що віділився (н.у.).

Відповідь: 56 г/моль; 3,36 л.

13. Визначити молярну масу еквівалента у реакціях взаємодії його з NaOH з утворенням: a) ; б) .

Відповідь: а) 44 г/моль; б) 22 г/моль.

14. Елемент утворює оксид, що містить 31,58% кисню. Визначити молярну масу еквівалента елемента.

Відповідь: 17,3 г/моль.

15. Молярна маса еквівалента металу дорівнює 56,2 г/моль . Визначити процентний вміст металу в його оксиді.

Відповідь: 87,54%.

16. Елемент утворює гідрид, що містить 8,87% водню. Визначити молярну масу еквівалента елемента.

Відповідь: 10,35 г/моль.

17. Маса 1 л кисню дорівнює 1,4 г. Скільки літрів кисню необхідно для згоряння 21 г магнію, молярна маса еквівалента якого дорівнює 12 г/моль.

Відповідь: 10 л.

18. Обчислити масу 3 моль еквівалентів .

19. При нагріванні 20 г металу одержали 21,66 г оксиду. Визначити молярну масу еквівалента металу, якщо г/моль.

Відповідь: 96,3 г/моль.

20. Визначити молярну масу еквівалента цинку, знаючи, що маса його 0,1108 г витісняє з кислоти 38,08 мл водню (н.у.).

Відповідь: 32,6 г/моль.

21. Який об'єм займатиме кисень за нормальних умов, якщо при 20⁰С та 110 кПа його об'єм становить 2,5 л?

Відповідь: 2,53 л.

22. В автомобільній шині об'ємом 0,1 м³ міститься повітря під тиском 200 кПа. Який об'єм повітря вийде з шини після відкриття клапану? Вважати, що зовнішні умови відповідають нормальним.

Відповідь: 0,097 м³.

23. Деякий об'єм газу взято за нормальних умов. При якій температурі тиск газу збільшиться вдвічі, якщо об'єм газу підтримувати постійним?

Відповідь: 273К.

24. При температурі 27⁰С деяка кількість газу займає об'єм 1000 мл. Який об'єм займатиме газ при підвищенні температури на 100⁰С, якщо тиск газу підтримується сталим?

Відповідь: 1333 мл.

25. При температурі 27⁰С деяка кількість газу займає об'єм 1000 мл. Який об'єм займатиме газ при зниженні температури на 50⁰С, якщо тиск газу підтримувати сталим?

Відповідь: 833 мл.

26. Балон наповнили газом за нормальних умов. Яка частина газу залишиться в балоні, якщо його відкрити та одночасно підвищити температуру на 100⁰С?

Відповідь: 0,732.

27. Тиск газу в закритому балоні становить 400 кПа. Яку частину газу слід випустити з балону, щоб тиск газу зменшився до 150 кПа?

Відповідь: 0,625.

28. Який тиск потрібний для того, щоб зібрати в об'єм 10 м³ при деякій температурі оксид вуглецю (IV), якщо 5 м³ його знаходяться під тиском 1,99·10⁶ Па при тій самій температурі?

Відповідь: 9,95·10⁵ Па.

29. При температурі 15⁰С тиск в балоні з азотом дорівнює 9,12 МПа. За якої температури тиск стане рівним 12,2 МПа?

Відповідь: 385 К.

30. Який об'єм займає метан масою 64 г при температурі 110⁰С і тиску 0,96·10⁵ Па?

Відповідь: 132,6 л.

31. У балоні, який вміщує 12 л знаходиться кисень під тиском 15,2 МПа при 0⁰С. Який об'єм займе газ за нормальних умов?

Відповідь: 180 л.

32. Повітря об'ємом 1 л знаходиться при температурі 17⁰С та тиску 1,013·10⁵ Па. Як зміниться об 'єм, якщо повітря охолодити до (-75)⁰С за того ж тиску?

Відповідь: 0,68 л.

33. Тиск газу, що займає об'єм 2,5 л, дорівнює 121,6 кПа. Чому дорівнюватиме тиск, якщо не змінюючи температури стиснути газ до об 'єму в 1 л?

Відповідь: 303,9 кПа

34. Повітря об'ємом 1 л знаходиться при температурі 17⁰С та тиску 1,013·10⁵ Па. Як зміниться об'єм, якщо повітря підігріти до 75⁰С при тому ж самому тиску?

Відповідь: 123 л.

35. Який об'єм кисню при температурі 17⁰С і тиску 1,2·10⁵ Па можна одержати при прожарюванні хлорату калію масою 2,45 кг, в якому масова частка домішок складає 2,5%.

Відповідь: 587 л.

36. Тиск повітря в автомобільній шині 0,3 МПа при 15⁰С. Як зміниться тиск, якщо шина нагріється до 50⁰С?

Відповідь: 0,34 МПа.

37. При температурі 15⁰С тиск в балоні з киснем дорівнює 91,2·10² кПа. При якій температурі він буде дорівнювати 101,33·10² кПа?

Відповідь: 320К.

38. При температурі 17⁰С деяка кількість газу займає об'єм 580 мл. Який об 'єм займе та сама кількість газу при 100⁰С, якщо тиск залишиться незмінним?

Відповідь: 546 мл.

39. При температурі 27⁰С і тиску 720 мм. рт. ст. об 'єм газу дорівнює 5 л. Який об'єм займе ця ж кількість газу при температурі 39⁰С і тиску 104 кПа?

Відповідь: 4,8 л.

40. Який об'єм за нормальних умов займатимуть 200 мл водню, зібраного над водою при 22⁰С і тиску 100 кПа, якщо тиск насиченої пари води дорівнює 2,6 кПа?

Відповідь: 178 мл.

41. Знайти масу 280 л водню (умови нормальні).

Відповідь: 25 г.

42. Який об'єм за нормальних умов займатиме хлористий водень масою 14,6 г?

Відповідь: 8,95 л.

43. Яка маса 200 л хлору при 0⁰С і 760 мм.рт.ст.?

Відповідь: 663,93 г.

44. Визначити масу 1,8 л сірководню за нормальних умов.

Відповідь: 2,73 г.

45. Визначити, який об'єм займатимуть 5,25 г азоту за нормальних умов.

Відповідь: 4,2 л.

46. Який об'єм вуглекислого газу (н.у.) утвориться при згорянні 1 м³ метану?

Відповідь: 1000 л.

47. Який об'єм вуглекислого газу (н.у.) утвориться при згорянні 200 л етану?

Відповідь: 400 л.

48. Скільки молекул міститься в 1 мл будь-якого газу при 0⁰С і 760 мм. рт. ст.?

Відповідь: 2,7·10¹⁹.

49. Маса 1 л газу за нормальних умов дорівнює 1,25 г. Визначити: а) молярну масу газу; б) масу молекули газу.

Відповідь: а) 28 г/моль б) 4,6·10 ^-23 г.

50. Знайти в грамах масу молекули .

Відповідь: 1,06·10^-22 г.

51. В якій масі азоту міститься 10²⁴ молекул?

Відповідь: 46,5 г.

52. В якому об'ємі хлору (н.у.) міститься 10²⁰ молекул?

Відповідь: 3,72 мл.

53. Яку кількість молекул містить у собі 0,01 моль кисню? Яка маса молекули кисню?

Відповідь: 6,02·10²¹; 5,3·10^-23 г.

54. Маса 5,6 л газу (н.у.) дорівнює 8,5 г. Визначити: а) молярну масу газу; б) масу молекули газу.

Відповідь: а) 34 г/моль; б) 5,6·10^-23г.

55. У 5 л якого газу, кисню чи водню (н.у.), міститься більша кількість молекул?

56. Скільки молекул міститься в 1 л (н.у.) аміаку? Яка маса молекули аміаку?

Відповідь: 2,68·10²²; 2,82·10^-23г.

57. Скільки молекул міститься в 4 л (н.у.) діоксиду вуглецю? Яка маса молекули ?

Відповідь: 1,07·10²³; 7,3·10^-23 г.

58. Яку кількість молекул містить в собі 0,1 моль водню? Яка маса молекули водню?

Відповідь: 6,02·10²²; 3,3·10^-24 г.

59. Маса 11,2 л газу (н.у.) дорівнює 8 г. Визначити: а) молярну масу газу; б) масу молекули газу.

Відповідь: а) 16 г/моль; б) 2,65·10^-23 г.

60. Який об'єм (н.у.) займатиме метан масою 160 г?

Відповідь: 224 л.

61. Визначити молярну масу газу, якщо 1,56 л його при температурі 27⁰С та тиску 1,037·10⁵ Па важить 2,86 г.

Відповідь: 44 г/моль.

62. Маса 1 дм³ повітря при 101,325 кПа та 20⁰С дорівнює 1,205г. Визначити середню молярну масу повітря.

Відповідь: 29 г/моль.

63. Обчислити масу 25 дм³ водню при температурі 15⁰С та тиску 810,4 кПа.

Відповідь: 16,92 г.

64. Об'єм гумової камери автомобільної шини становить 0,025 м³, тиск у ній 5,0665·10⁵ Па. Визначити масу повітря, що знаходиться в камері, при 20⁰С, якщо середня молярна маса повітря 29 г/моль.

Відповідь: 150,78 г.

65. Визначити масу парів толуолу в приміщенні об'ємом 30 м³ при 25⁰С, якщо тиск парів толуолу за даної температури становить 2972 Па.

Відповідь: 3,3 кг.

66. Визначити об'єм, який займатиме масою 5,5 г при температурі 11⁰С та тиску 770 мм рт.ст.

Відповідь: 2,875 л.

67. Визначити об'єм, який займатиме 0,1 г хлору при температурі 47⁰С та тиску 0,2 атм.

Відповідь: 185 мл.

68. Оксид вуглецю (1V) перебуває в посудині, місткість якої 20 л, при температурі 22⁰С і тиску 500 кПа. Визначити масу оксиду вуглецю.

Відповідь: 179,4 г.

69. Газ масою 30,3 г при температурі 18⁰С заповнив посудину об'ємом 15 л. Тиск газу всередині становить 122 кПа. Визначити молярну масу газу.

Відповідь: 40 г/моль.

70. Визначити густину за воднем газоподібної речовини, 1 г якої при температурі 27⁰С та тиску 770 мм рт.ст. займає об'єм 760 мл.

Відповідь: 16.

71. Який об'єм при 21⁰С та 765 мм рт.ст. займатиме водень, що необхідний для перетворення 8,3 г у металічний нікель?

Відповідь: 3,6 л

72. Знайти об'єм 3 г парів води при температурі 103⁰С та тиску 760 мм. рт. ст.

Відповідь: 5,2 л.

73. Визначити масу азоту, що знаходиться у балоні ємністю 50 л під тиском 205 атм при температурі 27⁰С.

Відповідь: 11,67 кг.

74. У закритому балоні знаходиться 200 г кисню під тиском 3,5 атм при температурі 7⁰С. Визначити масу у цьому ж балоні при тій самій температурі під тиском 2,8 атм.

Відповідь: 220 г.

75. Яка кількість кальцію вступила в реакцію з водою, якщо об'єм водню, що виділився в результаті реакції, при 25⁰С та 745 мм рт. ст. становить 480 мл?

Відповідь: 0,77 г.

76. Балон ємністю 10 л вміщує при 27⁰С 1 моль кисню. Визначити тиск кисню в балоні.

Відповідь: 2,46 атм.

77. Стальний балон для зберігання 50 л кисню розрахований на тиск до 1 МПа та температуру до 50⁰С. Яку масу кисню можна помістити в цей балон?

Відповідь: 596 г.

78. Яка маса гелію, необхідна для заповнення оболонки аеростату, що має об'єм 4000 м³, при температурі 30⁰С та тиску 120 кПа?

Відповідь: 1520 т.

79. Під яким тиском буде знаходитись водень, що утворився з 200 кг води при повному її розкладі, якщо помістити його у газгольдер ємністю 5 м³ при температурі -30⁰С?

Відповідь: 4,5 МПа.

80. Скільки водню можна одержати з метану, що знаходиться в балоні ємністю 15 л при температурі 170⁰С та тиску 10 кПа?

Відповідь: 0,16 г.

81. Яка маса карбонату кальцію потрібна для одержання 22,4 кг оксиду кальцію?

Відповідь: 40,00 кг

82. При взаємодії сірки та заліза утворюється 285 г сульфіду заліза (II). Розрахувати, яку масу сірки було витрачено?

Відповідь: 103,64 г.

83. Яку масу міді можна одержати: а) з 20 г оксиду міді (I); б) з 10 г оксиду міді (II)?

Відповідь: а)17,76 г; б) 8 г.

84. Яку масу кухонної солі NaCl можна одержати з 750 г карбонату натрію?

Відповідь: 827,83 г.

85. Яка маса осаду утворюється, якщо до розчину, що містить 16,40 г нітрату кальцію додати розчин, що містить 12,72 г карбонату натрію?

Відповідь: 10 г.

86. Яка маса природного вапняку з вмістом карбонату кальцію 95% потрібна для утворення 3 т негашеного вапна ?

Відповідь: 5,36 т.

87. Скільки грамів сірчаної кислоти може прореагувати з 14,4 г магнію? Який об 'єм (н.у.) водню при цьому утворюється?

Відповідь: 5,88 г; 13,44 дм³.

88. Титан у промисловості одержують магнійтермічним методом:

Скільки грамів магнію потрібно взяти, щоб із хлориду титану (IV) одержати 19,2 кг титану?

Відповідь: 19,2 кг.

89. Яка маса оксиду міді (II) потрібна для одержання 645 г міді?

Відповідь: 807,5 г.

90. Який об'єм ацетилену (н.у.) можна одержати з 3 кг карбіду кальцію ?

Відповідь: 1050 л.

91. Яка маса брому потрібна для одержання броміду алюмінію масою 93,7 г?

Відповідь: 84,21 г.

92. У колбу з водою помістити 93 г кальцію. Який об'єм (н.у.) водню утворюється?

Відповідь: 52,08 л.

93. Яка маса оксиду калію потрібна для утворення 165,5 г гідроксиду калію?

Відповідь: 138,95 г.

94. Внаслідок випалювання магнезиту утворюється оксид магнію. Яка маса потрібна для одержання 985 г ?

Відповідь: 206,85 г.

95. Внаслідок нагрівання концентрованої сірчаної кислоти з хлоридом натрію утворюється хлороводнева кислота. Яка маса потрібна для одержання 178,3 г хлороводневої кислоти?

Відповідь: 285,77 г.

96. При нагріванні кальцію в повітрі утворюється оксид кальцію. Яка маса кальцію потрібна для одержання 276,5 г СаО?

Відповідь: 197,5 г.

97. Внаслідок взаємодії цинку з сірчаною кислотою утворюється водень. Яка маса цинку потрібна для одержання 247,5 л водню?

Відповідь: 722,61 л.

98. При випалюванні мінералу кальциту утворюється оксид кальцію. Яка маса кальциту потрібна для одержання 436 г оксиду кальцію?

Відповідь: 778,57 г.

99. Для добування олова олов'яну руду відновлюють вугіллям. Яка маса руди потрібна для одержання 537,5 г олова?

Відповідь: 682,4 г.

100. Оксид заліза (II) одержують термічним розкладом карбонату заліза. Яка маса потрібна для утворення 274 г оксиду заліза?

Відповідь: 441,44 г.

2. Термохімія та термохімічні розрахунки

Основні поняття та визначення

Термохімія	- розділ хімії, який вивчає теплові ефекти хімічних реакцій і фазових перетворень.
Термохімічні рівняння	- рівняння процесів, в яких указані теплові ефекти та агрегатні стани речовин.
Ентальпія (Н)	- тепловміст системи, що включає внутрішню енергію і роботу розширення.
Тепловий ефект хімічної реакції (ентальпія реакції, ДН)	- кількість теплоти, що виділяється або поглинається під час перебігу хімічної реакції, якщо система не здійснює ніякої роботи, окрім роботи розширення. В ізобаричних процесах тепловий ефект дорівнює зміні ентальпії системи ДН. Він називається також ентальпією реакції. Розмірність кДж.
Стандартна ентальпія реакції ДН0	- тепловий ефект реакції за стандартних умов (Р = 101,3 кПа, Т=298К).
Екзотермічна реакція	- реакція, що відбувається з виділенням теплоти Q > 0, тобто з пониженням ентальпії системи ДН < 0.
Ендотермічна реакція	- реакція, що відбувається з поглинанням теплоти Q < 0, тобто з підвищенням ентальпії системи ДН > 0.
Ентальпія (теплота) утворення (ДНутв)	- тепловий ефект утворення 1 моль речовини з простих речовин, стійких за стандартних умов (Т = 298К, Р = 101,3 кПа). Розмірність кДж/моль.
Закон Гесса	- тепловий ефект реакції залежить від природи і стану вихідних речовин і продуктів реакції і не залежить від шляху перебігу реакції, тобто від числа і характеру проміжних стадій.
Перший наслідок із закону Гесса	- тепловий ефект (ентальпія) хімічної реакції дорівнює різниці між сумою теплот утворення продуктів реакції та сумою теплот утворення вихідних речовин з урахуванням стехіометричних коефіцієнтів ,
Другий наслідок із закону Гесса	- тепловий ефект (ентальпія) реакції дорівнює різниці між сумою теплот згоряння вихідних речовин і сумою теплот згоряння продуктів реакції з урахуванням стехіометричних коефіцієнтів. .
Теплота (ентальпія) згоряння ДНзг	- тепловий ефект реакції окиснення 1 моль речовини киснем з утворенням вищих оксидів. Розмірність кДж/моль.
Теплотворна здатність Q	- теплота, що виділяється при згорянні 1 кг твердого або рідкого палива та 1 м3 газоподібного палива. Розмірність кДж/кг, кДж/м3.

Приклади виконання завдань

При виконанні завдань цього розділу див. табл. 4.

Приклад 1. Визначити кількість теплоти, що виділяється при згорянні 112 л (н.у.) сірководню, якщо продуктами реакції є пари води і оксид сірки (1V). Термохімічне рівняння реакції горіння сірководню має вигляд:

.

Розв'язання. Як видно з термохімічного рівняння, при згорянні 2 моль, тобто 2·22,4 л (взятих за н.у.), сірководню виділяється 1037,18 кДж теплоти. Тому кількість теплоти, що виділяється при згорянні 112 л , може бути розрахована з пропорції:

44,8 л 1037,8 кДж

112 л х кДж

.



Приклад 2. Визначити об'єм (н.у.) і масу сірководню, необхідного для реакції

,

якщо при цьому виділяється 2592,95 кДж. теплоти.

Розв'язання. Як видно з термохімічного рівняння, при згорянні 2 моль, тобто 2х22,4 л (взятих за н.у.), сірководню виділяється 1037,18 кДж теплоти. Тому об'єм H₂S, необхідний для виділення 2592,95 кДж теплоти, може бути розрахований з пропорції:

2·22,4 л 1037,8 кДж

х л 2592,95 кДж

(л).

Для знаходження маси H₂S необхідно знати молярну масу = 1· 2+32=34 г/моль.

Маса 1 моль займає об'єм 22,4 л за нормальних умов. Тоді масу H₂S можна розрахувати з пропорції:

34 г 22,4 л

х г 112 л

(г).

Приклад 3. Визначити кількість теплоти, що виділяється при гашенні 100 кг вапна водою, якщо термохімічне рівняння має вигляд:



Розв'язання. Як видно з термохімічного рівняння, при гашенні 1 моль вапна виділяється 65,26 кДж теплоти, а при гашенні 1 кмоль вапна - 65260 кДж. = 56 г/моль = 56 кг/кмоль. Тому кількість теплоти, що виділяється при гашенні 100 кг СаО може бути розрахована з пропорції:

56 кг 65260 кДж

100 кг х кДж

(кДж).

Приклад 4. Визначити масу вапна, необхідну для реакції

,

якщо при цьому виділяється 116536 кДж теплоти.

Розв'язання. Як видно з термохімічного рівняння, при гашенні 1 моль вапна виділяється 65,26 кДж теплоти. = 56 г/моль. Тому маса СаО, необхідна для виділення 116536 кДж теплоти, може бути розрахована з пропорції:

56 г 65,26 кДж

х г 116536 кДж

(г) = 100 (кг).

Приклад 5. При розчиненні 1 моль безводного сульфату міді в досить великій кількості води виділяється 66,1 кДж теплоти, а при розчиненні 1 моль кристалогідрату поглинається 11,7 кДж теплоти. Розрахувати теплоту гідратації сульфату міді.

Розв'язання. Під теплотою гідратації солі розуміють тепловий ефект реакції утворення 1 моль кристалогідрату з безводної солі

. (1)

Виходячи з умов задачі, можна записати термохімічні рівняння:

; (2)

. (3)

Задача розв'язується на основі закону Гесса: тепловий ефект реакції не залежить від шляху її перебігу, а залежить лише від природи і фізичного стану вихідних речовин та продуктів реакції. З термохімічними рівняннями можна оперувати так само, як і з алгебраїчними. Отже, щоб отримати рівняння (1) необхідно від рівняння (3) відняти рівняння (2) і тоді

Приклад 6. Визначити тепловий ефект реакції:

за відомими величинами стандартних теплот утворення речовин.

Розв'язання. Для цього використовуємо перший наслідок із закону Гесса:

.

Значення речовин беремо в таблиці 4:

.

Враховуючи, що теплоти утворення простих речовин умовно прийняті рівними нулю, отримуємо:

,

.

Відповідь: 247,36 кДж.

Приклад 7. Знайти теплоту утворення , використовуючи теплоти утворення і тепловий ефект реакції

Розв'язання. Для знаходження теплоти утворення використовуємо перший наслідок із закону Гесса:



.

Значення речовин беремо в таблиці 4:

Тоді

(кДж/моль).

Відповідь: -426,6 кДж/моль.

Приклад 8. Визначити теплотворну здатність бензолу , якщо теплота згоряння його становить .

Розв'язання. Під теплотворною здатністю розуміють теплоту, що виділяється при згорянні 1 кг твердого та рідкого палива або 1 м³ газоподібного. Виходячи з умов задачі, при згорянні 1 моль або 78 г бензолу виділяється 3267,70 кДж теплоти. Звідси можна скласти пропорцію:



Відповідь: 41893,59 кДж/кг

Контрольні завдання

101. Визначити кількість теплоти, що виділиться при згорянні 10 м³ (н.у.) метану, якщо термохімічне рівняння має вигляд:

.

Відповідь: -397459,82 кДж.

102. При згорянні 11,5 г рідкого етилового спирту виділилось 308,71 кДж теплоти. Скласти термохімічне рівняння реакції, в результаті якої утворюються пари води і вуглекислий газ. Визначити теплоту утворення .

Відповідь: -277,67 кДж.

103. На основі термохімічного рівняння

розрахувати об'єм кисню (н.у.), необхідний для згоряння рідкого бензолу з виділенням 313,56 кДж теплоти.

Відповідь: 16,8 л.

104. Розрахувати кількість теплоти, що виділяється при згорянні 1 кг глюкози якщо при згорянні 1 моль глюкози з утворенням газоподібних СО₂ и Н₂О виділяється 2538,6 кДж теплоти.

Відповідь: 14103,33 кДж.

105. На основі термохімічного рівняння



розрахувати кількість теплоти, що виділяється при гашенні 3 г вапна.

Відповідь: 35 кДж.

106. Розрахувати кількість теплоти, що поглинається при утворенні вапна з 300 кг вапняку, виходячи з рівняння

Відповідь: 532170 кДж.

107. На основі термохімічного рівняння

визначити масу вапна, при гасінні якого виділяється 35 кДж теплоти.

Відповідь: 30 г.

108. При повному згорянні етилену

виділилося 6226 кДж теплоти. Розрахувати об'єм кисню (н.у.), що вступив у реакцію.

Відповідь: 371,85 л.

109. При реакції розкладу хлорату калію

кДж



утворився кисень об'ємом 4,48 л (н.у.). Яка кількість теплоти виділилася при цьому?

Відповідь: 5,95 кДж.

110. Визначити, яка кількість теплоти виділяється при реакції гідратації 200 г оксиду магнію, виходячи з рівняння

Відповідь: 176,6 кДж.

111. Визначити кількість теплоти, яка поглинається при розкладі 500 г карбонату магнію, виходячи з рівняння

.

Відповідь: 603,9 кДж.

112. Визначити масу вапна, потрібного для реакції

,

якщо при цьому виділяється 116536 кДж теплоти.

Відповідь: 100 кг.

113. Визначити кількість теплоти, яка поглинається при розкладі 506 г магнезиту , виходячи з термохімічного рівняння

.



Відповідь: 611 кДж.

114. Визначити кількість теплоти, що виділяється при гашенні 650 г повітряного вапна, виходячи з термохімічного рівняння

.

Відповідь: 757,9 кДж.

115. Визначити кількість теплоти , що виділяється при розкладанні 700 г природного ангідриту , виходячи з термохімічного рівняння

.

Відповідь: 2026,4 кДж.

116. Визначити кількість теплоти, що виділяється при утворенні 300 г силікату кальцію, виходячи з термохімічного рівняння

.

Відповідь: 226,6 кДж.

117. Визначити масу вапна , необхідного для реакції

,

якщо при цьому виділяється 469 кДж теплоти.

Відповідь: 300 г.

118. Визначити масу природного ангідриту , якщо при реакції його розкладу



поглинається 2026,4 кДж теплоти.

Відповідь: 700 г.

119. Визначити масу силікату кальцію, який утворюється за реакцією

якщо при цьому виділяється 226,6 кДж теплоти.

Відповідь: 300 г.

120. Визначити масу гашеного вапна, яке утворюється за реакцією

якщо при цьому виділяється 757,9 кДж теплоти.

Відповідь: 650 г.

121. Визначити теплоту розчинення сульфату цинку, виходячи з термохімічних рівнянь:

Відповідь: -77,57 кДж/моль.

122. Розрахувати тепловий ефект реакції відновлення оксиду заліза (II) воднем, виходячи з термохімічних рівнянь:



.

Відповідь: +27,99 кДж.

123. Тепловий ефект якої реакції є теплотою утворення NO? Розрахувати теплоту утворення NO, виходячи з наступних термохімічних рівнянь:

Відповідь: 90,37 кДж.

124. Визначити теплоту гідратації , якщо теплоти розчинення та становлять відповідно -47,7 та 31,0 кДж/моль.

Відповідь: -78,7 кДж/моль.

125. Обчислити теплоту утворення озону з молекулярного кисню на підставі наступних термохімічних рівнянь:

Відповідь: 94,3 кДж/моль

126. Тепловий ефект якої реакції є теплотою утворення гідроксиду кальцію? Обчислити теплоту утворення гідроксиду кальцію, виходячи з наступних термохімічних рівнянь:



Відповідь:- 986,50 кДж.

127. Обчислити тепловий ефект реакції окиснення сірки в якщо відомі термохімічні рівняння:

Відповідь: 395,8 кДж.

128. Визначити тепловий ефект реакції відновлення оксиду заліза оксидом вуглецю (II), виходячи з термохімічних рівнянь:

Відповідь: -14,08 кДж.

129. Обчислити теплоту розчинення кристалогідрату якщо теплоти розчинення та гідратації сульфату магнію становлять відповідно -84,94 та -85,36 кДж/моль.

Відповідь: 0,42 кДж/моль.

130. Тепловий ефект якої реакції є теплотою утворення оксиду азоту (I)? Визначити теплоту утворення оксиду азоту (I), якщо відомі термохімічні рівняння:



Відповідь: +82,0 кДж/моль.

131. Визначити тепловий ефект реакції перетворення аморфного кремнію в кристалічний, якщо відомі теплові ефекти процесів:

Відповідь: -16,8 кДж.

132. Визначити теплоту утворення метану, виходячи з термохімічних рівнянь:

Відповідь: -74,88 кДж/моль.

133. Розрахувати тепловий ефект реакції відновлення воднем на підставі термохімічних рівнянь:

Відповідь: 150,6 кДж.



134. Розрахувати тепловий ефект реакції , виходячи з термохімічних рівнянь:

Відповідь: -170,1 кДж.

135. Обчислити теплоту утворення оксиду заліза (II), виходячи з термохімічних рівнянь:

Відповідь: -263,68 кДж/моль.

136. При розчиненні 1 моль безводного карбонату натрію в достатньо великій кількості води виділяється 25,10 кДж теплоти, а при розчиненні кристалогідрату поглинається 66,94 кДж теплоти. Розрахувати теплоту гідратації карбонату натрію.

Відповідь: -92,04 кДж/моль.

137. На підставі термохімічних рівнянь:

визначити теплоту утворення оксиду заліза (II).

Відповідь: -263,68 кДж/моль.

138. Визначити тепловий ефект процесу перетворення графіту на алмаз, виходячи з термохімічних рівнянь:



Відповідь: 1,9 кДж.

139. Виходячи з термохімічних рівнянь:

розрахувати теплоту утворення .

Відповідь: -285,84 кДж/моль.

140. Розрахувати тепловий ефект реакції

виходячи з наступних термохімічних рівнянь:

Відповідь: -92,38 кДж.

141. Визначити тепловий ефект реакції

,

якщо відомі теплоти утворення і .

Відповідь: 114,08 кДж.

142. Знайти тепловий ефект реакції

за відомими величинами стандартних теплот утворення вихідних речовин та продуктів реакції.

Відповідь: - 28,31 кДж.

143. Використовуючи термохімічне рівняння

кДж,

розрахувати теплоту утворення СО, якщо відома теплота утворення .

Відповідь: -110,5 кДж/моль.

144. Визначити тепловий ефект реакції

,

якщо відомі теплоти утворення і .

Відповідь: -808,97 кДж.

145. Знайти теплоту утворення аміаку, використовуючи термохімічне рівняння:

кДж.

Відповідь: - 46,2 кДж/моль.

146. Розрахувати тепловий ефект реакції



за відомими величинами теплот утворення вихідних речовин та продуктів реакції.

Відповідь: - 1102,6 кДж.

147. Визначити тепловий ефект реакції

за відомими величинами стандартних теплот утворення речовин.

Відповідь: 95,8 кДж.

148. Знайти тепловий ефект реакції

за відомими величинами теплот утворення речовин.

Відповідь: - 2366,8 кДж.

149. Розрахувати теплоту утворення , використовуючи теплоти утворення і СО_(Г) та тепловий ефект реакції

кДж.

Відповідь: - 62,7 кДж/моль.

150. Визначити тепловий ефект реакції



за відомими величинами стандартних теплот утворення речовин.

Відповідь: -84,6 кДж.

151. Знайти теплоту утворення , використовуючи стандартну теплоту утворення і тепловий ефект реакції

кДж.

Відповідь: -1117,9 кДж/моль.

152. Розрахувати тепловий ефект реакції

за відомими величинами стандартних теплот утворення речовин.

Відповідь: -1168,8 кДж.

153. Визначити тепловий ефект реакції

за величинами стандартних теплот утворення речовин.

Відповідь: 90,37 кДж.

154. Використовуючи термохімічне рівняння

кДж,

розрахувати стандартну теплоту утворення , якщо відома стандартна теплота утворення .

Відповідь: - 514,5 кДж/моль.

155. Знайти тепловий ефект реакції

за відомими величинами стандартних теплот утворення вихідних речовин та продуктів реакцій.

Відповідь: - 724,7 кДж.

156. Визначити теплоту утворення етилену, використовуючи термохімічне рівняння

кДж,

якщо відомі теплоти утворення і .

Відповідь: 52,28 кДж.

157. Розрахувати тепловий ефект реакції

за відомими величинами стандартних теплот утворення речовин.

Відповідь: -538,2 кДж.

158. Використовуючи термохімічне рівняння

кДж,

знайти теплоту утворення .

Відповідь: - 19,74 кДж.

159. Визначити тепловий ефект реакції



.

Відповідь: 247,3 кДж.

160. Знайти теплоту утворення аміаку , використовуючи теплоту утворення і тепловий ефект реакції

кДж.

Відповідь: -46,19 кДж.

161. При згорянні 1 л ацетилену (н.у.) виділяється 56,053 кДж теплоти. Обчислити теплотворну здатність ацетилену .

Відповідь: 56053 кДж/м³.

162. Визначити теплотворну здатність метану, якщо теплота згоряння його за стандартних умов становить -890,31 кДж/моль.

Відповідь: 39746,0 кДж/м³.

163. Розрахувати теплоту згоряння пропану , якщо теплотворна здатність його становить 99102,2 кДж/м³.

Відповідь: -2219,89 кДж/моль.

164. Реакція згоряння бензолу записується термохімічним рівнянням

Обчислити теплотворну здатність .

Відповідь: 41893,59 кДж/кг.

165. Визначити, скільки тепла виділиться при згорянні 5 кг вуглецю, якщо теплотворна здатність його становить 32792,5 кДж/кг.

Відповідь: 163962,5 кДж.

166. Теплота утворення оксиду магнію дорівнює -601,24 кДж/моль. Обчислити теплотворну здатність магнію.

Відповідь: 24742,4 кДж/кг.

167. При згорянні 1 л етану (н.у.) виділяється 69,64 кДж теплоти. Розрахувати теплотворну здатність

Відповідь: 69640 кДж/м³.

168. Теплота згоряння метанолу становить -890,31 кДж/моль. Обчислити теплотворну здатність метанолу.

Відповідь: 27822,2 кДж/кг

169. Визначити теплотворну здатність сірки на підставі термохімічного рівняння

.

Відповідь: 9278,1 кДж/кг.

170. Визначити теплоту згоряння етанолу , якщо теплотворна здатність його .

Відповідь: 1366,91кДж/моль.

171. Теплотворна здатність бензину 46861 кДж/кг. Скільки теплоти виділиться при згорянні 10 л його, якщо густина бензину дорівнює 0,70 кг/л?

Відповідь: 78400 кДж.

172. Визначити теплотворну здатність антрацену , якщо теплота згоряння його становить

Відповідь: 39988,03 кДж/кг.

173. Теплотворна здатність сірководню дорівнює . Скільки теплоти виділиться при згорянні 1 л газу.

Відповідь: 25,12 кДж.

174. Визначити теплотворну здатність оксиду вуглецю (II), якщо його теплота згоряння кДж/моль.

Відповідь: 12634,4 кДж/м³.

175. Теплота згоряння етанолу становить - 1366,91 кДж/моль Обчислити теплотворну здатність цієї рідини.

Відповідь: 29715,4 кДж/кг.

176. Розрахувати теплотворну здатність рідкого толуолу , виходячи з його теплоти згоряннякДж/моль.

Відповідь: 42503,04 кДж/кг.

177. Обчислити теплотворну здатність алюмінію, виходячи з термохімічного рівняння

.

Відповідь: 31018,5 кДж/кг.

178. Визначити об'єм вуглекислого газу, що утворюється при повному згорянні вуглецю з виділенням 163962,5 кДж теплоти, якщо теплотворна здатність вуглецю становить 32792,5 кДж/кг.

Відповідь: 9333,3 л.

179. Розрахувати теплотворну здатність етану , виходячи з його теплоти згоряння кДж/моль.

Відповідь: 69637,5 кДж/м³.

180. Теплота згоряння бензойної кислоти становить -3227,54 кДж/моль. Розрахувати її теплотворну здатність.

Відповідь: 26455,2 кДж/м³.

3. Можливість та напрямленість перебігу реакцій

Основні поняття та визначення

Ентропія S	- міра невпорядкованості системи, функція стану системи. . Розмірність ентропії Дж/моль·К.
Енергія Гіббса (ізобарно-ізотермічний потенціал) G	- вільна енергія системи при Р,Т = const. G=H-TS або ДG = ДH-TДS. Розмірність кДж.
Енергія Гіббса утворення речовини ДGутв	- зміна енергії Гіббса системи при утворенні 1 моль речовини з простих речовин стійких при 298К. За стандартних умов ця величина називається стандартною енергією Гіббса утворення речовини, Д. Розмірність кДж/моль.
Енергія Гіббса хімічного процесу	- різниця між сумою енергій Гіббса утворення продуктів реакції і сумою енергій Гіббса утворення вихідних речовин з урахуванням стехіометричних коефіцієнтів .
Критерій можливості самочинного перебігу процесу при P, T=const	ДGP,Т < 0.
Термодинамічна умова хімічної рівноваги	ДGP,T = 0.

Приклади виконання завдань

При виконанні завдань цього розділу див. табл. 4.

Приклад 1. Як зміниться ентропія при перетвореннях:

а) води в пару;

б) . Чому?

Розв'язання.

а) Перехід супроводжується збільшенням невпорядкованості системи і тому зростанням ентропії .

Оскільки

б) Перехід також супроводжується збільшенням невпорядкованості системи, тому що утворюється газоподібна речовина . Ентропія системи збільшується, тобто .

Приклад 2. Відновлення воднем відбувається за рівнянням

.

Чи можлива ця реакція за стандартних умов?

Розв'язання. Для відповіді на запитання слід обчислити прямої реакції. Знаючи, що є функцією стану, і що простих речовин дорівнюють нулю, знаходимо процесу, використовуючи перший наслідок із закону Гесса

Відповідь. Реакція неможлива, оскільки > 0.

Приклад 3. Користуючись значеннями стандартних теплот утворення та абсолютних стандартних ентропій, обчислити зміну енергії Гіббса в реакції відновлення оксиду заліза (III) воднем і визначти можливість самочинного перебігу цієї реакції за стандартних умов.

.

Розв'язання. Згідно з законами термодинаміки самочинно можуть перебігати тільки ті реакції, які супроводжуються зменшенням енергії Гіббса, тобто для яких < 0.

Враховуючи, що , знаходимо і реакції

Знаходимо

Відповідь. Оскільки то самочинний перебіг даної реакції за стандартних умов неможливий.

Приклад 4. Виходячи з припущення, що і не залежать від температури, визначити за якої температури рівновага системи

зміститься вправо?

Розв'зання. Відповідно до законів термодинаміки критерієм можливості перебігу хімічних реакцій є зміна ізобарно-ізотермічного потенціалу (енергії Гіббса) . Самочинно можуть відбуватися тільки ті процеси, для яких він зменшується, тобто <0. Якщо >0, то процес самочинно відбуватися не може. При система знаходиться в рівновазі.

Знаходимо температуру, при якій встановиться рівновага даної реакції, із співвідношення

.

Оскільки умовою рівноваги є , то і =0.

Тоді

і .

Починаючи з цієї температури, можливий самочинний перебіг реакції. Цю температуру називають температурою початку реакції. Використовуючи перший наслідок із закону Гесса, знаходимо та .

Отже, при в системі встановиться рівновага, тобто однаково ймовірні прямий та зворотний напрямки реакцій. При температурах, що перевищують 980К, рівновага зміститься вправо, тобто відбуватиметься пряма реакція, а при температурах нижче 980К рівновага зміститься вліво, відбуватиметься зворотна реакція.

Контрольні завдання

181. Не виконуючи розрахунків, встановити знак наступних процесів:

182. Не виконуючи розрахунків, встановити знак наступних процесів:

183. Не виконуючи розрахунків, встановити знак наступних процесів:

184. Не виконуючи розрахунків, встановити знак наступних процесів:

185. Не виконуючи розрахунків, встановити знак наступних процесів:

186. Не виконуючи розрахунків, встановити знак наступних процесів:

187. Не виконуючи розрахунків, встановити знак наступних процесів:

188. Не виконуючи розрахунків, встановити знак наступних процесів:

189. Не виконуючи розрахунків, встановити знак наступних процесів:

190. Не виконуючи розрахунків, встановити знак наступних процесів:

191. Не виконуючи розрахунків, встановити знак наступних процесів:

192. Не виконуючи розрахунків, встановити знак наступних процесів:

193. Не виконуючи розрахунків, встановити знак наступних процесів:

194. Не виконуючи розрахунків, встановити знак наступних процесів:

195. Не виконуючи розрахунків, встановити знак наступних процесів:

196. Не виконуючи розрахунків, встановити знак наступних процесів:

197. Не виконуючи розрахунків, встановити знак наступних процесів:

198. Не виконуючи розрахунків, встановити знак наступних процесів:

199. Не виконуючи розрахунків, встановити знак наступних процесів:

200. Не виконуючи розрахунків, встановити знак наступних процесів:

201. Визначити зміну стандартної енергії Гіббса реакції. Зробити висновок про можливість самочинного перебігу реакції за стандартних умов.

.

Відповідь: - 830,66 кДж

202. Визначити зміну стандартної енергії Гіббса реакції. Зробити висновок про можливість самочинного перебігу реакції за стандартних умов.

.

Відповідь: - 91,016 кДж

203. Визначити зміну стандартної енергії Гіббса реакції. Зробити висновок про можливість самочинного перебігу реакції за стандартних умов.

.

Відповідь: -131,58 кДж

204. Визначити зміну стандартної енергії Гіббса реакції. Зробити висновок про можливість самочинного перебігу реакції за стандартних умов.

.

Відповідь: +30,06 кДж

205. Визначити зміну стандартної енергії Гіббса реакції. Зробити висновок про можливість самочинного перебігу реакції за стандартних умов.

.



Відповідь: -1235,18 кДж

206. Визначити зміну стандартної енергії Гіббса реакції. Зробити висновок про можливість самочинного перебігу реакції за стандартних умов.

...