Термохимические расчеты

(задачи №№ 126 – 150).

Литература:

1. Глинка Н.Л. "Общая химия". - М.: Интеграл-Пресс. 2009г. 176 - 183с.

2. Коробейникова Е.Г., Чуприян А.П., Аксенов А.Н. Вопросы и задачи по химии. СПб. 2001 г. 12 - 13с.

3. Глинка Н.Л. "Задачи и упражнения по общей химии". - Учебное пособие. - М.: КНОРУС, 2011, 240с.

Для выполнения заданий можно воспользоваться данными таблицы 1 приложения.

При изучении темы основными вопросами являются следующие.

Предмет химической термодинамики. Понятие термодинамической системы. Параметры состояния и термодинамические функции состояния. Первый закон термодинамики. Внутренняя энергия и энтальпия. Закон Гесса и следствия из него. Теплоты образования и горения вещества. Термохимические расчеты, их использование в пожарно-технических расчетах. Оценка пожарной опасности веществ по теплотам образования.

Пример 6.1. Каков тепловой эффект реакции образования 44 г этилацетата СН₃СООС₂Н₅, если его энтальпия горения равна DН_гор = - 2256,3 кДж/моль?

Решение:

1. Решение этой задачи предполагает вначале расчет энтальпии образования 1 моль этилацетата. Для этого запишем уравнение реакции горения этилацетата в кислороде:

СН₃СООС₂Н₅ + 5О₂ = 4СО₂ + 4Н₂О

По 1-му следствию закона Гесса тепловой эффект этой реакции DН⁰_р-и

может быть записан следующим образом:

DН⁰_р-и = 4DН⁰(СО₂) + 4DН⁰(Н₂О) - DН⁰(СН₃СООС₂Н₅). (1)

DН⁰(СО₂), DН⁰(Н₂О), DН⁰(СН₃СООС₂Н₅) – энтальпии образования веществ.

Для воды и углекислого газа энтальпии образования известны и их можно найти в таблице 1 приложения. По условию задачи энтальпию образования этилацетата необходимо рассчитать.

По 2-му следствию закона Гесса тепловой эффект этой же реакции равен энтальпии горения этилацетата.

DН⁰_р-и = DН⁰ _гор (СН₃СООС₂Н₅). (2)

По условию задачи величина DН⁰ _гор (СН₃СООС₂Н₅) известна. Объединив уравнения (1) и (2) можно записать:

DН⁰ _гор (СН₃СООС₂Н₅) = 4DН⁰(СО₂) + 4DН⁰(Н₂О) - DН⁰(СН₃СООС₂Н₅).

Тогда энтальпия образования этилацетата DН⁰(СН₃СООС₂Н₅) может быть рассчитана следующим образом:

DН⁰(СН₃СООС₂Н₅) = 4DН⁰(СО₂) + 4DН⁰(Н₂О) -DН⁰ _гор (СН₃СООС₂Н₅)=

= 4×(–393,5) + 4×(–241,8) – (- 2256,3) = - 463,2 кДж/моль.

Полученная величина означает, что при образовании 1 моль этилацетата выделяется 463,2 кДж тепла (DН<0).

2. Вычислим тепловой эффект образования 44 г этилацетата.

Молярная масса (масса 1 моля) СН₃СООС₂Н₅ составляет 88 г/моль.

Определим число молей этилацетата:

n = 44/88 = 0,5 моль.

Зная тепловой эффект реакции образования 1 моля вещества и число молей этого вещества, рассчитаем тепловой эффект:

DН = 0,5 × (- 463,2) = - 231,6 кДж

Ответ: при образовании 44 г этилацетата выделяется 231,6 кДж тепла.

Варианты заданий

126. Чему равна энтальпия образования пентана С₅Н₁₂, если при сгорании 24 г пентана выделилось 1176,7 кДж теплоты?

127. Сколько теплоты выделится при сжигании 92 г этилового спирта С₂Н₅ОН?

128. Вычислить тепловой эффект образования 156 г бензола С₆Н₆, если его энтальпия горения DН_гор = - 3267,5 кДж/моль?

129. При сгорании 1 л ацетилена С₂Н₂ выделяется 58,2 кДж теплоты. Вычислить энтальпию горения ацетилена.

130. Вычислить тепловой эффект образовании 20 г толуола С₇Н₈, если его энтальпия горения DН_гор = - 3912,3 кДж/моль?

131. Чему равна энтальпия образования гексана С₆Н₁₄, если при сгорании 43 г гексана выделилось 2097,4 кДж теплоты?

132. Сколько теплоты выделится при сжигании 11 г этилацетата СН₃СООС₂Н₅?

133. Вычислить тепловой эффект образования 1 моль циклопентана С₅Н₁₀, если его энтальпия горения DН_гор = - 3290 кДж/моль?

134. При сгорании 267 г антрацена С₁₄Н₁₀ выделяется 10601,2 кДж теплоты. Вычислить энтальпию образования антрацена.

135. При сгорании 1 л паров метанола СН₃ОН выделилось 32,3 кДж теплоты. Вычислить энтальпию образования метанола. Условия стандартные.

136. Вычислить тепловой эффект образования 1 м³ пропана С₃Н₈, если его энтальпия горения DН_гор = - 2223,2 кДж/моль?

137. Чему равна энтальпия образования пентана С₅Н₁₂, если при сгорании 12 г пентана выделилось 588,35 кДж теплоты?

138. Сколько теплоты выделится при сжигании 84 г этилена С₂Н₄?

139. Вычислить тепловой эффект образования 156 г этана С₂Н₆, если его энтальпия горения DН_гор = - 1560 кДж/моль?

140. Сколько теплоты выделится при сжигании 10 л метана СН₄? Условия нормальные.

141. При сгорании 10 л бутана С₄Н₁₀ выделилось 1191 кДж теплоты. Вычислить энтальпию образования бутана. Условия стандартные.

142. Вычислить тепловой эффект образования 100 л пропана С₃Н₈, если его энтальпия горения DН_гор = - 2223,2 кДж/моль?

143. При сгорании 1 л бутана С₄Н₁₀ выделилось 119,1 кДж теплоты. Вычислить энтальпию образования бутана. Условия нормальные.

144. Вычислить тепловой эффект образования 200 л пропанола С₃Н₇ОН, если его энтальпия горения DН_гор = - 2010,4 кДж/моль?

145. Сколько теплоты выделится при сжигании 1 кг оксида углерода (II) СО?

146. Вычислить тепловой эффект образования 15 г этана С₂Н₆, если его энтальпия горения DН_гор = - 1560 кДж/моль?

147. При сгорании 30,8 г дифенила С₁₂Н₁₀ выделяется 124,98 кДж теплоты. Вычислить энтальпию образования дифенила.

148. Сколько теплоты выделится при сжигании 1 м³ ацетилена С₂Н₂? Условия нормальные.

149. При сгорании 184 г этилового спирта С₂Н₅ОН выделяется 4482,7 кДж теплоты. Вычислить энтальпию образования этилового спирта.

150. Сколько теплоты выделится при сжигании 100 кг угля С?