Przykładowe zadania z rozwiązaniami

Slides:



Advertisements
Podobne prezentacje
TERMODYNAMIKA CHEMICZNA
Advertisements

TERMODYNAMIKA CHEMICZNA
RÓWNANIE CLAUSIUSA-CLAPEYRONA
ENTALPIA - H [ J ], [ J mol -1 ] TERMODYNAMICZNA FUNKCJA STANU dH = H 2 – H 1, H = H 2 – H 1 Mgr Beata Mycek - Zakład Farmakokinetyki i Farmacji Fizycznej.
I ZASADA TERMODYNAMIKI
TERMOCHEMIA.
TERMOCHEMIA.
Chemia stosowana I temat: równowaga chemiczna.
Podsumowanie i wnioski
Treści multimedialne - kodowanie, przetwarzanie, prezentacja Odtwarzanie treści multimedialnych Andrzej Majkowski informatyka +
Treści multimedialne - kodowanie, przetwarzanie, prezentacja Odtwarzanie treści multimedialnych Andrzej Majkowski informatyka +
Równowaga chemiczna - odwracalność reakcji chemicznych
Zajęcia 1-3 Układ okresowy pierwiastków. Co to i po co? Pojęcie masy atomowej, masy cząsteczkowej, masy molowej Proste obliczenia stechiometryczne. Wydajność.
Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego 1.
Chemia nieorganiczna Sole Nazwy i wzory soli. Kwasy przeciw zasadom.
Stężenia Określają wzajemne ilości substancji wymieszanych ze sobą. Gdy substancje tworzą jednolite fazy to nazywa się je roztworami (np. roztwór cukru.
Wielcy rewolucjoniści nauki
Podstawowe pojęcia termodynamiki chemicznej -Układ i otoczenie, składniki otoczenia -Podział układów, fazy układu, parametry stanu układu, funkcja stanu,
Rozwiązywanie zadań tekstowych za pomocą równań, nierówności i układów równań Radosław Hołówko Konsultant: Agnieszka Pożyczka.
Ciepło właściwe - przypomnienie H = U + pV - entalpia.
Rozwiązywanie równań I-go stopnia z jedną niewiadomą
Alkohole polihydroksylowe
I. Bilans cieplny silnika
KOLUMNY REKTYFIKACYJNEJ MODELE. PROSTA KOLUMNA: SHOR Tylko 3 strumienie: 1 wlotowy i 2 wylotowe Metody obliczeń: Sprawdzające (rating): Fenske-Underwood-Gilliland.
Reakcje addycji elektrofilowej - addycja wodoru, - addycja halogenów - reguła Markownikowa - addycja halogenowodorów - addycja wody - katalityczne utlenianie.
Treści multimedialne - kodowanie, przetwarzanie, prezentacja Odtwarzanie treści multimedialnych Andrzej Majkowski 1 informatyka +
Przeróbka paliw kopalnych
Opracowanie Joanna Szymańska Konsultacja Bożena Hołownia.
Jak zapisać przebieg reakcji chemicznej?
Rozwiązywanie zadań tekstowych przy pomocy układów równań. Opracowanie: Beata Szabat.
Opracowanie Joanna Szymańska Konsultacja Bożena Hołownia.
Ciepło właściwe - przypomnienie
Co to są tlenki? budowa tlenków, otrzymywanie tlenków,
Powietrze – substancja czy mieszania gazów? -Atmosfera -Składniki gazowe powietrza.
Energia słoneczna i ogniwa paliwowe Patryk Iwan ZiIP I mgr Gr III.
Przykład 1: Określ liczbę pierwiastków równania (m-1)x 2 -2mx+m=0 w zależności od wartości parametru m. Aby określić liczbę pierwiastków równania, postępujemy.
 Austriacki fizyk teoretyk,  jeden z twórców mechaniki kwantowej,  laureat nagrody Nobla ("odkrycie nowych, płodnych aspektów teorii atomów i ich zastosowanie"),
Wytrzymałość materiałów
Test analizy wariancji dla wielu średnich – klasyfikacja pojedyncza
Kwasy halogenokarboksylowe i nienasycone kwasy karboksylowe
Reakcje substytucji Reakcje spalania
Procesy wieloetapowe – cz. II
Który gaz ma najmniejszą gęstość?
Stała równowagowa reakcji odwracalnych
Chemia organiczna – zadania z rozwiązaniami
Przykładowe zadania z rozwiązaniami
MATEMATYCZNE MODELOWANIE PROCESÓW BIOTECHNOLOGICZNYCH
Szybkość reakcji i rzędowość reakcji
Mangan i jego związki Występowanie i otrzymywanie manganu,
Odczytywanie diagramów
Podstawy automatyki I Wykład /2016
Przemysłowe technologie chemiczne
Zadania z rozwiązaniami
Wydajność reakcji chemicznych
Wykład IV Ruch harmoniczny
Procesy wieloetapowe – cz. IV
Wydawałoby się, najprostsza, niewinna reakcja ….
Prezentację wykonali: Uczniowie klasy VI Rok szkolny 2009/2010
Warunki w sieciach liniowych
Wytrzymałość materiałów
PRZEKSZTAŁCENIA LINIOWE
Energia – od słońca do żarówki
Plan wykładu Reguła faz dla układów dwuwymiarowych.
Procesy wieloetapowe Przykładowe zadania z rozwiązaniem:
492.Jaką objętość zajmują n=3 mole gazu w temperaturze t=100oC pod ciśnieniem p=0,3MPa. W warunkach normalnych objętość jednego mola i ciśnienie.
TERMODYNAMIKA – PODSUMOWANIE WIADOMOŚCI Magdalena Staszel
Wiązania jonowe i jonizacja
Przykładowe zadanie i ich rozwiązana
Analiza gazowa metody oparte na pomiarze objętości gazów,
Analiza objętościowa (miareczkowa) - zadania z rozwiązaniem / cz. I
Zapis prezentacji:

Przykładowe zadania z rozwiązaniami Termochemia – entalpia standardowa: tworzenia, reakcji i spalania, entalpia swobodna Przykładowe zadania z rozwiązaniami

Zadanie 1 z rozwiązaniem Informacja do zdania: wartości energii wybranych wiązań kowalencyjnych: Wiązanie Energia [kJ/mol] H – H 436 H – N 390 O = O 499 H – O 465 N ≡ N 947 N = O 631 Na podstawie energii wiązań oblicz entalpię reakcji przebiegającej w fazie gazowej: a) 2 H2 + O2  2 H2O b) 3 H2 + N2  2 NH3 c) N2 + O2  2 NO

Zadanie 1 z rozwiązaniem / cd Analiza i założenia do zadania: ∆H0 = Σn∆H0ws - Σn∆H0wp gdzie: n – liczba moli wiązań ∆H0ws i ∆H0wp – energia mola wiązań: ws – substratów, wp – produktów obliczenie entalpii reakcji: a) 2 H2 + O2  2 H2O ∆H0 = 2mol ∙ 436kJ/mol + 1mol ∙ 499kJ/mol – 4mol ∙ 465kJ/mol = 1371 kJ/mol – 1860kJ/mol = - 489 kJ/mol, b) 3 H2 + N2  2 NH3 ∆H0 = 3mol ∙ 436kJ/mol + 1mol ∙ 947kJ/mol – 6mol ∙ 390kJ/mol = 2255 kJ/mol – 2340kJ/mol = - 85 kJ/mol , c) N2 + O2  2 NO ∆H0 = 1mol ∙ 947kJ/mol + 1mol ∙ 499kJ/mol – 2mol ∙ 631kJ/mol = 1446kJ/mol – 1262kJ/mol = 184 kJ/mol.

Zadanie 2 z rozwiązaniem Oblicz entalpię reakcji rozkładu kwasu metanowego prowadzącego do tlenku węgla(II) i wody: HCOOH  CO(g) + H2O(c) korzystając z danych: ∆H0 Równanie reakcji 409 kJ C(s) + H2(s) ↔ HCOOH - 409 kJ - 572 kJ 2 H2O(c) ↔ 2 H2(g) + O2(g) 572 kJ 220 kJ 2 C(s) + O2(g) ↔ 2 CO(g) - 220 kJ Analiza i założenia do zadania: ∆H0 = Σn∆H0twp - Σn∆H0tws obliczenie entalpii rozkładu: ∆H0 = ½ ∙ (- 220 kJ) + ½ ∙ (- 572 kJ) – ( - 409 kJ) ∆H0 = - 110 kJ – 286 kJ + 409 kJ = 13 kJ/mol

Zadanie 3 z rozwiązaniem Oblicz entalpię tworzenia chlorku amonu korzystając z poniższych danych: ∆H0 Równanie reakcji 179,6 kJ NH3(g) + HCl(g) ↔ NH4Cl(s) - 179,6 kJ 92 kJ 3 H2(g) + N2(g)↔ 2 NH3(g) -92 kJ 183,4 kJ H2(g) + Cl2(g) ↔ 2 HCl (g) - 183,4 kJ Analiza i założenia do zadania: ∆H0 = Σn∆H0twp - Σn∆H0tws obliczenie entalpii tworzenia chlorku amonu: ∆H0 = - 179,6 kJ - ½ ∙ (- 92 kJ) – ½ ∙ (- 183,4 kJ) ∆H0 = - 179,6 kJ + 46 kJ + 91,7 kJ = - 41,9 kJ/ mol

Zadanie 4 z rozwiązaniem Oblicz entalpię tworzenia dichloroetanu korzystając z poniższych danych: ∆H0 Równanie reakcji 157 kJ C2H4(g) + Cl2(g) ↔ CH4Cl2(g) - 157 kJ 484 kJ 2 H2(g) + O2(g)↔ 2 H2O(g) - 484 kJ 394 C(s) + O2(g) ↔ CO2(g) - 394 kJ 1411 kJ C2H4(g) + 3 O2(g) ↔ 2 CO2(g) + 2 H2O(g) - 1411 kJ Analiza i założenia do zadania: ∆H0 = Σn∆H0twp - Σn∆H0tws entalpia tworzenia pierwiastków: ∆H0pierwiastków= 0 kJ obliczenie entalpii tworzenia ÷ a) C2H4 , b) C2H4Cl2: ∆H0 = - 1411 kJ - 2 ∙ (- 242 kJ) – 2 ∙ (- 394 kJ) = - 139 kJ ∆H0 = - 157 kJ + 0 kJ - (- 139 kJ) = - 18 kJ/ mol

Zadanie 5 z rozwiązaniem Oblicz entalpię tworzenia 1 mola Al2O3 na podstawie poniższych danych: ∆H0 Równanie reakcji 2538 kJ 8 Al(s) + 3 Mn3O4(s) ↔ 4 Al2O3(s) + 9 Mn(s) - 2538 kJ 1387 kJ 3 Mn(s) + 2 O2(g) ↔ Mn3O4(s) - 1387 kJ Analiza i założenia do zadania: ∆H0 = Σn∆H0twp - Σn∆H0tws entalpia tworzenia pierwiastków: ∆H0pierwiastków= 0 kJ entalpia rozkładu Mn3O4: ∆H0 = 1387 kJ/mol obliczenie entalpii ÷ a) reakcji, b) tworzenie 1 mol Al2O3 ∆H0 = - 2538 kJ - 3 ∙ 1387 kJ = - 6699 kJ ∆H0 = ¼ ∙ (- 6699 kJ) = - 1674,75 kJ/mol

Zadanie 6 z rozwiązaniem Oblicz entalpię reakcji rozkładu nitrogliceryny / triazotanu(V) glicerolu przebiegającej wg równania: 4 C3H5N3O9(c)  12 CO2(g) + 10 H2O(g) + 6 N2(g) + O2(g) korzystając z danych: ∆H0 Równanie reakcji - 34 kJ N2(g) + 2 O2(g) ↔ 2 NO2(g) 34 kJ 394 kJ C(s) + O2(g)↔ CO2(g) - 394 kJ 484 kJ 2 H2(g) + O2(g) ↔ 2 H2O(g) - 484 kJ 1540 kJ 4 C3H5N3O5(c) + 11 O2(g) ↔ ↔ 12 CO2(g) + 10 H2O(g) + 12 NO2(g) - 1540 kJ Analiza i założenia do zadania: entalpia spalania: ∆H0 = Σn∆H0twp - Σn∆H0tws entalpia tworzenia pierwiastków: ∆H0pierwiastków= 0,0 kJ

Zadanie 6 z rozwiązaniem / cd obliczenie entalpii reakcji otrzymywania 4 moli nitrogliceryny na podstawie reakcji spalania: 4 C3H5N3O5(c) + 11 O2(g) ↔ 12 CO2(g) + 10 H2O(g) + 12 NO2(g) ∆H0 = 12 ∙ (-394 kJ) + 10 ∙ (-242 kJ) +12 ∙ 34 kJ – (-1540 kJ) ∆H0 = - 4728 kJ - 2420 kJ + 408 kJ + 1540 kJ = - 5200 kJ obliczenie entalpii tworzenia 1 mola nitrogliceryny: ∆H0 = ¼ ∙ (- 5200 kJ) = - 1300 kJ/mol obliczenie entalpii rozkładu nitrogliceryny: 4 C3H5N3O9(c)  12 CO2(g) + 10 H2O(g) + 6 N2(g) + O2(g) ∆H0 = 12 ∙ (- 394 kJ) + 10 ∙ (-242 kJ) – 4 ∙ (-1300 kJ) ∆H0 = - 4728 kJ – 2420 kJ + 5200 kJ = - 1948 kJ

Zadanie 7 z rozwiązaniem Oblicz entalpię reakcji opisanej równaniem: 3 C(s) + 4 H2(g)  C3H8(g) korzystając z danych: ∆H0 Równanie reakcji 1587 kJ C3H8(g) + 5 O2(g) ↔ 3 CO2(g) + 4 H2O(c) -1587 kJ 394 kJ C(s) + O2(g)↔ CO2(g) - 394 kJ 572 kJ 2 H2(g) + O2(g) ↔ 2 H2O(c) - 572 kJ Analiza i założenia do zadania: entalpia spalania: ∆H0 = Σn∆H0twp - Σn∆H0tws entalpia tworzenia pierwiastków: ∆H0pierwiastków= 0,0 kJ obliczenie entalpii reakcji: ∆H0 = 3 ∙ (- 394 kJ) + 4 ∙ (- 286 kJ) – (- 1587 kJ) ∆H0 = - 1182 kJ – 1144 kJ + 1587 kJ = - 739 kJ/mol

Zadanie 8 z rozwiązaniem Na podstawie równania termochemicznego: 2 C4H10(g) + 13 O2(g)  8 CO2(g) + 10 H2O(g) + 2599,2 kJ (∆H0 = - 2599,2 kJ) oblicz, jaką liczbę moli butanu należy spalić, aby otrzymać 1500 kJ energii wydzielonej na sposób ciepła. Analiza i założenia do zadania: obliczenie liczby moli butanu: 2 mol C4H10(g) ----------- 2599,2 kJ x ----------- 1500,0 kJ ---------------------------------------- x ≈ 1,15 mol butanu

Zadanie 9 z rozwiązaniem Oblicz, jaka ilość energii zostanie przekazana do otoczenia w trakcie spalenia 9,9 dm3 wodoru w tlenie (objętości mierzone w warunkach standardowych) jeżeli reakcja przebiega wg równania termochemicznego: 2H2(g) + O2(g)  2 H2O(c) + 572 kJ. Analiza i założenia do zadania: T = 298 K, R = 83,1dm3∙hPa∙mol-1∙K-1 p = 1000 hPa, V= 9,9 dm3 obliczenie liczby moli wodoru: obliczenie ilości energii: 2,0 mol H2 -------- 572 kJ 0,4 mol H2 -------- x x = 114,4 kJ

Zadanie 10 z rozwiązaniem Oblicz, jaka ilość energii zostanie przekazana do otoczenia w trakcie spalenia 11,2 dm3 w tlenie (objętości mierzone w warunkach normalnych ) mieszaniny zwierającej 60% objętości. metanu, 30% objętośc. etanu i 10% objętośc. propanu, a standardowe entalpie spalania wynoszą: CH4 C2H6 C3H8 ∆H0 = - 891 kJ/mol ∆H0 = - 1560 kJ/mol ∆H0 = - 1411 kJ/mol obliczenie objętości i moli gazów w mieszaninie: VCH4 = 11,2 dm3 ∙ ∙ 0,6 = 6,72 dm3 n = 0,3 mol VC2H4 = 11,2 dm3 ∙ ∙ 0,3 = 3,36 dm3 n = 0,15 mol VC3H8 = 11,2 dm3 ∙ ∙ 0,1 = 1,12 dm3 n = 0,05 mol obliczenie energii po spaleniu mieszaniny gazów: Q = 0,3 mol ∙ 891 kJ/mol + 0,15 mol ∙ 1560 kJ/mol + +0,05 mol ∙ 1411 kJ/mol = 267,3kJ + 234kJ + 70,55kJ = 571,85kJ

Zadanie 11 z rozwiązaniem Na podstawie podanych wartości ∆H0 – entalpii standardowej i ∆S0 – entropii dla reakcji ocen, czy poniższe przemiany zachodzą samorzutnie w warunkach standardowych: (T = 298 K, p = 1000 hPa). Równanie reakcji ∆H0 ∆S0 Ca2+(c) + CO32-(c)  CaCO3(s) 13 kJ/mol 205 J/mol∙K N2(g) + O2(g)  2 NO(g) 180 kJ/mol 25 J/mol∙K 2 H2O2(c)  2 H2O(c) + O2(g) -98 kJ/mol 62 J/mol∙K Analiza i założenia do zadania: ∆G0 – entalpia swobodna, jeżeli: ∆G0 < 0 ÷ proces samorzutny, ∆G0 > 0 ÷ proces wymuszony, ∆G0 = ∆H0 – T ∙ ∆S0 1 J = 1 ∙ 10-3 kJ

Zadanie 11 z rozwiązaniem / cd obliczenie entalpii swobodnej: Ca2+(c) + CO32-(c)  CaCO3(s) ∆G0 = ∆H0 – T ∙ ∆S0 = 13 kJ/mol – 298 K ∙ ∙ 205 ∙ 10-3 kJ/mol ∙ K ∆G0 = - 48,09 kJ ÷ proces samorzutny, ponieważ ∆G0 < 0 N2(g) + O2(g)  2 NO(g) ∆G0 = ∆H0 – T ∙ ∆S0 = 2 ∙ 180 kJ/mol – 298 K ∙ ∙ 2 ∙ 25 ∙ 10-3 kJ/mol ∙ K ∆G0 = 345,1 kJ ÷ proces wymuszony, ponieważ ∆G0 > 0 2 H2O2(c)  2 H2O(c) + O2(g) ∆G0 = ∆H0 – T ∙ ∆S0 = 2 ∙ (- 98 kJ/mol) – 298 K ∙ ∙ 2 ∙ 62 ∙ 10-3 kJ/mol∙K ∆G0 = - 233 kJ ÷ proces samorzutny, ponieważ ∆G0 < 0

Zadanie 12 z rozwiązaniem Entalpia parowania trichlorometanu wynosi: ∆H0 = 29,7 kJ/mol, a zmiana entropii układu w wyniku reakcji: CHCl3(c)  CHCl3(g) wynosi: ∆S0 = 88,7 J/mol∙K. Oblicz temperaturę wrzenia trichlorometanu pod ciśnieniem 1000 hPa. Analiza i założenia do zadania: w stanie równowagi: ∆G0 = ∆H0 – T ∙ ∆S0 = 0 obliczenie temperatury wrzenia: