V TERMOCHEMIA

1. Ciepło przemian fazowych

1. Oblicz ilość ciepła pochłoniętego podczas przejścia 15 kg tetrajodku cyrkonu z fazy stałej w fazę gazową w temperaturze 704 K, wiedząc że pod ciśnieniem 1013,25 hPa stały tetrajodek cyrkonu sublimuje w temperaturze 704 K, a jego ciepło sublimacji w tych warunkach wynosi 121,4 kJ·mol^-1. (3041,1 kJ)

2. Oblicz ilość ciepła wydzielonego podczas kondensacji 50 g par tetrachlorku krzemu
w temperaturze 331 K, wiedząc że pod ciśnieniem 1013,25 hPa związek ten wrze
w temperaturze 331 K, a jego ciepło parowania w tej temperaturze wynosi 28,47 kJ·mol^-1.

(8,38 kJ)

3. Oblicz całkowitą ilość ciepła potrzebną do przekształcenia 100 g stałego jodku rtęci(II) (czerwony, odmiana α) o temperaturze 293 K w 100 g ciekłego jodku rtęci(II) (żółty, odmiana β) o temperaturze 523 K, wiedząc że pod stałym ciśnieniem średnie ciepło molowe odmian polimorficznych czerwonej i żółtej wynoszą odpowiednio 77,46 i 84,57 J·mol·K^-1. Temperatura przemiany polimorficznej i temperatura topnienia jodku rtęci(II) są równe odpowiednio 403 i 523 K, a ciepła przemiany polimorficznej i topnienie związku równają się odpowiednio 2,72 i 18,84 kJ·mol^-1. (8,85 kJ)

2. Średnie ciepło molowe

1. Oblicz średnie ciepło molowe antymonu w zakresie temperatur 273÷353 K wiedząc, że na ogrzanie kawałka tego metalu o masie 25,567 g od temperatury 237 K do temperatury 353 K należy dostarczyć 425,4 J ciepła. (25,32 J·mol^-1·K^-1)

2. W temperaturze 293 K, pod stałym ciśnieniem 1013,25 hPa ciepło właściwe krzemu wynosi 0,703 kJ·kg^-1·K^-1. Oblicz ciepło molowe krzemu w tych warunkach.(19,74 J·mol^-1·K^-1)

3. Oblicz całkowitą ilość ciepła potrzebną do przekształcenia 2,6 mola stałego bizmutu
o temperaturze 320 K w 2,6 mola bizmutu ciekłego o temperaturze 600 K wiedząc, ze pod stałym ciśnieniem średnie ciepła molowe bizmutu stałego i bizmutu ciekłego wynoszą odpowiednio27,2 i 31,8 J·mol^-1·K^-1, temperatura topnienia bizmutu wynosi 271,3ºC, a ciepło topnienia bizmutu w temperaturze topnienie jest równe 10,5 kJ·mol^-1. (47,77 kJ)

4. W temperaturze 293 K, pod stałym ciśnieniem 1013,25 hPa ciepło właściwe grafitu wynosi 0,708 kJ·kg^-1·K^-1, a ciepło właściwe diamentu wynosi 0,494 kJ·kg^-1·K^-1. Oblicz ciepła molowe tych dwóch odmian alotropowych węgla w tych samych warunkach.

(grafit: 8,50 J·mol^-1·K^-1, diament: 5,93 J·mol^-1·K^-1)

5. Oblicz ilość ciepła potrzebną do pełnego przekształcenia 5 moli wody ciekłej
o temperaturze 18ºC w parę wodną o temperaturze 100ºC wiedząc, że średnie ciepło molowe wody ciekłej w tym przedziale temperatur wynosi 75,36 J·mol^-1·K^-1, a ciepło parowania wody w temperaturze wrzenia pod ciśnieniem 1013,25 hPa wynosi 41,1 kJ·mol^-1. (236,40 kJ)

3. Efekty cieplne reakcji chemicznych

1. Oblicz ciepło tworzenia acetylenu wiedząc, że jego ciepło spalania wynosi -1300,50 kJ·mol^-1 (p=1013,25 hPa, T=298,15 K), zaś ciepło tworzenia ditlenku węgla wynosi -393,77
kJ·mol^-1, a ciepło tworzenia ciekłej wody jest równe -286,04 kJ·mol^-1_. (226,92 kJ·mol^-1)

2. Oblicz ciepło reakcji spalania całkowitego 10 dm³ metanu (p=1013,25 hPa, T=298,15 K) wiedząc, że ciepło tworzenia ditlenku węgla wynosi -393,77 kJ·mol^-1, a ciepło tworzenia ciekłej wody jest równe -286,04 kJ·mol^-1_. Ciepło tworzenia CH₄ jest równe -74,90 kJ·mol^-1 (-364,19 kJ·mol^-1)

3. Wyjaśnij, dlaczego jedna z reakcji jest endotermiczna, druga zaś egzotermiczna:

H_2(g) + I_2(s) → 2HI_(g) ΔH= 52 kJ

H_2(g) + I_2(g) → 2HI_(g) ΔH= -10 kJ

4. Oblicz entalpię tworzenia siarczku żelaza(II) wiedząc, że w reakcji 10 g żelaza
z nadmiarem siarki wytworzyło się 90% teoretycznej ilości siarczku i wydzieliło się 15,3 kJ energii na sposób ciepła. (95,03 kJ·mol^-1)

5. Oblicz entalpię reakcji:

Fe­₂O_3(s) + 3Mg_(s) → 2Fe_(s) + 3MgO_(s)

znając entalpie następujących przemian:

4Fe_(s) + 3O_2(g) → 2Fe₂O_3(s) ΔH= -1644 kJ

Mg_(s) + 0,5O_2(g) → MgO_(s) ΔH= -602 kJ

(-984,00 kJ)

6. Podczas reakcji utleniania 6,745 g glinu do tlenku glinu Al₂O₃ wydzieliło się 209,34 kJ ciepła (p=1013,25 hPa, T=298,15 K). Oblicz ciepło tworzenia tego tlenku.(-1674,70 kJ·mol^-1)

7. Oblicz entalpię reakcji:

Cr₂O_3(s) + 3C_(grafit) + 3Cl_2(g) → 2CrCl_3(s) + 3CO_(g)

w warunkach p=1013,25 hPa, T=298,15 K wiedząc, że standardowe entalpie tworzenia CrCl₃, CO i Cr₂O₃ wynoszą odpowiednio: -555,17, -110,53 i 1142,0 kJ·mol^-1. (-299,93 kJ)

8. Oblicz standardową entalpię tworzenia KClO₃ wiedząc, że entalpia reakcji

KClO_3(s) → KCl_(s) + 3/2O_2(g)

w warunkach p=1013,25 hPa, T=298,15 K wynosi -47,3 kJ, a standardowa entalpia tworzenia chlorku potasu jest równa -438,8 kJ·mol^-1. (-391,50 kJ·mol^-1)

9. Podczas redukcji 20,063 g tlenku żelaza(III) do żelaza za pomocą wodoru wydziela się 4,19 kJ ciepła w przeliczeniu na warunki standardowe. Oblicz ciepło tworzenia tlenku żelaza(III), jeśli ciepło tworzenia ciekłej wody wynosi -286,04 kJ·mol^-1. (-824,60 kJ·mol^-1)

10. Oblicz ciepło tworzenia benzenu wiedząc, że ciepło spalania tego związku jest równe
-3279,9 kJ·mol^-1 w temperaturze 298,15 K i pod ciśnieniem 1013,25 hPa, a ciepła tworzenia ditlenku węgla i wody ciekłej wynoszą odpowiednio -393,77 kJ·mol^-1 i -286,04 kJ·mol^-1.

(59,16 kJ·mol^-1)

11. Oblicz, ile ciepła wydzieli się w warunkach p=1013,25 hPa, T=298,15 K podczas spalania 1 m³ wodoru o gęstości 0,09 kg·m^-3, jeśli ciepło tworzenia powstającej wody ciekłej wynosi
-286,04 kJ·mol^-1. (12,77 MJ)

12. Oblicz ciepło spalania metanu w temperaturze 298,15 K pod ciśnieniem 1013,25 hPa wiedząc, że ciepło reakcji

Al₄C_3(s) + 12H₂O_(c) → 4Al(OH)_3(bezpost.) + 3CH_4(g)

wynosi -1691,30 kJ w warunkach standardowych, a ciepła tworzenia węgliku glinu, wody ciekłej, bezpostaciowego wodorotlenku glinu i ditlenku węgla są równe odpowiednio: -195,5, -286,04, -1273,6 i -393,77 kJ·mol^-1. (-890,90 kJ·mol^-1)

3

---