Chemia Fizyczna, ćwiczenia rachunkowe
Chemia, semestr III

(3) Termochemia. Prawo Hessa, prawo Kirchhoffa.

1. Oszacuj, jaka część wiązań wodorowych wody zostaje zerwana podczas topnienia. Załóż, że

w strukturze lodu istnieje maksymalna liczba wiązań wodorowych. Energia oddziaływań van der

Waalsa w wodzie ciekłej wynosi -14 kJ

.

mol

-1

(w stanie stałym można przyjąć tę samą wartość).

Jakich innych danych termochemicznych potrzebujesz do rozwiązania problemu?

2. Znając wartość standardowej entalpii spalania grafitu (∆

sp

H

o

(C

grafit

) = -393,51 kJ

.

mol

-1

) oraz

diamentu (∆

sp

H

o

(C

diament

) = -395,40 kJ

.

mol

-1

), oblicz entalpię przemiany grafit → diament. Znając

tablicową wartość standardowej entalpii tworzenia CO

(g)

, oblicz ponadto standardową entalpię

spalania CO

(g)

do CO

2,(g)

.

3. Ciepło parowania metanolu w temp. 64,7

o

C wynosi 35,27 kJ

.

mol

-1

. Średnia pojemność cieplna

(C

P

) w przedziale temp. 0-65

o

C wynosi 79,8 J

.

K

-1

.

mol

-1

dla ciekłego metanolu i 42,1 J

.

K

-1

.

mol

-1

dla gazowego metanolu. Oblicz ciepło parowania metanolu w 25

o

C.

4. Amoniak utlenia się do podtlenku azotu według reakcji: 4ΝΗ

3

+ 5Ο

2

= 4ΝΟ + 6Η

2

Ο

Standardowe entalpie tworzenia w temp. 293 K wynoszą: ∆

tw

H

o

(NH

3

) = -46,09 kJ

.

mol

-1

,

∆

tw

H

o

(NO) = 90,804 kJ

.

mol

-1

i ∆

tw

H

o

(H

2

O) = -242,39 kJ

.

mol

-1

. Molowe pojemności cieplne

w przedziale temp. 293-773 K wyrażają się wzorami (w nawiasie podano wartości średnie):

NH

3

: C

P

= 24,71 + 3,755

.

10

-2

T – 7,391

.

10

-6

T

2

J

.

K

-1

.

mol

-1

(42,5 J

.

K

-1

.

mol

-1

)

O

2

:

C

P

= 26,22 + 1,150

.

10

-2

T – 3,226

.

10

-6

T

2

J

.

K

-1

.

mol

-1

(31,4 J

.

K

-1

.

mol

-1

)

NO:

C

P

= 26,01 + 1,020

.

10

-2

T – 2,564

.

10

-6

T

2

J

.

K

-1

.

mol

-1

(30,7 J

.

K

-1

.

mol

-1

)

H

2

O: C

P

= 28,86 + 1,375

.

10

-2

T – 1,437

.

10

-6

T

2

J

.

K

-1

.

mol

-1

(35,8 J

.

K

-1

.

mol

-1

)

Oblicz entalpię podanej reakcji w temp. 773 K, stosując rzeczywiste i średnie wartości C

P

. Oblicz

błąd wynikający z przyjęcia uśrednionych wartości molowych pojemności cieplnych.

5. Standardowa entalpia spalania (25

o

C, 1 atm) cyklopropanu, grafitu i wodoru wynosi:

∆

sp

H

o

(

) = -2092,27 kJ

.

mol

-1

, ∆

sp

H

o

(C) = -393,51 kJ

.

mol

-1

oraz ∆

sp

H

o

(H

2

) = -285,83 kJ

.

mol

-1

.

Standardowa entalpia tworzenia propenu w tych warunkach wynosi ∆

tw

H

o

(CH

3

-CH=CH

2

) =

20,42 kJ

.

mol

-1

. Oblicz standardową entalpię tworzenia cyklopropanu oraz entalpię procesu

izomeryzacji 1 mola cyklopropanu do propenu.

6. W bombie kalorymetrycznej umieszczono w naczynku platynowym 1,059 g dwuwodnego

kwasu szczawiowego i 0,4319 g oleju parafinowego. Bombę wypełniono tlenem pod ciśnieniem

4,0

.

10

6

Pa w temp. 298 K. Mieszaninę zapalono przepuszczając prąd elektryczny przez drut

oporowy, doprowadzając w ten sposób 115 J ciepła. Temperatura w bombie wzrosła o 1,84 K.

Pojemność cieplna bomby wynosi 11,757 kJ

.

K

-1

. ∆

sp

U

o

oleju parafinowego wynosi -45,756 kJ

.

g

-1

.

Oblicz molową ∆

sp

H

o

dwuwodnego kwasu szczawiowego w temp. 298 K.

7. Zaproponuj cykl termodynamiczny do wyznaczania entalpii hydratacji jonów Ca

2+

korzystając

z następujących danych: entalpia sublimacji Ca(s) wynosi 178,2 kJ

.

mol

-1

, pierwsza i druga entalpia

jonizacji Ca(g) wynoszą odpowiednio 589,7 kJ

.

mol

–1

i 1145 kJ

.

mol

–1

, entalpia parowania bromu

wynosi 30,91 kJ

.

mol

–1

, entalpia dysocjacji Br

2,(g)

wynosi 192,9 kJ

.

mol

–1

, entalpia przyłączenia

elektronu Br

(g)

wynosi -331 kJ

.

mol

–1

, entalpia rozpuszczania CaBr

2,(s)

wynosi -103,1 kJ

.

mol

–1

,

entalpia tworzenia CaBr

2,(s)

wynosi -682,8 kJ

.

mol

–1

, entalpia hydratacji Br

-

(g)

wynosi -337 kJ

.

mol

–1

.