Podstawy Chemii fizycznej
(ćwiczenia do wykładu prof. W. Bartkowiaka)
Lista nr 2 (2011/2012)
Zapoznać się z treścią rozdziału 3.1.3 a także z rozwiązaniami przykładów 3.4.2-3.2.5 i
3.4.9- 3.4.11 z  Obliczeń fizykochemicznych JDP
1. Obliczyć ciepło reakcji syntezy kwasu akrylowego: (CH) +CO+H O = CH CHCOOH
2 2 ( c) 2 (c )
pod ciÅ›nieniem 1,013Å" 105 Pa i w temperaturze 298 K na podstawie ciepeÅ‚ tworzenia oraz na
podstawie ciepeł spalania:
o o
"H ciepła tworzenia [kJ/mol] "H ciepła spalania [kJ/mol]
tw sp
(CH) 226,90 - 1300,60
2
CO -110,60 - 283,17
H O - 286,04 0,0
2 ( c)
CH CHCOOH - 382,66 - 1371,20
2 ( c)
O
Obliczyć również "U reakcji syntezy w 298 K.Odp.:-213,05 kJ/mol, -212,6 kJ/mol
r
2. Standardowa entalpia tworzenia ciekłego metanolu wynosi -238,7 kJ/mol w temperaturze
298K. ZnajÄ…c standardowe entalpie tworzenia CO (-373,77kJ/mol) i H O (-285,77 kJ/mol)
2 2 (c)
obliczyć standardową entalpię spalania tego związku. Odp.: -726,61 kJ/mol
3. Ciepła spalania 1,1-dichloroetanu (CHCl ) węgla i wodoru w warunkach
2-CH
3
standardowych wynoszÄ… odpowiednio: -1206,78 kJ/mol, -373,77kJ/mol i -285,77
kJ/mol, a ciepło tworzenia 1,2-dichloroetanu (CH Cl-CH Cl) wynosi -165,7 kJ/mol.
2 2
Obliczyć ciepło reakcji izomeryzacji 2 moli 1,1-dichloroetanu do 1,2-
dichloroetanu.Odp.:-26,8 kJ/mol
4. Wyznaczyć efekt cieplny reakcji CO +1/2O CO w temperaturze T = 500
(g) 2(g) 2(g)
o
"Htw,CO2 (g)
K i pod ciÅ›nieniem po = 1,013Å" 105 Pa. (298K)= -393,77kJ·mol-1,
o
"Htw,CO (g) (298K)= -110.60kJ·mol-1, o (g) = 37,1 J·K-1·mol-1, Co,CO (g )
C = 29,2 J ·
p
p,CO2
o
K-1 · mol-1. C = 29,4·K-1·mol-1.Odp.: -284,47 kJ/mol
p,O2 (g)
5. Do termicznie izolowanego naczynia zawierajÄ…cego 6 kg wody o temperaturze 303 K
wprowadzono 1 kg śniegu o temperaturze 263 K. Obliczyć temperaturę, jaka się ustali w
naczyniu, jeżeli ciepÅ‚o topnienia Å›niegu wynosi 333,5 JÅ" g-1, ciepÅ‚o wÅ‚aÅ›ciwe Å›niegu jest
równe 2,017 JÅ" g-1 K-1 a wody 4,184 JÅ" g-1 K-1. Odp.:T=286,6 K
6.Standardowa entalpia tworzenia ciekÅ‚ej wody w temperaturze 298 K jest równa  285,9kJÅ" mol
1
, standardowa entalpia parowania w temperaturze wrzenia (373 K) 40,66 kJÅ" mol 1, molowe
pojemności cieplne wody ciekłej i pary wodnej można przedstawić wyrażeniami:
-ð
Co = 75,15 J ´ðK-ð1 ´ð 30,13 11,30 ´ð ´ð
mol-ð1, Co = + 10-ð3T J K´ð1 mol-ð1
p, H2O(c) p, H2O(g)
Obliczyć standardową entalpię tworzenia pary wodnej w temperaturze 298 K (wielkość
rachunkową, często stosowaną w obliczeniach fizykochemicznych).Odp.: 242,15 kJ/mol
7. Przeciętny człowiek w ciągu doby w wyniku przemian metabolicznych wytwarza około
10MJ ciepła. Zakładając, że ciało ludzkie o masie 65 kg jest układem izolowanym i ma
pojemność cieplnÄ… wody (1 cal/gÅ" K), oszacuj, o ile wzrosÅ‚aby jego temperatura. CiaÅ‚o
ludzkie jest w rzeczywistości układem otwartym, a strata ciepła odbywa się głównie przez
odparowanie wody. Jaka masa wody musi ulec odparowaniu każdej doby, aby utrzymać stałą
temperaturę ciała? "Ho (H O)=2427 kJ/kg. Odp.: "T = 36,8 K, m = 4,12 kg
par 2
8. Obliczyć ciepło, pracę, "U i "H w procesie ogrzania 2 moli CS od 0 do 100oC pod stałym
2
ciśnieniem równym po, zakładając niezależność objętości fazy ciekłej od temperatury i
traktując fazę gazową jako gaz doskonały. CS wrze w temperaturze 319,4 K, zaś "Ho w
2 par
Co(CS2,c) = 75,65J / mol ´ðK
temperaturze wrzenia wynosi 26,77 kJ/mol. Przyjąć, że i
p
-ð2
Co(CS2, g) = 52,1+ 6,7 ´ð10-ð3T -ð7,53 105T J / mol K .
´ð ´ð
p
Odp.:65,72 kJ, -6,20 kJ, 59,52 kJ, 65,72 kJ.
9. Obliczyć standardowe ciepło spalania metanolu w temperaturze 600 K na podstawie
następujących danych:
o
o
mol-ð1
DðH , kJ ´ðmol-ð1 Cp, J ´ðK-ð1 ´ð
tw, 298
 2
O 
2 36,17 + 0,84Å" 10 3T  4,31Å" 105T
CH OH  238,7 81,6
3 (c)
CH OH
3 (g) 20,42 + 103,7Å" 10 3T  24,64Å" 106T
 2
CO  393,51
2 44,15 + 9,04Å" 10 3T  8,54Å" 105T
H O  241,8
2 (g) 30,13 + 11,30Å" 10 3T
Metanol pod ciśnieniem standardowym wrze w temperaturze 338 K, a jego ciepło parowania
wynosi w tych warunkach 35,39 kJ mol 1. Odp.: -ð674,77 kJ/mol