Решение задач по термохимическим уравнениям с ответами

Типовые задания с решениями ЕГЭ по химии: задачи, при решении которых необходимо осуществить расчеты по термохимическим уравнениям реакций.

Обращаем Ваше внимание, что в соответствии с Федеральным законом N 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» в организациях, осуществляющих образовательную деятельность, организовывается обучение и воспитание обучающихся с ОВЗ как совместно с другими обучающимися, так и в отдельных классах или группах.

Типовые задания с решениями ЕГЭ по химии: задачи, при решении которых необходимо осуществить расчеты по термохимическим уравнениям реакций.

Умение решать расчётные задачи является одним из основных показателей уровня химического развития, глубины и полноты усвоения учащимися теоретического материала, наличия у них навыков приобретённых знаний с достаточной самостоятельностью.

Проверяемый элемент содержания заданий ЕГЭ включает расчеты объемных отношений газов при химических реакциях, а так же расчеты по термохимическим уравнениям реакций. В данной статье будут рассмотрены задачи второго типа.

Термохимические уравнения включают в себя кроме химических формул тепловой эффект реакции. Числовое значение в уравнении реакции строго соответствует количествам веществ, участников реакции, т.е. коэффициентам. Благодаря этому соответствию, можно установить пропорциональные отношения между количеством вещества или массой и количеством теплоты в этой реакции.

Между количеством теплоты, выделившимся или затраченным в ходе химической реакции, и количеством веществ, участвующих в этой реакции, существует прямо пропорциональная зависимость:

Величина постоянная для данной реакции.
Любая величина из пропорции может быть неизвестной. Задачи решаются методом пропорции.

Например: Термохимическое уравнение разложения малахита

Мы видим, что на разложение 1 моля малахита необходимо израсходовать 47 кДж, при этом образуется 2 моля оксида меди, 1 моль воды и 1 моль углекислого газа. Если мы затратим энергии в 2 раза больше, мы сумеем разложить 2 моля малахита, при этом получим 4 моля оксида меди, 2 моля воды и 2 моля углекислого газа.

Аналогично можно установить пропорциональные отношения, используя коэффициенты и молярные массы участников реакции. 47 кДж энергии затратится на разложение 94 г малахита, при этом выделится 160 г оксида меди, 18 г воды и 44 г углекислого газа. Пропорция несложная, но, используя массовые числа, учащиеся часто допускают расчетные ошибки, поэтому рекомендуется решать задачи с пропорциями через количество вещества.

Алгоритм решения задач

Данные из условия задачи написать над уравнением реакции

Под формулой вещества написать его количество (согласно коэффициенту); произведение молярной массы на количество вещества. Над количеством теплоты в уравнении реакции поставить х.

Сколько теплоты выделится при растворении 200 г оксида меди ( II ) (С uO ) в соляной кислоте (водный раствор HCl ), если термохимическое уравнение реакции: CuO + 2 HCl = CuCl ₂ + H ­₂ O + 63,6 кДж

Последовательность выполнения действий

Оформление решения задачи

1.С помощью соответствующих обозначений запишем условие задачи, найдём молярную массу вещества, масса которого указана в условии задачи.

М(С uO ) = 80 г/моль

2. Найдём количество вещества оксида меди ( II ) по условию задачи.

n = m /М n = 200г/80 г/моль = 2,5 моль

3.Составим уравнение реакции. Над формулами веществ запишем найденные количества веществ, а под формулами – молярные соотношения по уравнению реакции

CuO + 2 HCl = CuCl ₂ + H ­₂ O + 63,6 кДж

4. Составим пропорцию.

5. Найдём значение х

6. Запишем ответ.

Задачи на вычисления по термохимическим уравнениям. Типовые задачи и решения.

Количество теплоты, которое выделится при образовании 120 г MgO в результате реакции горения магния, термохимическое уравнение которой:

2 Mg + O ₂ = 2 MgO + 1204 кДж , равно

а) 602 кДж б) 301 кДж в) 2408 кДж г) 1803 кДж

В реакцию, термохимическое уравнение которой S + O 2 = SO 2 + 297 кДж, вступила сера массой 1 г. Количество теплоты, выделившееся при этом, равно:

а) 9,28 кДж б) 2,97 кДж в) 29,7 1 кДж г) 74,25 кДж

Какое количество теплоты выделится при сгорании графита массой 2,4 г, если термохимическое уравнение реакции C + O₂ = CO₂ + 402 кДж?

а) 984 кДж б) 40,2 кДж в) 98,4 кДж г) 80,4 кДж

Термохимическое уравнение горения фосфора: 4P + 5O₂ = 2P₂O₅ + 3010 кДж. Какое количество теплоты выделится при сгорании 62 г фосфора?

а) 6020 кДж б) 752,5 кДж в) 301кДж г) 1505 кДж

Какое количество теплоты выделится при сгорании метана объемом 5,6 л (н.у.), если термохимическое уравнение реакции СН 4 + 2О 2 = СО 2 + 2Н 2 О + 892 кДж?

а) 22,3 кДж б) 2,23 кДж в) 223 кДж г) 446 кДж

Сколько теплоты выделится при растворении 200 г оксида меди ( II ) (С uO ) в соляной кислоте, если термохимическое уравнение реакции: CuO + 2 HCl = CuCl ₂ + H ­₂ O + 63,6 кДж

а) 159 кДж б) 318 кДж в) 15,9кДж г) 636 кДж

В результате реакции, термохимическое уравнение которой

выделилось 652,5 кДж теплоты. Масса сгоревшего ацетилена составила:

а) 13 г б) 26 г в) 52г г) 5,2г

В результате горения 48 г метана выделилось 2406 кДж теплоты. Количество теплоты, указанное в термохимическом уравнении этой реакции составит:

а) 401 кДж б) 802 кДж в) 1203кДж г) 4812 кДж

На разложение бертолетовой соли по реакции, термохимическое уравнение которой

2 KClO ₃ = 2 KCl + 3 O ₂ – 91 кДж,

было затрачено 182 кДж теплоты. Объем кислорода (при н.у.) выделившийся при этом, составил:

а) 134,4л б) 44,8л в) 89,6л г) 179,2л

В результате реакции, термохимическое уравнение которой H ₂ + Cl ₂ = 2 HCl + 184,36 кДж, выделилось 921,8 кДж теплоты. Объем хлора, затраченный на образование хлороводорода (при н.у.) при этом составил:

а) 134,4л б) 112л в) 44,8л г) 96л

Согласно термохимическому уравнению реакции 2СО_(г) + О_2(г) = 2СО_2(г) + 566 кДж при сжигании оксида углерода (II) выделилось 424,5 кДж теплоты. Объем (н.у.) сгоревшего газа составил
а) 66,2 л б) 33,6 л в) 44,8 л г) 12 л

Согласно термохимическому уравнению реакции 3 Cu + 8 HNO 3 = 3 Cu ( NO 3)2 + 2 NO + 4 H 2 O + 385 кДж, при получении 15,68 л NO (н.у.), количество выделившейся теплоты составило:

а) 358 кДж б) 716 кДж в) 134,75 кДж г) 22,4 кДж

По термохимическому уравнению реакции 2С u + О₂ = 2С u О + 311 кДж вычислите. Количество теплоты, которая выделится при окислении 384 г меди, составит:

а) 622 кДж б) 716 кДж в) 466,5 кДж г) 933 кДж

В результате реакции, термохимическое уравнение которой

2 Cl 2 O 7 = 2 Cl 2 + 7 O 2 + 574 кДж, выделилось 5,74 кДж теплоты. Объем образовавшегося при этом кислорода (н.у.) составил:

а) 100 л б) 0,224 л в) 1,568 л г) 4,48 л

В реакцию, термохимическое уравнение которой MgO (тв) + CO (г) = MgCO 3(тв) + 102 кДж, вступило 8 г оксида магния. Количество теплоты, выделившейся при этом, равно:

а) 102 кДж б) 204 кДж в) 20,4 кДж г) 1,02 кДж

химэко

Меню сайта

Категории каталога

Форма входа

Приветствую Вас Гость!

Поиск

Друзья сайта

Наш опрос

Статистика

Термохимические уравнения включают в себя кроме химических формул тепловой эффект реакции. Числовое значение в уравнении реакции строго соответствует количествам веществ, участников реакции, т.е. коэффициентам. Благодаря этому соответствию, можно установить пропорциональные отношения между количеством вещества или массой и количеством теплоты в этой реакции.

Например: Термохимическое уравнение разложения малахита

Мы видим, что на разложение 1 моля малахита необходимо израсходовать 47 кДж, при этом образуется 2 моля оксида меди, 1 моль воды и 1 моль углекислого газа. Если мы затратим энергии в 2 раза больше, мы сумеем разложить 2 моля малахита, при этом получим 4 моля оксида меди, 2 моля воды и 2 моля углекислого газа.

Аналогично можно установить пропорциональные отношения, используя коэффициенты и молярные массы участников реакции. 47 кДж энергии затратится на разложение 94 г малахита, при этом выделится 160 г оксида меди, 18 г воды и 44 г углекислого газа. Пропорция несложная, но, используя массовые числа, учащиеся часто допускают расчетные ошибки, поэтому я рекомендую решать задачи с пропорциями через количество вещества.

Задача 1. Определите количество теплоты, которое выделится при образовании 120 г MgO в результате реакции горения магния, с помощью термохимического уравнения.

2 Mq + O ₂ = 2 MqO + 1204 кДж

1) Определяем количества оксида магния, используя формулу для нахождения количества вещества через массу.

n ( MqO ) = 120г/ 40 г/моль = 3 моль

2) Составляем пропорцию с учетом коэффициентов в уравнении реакции

Решение задач по термохимическим уравнениям с ответами

• Главная Все задачи
• Контакты Написать
• 

• Вы здесь:
• Главная
• Химия
• Задачи Химическая термодинамика и термохимия

Задачи Химическая термодинамика и термохимия

Задачи по теме химическая термодинамика и термохимия с решениями

1. Задача Расчёт тепловых эффектов химической реакции.

Рассчитать тепловой эффект реакции (ΔН р-ции) при гашении 100 кг извести (CaO) водой, если теплоты образования оксида кальция, воды и гидроксида кальция соответственно равны -635,1; -285,84 и -986,2 кДж/моль.

Решение задачи. Термохимическое уравнение имеет вид:

CaO(т) + H2O(ж) → Ca(OH)2(т), где т, ж – твёрдое и жидкое агрегатное состояние.

Рассчитываем тепловой эффект реакции в стандартных условиях (ΔH°р-ции), используя следствие из закона Гесса:

ΔH°р-ции = -986,2 – (-635,1 – 285,84) = -65,26 кДж/моль

Рассчитаем тепловой эффект реакции с учётом количества вещества оксида кальция:

ΔHр-ции = nCaO* ΔH°р-ции; nCaO = = 1,79*10 3 моль →

ΔHр-ции = 1,79*10 3 * (-65,26) = -116,5*10 3 кДж.

2. Задача Расчёт теплот образования веществ.

При растворении 16 г карбида кальция (CaC2) в воде выделяется 31,3 кДж теплоты. Рассчитать теплоту образования гидроксида кальция (ΔH°Ca(OH)2), если теплоты образования (ΔH°) воды, карбида кальция, ацетилена (C2H2) соответственно равны – 285,84; -62,7; 226,75 кДж/моль.

Решение задачи. Термохимическое уравнение имеет вид:

CaC2(т) + 2H2O(ж) → Ca(OH)2(т) + C2H2(г), где т, ж и г – соответственно, твёрдое, жидкое и газообразное агрегатное состояние.

Рассчитаем тепловой эффект реакции в стандартных условиях (ΔH°р-ции):

ΔH°р-ции = →

ΔH°р-ции = = -125,2 кДж/моль.

Выразим и рассчитаем теплоту образования гидроксида кальция, используя следствие из закона Гесса:

ΔH°р-ции = ΔH° Ca(OH)2 + ΔH° C2H2 – (ΔH° CaС2 – 2*ΔH° H2О), при этом учитываем стехиометрические коэффициенты в уравнении реакции.

→ ΔH° Ca(OH)2 = – 125,2 – 861,13 = — 986,33 кДж/моль.

3. Задача Расчёт теплоты растворения.

Рассчитать теплоту растворения кристаллогидрата сульфита натрия (Na₂SO₃ * 7H₂O), если теплота растворения безводного сульфита натрия равна 11,34 кДж/моль, а теплота образования кристаллогидрата этой соли (теплота гидратации) равна 58,4 кДж/моль.

Решение задачи. Теплота растворения безводного сульфита натрия складывается из теплоты, пошедшей на разрушение кристаллической решётки безводной соли, и теплоты, выделившейся при гидратации соли:

Na2SO3 + 7H2O → Na2SO3 * 7H2O,

ΔH° растворения = ΔH° разруш. крист. решётки + ΔH° гидратации;

ΔH° кристаллогидрата = ΔH° разруш. крист. решётки = ΔH° растворения — ΔH° гидратации; →

теплота растворения кристаллогидрата равна:

ΔH° кристаллогидрата = — 11,34 – (-58,4) = 47,04 кДж/мол

Задача Расчёт теплоты сгорания.

Рассчитать стандартную теплоту сгорания этилового спирта, исходя из реакции биохимического брожения глюкозы:

Теплоты сгорания (ΔH°сгор.) глюкозы, спирта и углекислого газа равны соответственно -2817,1; -1366,9 и 0 кДж/моль.

Решение задачи. Используем ещё одно следствие из закона Гесса: тепловой эффект реакции равен разности между суммами теплот сгорания исходных веществ и суммами теплот сгорания продуктов реакции: ΔH°р-ции = ΔH°сгор._С6Н12О6 – (2*ΔH°сгор._С2Н5ОН + 2ΔH°_СО2). Поскольку углекислый газ уже не может окисляться, то его теплота сгорания (окисления) равна нулю.

ΔH°сгор.С2Н5ОН = =

Задачи по теме Расчёт изменения внутренней энергии при химических реакциях и фазовых переходах.

Задача 1. Рассчитать изменение внутренней энергии системы в стандартных условиях (ΔU°) при протекании реакции

2Cl2 + 2H₂O(г) → 4HCl(г) + O₂, если станд. теплоты образования воды и хлороводорода (HCl) соответственно равны -241,84 и 92,3 кДж/моль.

Решение. Изменение внутренней энергии рассчитывается по формуле ΔU=ΔH-A, для газов A (работа расширения) = Δn*R*T →

где Δn — изменение числа моль газообразных продуктов реакции и исходных веществ. Для данной реакции Δn = 5-4 = 1 моль.

Рассчитаем ΔH°р-ции, используя следствие из закона Гесса:

ΔH°р-ции = 4*ΔH°HCl — 2ΔH° H2О = 4*(-92,3)-2*(-241,84)=114,48 кДж/моль; R – газовая постоянная, равна 8,3*10 -3 кДж/моль*К; Т = 298 К (25°С).

Рассчитываем изменение внутренней энергии:

ΔU° = 114,48 – 1*8,3*10 -3 *298 = 112,0 кДж/моль.

Следовательно, в процессе реакции внутренняя энергия увеличилась на 112 кДж/моль.

Задача 2. Рассчитать изменение внутренней энергии при испарении 250 г воды при 20°С (пары подчиняются законам идеальных газов). Объёмом жидкости по сравнению с объёмом пара можно пренебречь. Удельная теплота парообразования воды равна 2451 Дж/г.

Решение. При испарении воды (H2O ж → H2O пар) Δn = 1 моль (изменение количества газообразных веществ). Изменение внутренней энергии системы при испарении воды рассчитываем по формуле: ΔU = ΔH — Δn*R*T. Рассчитаем молярную теплоту парообразования воды по формуле:

ΔH = 2451 Дж/г * 18 г/моль = 44,12 кДж/моль,

n H2О(ж) = = 13,89 моль → ΔU = (ΔH — Δn*R*T)*13,89 = =(44,12-1*8,3*10 -3 *293)*13,89 = 579,0 кДж.

Следовательно, внутренняя энергия системы увеличилась на 579,0 кДж.

Примеры решения типовых задач по второму началу термодинамики.

При решении задач указывать и учитывать агрегатное состояние веществ.

Задачи по Определение изменения энтропии в различных процессах.

Особенностью химических и физико-химических превращений является участие в них большого числа частиц. Для таких систем наиболее вероятно состояние беспорядка (частицы менее связаны, менее упорядочены), которое характеризуется энтропией (S). Количественно изменение энтропии можно рассчитать на основе следствия закона Гесса. Чем большее увеличение энтропии в каком-либо процессе, тем этот процесс более вероятен. Качественно знак изменения энтропии можно оценить (определить), сопоставляя число частиц до и после реакции и агрегатное состояние исходных веществ и продуктов реакции.

Энтропия связана с теплотой и возрастает при увеличении беспорядка:

— переход из твёрдого состояния жидкое, из жидкого – в газообразное;

— увеличение числа частиц.

Энтропия уменьшается при возрастании упорядоченности (взаимодействие частиц увеличивается):

— конденсация паров, сжижение;

— уменьшение числа частиц.

Задача 1. Определить знак изменения энтропии в реакциях:

1. NH₄NO₃ (т) → N₂O + 2H₂O (г)
2. 2H₂ (г) + O₂ (г) = 2 H₂O (ж)
3. N₂ + 3H₂ → 2NH3 или N2 + H2 → NH₃

Решение. Знак изменения энтропии можно установить по количеству частиц исходных и конечных веществ:

Δn = nкон. – nисх., где Δn – изменение количества частиц; если Δn > 0, то энтропия возрастает; при Δn 0, → ΔS > 0, т.е. энтропия возрастает, тем более, что образуются газы.
Δn = 2-3 = -1 → Δn Tравн – обратная.

Наступление равновесия возможно, если знак изменения функций ΔH и Δ S одинаков

Задачи по расчету констант равновесия.

Зависимость константы равновесия от свободной энергии Гиббса выражается уравнением:

ΔG = -2,3 R * TlgK, где К – константа равновесия, R – универсальная газовая постоянная. В стандартных условиях lg_298K = — 0,175 ΔG°298

Задача. Константа равновесия реакции С(Т) + СО₂(г)↔ 2СО (г) при 1700°К равна 2,4. Рассчитать ΔGр-ции при 1700°К и константу равновесия в стандартных условиях (298°К).

ΔG₁₇₀₀ = -2,3 * R * TlgK = -2.3 * 8.3 * 1700 * lg2.4 = — 123370Дж = -123,37 кДж;

ΔG₁₇₀₀ -3 lgK * T = -2.3 * 8.3 *10 -3 * 298 lgK,