PROBLEME TERMOCHIMIE

PROBLEME TERMOCHIMIE

1. Pentru obtinerea oxizilor de sulf SO₂ si SO₃, s-au propus si urmatoarele reactii:

Sa se arate ca reactiile de tip (b) sunt mai economice din punctul de vedere al bilantului termic.

2. Caldurile de ardere ale glucozei si alcoolului etilic la 18 ^oC si 1 at sunt ΔH_c = -674,0, respectiv -326,66 kcal · mol^-1.

Sa se calculeze caldura de reactie la obtinerea a 1 mol alcool etilic din glucoza, prin fermentatie la 18 ^oC si 1 at (se neglijeaza caldurile de diluare).

3. Caldurile de neutralizare ale acizilor HCl (+200 H₂O) si CH₃COOH (+200 H₂O) cu NaOH (+200 H₂O) fiind -13,78, respectiv -13,40 kcal · mol^-1, sa se calculeze caldura de disociere a acidului acetic.

4. Sa se explice urmatoarele rezultate experimentale:

HCl(aq) + AgNO₃(aq) = AgCl + HNO₃(aq);

ΔH₂₉₈ = -15800 cal;

KCl(aq) + AgNO₃(aq) = AgCl + KNO₃(aq);

ΔH₂₉₈ = -15800 cal;

;

ΔH₂₉₈ = -15800cal;

CsCl(aq) + AgCH₃COO(aq) = AgCl + CsCH₃COO(aq);

ΔH₂₉₈ = -15800 cal.

5. Cresterea temperaturii la arderea a 1 g de zaharoza (standard) intr-un calorimetru adiabatic este 1,481^o. Caldura de ardere la volum constant este zaharoza (la 18 ^oC).

Cunoscand cresterile de temperatura in acelasi calorimetru, corespunzatoare arderii a cate 1 g din substantele:

benzen 3,751^o; propil-benzen 3,890^o

toluen 3,817^o; izopropil-benzen 3,893^o

mezitilena 3,882^o; pseudocumen 3,873^o

sa se calculeze caldurile de ardere ale acestor substante la volum constant.

6. Reactia care are loc in acumulatoarele de plumb poate fi formulata astfel:

Sa se calculeze caldura degajata la transformarea a 1 kg plumb metalic in PbSO₄, care a avut loc la descarcarea ireversibila a acumulatoarelor.

7. La determinarea intr-o bomba calorimetrica a caldurii de formare a CO₂ din grafit si oxigen s-au obtinut urmatoarele date:

a) valoarea medie a unei serii de sase determinari a cresteri rezistentei termometrului cu platina, corespunzatoare cresterii de temperatura, este 0,0649920 Ω pentru 1g CO₂ format;

b) valoarea medie a sapte determinari pentru raportul dintre energia electrica necesara producerii unei variatii standard de temperatura a calorimetrului si variatia corectata de tmperatura a calorimetrului, este 137740 J, pentru o crestere de rezistenta de 1 Ω. Temperaturile initiala si finala sunt 23,5, respectiv 26,5 ^oC.

8. Intr-un calorimetru cu apa, prevazut cu termometru si agitator, se introduce un vas inchis de argint si o rezistenta R₁. In vasul de argint, umplut cu hidrogen, se afla un creuzet cu CuO, infasurat intr-o rezistenta R₂. Determinarea incepe cu incalzirea creuzetului prin rezistenta R₂ timp de 45s. Reactia reducerii incepe dupa incalzire, iar la sfarsitul reducerii se constata o crestere a temperaturii de 0,5769 ^oC. Presiunea hidrogenului se mentine constanta prin introducerea continua de gaz in vasul de reactie. Trecerea curentului prin rezistenta R₂ provoaca o crestere a temperaturii de 0,1995 ^oC in 45s.

Se trece un curent de 1,702 A prin rezistenta R₁, timp de 5 minute. Tensiunea medie aplicata la R₁ este 4,296V si cresterea corespunzatoare de temperatura este 0,6136 ^oC. In determinarea experimentala, scaderea in greutate a creuzetului (dupa uscare) este de 162,2 mg.

Sa se calculeze caldura de formare ΔH pentru 1 mol CuO din elemente, in aceste conditii (18 ^oC si 1 at), cunoscand caldura de formare a apei. Se neglijeaza vaporii de apa din aparat.

9. Un calorimetru cu gheata este format dintr-un vas deschis, cu pereti subtiri, A, introdus in vasul inchis B, care contine apa si gheata si care este prevazut cu un tub capilar cu mercur.

Prin schimbul de caldura, cantitatea de gheata se micsoreaza sau creste si mercurul intra sau iese din vasul B prin capilara.

In trei experiente succesive, vasul A contine initial 10 ml solutie J₂, respectiv JCl₃ si HCl. Prin dizolvarea in vasul A a 98,6 mg Au, respectiv 60,9 mg Cl₂ si 171,0 mg AuCl, in vasul B patrund 143,6, 187,9, respectiv 195,8 mg Hg. Sa se determine entalpia reactiei .

Se va presupune ca iodul si clorul sunt in solutie sub forma J₂, si .

Volumul specific al ghetii si apei la 0 ^oC este 1,0907, respectiv 1,0001 cm³ · g^-1 si caldura de topire a ghetei este 79,67 cal · g^-1.

10. Intr-un calorimetru se introduc doua vase A si B. Vasele sunt legate printr-un tub cu robinet. Temperatura calorimetrului este masurata printr-un termocuplu legat la un galvanometru cu oglinda cu o scala centimetrica. Citirea pe scala este proportionala cu diferenta de temperatura.

Se executa doua determinari:

a) Initial, in A se afla clor, iar in B se afla hidrogen. Deschizand robinetul, gazele se combina si, in final, vasele contin 334,4 μmol HCl, restul fiind clor. Deplasarea spotului luminos pe scala este de 24,88 cm.

b) Initial, in A se afla clor, iar in B se afla acid iodhidric. Combinarea corespunde unei deplasari de 35,39 cm a spotului luminos. Analiza arata ca, in final, in vas se gasesc 187,3 μmol J₂, restul fiind HJ si HCl.

Sa se determine caldura de formare la presiune si la volum constant a acidului iodhidric, la temperatura experientei (25 ^oC), cunoscand entalpia de formare a acidului clorhidric (-22,00 kcal). Se va neglija cantitatea de JCl formata si diferenta de capacitati calorice in cele doua determinari.

11. Din urmatoarele date sa se calculeze afinitatea fata de electron a clorului (-ΔH) la 0 K (reactia Cl + e = Cl^-).

Caldura de sublimare a Na(s) este 25,1 kcal · mol^-1 (la 18^oC si presiune constanta).

Caldura de disociere a Cl₂(g) in atomi este 57,6 kcal · mol^-1 (la 18 ^oC si presiune constanta).

Caldura de formare a NaCl din Cl₂(g) si Na(s) este ΔH = -98,3 kcal · mol^-1 (la 18 ^oC si presiune constanta).

Energia de ionizare a atomilor de sodiu (Na → Na⁺ + e) la 0 K este ΔU = 117,9 kcal, determinata din spectrul de linii al sodiului gaz.

Energia de retea calculata a NaCl (-ΔU la formarea NaCl din Na⁺ si Cl^-) este 183,1 kcal.

Caldura necesara pentru incalzirea unui mol NaCl(s) si a unui mol Na(g) + Cl(g) de la 0 la 18 ^oC la 1 at este 2,4, respectiv 2,9 kcal · mol^-1.

12. Sa se stabileasca reactiile posibile pentru a masura calorimetric entalpiile de formare la 25 ^oC ale substantelor: CaCl₂ · 6H₂O, C₂H₅OH(l), N₂O(g), C₆H₅Cl(l) si CS₂(l).

*13. Sa se calculeze caldura de formare a amoniacului la o presiune de 200 at si la temperatura de 659 ^oC.

*14. Sa se calculeze caldura de reactie pentru:

C₂H₂ + N₂ = 2HCN

la temperaturile 298 si 1000 K, la presiunea de 1 at