tre viitor - · pdf fileculegere de probelme rezolvate de chimie fizică autor: prof. dr....

Investeşte în oameni! FONDUL SOCIAL EUROPEAN Programul Operaţional Sectorial pentru Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 – 2013 Axa prioritară: 1 Educaţia şi formarea profesională în sprijinul creşterii economice şi dezvoltării societăţii bazate pe cunoaştere Domeniul major de intervenţie: 1.3 „Dezvoltarea resurselor umane în educaţie şi formare profesională” Titlul proiectului: Privim către viitor - Formarea profesională a cadrelor didactice pentru utilizarea resurselor informatice moderne în predarea eficientă a chimiei – e-Chimie Număr de identificare contract: POSDRU/87/1.3/S/61839 Beneficiar: Universitatea ‘Politehnica’ din Bucureşti

Culegere de probelme rezolvate de Chimie Fizică

AUTOR:

Prof. dr. ing. Viorel Feroiu

PPrriivviimm ccăăttrree vviiiittoorr FFoorrmmaarreeaa pprrooffeessiioonnaallăă aa ccaaddrreelloorr ddiiddaaccttiiccee ppeennttrruu

uuttiilliizzaarreeaa rreessuurrsseelloorr iinnffoorrmmaattiiccee mmooddeerrnnee îînn pprreeddaarreeaa eeffiicciieennttăă aa cchhiimmiieeii

Investeşte în oameni! Număr de identificare contract: POSDRU/87/1.3/S/61839 Beneficiar: Universitatea ‘Politehnica’ din Bucureşti

e-Chimie 9

Problema 1. Să se calculeze căldura de combustie a etanolului (C2H5OH) cunoscând următoarele călduri de formare:

0298

f H C2H5OH(l) = -277,7 kJ/mol

0298

f H CO2(g) = -394 kJ/mol

0298

f H H2O(l) = -286 kJ/mol

Rezolvare:

Reacţia de combustie a etanolului este:

C2H5OH(l) + 7/2 O2(g) 2 CO2(g) + 3 H2O(l)

Pentru calculul entalpiei de reacţie din entalpii de formare se utilizează relaţia:

0rTH = H iT,

fN

=ii

0

1

0298

r H = 2×(-394) + 3×(-286) – (-277,7) = -1368,3 kJ

Această entalpie de reacţie reprezintă în acelaşi timp entalpia de combustie a etanolului.

Problema 2. Să se calculeze căldura de combustie a metanolului (CH3OH) cunoscând următoarele călduri de formare:

0298

f H CH3OH(l) = -238,6 kJ/mol

0298


0298


Rezolvare:

Reacţia de combustie a metanolului este:

CH3OH(l) + 3/2 O2(g) CO2(g) + 2 H2O(l)


0rTH = H iT,

fN

=ii

0

1

0298

r H = (-394) + 2×(-286) – (-238,6) = -727,4 kJ

Această entalpie de reacţie reprezintă în acelaşi timp entalpia de combustie a metanolului.


e-Chimie 9

Problema 3. Să se calculeze căldura de combustie a propenei (C3H6) cunoscând următoarele călduri de formare:

0298

f H C3H6(g) = 20,6 kJ/mol

0298


0298


Rezolvare

Reacţia de combustie a propenei este:

C3H6(g) + 9/2 O2(g) 3 CO2(g) + 3 H2O(l)


0rTH = H iT,

fN

=ii

0

1

0298

rH = 3×(-394) + 3×(-286) – (20,6) = -2060,6 kJ

Această entalpie de reacţie reprezintă în acelaşi timp entalpia de combustie a propenei.

Problema 4. Să se calculeze 0298

r H pentru reacţia:

CS2(l) + 3 O2(g) CO2(g) + 2 SO2(g)

utilizând căldurile de formare ale următoarelor substanţe:

0298

f H SO2(g) = -296,6 kJ/mol

0298

f H CO2(g) = -393,5 kJ/mol

0298

f H CS2(l) = 87,8 kJ/mol

Rezolvare:

0rTH = H iT,

fN

=ii

0

1

0298

r H = (-393,5) + 2×(-296,6) – (87,8) = -1074 kJ




e-Chimie 9

2 B5H9(l) + 12 O2(g) 9 H2O(g) + 5 B2O3(s)

utilizând căldurile de formare ale următoarelor substanţe:

0298

f H H2O(g) = -241,8 kJ/mol

0298

f H B2O3(g) = -1273,1 kJ/mol

0298

f H B5H9(l) = 80,7 kJ/mol

Rezolvare:

0rTH = H iT,

fN

=ii

0

1

0298

r H = 9×(-241,8) + 5×(-1273,1) – 2×(80,7) = -8703 kJ



C3H8(l) + 5 O2(g) 3 CO2(g) + 4 H2O(l) utilizând căldurile de formare ale următoarelor substanţe:

0298


0298


0298

f H C3H8(l) = -103 kJ/mol

Rezolvare:

0rTH = H iT,

fN

=ii

0

1

0298

r H = 3×(-394) + 4×(-286) – (-103) = -2223 kJ

Problema 7. Care dintre următoarele reacţii este reacţia de formare a CH3Cl? a) C(s) + HCl(g) + H2(g) CH3Cl(g)

b) CH4(g) + Cl2(g) CH3Cl(g) + HCl(g)

c) C(s) + 3/2 H2(g) + 1/2 Cl2(g) CH3Cl(g)

d) CH4(g) + 1/2 Cl2(g) CH3Cl(g)

e) C(s) + 3 H(g) + Cl(g) CH3Cl(g)


e-Chimie 9

Răspuns: reacţia c) Problema 8. Care dintre următoarele reacţii este reacţia de formare a H2O2? a) 2 H(g) + O2(g) H2O2(l)

b) H2(g) + O2(g) H2O2(l)

c) 2 H(g) + 2 O(g) H2O2(l)

d) H2O(l) + 12 O2(g) H2O2(l)

c) 2 H2O(l) H2O2(l) + H2(g)

Răspuns: reacţia b)

Problema 9. Care dintre următoarele reacţii este reacţia de formare a NaOCl? a) NaClO3(s) NaOCl(s) + O2(g)

b) Na(s) + O(g) + Cl(g) NaOCl(s)

c) Na2O(s) + Cl2(g) NaOCl(s) + NaCl(s)

d) NaCl(s) + 1/2 O2(g) NaOCl(s)

e) Na(s) + 1/2 O2(g) + 1/2 Cl2(g) NaOCl(s)

Răspuns: reacţia e)



HCN (g) + 2 H2(g) CH3 - NH2

utilizând următoarele energii de legătură:

389H N kJ

414C H kJ

435H H kJ

879C N kJ

293C N kJ

Rezolvare


e-Chimie 9

0298 legaturi rupte legaturi formate( ) ( )r

i i i ii i

H n n

legaturi rupte( ) 414 879 2 435 2163i ii

n kJ

legaturi formate( ) 3 414 293 2 389 2313i ii

n kJ

0298 2163 2313 150r H kJ



4 NH3 (g) + 3 O2 (g) 6 H2O (g) + 2 N2 (g)

utilizând următoarele energii de legătură:

389H N kJ

494O O kJ

463H O kJ

941N N kJ

Rezolvare


i i i ii i

H n n

legaturi rupte( ) 4 3 389 3 494 6150i ii

n kJ

legaturi formate( ) 6 2 463 2 941 7438i ii

n kJ

0298 6150 7438 1288rH kJ


298r H pentru reacţia:

CH4 (g) + 4 F2 (g) CF4 (g) + 4 HF (g) utilizând următoarele energii de legătură:

414C H kJ


e-Chimie 9

155F F kJ

431H F kJ

485C F kJ

Rezolvare


i i i ii i

H n n

legaturi rupte( ) 4 414 4 155 2276i ii

n kJ

legaturi formate( ) 4 485 4 431 3664i ii

n kJ

0298 2276 3664 1388r H kJ


298r H pentru reacţia:

5) 2 SO2(g) + 2 P(s) + 5 Cl2(g) 2 SOCl2(l) + 2 POCl3(l)

cunoscând entalpiile standard ale următoarelor reacţii: 1) SOCl2(l) + H2O(l) SO2(g) + 2 HCl(g) ( 0

298r H )1 = +10.3 kJ

2) PCl3(l) + 1/2 O2(g) POCl3(l) ( 0298

r H )2 = -325.7 kJ

3) P(s) + 3/2 Cl2(g) PCl3(l) ( 0298

r H )3 = -306.7 kJ

4) 4 HCl(g) + O2(g) 2 Cl2(g) + 2 H2O(l) ( 0298

r H )4 = -202.6 kJ

Rezolvare

Matricea stoechiometrică W este:

SOCl2 H2O SO2 HCl PCl3 O2 POCl3 P Cl2

R. (1) -1 -1 1 2 0 0 0 0 0

R. (2) 0 0 0 0 -1 -1/2 1 0 0

R. (3) 0 0 0 0 1 0 0 -1 -3/2

R. (4) 0 2 0 -4 0 -1 0 0 2

R. (5) 2 0 -2 0 0 0 2 -2 -5


e-Chimie 9

[1 2 3 4] * W = Matricea (5)

Soluţii: 1 = -2 2 = 2 3 = 2 4 = -1

50298Hr = -2× 10

298Hr - 2× 20298Hr - 2× 30

298Hr + 40298Hr =

= -20,6 – 651,4 – 613,4 + 202,6 = -1082,8 kJ



5) 4 CO(g) + 8 H2(g) 3 CH4(g) + CO2(g) + 2 H2O(l)

cunoscând entalpiile standard ale următoarelor reacţii: 1) C(graphite) + 1/2 O2(g) CO(g) ( 0

298r H )1 = -110.5 kJ

2) CO(g) + 1/2 O2(g) CO2(g) ( 0298

r H )2 = -282.9 kJ

3) H2(g) + 1/2 O2(g) H2O(l) ( 0298

r H )3 = -285.8 kJ

4) C(graphite) + 2 H2(g) CH4(g) ( 0298

r H )4 = -74.8 kJ

Rezolvare

Matricea stoechiometrică W este:

C O2 CO CO2 H2 H2O CH4

R. (1) -1 -1/2 1 0 0 0 0

R. (2) 0 -1/2 -1 1 0 0 0

R. (3) 0 -1/2 0 0 -1 1 0

R. (4) -1 0 0 0 -2 0 1

R. (5) 0 0 -4 1 -8 2 3

[1 2 3 4] * W = Matricea (5)

Soluţii: 1 = -3 2 = 1 3 = 2 4 = 3

50298Hr = -3× 10

298Hr + 20298Hr + 2× 30

298Hr + 3× 40298Hr =


e-Chimie 9

= 331,5 – 282,9 – 571,6 + 224,4 = -747,5 kJ

Problema 15. Intr-un calorimetru care are capacitatea calorică 29,7 kJ/K sunt arse 5 g de fructoză (C6H12O6), temperatura crescând cu 2,635 K. Să se calculeze căldura de combustie a fructozei în kJ/mol.

Mase atomice C = 12.0, H = 1.0, O = 16.00

Rezolvare:

Căldura degajată la arderea celor 5 g de fructuoză este:

29,7 2,635 78,259q W kJ

Pentru arderea a 1 g fructuoză, căldura corespunzătoare va fi:

/ 5 15,652Q q kJ/g

Masa fructuozei: 180 g/mol

Căldura de combustie a fructuozei (kJ/mol) va fi: 15,652 180 2817,3cH kJ/mol

Problema 16. Intr-un calorimetru care are capacitatea calorică 21,7 kJ/K sunt arse 2,62 g de acid lactic (C3H6O3), temperatura crescând cu 1,800 K. Să se calculeze căldura de combustie a acidului lactic în kJ/mol.

Mase atomice C = 12.0, H = 1.0, O = 16.00

Rezolvare:

Căldura degajată la arderea celor 2,62 g de acid lactic este:

21,7 1,800 39,06q W kJ

Pentru arderea a 1 g acid lactic, căldura corespunzătoare va fi:

/ 2,62 14,9Q q kJ/g

Masa acid lactic: 90 g/mol

Căldura de combustie a acidului lactic (kJ/mol) va fi: 14,9 90 1341,8cH kJ/mol

tre viitor - · pdf fileculegere de probelme rezolvate de chimie fizică autor: prof. dr....

Documents