1. Termochemie - příklady 1. ročník 1.1. Urči reakční teplo reakce: C (g) + 1/2 O2 (g) -> CO (g), ΔH°1 = ?, známe-li C (g) + O2 (g) -> CO2 (g) ΔH°2 = -393,7 kJ/mol CO (g) + 1/2 O2 -> CO2 (g) ΔH°3 = -283,6 kJ/mol [-110,1 kJ/mol] 1.2. Vypočítej spalné teplo acethylenu, známe-li ΔH°sluč (H2O (l)) = -286 kJ/mol, ΔH°sluč (CO2) = 393,7 kJ/mol, ΔH°sluč (acethylen) = 226,7 kJ/mol. [1300,1 kJ/mol] 1.3. Vypočítej reakční teplo izomerizace dimethyletheru na ethanol CH3OCH3 (g) -> CH3CH2OH (g) znáte-li standardní spalné teplo látek: ΔH°spal (CH3OCH3(g)) = -1454 kJ/mol, ΔH°spal (CH3CH2OH(g)) = -1402 kJ/mol [-52 kJ/mol] 1.4. Vypočítej reakční teplo izomerizace dimethyletheru na ethanol CH3OCH3 (g) -> CH3CH2OH (l) znáte-li reakční tepla přeměn: CH3OCH3 (g) -> CH3CH2OH (g) ΔH°1 = -52 kJ/mol CH3CH2OH (g) -> CH3CH2OH (l) ΔH°2 = -2,83 kJ/mol [-54,83 kJ/mol] 1.5. Pro reakční teplo rozkladu oxidu rtuťnatého 2 HgO (s) -> 2 Hg (g) + O2 (g) platí ΔH° = 180,8 kJ/mol. Urči reakční teplo vzniku 1 molu HgO (s) z prvků Hg (g) a O 2 (g) . [-90,4 kJ/mol]
2. Termochemie - příklady CHS4 2.1. Jaké množství tepla se uvolní spálením 70 g methanu za standardních podmínek? Spalné teplo methanu je -890 kJ/mol. [uvolní se 3 893,75 kJ] 2.2. Jaké množství tepla je při standardních podmínkách třeba na převedení 1 kg vody z kapalného stavu do plynného, jestliže ΔH°sluč(H2O(l)) = -285,8 kJ/mol, ΔH°sluč(H2O(g)) = - 241,8 kJ/mol [2 444,6 kJ] 2.3. Jaké množství tepla se uvolní při hoření 100 g vodíku, víte-li, že při reakci 1 molu vodíku se uvolní 240 kJ tepla. [uvolní se 12 000 kJ] 2.4. Kolik tepla se uvolní při vzniku 100 g železa podle následující rovnice: 2 Al (s) + Fe2O3 (s) -> 2 Fe (s) + Al2O3 (s) ΔH° = -844,4 kJ/mol [uvolní se 755,7 kJ]
2.5. Které tvrzení o reakčních teplech níže uvedených reakcí je správné? 1/2 CH3CH2OH + 3/2 O2 -> CO2 + 3/2 H2O CH3CH2OH + 3 O2 -> 2 CO2 + 3 H2O 2 CH3CH2OH + 6 O2 -> 4 CO2 + 6 H2O a) reakční tepla jsou stejná, protože se jedná o stejné chemické děje. b) reakční tepla stoupají na dvojnásobek 2.6. Vyjádři slučovací teplo amoniaku: 2H2 (g) + O2 (g) -> 2 H2O (l) 4 NH3 (g) + 3 O2 (g) -> 6 H2O (l) + 2 N2 (g)
ΔH°1 = -571,9 kJ/mol ΔH°2 = -1531,9 kJ/mol [-45,95 kJ/mol]
2.7. Vypočítej reakční teplo reakce C2H4 (g) + H2 (g) -> C2H6 (g), ΔH°1 = ?, známe-li: 2 C (s) + 3 H2 (g) -> C2H6 (g) ΔH°2 = 84,4 kJ/mol C2H4 (g) -> 2 C (s) + 2 H2 (g) ΔH°3 = 52,3 kJ/mol [136,7 kJ/mol] 2.8. Urči reakční teplo reakce Mg(s) + 2 HCl (g) -> MgCl2 (s) + H2 (g), ΔH° =?, známe-li: Mg(s) + Cl2(g) -> MgCl2 (s) ΔH°1 = -641 kJ/mol 1/2 H2 (g) + 1/2 Cl2 (g) -> HCl (g) ΔH°2 = -92,5 kJ/mol [-456 kJ/mol] 2.9. Vypočítej reakční teplo reakce 2 C(s) + 2 H2 (g) -> C2H4 (g), ΔH°4 = ?, známe-li: C (s) + O2 (g) -> CO2 (g) ΔH°1 = -383,7 kJ/mol 2 H2 (g) + O2 (g) -> 2 H2O (l) ΔH°2 = -571,6 kJ/mol C2H4 (g) + 3 O2 (g) -> 2 H2O (l) + 2 CO2 (g) ΔH°3 = -1409 kJ/mol 2.10. Urči reakční teplo reakce: 2 SO2 (g) + O2 (g) -> 2 SO3 (g), známe-li: S (s) + O2 (g) -> SO2 (g) ΔH° = -296,8 kJ/mol 2 S (s) + 3 O2 (g) -> 2 SO3 (g) ΔH° = -791,4 kJ/mol
[70 kJ/mol]
[-197,8 kJ/mol]
2.11. Vypočítej reakční teplo reakce: H2 (g) + S2 (g) -> H2S (g), známe-li reakční tepla reakcí Zn (s) + S (s) -> ZnS ΔH° = -202,92 kJ/mol Zn (s) + H2SO4 (aq) -> ZnSO4 (s) + H2 (g) ΔH° = -167,23 kJ/mol ZnS (s) + H2SO4 (aq) -> ZnSO4 (s) + H2 S (g) ΔH° = 15,54 kJ/mol [-20,15 kJ/mol] 2.12. Pro které reakce je reakční teplo zároveň teplem slučovacím i spalným? a) C (s) + O2 (g) -> CO2 (g) b) 2 Al (s) + 3/2 O2 (g) -> Al2O3 (s) c) H2 (g) + O2 (g) -> H2O2 (l) d) 2 H2 (g) + 1/2 O2 (g) + C (s) -> CH3OH (l) e) H2 (g) + 1/2 O2 (g) -> H2O (l)
2.13. U které z reakcí můžeme reakční teplo označit jako spalné a u které jako slučovací? a) CH3COOH (l) + 2 O2 (g) -> 2 CO2 (g) + 2 H2O (l) ΔH° = -869 kJ/mol b) 2 C (s) + O2 (g) -> 2 CO (g) ΔH° = -218 kJ/mol c) H2 (g) + Cl2 (g) -> 2 HCl (g) ΔH° = -184,8 kJ/mol d) Mg (s) + Cl2 (s) -> MgCl2 (s) ΔH° = -641 kJ/mol 2.14. Vypočtěte ΔH° reakce CaC2 (s) +2 H2O (l) -> Ca(OH)2 (s) + C2H2 (g), znáte-li standardní slučovací tepla výchozích látek: ΔH°sluč (CaC2) = 62,7 kJ/mol, ΔH°sluč (H2O) = -285,1 kJ/mol, ΔH°sluč (Ca(OH)2) = 986,2 kJ/mol, ΔH°sluč (C2H2) = 226,7 kJ/mol [1720,4 kJ/mol] 2.15. Vypočtěte, jaké teplo se uvolní aluminotermickou reakcí 2 Al (s) + Fe2O3 (s) -> Al2O3 (s) + 2 Fe (s) víte-li, že ΔH°sluč (Al2O3) = -1670 kJ/mol, ΔH°sluč (Fe2O3) = -822,3 kJ/mol
[-847,7 kJ]
2.16. Vypočítej standardní reakční teplo reakce 2 C2H5OH (l) + 2 CH3COOH (l) -> 2 CH3COOC2H5 (l) + 2 H2O (l) víte-li, že platí: ΔH°spal (C2H5OH) = -1336,9 kJ/mol, ΔH°spal (CH3COOH) = -873,8 kJ/mol, ΔH°spal (CH3COOC2H5) = -2 254,2 kJ/mol [87 kJ] 2.17. Urči reakční teplo reakce, při níž by došlo (za standardních podmínek) k přeměně diamantu v grafit, znáte,li ΔH°spal (grafit) = -393,7 kJ/mol, ΔH°spal (diamant) = -395,7 kJ/mol. [-2 kJ] 2.18. Vypočítej reakční teplo reakce grafitu s vodíkem: C (grafit) + 2 H 2 (g) -> CH4 (g). ΔH°spal (CH4) = -890 kJ/mol, ΔH°spal (grafit) = -393,7 kJ/mol, ΔH°sluč (H2O) = -286 kJ/mol [-75,7 kJ] 2.19. Vypočtěte standardní reakční teplo reakce výroby chloridu uhličitého. CS2 (l) + 3 Cl2 (g) → CCl4 (s) + S2Cl2 (s), ∆H 0 = ?, známe-li ΔH°sluč ( CS2 (l)) = 87,9 kJ.mol-1, ΔH°sluč (CCl4 (s))= -139,2 kJ.mol-1, ΔH°sluč (S2Cl2 (s))= -60,2 kJ.mol-1
[–287,3 kJ.mol-1]
2.20. Vypočtěte standardní reakční teplo reakce: 6 C (s, grafit) + 3 H2 (g) → C6H6 (l), ∆H 0 =?, známe-li ΔH°spal (C (s, grafit)) = -393,1 kJ.mol-1 ΔH°spal (H2 (g)) = -285,6 kJ.mol-1 ΔH°spal (C6H6 (l)) = -3 268,8 kJ.mol-1 [53,4 kJ.mol-1]
2.21. Oxid železitý se redukuje vodíkem na železo. Vypočítej, kolik tepla je zapotřebí k vyredukování 10 g železa za standardních podmínek. ΔH°sluč ( Fe2O3 (s)) = -822,16 kJ.mol-1, ΔH°sluč ( H2O (g)) = -241,84 kJ.mol-1 [je třeba dodat 8,652 kJ tepla] 2.22. Vypočítej tepelné zabarvení reakce C(s) + H2O (g) -> CO (g) + H2 (g), známe-li ΔH°sluč ( H2O (g)) = -241,84 kJ.mol-1, ΔH°sluč ( CO (g)) = -110,46 kJ.mol-1, [131,38 kJ/mol, endotermní] 2.23. Vypočítej standardní slučovací teplo plynného ethylchloridu, je-li dáno standardní reakční teplo reakce 4 C2H5Cl (g) + 13 O2 (g) -> 2 Cl2(g) + 8 CO2 (g) + 10 H2 O (g) ΔH°= -5144,65 kJ.mol-1, a známe-li ΔH°sluč ( H2O (g)) = -241,84 kJ.mol-1, ΔH°sluč ( CO2 (g)) = -393,51 kJ.mol-1 [-105,45 kJ/mol] 2.24. Vypočítej reakční teplo hydrogenace ethenu na ethan. K výpočtu použijte standardní spalná tepla. Spalováním vzniká CO2 (g) a H2O (g). ΔH°spal ( C2H4 (g)) = -1410,97 kJ.mol-1, ΔH°spal ( C2H6 (g)) = -1559,88 kJ.mol-1, ΔH°sluč ( H2 (g)) = -285,84 kJ.mol-1 [-136,93 kJ/mol] 2.25. Vypočítej standardní reakční teplo reakce 3 CH4 (g) + CO2 (g) -> 2 C2H5OH (l), známe-li ΔH°sluč ( CO2 (g)) = -393,3 kJ.mol-1, ΔH°sluč ( C2H5OH (l)) = -277,61 kJ.mol-1, ΔH°sluč ( H2O (l)) = -285,77 kJ.mol-1, ΔH°spal ( CH4 (g)) = -890,36 kJ.mol-1 [61,52 kJ/mol] 2.26. Napište termochemickou rovnici pro reakci plynného vodíku a kyslíku, jestliže standardní slučovací teplo vodní páry je -241,84 kJ/mol. 2.27. Jaké je reakční teplo reakce N2 (g) + 3 H2 (g) -> 2 NH3 (g) jestliže víte, že při vzniku 0,5 molu NH3 se uvolní 23,1 kJ tepla? [-92,4 kJ/mol] 2.28. Jaké množství tepla se uvolní, jestliže zreaguje 16 g síry podle termochemické rovnice S (s) + O2 (g) -> SO2 (g) ΔH° = -297 kJ.mol-1 [-148,5 kJ] 2.29. Jaké množství tepla je třeba na rozklad 5 molů amoniaku na vodík a kyslík, známe-li 2 NH3 (g) -> 3 H2 (g) + N2 (g) ΔH° = 92,4 kJ.mol-1 [231 kJ]
2.30. Uvažujte reakci H2 + Cl2 → 2 HCl. Předpokládejme, že je souhrnem těchto reakcí: H2 → 2 H, Cl2 → 2 Cl, 2 H + 2 Cl → 2 HCl. Energie vazeb v H2 je 7,24.10-19 J, v Cl2 je 4,02.10-19 J, v HCl je 7,16.10-19 J. Vypočítej, jakou energii je třeba dodat na rozštěpení vazeb ve výchozích látkách a jaká energie se uvolní při vzniku HCl, jestliže: a) Stechiometrické koeficienty udávají počty reagujících atomů a molekul. b) Stechiometrické koeficienty udávají látková množství reagujících látek. [a) spotřebuje se 11,26.10-19 J, uvolní se 14,32.10-19 J, b) spotřebuje se 678,1 kJ/mol, uvolní se 862,4 kJ/mol] 2.31. Jaká je celková změna energie, ke které dochází při reakci H2 + Cl2 → 2 HCl. Uvažuj, že dochází k reakci a) 1 molekuly H2 a 1 molekuly Cl2 b) 1 molu H2 a 1 molu Cl2. [a) -3,06.10-19 J, b) -184,3 kJ/mol] 2.32. Určete, zda reakce CH3-CH3 → CH2=CH2 + H2 je exergonická, či endergonická, znáte-li energie vazeb: C-H 414 kJ.mol-1, C-C 335 kJ.mol-1, C=C 607 kJ.mol-1, H-H 431 kJ.mol-1. [endergonická] 2.33. Vypočítej reakční teplo reakce CH4 (g) + 4 F2 (g) -> CF4 (g) + 4 HF (g) . Vazebné energie jednotlivých vazeb jsou: C-H 415,47 kJ.mol-1, C-F 485 kJ.mol-1, F-F 159 kJ.mol-1, H-F 569 kJ.mol-1. [uvolní se 1918 kJ, reakce je tedy exotermní]
