Seminarium nr 4x

Seminarium 4 – II zasada termodynamiki
Zad. 1.
Nitrobenzen wrze w temp. 454,5 K a jego molowe ciepło parowania i masa molowa mają
kolejno wartość 50,87 kJ/mol i 123,11 g/mol. Oblicz zmianę entropii w następstwie
odparowania 20 g benzenu w temp. wrzenia.
Zad. 2.
12 l azotu pod ciśnieniem 101,3 kPa ogrzewano izobarycznie od temp. 273 K do 373 K.
Oblicz zmianę entropii w tym procesie, zakładając Ŝe azot zachowuje się jak gaz doskonały,
dla którego CV = 5/2 R.
Zad. 3.
Oblicz zmianę entropii w następstwie ogrzewania 58,83 g As2O3 ( M = 197,84 g/mol) od
temp. 298 K do 700 K, wiedząc Ŝe molowa pojemność cieplna tego związku w warunkach
izobarycznych jest określona wzorem: Cp = 35,0 + 0,203 T.
Zad. 4.
Oblicz zmianę entropii spowodowaną zamianą 1 mola wody o temp. 298 K w parę o temp.
500 K pod ciśnieniem 101,3 kPa na podstawie poniŜszych danych:
Cp (H2O (c)) = 75,36 J/(mol·K)
Cp (H2O (g)) = (30,0 + 0,010 T)
∆Hpar = 40,75 kJ/mol.
Zad. 5.
Dwa mole gazu rozpręŜają się odwracalnie i izotermicznie w temp. 298 K z objętości V1 = 20
l do V2 = 40 l. Oblicz pracę objętościową gazu i zmianę jego entropii w tym procesie.
Zad. 6.
Oblicz zmianę entropii mającą miejsce przy zamianie 1 mola wody przechłodzonej do temp.
263 K na lód o tej samej temperaturze. Ciepło molowe lodu jest równe 36,36 J/(mol · K) a
wody jako cieczy 75,36 J/(mol · K). Molowe ciepło topnienia lodu wynosi 6,0 kJ/mol.
Zad. 7.
Oblicz zmianę entropii dla następujących procesów chemicznych przeprowadzonych w
warunkach standardowych, znając standardowe molowe entropie reagentów:
I) 3 C2H2 (g) → C6H6 (c)
II) C (grafit) + O2 (g) → CO2 (g)
III) C6H5NO2 (c) + 3 H2 (g) → C6H5NH2 (c) + 2 H2O (c).
S0298 [J/(mol · K)]:
C2H2 (g) 200,80; C6H6 (c) 175,30; C (grafit) 5,69; O2 (g) 205,03;
CO2 (g) 213,60; C6H5NO2 (c) 224,0; H2 (g) 130,60; C6H5NH2 (c) 192,0; H2O (c) 69,96.
Zad. 8.
Oceń, która z odmian alotropowych węgla, diament czy grafit, jest trwalsza w warunkach
standardowych, znając molowe entalpie spalania:
∆Hospal, 298 (C(diament)) = - 395405 J/mol
∆Hospal, 298 (C (grafit)) = - 393514 J/mol
oraz molowe entropie reagentów:
So 298 (C (diament)) = 2,44 J/(mol·K)
So298 (C (grafit)) = 5,69 J/(mol·K).
Zad. 9.
Zmiana entalpii dla procesu:
2 Hg (c) + Cl2 (g) → Hg2Cl2 (st)
przeprowadzonego w warunkach standardowych jest równa -264,85 kJ/mol. Oblicz zmianę
entropii dla tego procesu, wiedząc Ŝe zmiana entalpii swobodnej jest równa -210,6 kJ/mol.
Zad. 10.
Oblicz W, ∆U, ∆S i ∆G dla izotermicznej i odwracalnej kompresji 2 moli gazu doskonałego
od ciśnienia p1 = 5,065 · 103 Pa do ciśnienia p2 = 1,013 · 104 Pa w temp. 773 K, wiedząc Ŝe
dla spręŜania lub rozpręŜania gazu doskonałego ∆H = 0.
Zad. 11.
Opierając się na znajomości standardowych molowych entalpii swobodnych tworzenia
reagentów, oceń moŜliwość syntezy etylenu (C2H4) w temp. 298 K
a) z acetylenu (C2H2) i wodoru
b) przez odwodornienie etanu (C2H6)
∆Gotw, 298 (C2H2 (g)) = 209,20 kJ/mol
∆Gotw, 298 (C2H4 (g)) = 68,11 kJ/mol
Zad. 12.
Oblicz zmianę standardowej entropii reakcji rozpadu węglanu srebra:
Ag2CO3 (st) → Ag2O (st) + CO2 (g)
mając dane standardowe molowe entropie reagentów:
So298 (Ag2CO3 (st)) = 167,4 J/(mol ·K)
So298 (Ag2O (st)) = 121,7 J/(mol ·K)
So298 (CO2 (g)) = 213,6 J/(mol ·K).
Zad. 13.
Oblicz zmianę entalpii swobodnej reakcji:
CO2 (g) + 4 H2 (g) → CH4 (g) + 2 H2O (g)
mając dane standardowe molowe entalpie tworzenia i standardowe molowe entropie
reagentów:
So298 (CO2 (g))= 213,60 J/(mol ·K)
∆Hotw, 298 (CO2 (g)) = - 393,51 kJ/mol
So298 (H2 (g))= 130,60 J/(mol ·K)
∆Hotw, 298 (CH4 (g)) = - 74,85 kJ/mol
o
S 298 (CH4 (g))= 196,20 J/(mol ·K)
∆Hotw, 298 (H2O (g)) = - 241,84 kJ/mol.
o
S 298 (H2O (g)) = 188,74 J/(mol ·K)
Zad. 14.
Oblicz zmianę entalpii swobodnej reakcji:
C (st) + 2 H2O (g) → CO2 (g) + 2 H2 (g)
w warunkach standardowych na podstawie standardowych entalpii swobodnych tworzenia
reagentów:
∆Gotw, 298 (H2O (g)) = - 228,59 kJ/mol
∆Gotw, 298 (CO2 (g)) = - 394,38 kJ/mol.
Zad. 15.
Oblicz entalpię swobodną reakcji:
2 NO (g) + O2 (g) → 2 NO2 (g)
w warunkach standardowych, znając standardowe molowe entropie reagentów oraz
standardową entalpię reakcji:
So298 (NO (g)) = 210,62 J/(mol ·K)
So298 (O2 (g)) = 205,03 J/(mol ·K)
So298 (NO2 (g)) = 240,45 J/(mol ·K)
∆Hor = 113,2 kJ.
Zad. 16.
∆H i ∆S dla przemiany fazowej wody ciekłej w lód w temp. - 10 0C i przy ciśnieniu 101,3 kPa
wynoszą odpowiednio - 5619,1 J/mol i - 20,54 J/(mol ·K). Oblicz ∆G
Zad. 17.
W temperaturze 20 0C wypoczywający człowiek oddaje dziennie do otoczenia 100 W ciepła.
Oblicz towarzyszącą temu zmianę entropii otoczenia w ciągu dnia.
Zad. 18.
Jaką masę glukozy musi skonsumować ptak o masie ciała 30 g, aby mógł frunąć na grzędę,
znajdującą się na wysokości 10 m? Wiadomo, Ŝe dla utleniania glukozy (M = 180 g/mol) do
CO2 i pary wodnej ∆Gor, 298 = - 2828 kJ/mol.
Zad. 19.
Oblicz zmianę entropii układu gdy argon o objętości 500 cm3 w temp. 25 oC i pod ciśnieniem
1,00 atm ulega spręŜeniu do objętości 50 cm3 z jednoczesnym ochłodzeniem do temp. - 25 oC.
Ciepło molowe argonu [ściśle: molowa pojemność cieplna] w stałej objętości wynosi 12,48
J/(mol ·K).
Zad. 20.
Gdy 1 mol glukozy w temp. 25 0C ulega utlenieniu do ditlenku węgla i wody zgodnie z
równaniem:
C6H12O6 (st) + 6 O2 (g) → 6 CO2 (g) + 6 H2O (c)
wyznaczone z pomiaru kalorymetrycznego wielkości termodynamiczne wynoszą:
∆U = - 2808 kJ i ∆S = 182,4 J/K.
Jaka ilość energii moŜe być uzyskana
a) jako ciepło pod stałym ciśnieniem 1 atm
jako praca?
Zad. 21.
Jaka ilość energii (pracy nieobjętościowej) jest dostępna dla organizmu, na podtrzymanie
aktywności układu nerwowego i mięśni, gdy spaleniu ulegnie 50 g glukozy (M = 180 g/mol)
w temp. 37 0C (temp. krwi)? Zmiana entropii dla tej reakcji w powyŜszej temp. wynosi 182,4
J/(mol ·K) a ∆Hospal, 37 oC (C6H12O6 (st)) = - 2808 kJ/mol.