Seminarium nr 3

Seminarium 3. I zasada termodynamiki
Zad. 1.
5 moli wody odparowano w temp. 373 K pod ciśnieniem 101,3 kPa. Ciepło molowe parowania wody
wynosi 40,66 kJ/mol. Oblicz zmianę energii wewnętrznej w tym procesie.
Zad. 2.
Porównaj pracę jaką wykonuje 1 mol helu o początkowej temperaturze 298 K i objętości V1 = 10,0 l,
rozprężając się do objętości V2 = 24,4 l
a) w procesie nieodwracalnym pod ciśnieniem 101,3 kPa
b) w teoretycznym izotermicznym procesie odwracalnym.
Zad. 3.
Oblicz zmianę entalpii 2 moli tlenku węgla (II) ogrzanego od 273 do 373 K pod stałym ciśnieniem,
jeżeli ciepło molowe tego gazu [ściśle: molowa pojemność cieplna gazu pod stałym ciśnieniem]
zmienia się z temperaturą wg równania:
Cp = 1,58 + 0,00026 T.
Zad. 4.
Oblicz efekt cieplny reakcji:
Al2O3 (st) + 3 SO3 (g) → Al2(SO4)3 (st)
w temp. 298 K pod stałym ciśnieniem 101,3 kPa, znając ciepła tworzenia reagentów w warunkach
standardowych:
∆Hotw, 298 (Al2O3 (st)) = - 1669,80 kJ/mol
∆Hotw, 298 (SO3 (g)) = - 395,20 kJ/mol
∆Hotw, 298 (Al2(SO4)3 (st)) = - 3434,00 kJ/mol.
Zad. 5.
Oblicz standardową molową entalpię tworzenia ciekłego etanolu ∆Hotw (C2H5OH (c)), gdy znane jest
standardowe ciepło reakcji:
C2H5OH (c) + 3 O2 (g) → 2 CO2(g) + 3 H2O(c)
∆Hro = - 1367,2 kJ
oraz ciepła tworzenia reagentów:
∆Hotw (CO2 (g)) = - 393,5 kJ/mol
∆Hotw (H2O (c)) = - 285,8 kJ/mol.
Zad. 6.
Oblicz ciepło reakcji:
3 C2H2 (g) → C6H6 (g)
w temp. 373 K pod ciśnieniem 1013 hPa, jeżeli znane jest ciepło tej reakcji w warunkach
standardowych [ściśle: standardowa entalpia molowa] ∆Hor, 298 = - 591,32 kJ/mol a ciepła molowe
[ściśle: molowe pojemności cieplne] reagentów pod stałym ciśnieniem wynoszą kolejno 43,93 i 81,64
J/(mol·K).
Zad. 7.
Oblicz efekt cieplny reakcji:
CH3OH (c) + 3/2 O2 (g) → CO2 (g) + 2 H2O (g)
w temp. 500 K i pod ciśnieniem 1013 hPa, znając entalpie tworzenia reagentów w warunkach
standardowych: - 238,70 kJ/mol (CH3OH (c)), - 393,51 kJ/mol (CO2(g)) i – 241,84 kJ/mol (H2O(g)) oraz
ciepła molowe pod stałym ciśnieniem kolejno: 81,6; 29,36; 37,13; 33,56 J/(mol·K).
Zad. 8.
Oblicz pracę objętościową wykonaną przez gaz w następstwie rozprężania od objętości 17 dm3 do 24
dm3 przeciwko stałemu ciśnieniu zewnętrznemu równemu 101,3 kPa.
Zad. 9.
Oblicz pracę objętościową w następstwie przereagowania 7 moli sodu z wodą w temp. 20 0C pod
ciśnieniem normalnym.
Zad. 10.
Podczas reakcji:
Al2O3 (st) + 3 SO3 (g) → Al2(SO4)3 (st)
w warunkach standardowych wydziela się ciepło ∆Hor, 298 = - 579,6 kJ. Przelicz to ciepło na warunki
izochoryczne.
Zad. 11.
Oblicz molowe ciepło tworzenia cyklopropanu:
3 C (st) + 3 H2 (g) → C3H6 (g)
znając standardowe entalpie spalania reagentów:
∆Hospal (C (st)) = - 393773 J/mol
∆Hospal (H2 (g)) = - 286030 J/mol
∆Hospal (C3H6 (g)) = - 2092772 J/mol.
Zad. 12.
W bombie kalorymetrycznej spalono w stałej objętości 1,285 g cykloheksanu w temp. 25 0C, przy
czym wydzieliło się 59867 J ciepła. Produktem reakcji były wyłącznie H2O (c) i CO2 (g):
C6H12 (c) + 9 O2 (g) → 6 CO2 (g) + 6 H2O (c).
Oblicz Q, W i ∆U oraz ∆H dla spalania 1 mola cykloheksanu (M = 84,15 g/mol) pod stałym ciśnieniem.
Zad. 13.
Znając molowe ciepło parowania benzenu w temp. wrzenia 80,1 oC pod ciśnieniem normalnym
∆Hopar = 30,76 kJ/mol, oblicz ∆H, W, ∆U w następstwie odparowania 1,0 kg benzenu (M = 78,1
g/mol). Zakładamy, że pary benzenu zachowują się jak gaz doskonały.
Zad. 14.
Po spaleniu 0,5 g naftalenu C10H8 (M = 128,2 g/mol) w bombie kalorymetrycznej temperatura układu
wzrosła o 1,92 oC. Pojemność cieplna układu kalorymetrycznego K = 10,47 kJ/K, a średnia
temperatura pomiaru wynosi ok. 25 oC.
Oblicz molowe ciepło spalania naftalenu pod stałym ciśnieniem w podanej temperaturze.
Zad. 15.
Etanol doprowadzono do wrzenia pod ciśnieniem normalnym. W wyniku przepływu prądu o
natężeniu 0,682 A i napięciu 12,0 V w czasie 500 s wyparowało 4,33 g etanolu (M = 46,07 g/mol).
Jakie jest molowe ciepło parowania w temp. wrzenia?
Zad. 16.
Oblicz pracę wykonaną przez układ w temp. 25 0C, gdy 50 g żelaza (M = 56 g/mol) reaguje z kwasem
chlorowodorowym
a) w zamkniętym naczyniu o stałej objętości
b) w otwartej zlewce.
Zad. 17.
W trakcie przemiany 1,0 mola CaCO3 (M = 100 g/mol) z kalcytu w aragonit zmiana energii
wewnętrznej wynosi 0,21 kJ. Oblicz różnicę pomiędzy zmianą entalpii i zmianą energii wewnętrznej,
gdy ciśnienie wynosi 1,0 bar. Gęstości tych minerałów wynoszą odpowiednio 2,71 i 2,93 g/cm3.
Zad. 18.
Za pomocą grzałki elektrycznej doprowadzono wodę do wrzenia pod stałym ciśnieniem 1,0 atm. W
wyniku przepuszczania prądu o natężeniu 0,5 A z zasilacza o napięciu 12 V w ciągu 300 s
odparowaniu uległo 0,798 g wody. Oblicz zmianę molowej energii wewnętrznej i molowej entalpii w
temp. wrzenia (373,15 K).
Zad. 19.
Oblicz zmianę energii wewnętrznej, wykonaną pracę oraz ciepło wymienione między układem a
otoczeniem podczas adiabatycznego rozprężania 0,1 mola argonu od objętości 0,5 l do 1,0 l. W
trakcie tego procesu gaz uległ ochłodzeniu od 25 do – 85 0C. Przyjmij, że w podanym zakresie
temperatury ciepło molowe gazu CV było stałe i wynosiło 12,48 J/(mol·K).
Zad. 20.
W wyniku rozprężania próbka argonu o początkowym ciśnieniu 100 kPa zwiększyła swoją objętość
dwukrotnie. Stosunek molowego ciepła w stałej objętości do molowego ciepła pod stałym ciśnieniem
dla argonu wynosi 3:5. Oblicz końcowe ciśnienie gazu, jeżeli proces rozprężania przebiegał:
a) w warunkach izotermicznych
b) adiabatycznych.
Zad. 21.
W teoretycznym procesie odwracalnym 0,25 mola gazu doskonałego ulega izotermicznemu sprężaniu
od objętości 50 l do 10 l. Oblicz wykonaną pracę i ciepło wymienione przez gaz z otoczeniem w temp
20 oC.
Zad. 22.
Oblicz standardową entalpię molową spalania propenu, znając standardowe entalpie następujących
reakcji:
CH2=CHCH3 (g) + H2 (g) → CH3CH2CH3 (g) ; - 124 kJ
CH3CH2CH3 (g) + 5 O2 (g) → 3 CO2 (g) + 4 H2O (c); - 2220 kJ
H2 (g) + 1/2 O2 (g) → H2O (c); - 286 kJ