Termochimie; sarcini de absolvire la nivel mediu; Grupul de talente VeBio

4/k-1 (Mai 2005, Sarcina 5 B)

nivel

Un amestec gazos conținând 40,0% în volum de metan și 60,0% în volum de propan a fost complet ars.
ΔkH (metan (g)) = −74,9 kJ/mol; ΔkH (propan (g)) = −104,0 kJ/mol;
ΔkH (CO2 (g)) = −394,0 kJ/mol; ΔkH (H2O (f)) = −286,0 kJ/mol

a) Scrieți ecuația reacției pentru arderea perfectă a două hidrocarburi și calculați căldura reacției. (Vaporii de apă se condensează în timpul arderii.)
b) Cât kJ de căldură este eliberat în 25.0 În timpul arderii a 1,00 dm 3 de amestec standard de gaze la ° C?
c) Care a fost masa amestecului gazos de pornire 1,00 dm 3?

4/k-2 (Februarie 2006, Sarcina 5)

Mulți din sectorul energetic vorbesc despre criza petrolului. Între timp, experimentele sunt în desfășurare, deoarece pot fi înlocuiți derivați din petrol. O opțiune pare să fie un motor alimentat cu alcool. Comparați producția de energie a motoarelor pe benzină și cu alcool!

Folosiți următoarele date pentru calcule:
ΔkH (octan) = –372 kJ/mol ρ (octan) = 0,720 g/cm 3
ΔkH (etanol) = –278 kJ/mol ρ (etanol) = 0,790 g/cm 3
ΔkH (CO2) = –394 kJ/mol (1,00 litri = 1,00 dm 3)
ΔkH (vapori de apă) = –242 kJ/mol

a) Scrieți ecuația reacției pentru arderea perfectă a etanolului și calculați căldura reacției!
b) Să presupunem că benzina este pur octanică. Scrieți ecuația arderii perfecte a octanului și calculați căldura de reacție!
c) Calculați volumul de etanol ars la arderea a 1,00 litri de benzină?

4/k-3 (Octombrie 2006, Sarcina 8)

Acidul citric (C6H8O7) este un component al gemurilor, jeleurilor și sucurilor, care este produs industrial prin fermentarea unei soluții de zahăr (zaharoză) (fermentarea prin ciuperci) folosind oxigenul din aer conform următoarei ecuații de reacție:

Căldura de formare a substanțelor dizolvate: ΔkH (H2O (f)) = –286 kJ/mol, ΔkH (zaharoză) = –2226 kJ/mol, ΔkH (acid citric) = –1544 kJ/mol

Ar (H) = 1,00; Ar (C) = 12,0; Ar (O) = 16,0

a) Calculați căldura de reacție a procesului!
(b) Dacă conținutul total de zahăr de 20,0 kg dintr-o soluție de zahăr de 65,0% în greutate este transformat în acid citric prin această metodă, ce procent din greutatea soluției rezultate va fi în principiu acid citric?
c) Calculați cantitatea de căldură eliberată în timpul procesului în cauză b)?

4/k-4 (Mai 2007, sarcina 5 B)

În corpul uman, producția de energie are două posibilități: oxidarea biologică și fermentarea lactică. În ambele procese, conversia glucozei are loc în mai multe etape catalizate de enzime. Această materie organică este preluată de celulele din sânge, unde cantitatea medie este de 1,00 g/dm 3. Volumul total total de sânge al unui adult este de 5,50 litri. Glucoza este stocată de organism sub formă de glicogen în ficat și mușchi între mese. Oxidarea biologică este un proces de producere a energiei mult mai eficient. Acest lucru se poate întâmpla atunci când există suficient oxigen în organism. În acest caz, zahărul devine dioxid de carbon și apă.

Un bărbat sănătos cu vârsta de peste 14 ani are nevoie de 12.000 kJ de energie utilizabilă pe zi, iar o femeie are nevoie de 10.000 kJ de energie utilizabilă pe zi.

a) Dați formula pentru glucoză. Scrieți ecuația de reacție a oxidării biologice. Calculați căldura de reacție a procesului!
b) Se indică nivelul mediu de zahăr din sânge în mmol/l!
c) Câte g de dextroză ar trebui să ardă corpul unui bărbat care face o muncă moderată într-o zi, presupunând că își acoperă doar nevoile energetice? (Să presupunem că energia eliberată este utilizată 100% de către organism.)

4/k-5 (Octombrie 2008, sarcina 8)

N2O (gaz) este un gaz incolor, cu miros dulce, care este utilizat și ca anestezic și ca gaz de umplere pentru cartușele de sifon din spumă. Poate fi folosit pentru spumarea înghețatelor și a înghețatei datorită proprietății sale de a fi solubil în grăsimi vegetale sub presiune și insipid și netoxic în cantități mici. Formează amestecuri explozive cu amoniac producând azot elementar și vapori de apă. Poate fi ușor preparat prin încălzirea ușoară (250 ° C) a ingredientului activ al sării de sare (azotat de amoniu) în timp ce subprodusul este apă.

a) Greutatea de umplere a unui cartuș de sifon din spumă este de 5,50 grame. Calculați câte molecule înseamnă acest lucru!
b) Scrieți ecuația pentru producția de gaze arse! Calculați masa de azotat de amoniu care poate fi utilizată pentru a produce gazele de ardere necesare pentru umplerea a 10 cartușe.!
c) Scrieți și aranjați ecuația de reacție a exploziei gazelor de ardere cu amoniac și calculați căldura de reacție!

4/k-6 (7 mai, sarcina 7)

În 1936, Otto Hahn și Fritz Strassmann au observat că, bombardând 235 U cu neutroni lenti, nucleul de uraniu avea două, periodic sau cam așa ceva. s-a destrămat în miezul mijlociu și mai mulți neutroni. El a numit fenomenul fisiune nucleară. Reacția care are loc:

92 235 U + 0 1 n → 92 236 U → 36 90 Kr + 56 143 Ba + 3 0 1 n ΔrH = –1.90⋅1010 kJ/mol

În timpul fisiunii, o cantitate semnificativă de energie este eliberată. În timpul fisiunii nucleare, se produc mai mulți neutroni decât se consumă la începutul procesului. Excesul produs poate fi utilizat pentru a provoca despicarea ulterioară a semințelor. Cu o masă adecvată de 235 U, reacția în lanț devine autosusținută.

În reactoarele nucleare, căldura eliberată din materialul fissil este transformată în curent electric. Se are grijă să elibereze doar cantitatea necesară de energie în reactor, astfel încât reacția în lanț este reglată.

Ar (H) = 1.000, Ar (C) = 12.00, Ar (235 U) = 235
ΔkH (CO2 (g)) = –394 kJ/mol,
ΔkH (H2O (f)) = –286 kJ/mol,
ΔkH (octan (g)) = –209 kJ/mol

ρ (octanic) = 0,703 g/cm 3

a) Ce este un izotop? Din textul de mai sus, scrieți un exemplu de izotopi și dați numărul lor de protoni și neutroni!
(b) 1,00 g de energie eliberată de fisiunea izotopului U5 235?
c) Câtă energie este eliberată la arderea a 1,00 litri (1,00 l = 1,00 dm 3) de benzină (La 25 ° C, presiune standard) dacă se presupune că este format doar din octan?
(d) Câți litri de benzină (numai octanic) consumă atât de multă energie 1,00 g pentru fisiunea miezului de 235 U?

4/k-7 (Sarcina 8, octombrie 2009)

Etanolul și metanolul sunt solvenți excelenți, materii prime pentru o gamă largă de compuși organici și sunt folosiți și ca combustibil și aditivi pentru combustibil.
Să presupunem că proiectăm vehicule care funcționează cu 100% metanol sau etanol și că trebuie să dovedim că, teoretic, utilizarea etanolului sau metanolului este mai economică! De asemenea, ignorăm pierderile de energie care apar în calculele noastre!

De asemenea, ne uităm la ce material este mai împovărător pentru mediu în ceea ce privește emisiile de CO2!

Folosim următoarele date pentru munca noastră:
Densitate 100% metanol: 0,791 g/cm 3, densitate 100% etanol: 0,789 g/cm 3 .

Material Căldura de formare (kJ/mol)
CH3OH (f) - 238,8
C2H5OH (f) - 277,8
CO2 (g) - 394,0
H2O (g) - 242,0

a) Calculați volumul de dioxid de carbon produs la arderea a 100,0-100,0 cm 3 metanol sau etanol la presiunea standard și 25,0 ° C!
b) Calculați căldura de reacție pentru procese de ardere perfecte!
c) Calculați cantitatea de energie eliberată în timpul arderii complete de 100,0-100,0 cm3 de metanol sau etanol!
d) Pe baza calculelor dvs., care combustibil oferă mai multă energie pentru același volum (unitar) de CO2 emis?

4/k-8 (Sarcina 8, mai 2010)

În timpul fotosintezei, materia organică se formează din dioxid de carbon și apă sub influența energiei luminoase, în timp ce se formează oxigen. Ecuația simplificată brută (de stabilit) a procesului poate fi dată după cum urmează:

Ar (H) = 1.000, Ar (C) = 12.00, Ar (O) = 16.00

Sunt cunoscute următoarele date:

CO2 (g) H2O (f) C2H5OH (f) C6H12O6 (sz)
Căldura de formare (kJ/mol) –394,0 –286,0 –278,0 –1275

a) Determinați căldura de reacție a fotosintezei!
b) În principiu, câtă energie este necesară pentru a produce 1.000 kg de glucoză în timpul fotosintezei?
(c) La formarea vinului, glucoza formată, printre altele, prin fotosinteză este transformată în alcool prin fermentare alcoolică. Scrieți ecuația de reacție ordonată pentru fermentația alcoolică!
d) Calculați căldura de reacție a fermentației. Ce procent din energia încorporată în fotosinteză este eliberat în timpul fermentației alcoolice?

4/k-9 (8 octombrie, sarcina 8)

O hidrocarbură saturată conține 83,3% din greutate carbon și 16,7% din greutate hidrogen.

14,4 g de hidrocarburi sunt complet arse. Ar (H) = 1,00, Ar (C) = 12,0

Denumirea compusului ΔkH (kJ/mol) Denumirea compusului ΔkH (kJ/mol)
Metan (g) - 74,4 Ciclopentan (g) - 76,3
Etan (g) - 83,3 Hexan (f) –167
Etenă (g) 52,5 Heptan (f) –188
Propan (g) –105 Octan (f) –209
Propenă (g) 20.0 Nonan (f) –228
Propină (g) 185 Benzen (f) 82,6
Butan (g) –126 Toloul (f) 111
Butin (f) 141 Dioxid de carbon (g) –394
Pentan (g) –147 Apă (f) –286

a) Care este formula moleculară a unei hidrocarburi?
b) Scrieți ecuația arderii perfecte!
c) Calculați căldura de reacție a arderii hidrocarburii folosind datele din tabel!
d) Câtă căldură este eliberată în timpul arderii a 14,4 g de hidrocarburi?

4/k-10 (Mai 2012, Sarcina 6 B)

Într-un vas, s-au amestecat 12,0 moli de monoxid de carbon gazos și 4,00 moli de oxigen gazos, iar o scânteie a reacționat cu cele două gaze. Ar (C) = 12,0, Ar (O) = 16,0, ΔkH (CO (g)) = –113,4 kJ/mol, ΔkH (CO2 (g)) = –394,4 kJ/mol

(a) Calculați procentajul din masă al amestecului gazos de pornire!
b) Calculați compoziția% a amestecului gazos rezultat!
c) Calculați cantitatea de schimbare a energiei care a însoțit procesul de mai sus!

4/k-11 (Sarcina 8, octombrie 2012)

Conținutul energetic al alimentelor este caracterizat de „calorii”, care este de fapt energia termică care este eliberată în organism pe măsură ce acestea ard. Unitatea de căldură eliberată a fost anterior kilocaloria (kcal), dar de la introducerea sistemului de unități SI, unitatea internațională oficială a fost jouli (J) și, respectiv, kilojoule (kJ); 1 kcal corespunde la 4,18 kJ. Nutrienții care furnizează energie în alimente sunt carbohidrații, grăsimile și proteinele.

Un tânăr de 25 de ani aprox. Pentru un tânăr care cântărește 60 kg, dacă efectuați un exercițiu zilnic mediu, aprox. Ai nevoie de 2200 kcal de energie.

O băutură răcoritoare are un conținut de zahăr de sfeclă de 11,2 g/100 cm 3 și nu are alți nutrienți energetici.

Ar (H) = 1,00, Ar (C) = 12,0, Ar (O) = 16,0

a) Câte calorii „consumăm” dacă bem jumătate de litru (0,500 l) (1 litru = 1 dm 3) din băutura răcoritoare de mai sus? (Se presupune că zahărul este sub formă de zahăr de sfeclă (zaharoză) în băutura răcoritoare.) Scrieți ecuația reacției pentru arderea zaharozei și calculați, de asemenea, căldura reacției!
b) O jumătate de litru de băutură răcoritoare este procentul din aportul mediu zilnic de energie?

4/k-12 (7 mai 2014, Sarcina 7)

Acroleina, un lichid organic, toxic format în timpul descompunerii termice a grăsimilor și uleiurilor, este utilizat în cantități mari de industrie ca materie primă pentru producția de plexiglas. Este chiar folosit ca erbicid în canalele de irigații, dar această substanță poate contamina și rachiul dacă este gătit din piure contaminat cu sol.

(a) Calculați formula empirică pentru acroleină dacă procentul său în masă este după cum urmează: C: 64,29% H: 7,14% O: 28,57%
b) Determinați formula moleculară a acroleinei dacă știm că molecula sa conține un singur atom de oxigen. De asemenea, desenați o posibilă formulă constituțională dacă știți că conține o grupare formil!
c) Folosind datele date, calculați cantitatea de căldură eliberată atunci când 10,0 cm 3 de acroleină sunt complet arse!

ρ (acroleină) = 0,840 g/cm 3 ΔkH (acroleină) = –74,0 kJ/mol

4/k-13 (Octombrie 2015, sarcina 8)

Aluminiul este adesea utilizat în producția industrială a altor metale (de exemplu, V, Cr, W, Mn), mai ales în timpul reacțiilor termice. Oxidul metalic de redus este amestecat cu pulbere de aluminiu și reacția este inițiată de un fel de amestec de aprindere. Este un proces puternic exoterm în care, pe lângă metal, se formează și alumină. Producția de mangan începe de la reacția oxidului de mangan (IV) (MnO2) și a pulberii de aluminiu.

a) Scrieți ecuația ordonată a reacției!

Fierul poate fi produs și printr-o reacție termică. Acest proces nu este utilizat pentru producția industrială de fier, dar este cel mai adesea utilizat în laborator pentru a demonstra reacțiile la termite. Procesul se desfășoară în conformitate cu următoarea ecuație de reacție:

b) Calculați căldura de reacție a procesului pe baza datelor date!

La 30,0 g oxid de fier (III), s-au amestecat 8,10 g pulbere de aluminiu și s-a început reacția.

c) Calculați masa oxidului de fier neconvertit (III)!
d) Calculați cantitatea de căldură degajată în timpul reacției!

4/k-14 (8 mai 2016, Sarcina 8)

Nitroglicerina este un exploziv foarte eficient.

Formulă:
Explozia sa are loc, de asemenea, ca urmare a unei lovituri sau a unui efect sonor mai puternic. Oxigenul nu este necesar pentru o explozie, deoarece are loc un proces de descompunere: se formează dioxid de carbon gazos, vapori de apă, azot și oxigen gazos. Explozia poate fi explicată nu numai prin exoterma reacției, ci și prin formarea unei cantități foarte mari de molecule de gaz în proces, care contribuie puternic la efectul exploziv odată cu creșterea presiunii.

a) Scrieți ecuația ordonată a reacției care are loc în timpul exploziei de nitroglicerină!
b) Comparați condițiile energetice ale exploziei nitroglicerinei și arderea perfectă a unei substanțe inflamabile, dietil eter.!
Scrieți ecuația reacției termochimice pentru arderea dietil eterului!
Pentru ambele reacții, calculați căldura reacției și determinați cantitatea de căldură eliberată în timpul exploziei a 1,00 g de nitroglicerină și arderea completă a 1,00 g de eter.!

(Căldura de formare a nitroglicerinei –370 kJ/mol, dietil eter –272 kJ/mol, vapori de apă –242 kJ/mol, dioxid de carbon –394 kJ/mol)

c) Calculați coeficientul cantității de produse și materii prime pentru explozia nitroglicerinei și arderea completă a dietil eterului!
Determinați (comparativ cu eterul) că valoarea căldurii de reacție sau creșterea numărului de molecule este mai responsabilă pentru efectul exploziv al nitroglicerinei!

4/k-15 (5 mai 2017, Sarcina 5)

Un amestec de gaze conținând 45,0% în volum de propan și 55,0% în volum de butan a fost complet ars. La sfârșitul procesului, vaporii de apă formați se condensează.

ΔkH (propan (g)) = –104 kJ/mol; ΔkH (butan (g)) = –144 kJ/mol
ΔkH (CO2 (g)) = –394 kJ/mol; ΔkH (H2O (f)) = –286 kJ/mol

a) Scrieți ecuația ordonată a reacțiilor de ardere!
b) Calculați căldura de reacție pentru ecuațiile de reacție prescrise!
c) Calculați cantitatea de căldură degajată în timpul arderii de 2,00 m 3 dintr-un amestec standard de gaz sub presiune la 25 ° C!

4/k-16 (Mai 2019, Sarcina 5 B)

În timpul flambării, alimentele sunt turnate cu un lichid alcoolic și apoi aprinse. Această procedură poate face ca servirea anumitor alimente să fie foarte spectaculoasă. Un amestec de alcool etilic și apă poate fi aprins în funcție de compoziție. Căldura generată de arderea alcoolului trebuie să furnizeze cantitatea de căldură necesară pentru evaporarea apei. Dacă această condiție este îndeplinită, amestecul poate fi aprins.

Următoarele date sunt disponibile pentru calcule (cu excepția maselor molare):

ρ (etanol) = 0,789 g/cm 3 ρ (apă) = 1,00 g/cm 3
ΔkH (CH3CH2OH (f)) = - 278 kJ/mol ΔkH (H2O (g)) = - 242 kJ/mol
ΔkH (CO2 (g)) = - 394 kJ/mol Căldura evaporării apei + 44 kJ/mol

a) Introduceți căldura de formare a apei lichide!
b) Scrieți ecuația de reacție pentru arderea perfectă a alcoolului etilic și determinați căldura de reacție pentru ecuație dacă știm că se produce vapori de apă în timpul arderii!
c) Să presupunem că numai 15,0% din căldura din arderea alcoolului este utilizată pentru a evapora apa din amestec. Care este volumul maxim de apă care poate fi amestecat cu 100 cm 3 de alcool, astfel încât amestecul să poată fi aprins? De asemenea, dați procentul în greutate al amestecului astfel obținut!