Іспит домашнього завдання Chem I 3

На цій сторінці є всі необхідні домашні завдання для матеріалу, викладеного в третьому іспиті першого семестру загальної хімії. Підручник, пов’язаний із цим домашнім завданням, є ХІМІЯ Центральна наука Браун, ЛеМей та ін. Останнє видання, яке я вимагав від студентів, було 12-е видання (CHEMISTRY The Central Science, 12-е видання Брауна, Лемея, Бурстена, Мерфі та Вудварда), але будь-яке видання цього тексту буде відповідати цьому курсу.

chem

Примітка: Ви є очікуваний щоб перейти до кінця розділу завдань у своєму підручнику, знайти подібні запитання та також розробити ці проблеми. Це просто вимагається перелік проблем для цілей вікторини. Ви також повинні вивчити Вправи в межах розділів. Вправи - це опрацьовані приклади питань у зворотному розділі. Навчальний посібник також має відпрацьовані приклади.

Це питання без голови. Питання підручника матимуть додаткову інформацію, яка може бути корисною і яка пов’язує проблеми із реальними життєвими програмами, багато з яких у біології.

Термохімія (гл. 5)

  1. Дайте відповіді на наступні питання хімії.
    • Який перший закон термодинаміки? Відповідь Енергію неможливо створити або знищити, вона може змінити форму, але загальна кількість енергії у Всесвіті залишається незмінною. Енергія зберігається.
    • Що таке функція держави? Відповідь Величини державних функцій не залежать від шляху. Будь-яка властивість системи, наприклад температура, де значення цієї властивості не залежить від того, як воно надійшло, є функцією стану.
    • Напишіть вираз першого закону термодинаміки через внутрішню енергію та визначте словами та рівняннями, що таке кожен термін. Відповідь ΔE = q + w, де ΔE - зміна внутрішньої енергії, q - тепло, додане або відведене, w - робота, виконана в системі або системою.

q = CΔT і w = - PΔV

C - теплоємність, ΔT - зміна температури, P - тиск, ΔV - зміна об'єму.

  • Дайте визначення екзотермічного та ендотермічного. Які математичні ознаки внутрішньої енергії та ентальпії, коли процес екзотермічний? Відповідь Екзотермічний означає, що енергія віддається від системи, а ендотермічна - це коли енергія поглинається системою. І ΔE, і ΔH є негативними для екзотермічних процесів.
  • За якої умови ΔE = q? За якої умови ΔH = q? Відповідь Оскільки w = -PΔV, q = CΔT та ΔE = q + w, при постійному обсязі (ΔV = 0)
    ΔE = CvΔT + 0 = qv, де індекс v вказує постійний об'єм.

    Під постійним тиском ΔH = CpΔT = qp.

    0,88 г клейкого ведмедя спалюють у бомбовому калориметрі. Температура починалася з 21,5 ° C і вирівнювалася до 24,2 ° C. Виробник калориметра бомби визначив теплоємність калориметра 11,4 кДж/° С. Обчисліть теплоту згоряння на грам клейкого ведмедя. Відповідь ΔE = CvΔT = (11,4 кДж/° C) (24,2-21,5 ° C) = (11,4 кДж/° C) (2,7 ° C) = 30,78 кДж

    (30,78 кДж)/(0,88 г) = 34,98 кДж/г. Коли 100 г зразка метану, CH4, спалюється в калориметрі-бомбі, температура змінюється від 21 ° C до 31 ° C і виділяється 2200 Дж тепла. Яка питома теплота метану? Відповідь ΔE = CvΔT ⇒ Cv = ΔE/ΔT = (2200 Дж)/(10 ° C) = 220 Дж/° C

    Питома теплоємність = Cv/g = (220 Дж/° C)/(100 g) = 2,20 J/g- ° C

  • Встановлено, що температура блоку міді 0,85 кг становить 21 ° C. Мідь поміщали на сонце і температуру підвищували до 28 ° С. Припустимо, що питома теплоємність міді становить 0,385 Дж/г- ° C, і визначте кількість теплоти, що поглинається блоком міді. Відповідь ΔH = CpΔT = (850 г) (0,385 Дж/г- ° C) (7 ° C) = 2291 Дж = 2,3 кДж

  • 0,258 г шматочка твердого калію поміщають у воду всередину калориметра кавової чашки, що призводить до енергійної реакції. Припустимо загальний об’єм 100 мл для отриманого розчину. Температура розчину змінюється від 22 ° C до 25,1 ° C внаслідок реакції. Скільки теплоти утворюється на грам калію для цієї реакції? Припустимо, що густина розчину після реакції є щільністю води, а теплоємність розчину та реакційного посудини обумовлена ​​лише водою, яка має питому теплоємність 4,184 Дж/г- ° C. Відповідь ΔH = CpΔT = (100 г) (4,184 Дж/г- ° C) (3,1 ° C) = 1297 Дж

    (1297 Дж)/(0,258 г) = 5027 Дж/г.. 22,99 г зразка натрію реагують з 1,0 л води в калориметрі з постійним тиском наступним чином:

    Температура води коливається від 20 ° C до 65 ° C. Припустимо, що об’єм розчину залишається 1,0 л, але щільність змінюється до 1,02 г/мл, а питома теплоємність змінюється до 4,00 Дж/г- ° С. Скільки теплоти виробляється на кожен утворений моль Н2 (г)? Відповідь ΔH = CpΔT = (1000 мл) (1,02 г/мл) (4,00 Дж/г- ° C) (45 ° C) = 183600 Дж = 183,6 кДж

    (183,6 кДж)/(0,5 моль Н2 (г)) = 367,2 кДж на моль Н2 (г). 1,5 кг блоку Ni при 100 ° C поміщають у 500 мл води з температурою 21 ° C. Яка кінцева температура, якщо припустити, що питома теплоємність Ni дорівнює 0,44 Дж/г- ° C, а питома теплота води 4,184 Дж/g- ° C. Підказка: загальна втрата тепла дорівнює загальній кількості отриманого тепла! Відповідь Загальна втрата тепла за Ni = (1500 г Ni) (0,44 Дж/г- ° C) (100 ° C - Tf)

    Загальне нагрівання, отримане H2O = (500 мл) (1 г/1 мл) (4,184 Дж/г- ° C) (Tf - 21 ° C)

    Встановіть два вирази рівними один одному і розв’яжіть для Tf = 40 ° C.

    Зверніть увагу, що для обчислення загальної кількості тепла, втраченого Ni, кінцеву температуру віднімали від початкової температури, щоб у підсумку отримати позитивне число.

    Інший спосіб подивитися на це - написати вирази для ΔH Ni та ΔH води, а потім зробити ΔH для Ni від’ємним від ΔH для води. Це тому, що Ni віддає тепло, а вода поглинає однакову кількість тепла.

    Тоді ΔHwater = -ΔHNi отримує ті самі вирази, що і вище.

  • Яка хімічна реакція відповідає ΔH o f для кожної з наступних речовин?
    • Відповідь HClO ½H2 (g) + ½Cl2 (g) + ½O2 (g) → HClO
    • C2H5OH Відповідь 2C (s) + 3H2 (g) + ½O2 (g) → C2H5OH
    • KMnO4 Відповідь K (s) + Mn (s) + 2O2 → KMnO4
  • Використовуйте Додаток C для розрахунку ΔH ° для кожної з наступних реакцій?
    • 4FeO (s) + O2 (g) → 2Fe2O3 (s) Відповідь ΔHrxn = (2 моль) (- 822,16 кДж/моль) - (4 моль) (- 297,9 кДж/моль) = -452,72 кДж
    • H2SO4 (l) + 2NaCl (s) → 2HCl (g) + Na2SO4 (s) Відповідь (-1387,1 кДж) + (2) (- 92,30 кДж) - (-814,0 кДж) - (2) (- 410,9 кДж) = 64,1 кДж
    • 4HNO3 (g) + 2H2O (g) → 2N2H4 (g) + 7O2 (g) Відповідь (2) (95,4 кДж) + 0 - 4 (-134,63 кДж) - (2) (- 241,82 кДж) = 1212 кДж
    • C2H5OH (l) + O2 (g) → H2O (l) + CO2 (g) Відповідь (-285,83 кДж) + (-393,5 кДж) - (-277,7 кДж) - 0 = -401,63 кДж
  • Обчисліть ΔH для

    Враховуючи такі рівняння:

    Відповідь Переключіть друге рівняння і додайте до першого.

    Поєднання рівнянь дає:

    Обчисліть ΔH для

    Враховуючи такі рівняння:

    Відповідь Помножте перше рівняння на 2, переключіть друге рівняння, додайте їх до останнього рівняння.

    Поєднання рівнянь дає:

    ΔH = -265,2 кДж - 411,6 кДж + 73,2 кДж = -603,6 кДж

    Коли один моль твердого нафталіну, C10H8, повністю спалюється, виділяється 4981 кДж тепла. Припустимо, що виробляється H2O (g), а для CO2 ΔH o f = -393,5 кДж/моль. Що таке ΔH o f для нафталіну? Відповідь

    ΔH o f, C10H8 = 4 (-241,82 кДж) + 10 (-393,5 кДж) + 4981 кДж = 78,7 кДж/моль

    Звичайною добавкою до бензину є октан, C8H18. Коли октан спалюється, він виробляє тепло відповідно до наступного рівняння.

    ΔH1 = Cp, лідΔT = (100 г) (2,092 кДж/г- & degC) (12 °) = 2510 Дж

    ΔH2 = ΔHfus = (100 г) (1 моль/18 г) (6008 Дж/моль) = 75100 Дж

    ΔH3 = Cp, liqΔT = (100 г) (4,184 кДж/г- & degC) (100 °) = 41840 Дж

    ΔH4 = ΔHvap = (100 г) (1 моль/18 г) (40,67 Дж/моль) = 226 Дж

    ΔH5 = Cp, газΔT = (100 г) (1,841 кДж/г- & degC) (20 °) = 3682 Дж

    ΔH = 2510 Дж + 75100 Дж + 41840 Дж + 226 Дж + 3682 Дж = 123358 Дж = 123 кДж

    Яка енергія зв'язку зв’язку O-H у H2O (g)? Відповідь

    2H (g) + O (g) → H2O (g) (утворюються два зв’язки O-H)

    ΔHrxn = (-241,82 кДж) - 2 (217,94 кДж) - (247,5 кДж) = -925,2 кДж

    ⇒ Для одного зв’язку ΔH = (-925,2 кДж)/2 = -462,6 кДж

    Яка енергія зв’язку N-O зв’язку в N2O (g)? Відповідь

    2N (g) + O (g) → N2O (g) (утворено два зв'язки N-O)

    ΔHrxn = (81,6 кДж) - 2 (472,7 кДж) - (247,5 кДж) = -1111,3 кДж

    ⇒ Для одного зв’язку ΔH = (-1111,3 кДж)/2 = -555,65 кДж