Wydział Chemiczny PW, Termodynamika, kierunek Biotechnologia, , kolokwium I K (A) 1 do 75 atm. atm.

Transkrypt

1 wewnętrzną poniższej reakcji w temperaturze 450 K. 2NH 3(g) + 7/2O 2(g) 2NO 2(g) + 3H 2 O (g) 2. 1 mol Cl 2(g) zamknięto w naczyniu o objętości 25 dm 3 a następnie sprężono adiabatycznie i odwracalnie (kwazystatycznie) do objętości 10 dm 3. Początkowa temperatura wynosiła 300 K. Obliczyć temperaturę 3. 1 mol SiCl 4(c) poddany jest przemianie (p 1 = 1 atm, T 1 = 210 K) (p 2 = 10 atm, T 2 = 300 K). Obliczyć zmianę entropii i energii wewnętrznej dla tego procesu. 4. Obliczyć temperaturę topnienia bizmutu pod ciśnieniem 15 barów wewnętrzną poniższej reakcji w temperaturze 450 K. H 2 S (g) + 3/2O 2(g) H 2 O (g) + SO 2(g) 2. 1 mol NO (g) zamknięto w naczyniu o objętości 25 dm 3 a następnie sprężono adiabatycznie i odwracalnie (kwazystatycznie) do objętości 10 dm 3. Początkowa temperatura wynosiła 300 K. Obliczyć temperaturę 3. 1 mol H 2 O (c) poddany jest przemianie (p 1 = 1 atm, T 1 = 275 K) (p 2 = 10 atm, T 2 = 350 K). Obliczyć zmianę entropii i energii wewnętrznej dla tego procesu. 4. Obliczyć temperaturę topnienia rtęci pod ciśnieniem 15 barów C 6 H 10(g) [1-heksyn] + 2H 2(g) C 6 H 14(c) [n-heksan] 2. Obliczyć pracę sprężania 2 moli NH 3(g) od ciśnienia 20 do 45 bar w warunkach izotermicznych (T = 300 K) i odwracalnych (kwazystatycznych). 3. Ile wynosi różnica pomiędzy entalpią parowania benzenu w temperaturze 300 K a wielkością zmierzoną dla normalnej temperatury wrzenia? 4. Obliczyć zmianę energii wewnętrznej dla izotermicznego sprężania 1 mola ciekłego etanolu w temperaturze 298 K od 1 do 50 atm HCHO (g) + 1/2O 2(g) HCOOH (g) [aldehyd mrówkowy + 1/2O 2 kwas mrówkowy] 2. Sprężono 1 mol NH 3(g) zmieniając jednocześnie ciśnienie od 1 do 45 bar i objętość od 22.4 dm 3 do 5 dm 3. O ile zmieniła się temperatura? 3. Oszacować entalpię parowania etanolu w temperaturze 298 K. 4. Obliczyć zmianę entalpii dla izotermicznego sprężania 1 mola ciekłego cykloheksanu w temperaturze 298 K od 1 do 100 atm CH 3 CHO (g) + 1/2O 2(g) CH 3 COOH (g) [aldehyd octowy + 1/2O 2 kwas octowy] 2. Sprężono 1 mol NH 3(g) zmieniając jednocześnie ciśnienie od 1 do 45 bar i objętość od 22.4 dm 3 do 5 dm 3. O ile zmieniła się temperatura? 3. Oszacować entalpię parowania etanolu w temperaturze 298 K. 4. Obliczyć zmianę entalpii dla izotermicznego sprężania 1 mola ciekłego cykloheksanu w temperaturze 298 K od 1 do 100 atm C (grafit) + 5/2H 2(g) + 1/2Br 2(g) C 2 H 5 Br (g) 2.Obliczyć zmianę energii wewnętrznej, pracę i ciepło dla izotermicznego i odwracalnego sprężenia 1 mola gazowego metanu od ciśnienia 1 bar do 50 bar w 3. Obliczyć temperaturę wrzenia etanolu pod ciśnieniem 0.1 bara. 4. Obliczyć zmianę entropii przy izotermicznym sprężaniu 2 moli butanolu od ciśnienia 1 atm do 250 atm w temperaturze 298 K (A) wewnętrzną poniższej reakcji w temperaturze 308 K. Na 2 SO 4(s) + 10H 2 O (c) Na 2 SO 4 10H 2 O (s) 2. Obliczyć efekt cieplny dla odwracalnej przemiany 2 moli gazowego dwutlenku siarki, w wyniku której ciśnienie i temperatura gazu zmieniały się w następujący sposób (p 1 = 0.5 bar, T 1 = 200 K) (p 2 = 5 bar, T 2 = 200 K) (p 2 = 5 bar, T 2 = 300 K) 3. Obliczyć zmianę energii wewnętrznej dla izotermicznego sprężania 1 mola ciekłego etanolu w temperaturze 298 K od 1 do 75 atm. 4. Obliczyć temperaturę topnienia rtęci pod ciśnieniem 100 atm (B) wewnętrzną poniższej reakcji w temperaturze 308 K. C 3 H 6(g) (cyklopropan) + 1/2O 2(g) C 3 H 6 O (c) (aceton) 2. Obliczyć efekt cieplny dla odwracalnej przemiany 1 mola gazowego chlorowodoru, w wyniku której objętość i temperatura gazu zmieniły się od (V 1 = 50 dm 3, T 1 = 200 K) (V 2 = 25 dm 3, T 2 = 200 K) (V 2 = 25 dm 3, T 2 = 300 K) 3. Obliczyć zmianę energii wewnętrznej dla izotermicznego sprężania 1 mola ciekłego metanolu w temperaturze 298 K od 1 do 50 atm. 4. Obliczyć temperaturę topnienia n-dekanu pod ciśnieniem 50 atm.

2 uwodornienia chloroetanu w temperaturze 298 K C 2 H 5 Cl (g) + H 2(g) C 2 H 6(g) + HCl (g) g ciekłego benzenu (pierwotnie w temperaturze 298 K i pod ciśnieniem 1 bara) sprężono adiabatycznie i odwracalnie do ciśnienia 50 barów. Obliczyć końcową temperaturę układu. 3. Obliczyć pracę uzyskaną poprzez otwarcie (dla T = 298 K = const) do atmosfery (p = 1 atm) naczynia zawierającego 2 mole gazowego etenu pod ciśnieniem 100 atmosfer. 4. Obliczyć entalpię parowania czterochlorku węgla w temperaturze 273 K NH 3(g) + 2O 2(g) HNO 3(c) + H 2 O (c) w temperaturze 273 K. 2. Obliczyć prężność pary nasyconej w równowadze ze stałym cykloheksanem w temperaturze 273 K. 3. Obliczyć zmianę entropii dla procesu (p 1 = 1 bar, T 1 = 600 K) (p 2 = 8 barów, T 2 = 270 K), któremu poddane są 2 mole gazowego azotu. 4. Obliczyć jak zmieni się temperatura, jeśli 1 mol gazowego tlenu o temperaturze początkowej 150 K zostanie poddany przemianie Joule'a-Thomsona, w wyniku której ciśnienie zmniejszy się od 15 do 5 barów Obliczyć standardową entalpię i energię wewnętrzną dla reakcji CO (g) + CH 3 OH (c) CH 3 COOH (c) w temperaturze 330 K. 2. Zamknięte naczynie o objętości 1 m 3 zawierało pierwotnie azot pod ciśnieniem 10 bar i w temperaturze T = 310 K. Następnie naczynie otwarto do atmosfery (ciśnienie równe 1 bar). Obliczyć zmianę entropii, energii wewnętrznej i entalpii swobodnej dla ekspandującego gazu oraz pracę przez niego wykonaną i efekt cieplny towarzyszący przemianie. Warunki procesu były tak utrzymywane aby zachować stałość temperatury g ciekłej wody sprężono izotermicznie od początkowego ciśnienia p 1 = 1 atm, do p 2 = 50 atm. Obliczyć zmianę energii wewnętrznej i zmianę objętości wody. 4. Pod jakim ciśnieniem kwas octowy topi się w temperaturze 310 K Obliczyć standardową entalpię (T = 298 K) dla reakcji CH 3 OC 2 H 5(g) (metylpropyleter) + CH 3 OH (c) CH 3 OCH 3(c) (aceton) + C 2 H 5 OH (c) cm 3 ciekłego acetonu o temperaturze T = 298 K, sprężono adiabatycznie i odwracalnie od ciśnienia 1 atm do 50 atm. Obliczyć końcową temperaturę. 3. Obliczyć zmianę energii wewnętrznej dla następującego pocesu (p 1 = 1 bar, T 1 = 600 K) (p 2 = 5 barów, T 2 = 300 K), któremu poddany jest 1 m 3 gazowego siarkowodoru. 4. Obliczyć prężność pary nasyconej w równowadze ze stałym benzenem w temperaturze 273 K Obliczyć standardową entalpię (T = 410 K) dla reakcji CH 3 OH (c) + C 2 H 5 OH (c) C 3 H 7 OH (c) + H 2 O (c) cm 3 ciekłego acetonu poddane jest przemianie (p 1 = 1 atm, T 1 = 260 K) (p 2 = 20 atm, T 2 = 300 K). Obliczyć zmianę entropii i energii wewnętrznej mole gazowego tlenu rozprężają się izotermicznie (T = 350 K) od ciśnienia 50 barów do 1 bara, poprzez otwarcie zbiornika do atmosfery. Obliczyć efekt cieplny. 4. Obliczyć prężność pary nasyconej w równowadze z ciekłym heksanem w temperaturze 273 K oraz temperaturę i ciśnienie punktu potrójnego heksanu Obliczyć standardową entalpię (T = 350 K) dla reakcji C 6 H 12(c) (cykloheksan) + 2H 2 O (c) 2C 3 H 7 OH (c) (1- propanol) cm 3 ciekłego etanolu poddane jest przemianie (p 1 = 1 atm, T 1 = 298 K) (p 2 = 20 atm, T 2 = 350 K). Obliczyć zmianę enalpii oraz końcową objętość próbki. 3. Gazowy tlen o początkowej objętości 1 m 3 rozpręża się izotermicznie w temperaturze 310 K od ciśnienia 10 barów do 1 bara, poprzez otwarcie zbiornika do atmosfery. Obliczyć efekt cieplny. 4. Obliczyć temperaturę topnienia dekanu pod ciśnieniem 100 barów wewnętrzną poniższej reakcji w temperaturze 450 K. 2NH 3(g) + 7/2O 2(g) 2NO 2(g) + 3H 2 O (g) 2. 1 mol Cl 2(g) zamknięto w naczyniu o objętości 25 dm 3 a następnie sprężono adiabatycznie i odwracalnie (kwazystatycznie) do objętości 10 dm 3. Początkowa temperatura wynosiła 300 K. Obliczyć temperaturę cm 3 (dla T = T 1 ) ciekłego etanolu poddane jest przemianie (p 1 = 1 atm, T 1 = 298 K) (p 2 = 10 atm, T 2 = 348 K). Obliczyć zmianę entropii i energii wewnętrznej dla tego procesu. 4. Obliczyć temperaturę topnienia Bi pod ciśnieniem 25 barów wewnętrzną poniższej reakcji w temperaturze 330 K. CH 3 OH (c) + CO (g) CH 3 COOH (c) mola N 2(g) w temperaturze 273 K, zamknięto w naczyniu o objętości 25 dm 3 a następnie sprężono adiabatycznie i odwracalnie do objętości 10 dm 3. Początkowa temperatura wynosiła 273 K.

3 3. Próbka ciekłego n-dekanu poddana jest przemianie (V 1 = 25 cm 3, T 1 = 298 K, p 1 = 1 bar) (V 2 = 24.9 cm 3, T 2 = 308 K). Obliczyć zmianę entropii i entalpii dla tego procesu. 4. Obliczyć temperaturę topnienia n-pentanu pod ciśnieniem 25 barów Obliczyć standardową entalpię (T = 298 K) dla reakcji C 2 H 5 Cl (g) + H 2 O (c) C 2 H 5 OH (c) + HCl (g) cm 3 ciekłej rtęci poddane jest przemianie (p 1 = 1 atm, T 1 = 298 K) (p 2 = 20 atm, T 2 = 350 K). Obliczyć zmianę entropii oraz końcową objętość próbki. 3. Gazowy azot o początkowej objętości 1 m 3 rozpręża się izotermicznie w temperaturze 350 K od ciśnienia 5 barów do 1 bara, poprzez otwarcie zbiornika do atmosfery. Obliczyć efekt cieplny przemiany. 4. Obliczyć prężność pary nasyconej nad czystym lodem w temperaturze -5 C Obliczyć standardową energię wewnętrzną poniższej reakcji w H 2 O (c) + SO 3(g) H 2 SO 4(c) 2. Obliczyć zmianę entropii towarzyszącą sprężeniu 1 m 3 azotu od ciśnienia 1 bara do 25 barów w stałej temperaturze 300 K. 3. Prasa wywierająca stałe ciśnienie 5 MPa, ściska próbkę zawierającą 15 g miedzi i będącą początkowo w temperaturze 298 i pod ciśnieniem 1 bara. Obliczyć pracę wykonaną w tych warunkach. Można przyjąć, że temperatura nie zmienia się podczas procesu. 4. Obliczyć prężność pary nasyconej nad czystym, zestalonym chlorem w temperaturze 165 K. 19. ( ) wewnętrzną poniższej reakcji w temperaturze 350 K. Na 2 SO 4 10H 2 O (s) Na 2 SO 4(s) + 10H 2 O (g) 2. 1 mol N 2(g) zamknięto w naczyniu o objętości 25 dm 3 a następnie sprężono adiabatycznie i odwracalnie (kwazystatycznie) do objętości 15 dm 3. Początkowa temperatura wynosiła 300 K. Obliczyć temperaturę 3. 2 mole ciekłego acetonu poddane są przemianie (p 1 = 1 atm, T 1 = 298 K) (p 2 = 10 atm, T 2 = 310 K). Obliczyć zmianę entalpii dla tego procesu. 4. Obliczyć temperaturę topnienia benzenu pod ciśnieniem 15 barów wewnętrzną poniższej reakcji w temperaturze 310 K. H 2 O (c) + 1/2O 2(g) H 2 O 2(c) mola tlenku azotu poddano procesowi Joule'a- Thomsona, odniżając ciśnienie od 15 do 0.1 bara i przy początkowej Jaka będzie temperatura końcowa? cm 3 (dla p = p 1 ) ciekłego benzenu sprężane jest od (p 1 = 1 atm, T 1 = 298 K) (p 2 = 20 atm, T 2 = 298 K). Obliczyć efekt cieplny, jeśli sprężanie odbywało się wskutek stałego nacisku o ciśnieniu 20 atm. 4. Oszacować entalpię parowania wody w temperaturze 0 C CH 3 OC 2 H 5(g) [metyletyl eter] C 3 H 7 OH (c) [1-propanol] 2. Obliczyć pracę sprężania 2 moli O 2(g) od ciśnienia 10 do 50 barów w warunkach izotermicznych i odwracalnych. 3. Ile wynosi różnica pomiędzy entalpią parowania etanolu w temperaturze 298 K a wielkością zmierzoną dla normalnej temperatury wrzenia? 4. Obliczyć zmianę objętości i entropii dla izotermicznego sprężania 10 g ciekłej wody w temperaturze 298 K od 1 do 100 atm Obliczyć efekt cieplny poniższej reakcji zachodzącej pod stałym ciśnieniem (p = 1 bar) i w temperaturze 310 K C 3 H 7( OH c) + 3O 2(g) 3CO (g) + 4H 2 O (c) 2. 2 mole tlenku węgla rozprężono adiabatycznie i odwracalnie od ciśnienia 10 do 0.1 bar i przy początkowej Jaka będzie temperatura końcowa? 3. Obliczyć zmianę objętości pewnej ilości ciekłego etanolu, którą ogrzano do temperatury 50 C, jednocześnie zwiększając ciśnienie do 50 barów. W warunkach początkowych (T = 298 K, p = 1 bar), objętość wynosiła 10 cm Obliczyć temperaturę topnienia lodu pod ciśnieniem 50 atm Obliczyć efekt cieplny poniższej reakcji zachodzącej pod stałym ciśnieniem (p = 1 bar) i w temperaturze 298 K C 3 H 7 Cl (g) + H 2 O (c) C 3 H 7 OH (c) + HCl (g) 2. Pewną ilość tlenku węgla sprężono od objętości 10 dm 3 do 5 dm 3, zachowując stałe ciśnienie równe 20 barów. Jaka będzie temperatura końcowa, jeśli początkowa wynosiła 298 K? 3. Obliczyć zmianę objętości pewnej ilości ciekłego benzenu, którą ogrzano do temperatury 35 C, jednocześnie zwiększając ciśnienie do 40 barów. W warunkach początkowych (T = 298 K, p = 1 bar), objętość wynosiła 15 cm Obliczyć temperaturę topnienia rtęci pod ciśnieniem 50 atm Obliczyć standardową energię wewnętrzną poniższej reakcji zachodzącej w temperaturze 298 K CO (g) + Cl 2(g) COCl 2(g) 2. Obliczyć końcową temperaturę 10 m 3 dwutlenku węgla poddanemu przemianie Joule'a-Thomsona, w wyniku której

4 ciśnienie zmniejszyło się z 25 barów do 1 bara. Temperatura początkowa równała się 298 K. 3. Obliczyć pracę potrzebną do sprężenia ciekłego etanolu od ciśnienia 1 bara (objętość wynosiła wtedy 10 cm 3 ), za pomocą prasy wywierającej stałe ciśnienie 100 barów. Temperatura jest stała i wynosi 298 K. 4. Obliczyć ciśnienie punktu potrójnego dla bromu CH 3 CHO (g) + 1/2O 2(g) CH 3 COOH (g) [aldehyd octowy + 1/2O 2 kwas octowy] 2. Obliczyć pracę sprężania 5 m 3 (pod ciśnieniem początkowym) NH 3(g) od ciśnienia 20 do 45 barów w warunkach izotermicznych (T = 298 K) i odwracalnych (kwazystatycznych). 3. Ile wynosi różnica pomiędzy entalpią parowania czterochlorku węgla w temperaturze 298 K a wielkością zmierzoną dla normalnej temperatury wrzenia? 4. Obliczyć zmianę energii wewnętrznej dla izotermicznego sprężania 1 mola ciekłego benzenu w temperaturze 298 K od 1 do 25 atm wewnętrzną poniższej reakcji w temperaturze 450 K. 2NO 2(g) N 2 O 4(g) (odp. H =-57,04 kj/mol; U =- 53,30 kj/mol) 2. 1 mol N 2(g) zamknięto w naczyniu pod ciśnieniem 1 bara, następnie sprężono adiabatycznie i odwracalnie (kwazystatycznie) do ciśnienia 5 barów. Początkowa temperatura wynosiła 310 K. Obliczyć temperaturę (odp. otrzymuje się uwikłane r-nie na T 2 : aln(t 2 /T 1 ) + b(t 2 -T 1 ) = Rln(p 2 /p 1 ) a = 27,9 J/molK; b = 4, J/molK 2 ; p 2 /p 1 = 5; T 1 = 310 K) cm 3 (dla T = T 1 ) ciekłego etanolu poddane jest przemianie (p 1 = 1 atm, T 1 = 298 K) (p 2 = 10 atm, T 2 = 348 K). Obliczyć końcową objętość etanolu. (odp. 26,41 cm 3 ) 4. Obliczyć dla acetonu współrzędne punktu potrójnego oraz entalpię parowania w temperaturze punktu potrójnego. (odp. T 3 = 178,2 K; p 3 = 0,018 mm Hg; H par = 38,35 kj/mol) Obliczyć standardową entalpię poniższej reakcji dla T = 298 K. HCOOH (g) + CH 3 OH (g) HCO OCH 3(g) + H 2 O (c) [kwas mrówkowy + metanol mrówczan metylu + woda] (odp. równa się minus energii wewnętrznej parowania, czyli ok. 41 kj/mol) cm 3 wody ciekłej będącej początkowo w temperaturze 298 K, sprężono adiabatycznie i odwracalnie od ciśnienia 1 bara do 50 barów. Obliczyć temperaturę Jak zmieniłaby się temperatura (wzrosłaby czy zmalała), gdyby proces zapoczątkować w temperaturze 275 K (2 C)? (odp. T 2 = 298,07 K; zmalałaby) 3. Obliczyć zmianę entropii dla izotermicznego sprężania 2 moli azotu od 1 bara do 100 barów w temperaturze 310 K. (odp. -79,2 J/K). 4. Wyznaczyć krzywą sublimacji (tj. zależność prężności pary nasyconej nad stałą substancją od temperatury) dla lodu. (odp. lnp = - H sub /RT + [ H sub /RT 1 + lnp 1 ] ; H sub = H par + H top ; p 1 = 4,468 mm Hg; T 1 = 273,2 K) Obliczyć w temperaturze 0 C standardową entalpię reakcji CuSO 4(s) + 5H 2 O (c) CuSO 4 5H 2 O (s) 2. 1 m 3 amoniaku o temperaturze początkowej 283 K, poddano procesowi Joule'a-Thomsona, rozprężając od 20 do 0.5 bara. Obliczyć temperaturę 3. Prasa o powierzchni 100 cm 2 działa ze stałą siłą 1 kn na blok miedzi o objętości początkowej 10 cm 3, w stałej Obliczyć wykonaną pracę. 4. Obliczyć temperaturę topnienia heksanu pod ciśnieniem 25 bar SO 3(g) + H 2 O (c) H 2 SO 4(c) w temperaturze 75 C. (odp. -127,6 kj/mol) 2. Obliczyć zmianę energii wewnętrznej oraz efekt cieplny towarzyszący izobarycznemu ogrzewaniu, 25 cm 3 ciekłej wody pod ciśnieniem 1 bara, od 25 do 30 C. ( U = 520,8 J; Q = J) 3. Naczynie o objętości 2 dm 3, zawierające 0,1 mola azotu, połączono z pustym zbiornikiem (tj. zawierającym próżnię) o objętości 100 dm 3. Obliczyć pracę wykonaną przez rozszerzający się gaz oraz zmianę jego entropii. Podczas całego procesu temperatura była stała i wynosiła 300 K. (odp. w = 0; S = 3,27 J/K) 4. Obliczyć prężność pary nasyconej i entalpię parowania w punkcie potrójnym dla 1-butanolu. (odp. p = 1, mm Hg, H par = 110,2 kj/mol) CH 3 Cl (g) + NH 3(g) CH 3 NH 2(g) + HCl (g) w temperaturze 25 C m 3 gazowego chloru, będący początkowo pod ciśnieniem 10 barów, rozpręża się izotermicznie (T = 320 K) poprzez otwarcie zbiornika do atmosfery. Obliczyć zmianę entropii i pracę podczas tego procesu. 3. Obliczyć temperaturę końcową 5 g ciekłego etanolu, który został sprężony adiabatycznie i odwracalnie od ciśnienia 1 bar do 100 barów. Temperatura początkowa wynosiła 25 C. 4. Obliczyć temperaturę topnienia n-dekanu pod ciśnieniem 50 barów O 2(g) 2/3O 3(g) w temperaturze 75 C. (odp. 94,5 kj/mol)

5 2. Obliczyć zmianę energii wewnętrznej powstałej w wyniku sprężania 2 moli gazowego amoniaku od objętości 20 dm 3 do 1 dm 3 w stałej (odp. 882 J) 3. Obliczyć efekt cieplny towarzyszący odwracalnemu sprężaniu 5 g ciekłego etanolu, od ciśnienia 1 bara do 100 barów w stałej (odp. -21,1 J) 4. Obliczyć prężność pary nasyconej nad stałym naftalenem w (odp. 8, mm Hg) Obliczyć efekt cieplny poniższej reakcji zachodzącej pod stałym ciśnieniem (p = 1 bar) i w temperaturze 298 K C 2 H 5 NH 2(g) + H 2 O (c) C 2 H 5 OH (c) + NH 3(g) 2. Pewną ilość azotu sprężono od objętości 10 dm 3 do 5 dm 3, zachowując stałe ciśnienie równe 50 barów. Jaka będzie temperatura końcowa, jeśli początkowa wynosiła 298 K? 3. Obliczyć pracę potrzebną do sprężenia ciekłej rtęci od ciśnienia 1 bara (objętość wynosiła wtedy 10 cm 3 ), za pomocą prasy wywierającej stałe ciśnienie 100 barów. Temperatura jest stała i wynosi 298 K. 4. Wyznaczyć krzywą sublimacji dla 1-propanolu wewnętrzną w temperaturze 315 K dla reakcji Na 2 SO 4(s) + 10H 2 O (c) Na 2 SO 4 10H 2 O (s) (odp. -86,19 kj/mol) 2. Obliczyć zmianę entalpii dla izotermicznego sprężania 10 g ciekłej wody od ciśnienia 1 do 25 atm w temperaturze 298 K. (odp. 22,89 J) 3. Obliczyć efekt cieplny przy izochorycznym (V = 50 dm 3 = const) sprężaniu 2 moli N 2(g) od ciśnienia 1 do 7 barów. (odp. Q = 89,2 J = U) 4. Obliczyć ciśnienie, pod którym temperatura topnienia rtęci wynosi 240 K. (odp bar) Obliczyć standardową energię wewnętrzną dla reakcji C 2 H 5 OH (c) + 1/2O 2(g) CH 3 CHO (g) [aldehyd octowy] + H 2 O (c) w (odp. -183,9 kj/mol) 2. Obliczyć temperaturę osiągniętą podczas adiabatycznego i odwracalnego sprężania 1 g ciekłej wody od ciśnienia 1 atm do 50 atm. Początkowa temperatura wynosiła 25 C. (odp. 298,07 K) 3. Obliczyć zmianę energii wewnętrznej dla przemiany 5 moli gazowego amoniaku: (1 atm, 300 K) (50 atm, 500 K) (odp. 31,69 kj - 1,64 kj = 30,05 kj) 4. Obliczyć entalpię parowania metanolu w temperaturze 298 K..(odp. 38,50 kj/mol) Obliczyć standardową energię wewnętrzną dla reakcji CH 3 Cl (g) + H 2 O (c) CH 3 OH (c) + HCl (g) w 2. Obliczyć efekt cieplny towarzyszący izotermicznemu (T = 298 K) sprężaniu 2 moli gazowego chloru od ciśnienia 1 bara do 9 barów. Sprężania dokonano za pomocą prasy wytwarzającej stałe ciśnienie równe 9 bar. 3. Obliczyć zmianę entalpii dla następującej przemiany gazowego tlenu: (1 atm; 300 K; 50 dm 3 ) (500 K; 1 dm 3 ) 4. Wyznaczyć krzywą sublimacji toluenu. W jakim przedziale temperatur jest ona określona? Obliczyć standardową energię wewnętrzną poniższej reakcji zachodzącej w temperaturze 320 K P (s) + 3/2Cl 2(g) PCl 3(g) 2. 1 mol Cl 2(g) zamknięto w naczyniu o objętości 50 dm 3 a następnie sprężono adiabatycznie i odwracalnie (kwazystatycznie) do objętości 10 dm 3. Początkowa temperatura wynosiła 298 K. Obliczyć temperaturę 3. Obliczyć pracę potrzebną do sprężenia ciekłego cykloheksanu od ciśnienia 1 bara (objętość wynosiła wtedy 10 cm 3 ), za pomocą prasy wywierającej stałe ciśnienie 100 barów. Temperatura jest stała i wynosi 298 K. 4. Oszacować entalpię parowania wody w temperaturze 25 C Obliczyć standardową energię wewnętrzną poniższej reakcji zachodzącej w temperaturze 200 K CH 3 COCH 3(c) C 2 H 5 OH (c) + C (grafit) (odp. -30,1 kj/mol) 2. 3 g ciekłego n-butanolu sprężono izotermicznie (T = 298 K), zmniejszając objętość naczynia (poprzez przesuw tłoka) o 1% w stosunku do stanu początkowego o ciśnieniu p = 1 bar. Obliczyć końcowe ciśnienie. (odp. 109,1 bar) 3. Podgrzano izobarycznie (p = 1 bar) 1 m 3 (dla warunków początkowych) azotu od 300 do 600 K. Obliczyć efekt cieplny towarzyszący tej przemianie. (odp. 358,7 kj) 4. Pod jakim ciśnieniem temperatura topnienia rtęci wyniesie 0 C? (odp. 6,78 kbar) C 2 H 5 NH 2(g) + H 2 O (c) C 2 H 5 OH (c) + NH 3(g) w (odp. 1,72 kj/mol) 2. Naczynie o stałej objętości V = 10 cm 3 napełniono ciekłym benzenem w temperaturze 298 K i pod ciśnieniem 1 bara, a następnie ogrzano (izochorycznie) do 320 K. Obliczyć końcowe ciśnienie w układzie. (odp. 272 bar) 3. Obliczyć współrzędne punktu potrójnego dla n-oktanu. (odp. T 3 = 216,4 K; p 3 = 1, mm Hg) 4. Obliczyć zmianę entropii dla następującej przemiany gazowego chloru: (p 1 = 1 bar, T 1 = 298 K, V 1 = 1 dm 3 ) (p 2 = 20 bar, T 2 = 350 K) (odp. -0,801 J/K) Obliczyć standardową entalpię poniższej reakcji dla T=350 K Al (s) + 3HCl (g) AlCl 3(s) + 3/2H 2(g) (odp. -427,16 kj/mol)

6 2. Pod jakim ciśnieniem temperatura topnienia n-heptanu będzie wyższa o 1 K od normalnej temperatury topnienia? (odp. 58,5 bar) 3. Obliczyć zmianę energii wewnętrznej i efekt cieplny nastę-pującej odwracalnej (kwazystatycznej) przemiany gazowego tlenu: (p 1 = 5 bar, T 1 = 300 K, V 1 = 1 dm 3 ) (V 2 = 2 dm 3, T 2 = 300 K) (V 3 = 2 dm 3, T 3 = 350 K). (odp. U = 243,5 J, Q = 590,1 J) 4. Jakiej zmianie ciśnienia (od początkowej wartości równej 1 bara) powinien być poddany ciekły etanol, podczas odwracalnej przemiany adiabatycznej, aby jego temperatura wzrosła od 300 do 305 K. (odp. p = +280 bar) Obliczyć standardową entalpię poniższej reakcji dla T=298 K CH 3 OC 2 H 5(g) [metyloetyloeter] + CH 4(g) C 4 H 9 OH (c) [nbutanol] + H 2(g) (odp kj/mol) 2. Obliczyć zmianę entalpii dla procesu, któremu poddany jest 1 m 3 (w warunkach początkowych) gazowego tlenku azotu (NO): (p 1 = 1 atm, T 1 = 300 K) (p 2 = 100 atm, T 2 = 500 K). (odp. 253,0-11,27 = 241,7 kj) 3. Obliczyć efekt cieplny dla przemiany, w której izotermicznie (T = 298 K) spręża się 10 g ciekłego cykloheksanu od p = 1 do 50 barów, za pomocą prasy zapewniającej stały nacisk 50 barów. (odp. -22,7-0,35 = - 23,05 J) 4. Obliczyć entalpię parowania czterochlorku węgla w temperaturze punktu potrójnego. (odp. 35,06 kj/mol) Obliczyć standardową entalpię poniższej reakcji dla T=298 K C 2 H 5 OH (c) + NH 3(g) C 2 H 5 NH 2(g) + H 2 O (c) (odp. -1,72 kj/mol ) 2. Obliczyć prężność pary nasyconej nad stałym naftalenem w temperaturze 45 C. (odp. 0,539 mm Hg) 3. Obliczyć efekt cieplny następującej odwracalnej przemiany gazowego azotu: (p 1 = 5 bar, T 1 = 300 K, V 1 = 1 dm 3 ) (p 2 = 1 bar, T 2 = 300 K) (p 3 = 1 bar, T 3 = 350 K). (odp J) 4. Obliczyć zmianę entropii dla izotermicznego (T = 298 K) sprężania 2 g ciekłego oktanu od ciśnienia 1 atm do 50 atm. (odp. -0,0165 J/K) Obliczyć standardową entalpię poniższej reakcji (T = 350 K) H 2 O (c) + SO 3(g) H 2 SO 4(c) (odp. -130,5 kj/mol) 2. Stały oktadekan występuje w dwóch odmianach polimorficznych - α i β, (β jest trwała w niższych temperaturach, w tablicach dane dotyczą przemiany β α). Dla jakich ciśnień faza β będzie istniała w temperaturze 300,5 K? (odp. p 29,8 bar) 3. 1 m 3 CO 2(g), początkowo pod ciśnieniem 1atm i w temperaturze 300 K, sprężono odwracalnie i adiabatycznie do ciśnienia 5 atm. Obliczyć końcową objętość. (odp. końcową objętość można wyznaczyć z numerycznego scałkowania równania ( V/ p) S = (V/p)[R/(a+pVb/nR) - 1] gdzie a,b są współczynnikami zależności c p = a + bt a liczba moli, n = 40,62 moli) 4. Obliczyć zmianę energii wewnętrznej dla 5 g ciekłego benzenu w procesie: (p 1 = 1 bar, T 1 = 298 K) (p 2 = 50 bar, T 2 = 320 K) (odp. -9,6 J J = 184 J) wewnętrzną poniższej reakcji w temperaturze 400 K. SO 2(g) + 1/2O 2(g) SO 3(g) (odp. H = -98,3 kj/mol; U = -96,6 kj/mol) 2. 0,5 dm 3 H 2 S (g) zamknięto w naczyniu pod ciśnieniem 1 bara, następnie sprężono adiabatycznie i odwracalnie (kwazystatycznie) do ciśnienia 6 barów. Początkowa temperatura wynosiła 298 K. Obliczyć temperaturę (odp. rozwiązać r-nie a ln(t 2 /T 1 )+b(t 2 -T 1 ) = Rln(p 2 /p 1 ) względem T 2 ; p 2 = 50 atm, p 1 = 1 atm, T 1 = 298 K, a = 29,3 J/mol K, b = 15, J/mol K 2 ) 3. 5 g miedzi poddane jest przemianie (p 1 = 1 atm, T 1 = 298 K) (p 2 = 50 atm, T 2 = 348 K). Obliczyć końcową objętość. (odp. V 2 = 0,559 cm 3 ) 4. Obliczyć współrzędne punktu potrójnego amoniaku oraz entalpię parowania w temperaturze punktu potrójnego. (odp. (p 3,T 3 ) = (45,53 mm Hg, 195,4 K); H par = 25,66 kj/mol) wewnętrzną poniższej reakcji w temperaturze 400 K. Fe (s) + 3/2Cl 2(g) FeCl 3(s) (odp. H =-389,9 kj; U =-384,9 kj/mol) 2. H 2 S (g) poddano dwóm kolejnym przemianom odwracalnym: (p 1 =1 bar, T=298 K, V 1 =1 dm 3 ) (p 2 =8 bar, T=298 K, V 2 ) (p 2 =8 bar, V 1 =1 dm 3 ). (Końcowa objętość jest równa objętości początkowej). Obliczyć efekt cieplny przemiany. (odp. Q = -208 J J = 4030 J) 3. Warunki, w których przechowywano 1 g miedzi, zmieniono wg schematu: (p 1 = 1 atm, T 1 = 298 K) (p 2 = 50 atm, T 2 = 348 K). Obliczyć zmianę objętości miedzi. (odp. V 2 /V 1 = 1,00207) 4. Pod jakim ciśnieniem, temperatura topnienia n-heptanu będzie wynosiła 184 K? (odp. p = 81,4 bar) C 6 H 12(g) [1-heksen] + H 2(g) C 6 H 14(c) [n-keksan] (odp. -151,75 kj/mol) 2. 2 mole NH 3(g) sprężono izotermicznie (T=350 K) i odwracalnie od ciśnienia 1 bara do 25 barów. Obliczyć

7 zmianę energii wewnętrznej i pracę objętościową wykonaną w układzie. (odp. U= -453,7 J (dla a liczonego z T k i V k oraz -702 J dla liczonego z T k i p k ; w = 18,73 kj) 3. Obliczyć zmianę entropii dla następującej przemiany 2 moli gazowego etanu: (V 1 = 50 dm 3, T 1 = 298 K ) ( V 2 = 10 dm 3, T 2 = 250 K) (odp. -40,9 J/K) 4. Obliczyć współrzędne punktu potrójnego n-heksanu (odp. 6, mm Hg, 177,8 K) CdSO 4(s) + 8/3H 2 O (c) CdSO 4 8/3H 2 O (s) w temperaturze 310 K. (odp. -35,0 kj/mol) 2. Obliczyć temperaturę przejścia polimorficznego β α stałego eikozanu pod ciśnieniem 100 MPa. (odp. 326,9 K) 3. Podczas przemiany adiabatycznej i odwracalnej sprężono 0,5 mola gazowego SiCl 4 od 1 do 5 barów. Obliczyć temperaturę końcową, jeśli początkowa wynosiła 340 K. (odp. 394,2 K) 4. Ogrzano 1 g ciekłego etanolu w warunkach izobarycznych (p = 1 bar), od temperatury 20 do 25 C. Obliczyć efekt cieplny przemiany. (odp. 12,1 J) H 2 O (c) + O 3(g) H 2 O 2(c) + O 2(g) w temperaturze 310 K. (odp. -44,1 kj/mol) 2. Obliczyć temperaturę przejścia polimorficznego β α stałego oktadekanu pod ciśnieniem 25 Mpa. (odp. 304,7 K) 3. 1 m 3 gazowego amoniaku (pod początkowym ciśnieniem 10 barów), rozpręża się izotermicznie (T = 350 K) poprzez otwarcie zbiornika do atmosfery. Obliczyć zmianę entropii i entalpii podczas tego procesu. (odp. S = 6,58 kj/k, H=0) 4. Ogrzano 1 g miedzi w warunkach izobarycznych (p = 1 bar), od temperatury 20 do 25 C. Obliczyć efekt cieplny i pracę przemiany. (odp. Q = 1,93 J, w = -2, J) C 2 H 5 OH (c) + 1/2O 2(g) CH 3 CHO (g) + H 2 O (c) w (odp. -183,9 kj/mol) 2. Obliczyć entalpię sublimacji cykloheksanu w temperaturze punktu potrójnego. (odp. 36,9 kj/mol) 3. 5 dm 3 gazowego tlenku węgla, będącego początkowo pod ciśnieniem 8 barów, rozpręża się izotermicznie (T = 350 K) poprzez otwarcie zbiornika do atmosfery. Obliczyć efekt cieplny przemiany. (odp. 3,5 kj) 4. Obliczyć zmianę energii wewnętrznej, jaka towarzyszy sprężaniu 100 cm 3 (w warunkach początkowych) ciekłego n-heptanu od 1 do 100 atmosfer, w stałej temperaturze 298 K. (odp. -340,1 J) C (grafit) + 2CH 4(g) C 3 H 8(g) w temperaturze 400 K. (odp. 47,8 kj/mol) 2. Obliczyć temperaturę topnienia n-pentanu pod ciśnieniem 100 atm. (odp. 146,2 K) dm 3 gazowego dwutlenku tlenku węgla, będącego początkowo pod ciśnieniem 8 barów, rozpręża się izotermicznie (T = 298 K) poprzez otwarcie zbiornika do próżni (p = 0). Obliczyć efekt cieplny przemiany. (odp. Q=0) 4. 5 g ciekłego n-heptanu, będącego początkowo pod ciśnieniem 100 barów, rozpręża się izotermicznie (T = 298 K) do próżni. Obliczyć zmianę entalpii. (odp J) Obliczyć standardową energię wewnętrzną dla reakcji CH 3 NH 2(g) + H 2 O (c) CH 3 OH (c) + NH 3(g) w (odp. 5,2 kj/mol) 2. Obliczyć efekt cieplny towarzyszący izotermicznemu (T = 310 K) sprężaniu 100 cm 3 (w warunkach początkowych) gazowego tlenu od ciśnienia 1 bara do 5 barów. Sprężania dokonano za pomocą prasy wytwarzającej stałe ciśnienie równe 9 barów. (odp. -72 J) 3. Obliczyć zmianę entropii następującej przemiany gazowego CO 2(g) : (5 atm; 300 K; 10 dm 3 ) (350 K; 20 dm 3 ) (odp. -23,8 J/K) 4. Wyznaczyć krzywą sublimacji n-dekanu. W jakim przedziale temperatur jest ona określona? (odp. ln(p/1 mm Hg) = /T + 40,1525; dla T 243,5 K) CuCl (s) + 1/2Cl 2(g) CuCl 2(s) w temperaturze 400 K. (odp. U = -86,1 kj/mol) 2. Obliczyć zmianę energii wewnętrznej dla izobarycznego (p = 1 atm) ogrzewania 15 g ciekłego benzenu od 298 do 350 K. (odp. U = 1418,9-0,1 = 1418,8 J) dm 3 gazowego cyklopropanu, początkowo w warunkach T = 15 C i p = 0,5 bar, sprężono adiabatycznie i odwracalnie do ciśnienia 5 bar. Następnie podwyższono izotermicznie ciśnienie do 8 barów. Obliczyć końcową objętość gazu. (odp. V = 0,884 dm 3 )

8 4. Obliczyć temperaturę topnienia n-heksanu pod ciśnieniem 45 atm. (odp. T = 178,5 K) CH 3 COCH 3(c) (aceton) + H 2(g) + 3NH 3(g) 3CH 3 NH 2(g) (metyloamina) + H 2 O (c) w (odp. 26,6 kj/mol) 2. Obliczyć entalpię parowania eteru dwuetylowego w najniższej temperaturze, w której występuje równowaga ciecz-para. (odp. 38,9 kj/mol) 3. 0,5 mola CO (g) rozpręża się izotermicznie (T = 15 C) od ciśnienia 60 atm do 1 atm, poprzez otwarcie zbiornika do próżni, a następnie zamknięcie zaworu gdy ciśnienie osiągnie wartość Obliczyć efekt cieplny przemiany. (odp. 144 J) 4. Obliczyć pracę dla następującego ciągu odwracalnych przemian 2 moli gazowego chlorowodoru : (p 1 = 0,5 bar, T 1 = 275 K) (p 2 = 5 bar, T 2 = 275 K) (p 2 = 5 bar, T 3 = 300 K) (odp. w = 10,53-0,42 = 10,11 kj) AsH 3(g) + 3/2Cl 2(g) As (s) + 3HCl (g) w temperaturze 400 K. (odp. -351,5 kj/mol) g ciekłego acetonu, o początkowej temperaturze 298 K, sprężono adiabatycznie i odwracalnie od ciśnienia 1 bara do 50 barów. Obliczyć końcową temperaturę. (odp. 299,2 K) 3. 3 mole gazowego amoniaku sprężono izotermicznie (T = 310 K) od p 1 = 1 atm do p 2 = 5 atm, za pomocą prasy wytwarzającej stałe ciśnienie 5 atm. Obliczyć efekt cieplny i zmianę entropii. (odp. Q = - 30,9 kj; S = -40,1 J/K) 4. Obliczyć temperaturę topnienia n-heptanu pod ciśnieniem 100 atm. (odp. 184,3 K) CH 3 COOH (g) + C 3 H 7 OH (c) CH 3 CO OC 3 H 7(g) + H 2 O (c) [kwas octowy + propanol octan propylu + woda] w (odp. 1,1 kj/mol) g ciekłego n-dekanu sprężono izotermicznie (T = 298 K), zmniejszając objętość naczynia (poprzez przesuw tłoka) o 2% w stosunku do stanu początkowego o ciśnieniu p = 1 bar. Jakie ciśnienie zewnętrzne musiało być użyte? (odp. 180,6 bar) 3. Otwarto do atmosfery (p = 1 atm) butlę zawierającą 50 dm 3 SO 2(g) pod ciśnieniem 100 atm i w Obliczyć efekt cieplny przy założeniu, że rozprężanie było izotermiczne. Jak można by obliczyć temperaturę gazu, gdyby przemiana zaszła adiabatycznie? (odp. Q = U - w = (-1422) = 2568 kj) 4. Pod jakim ciśnieniem temperatura przejścia polimorficznego eikozanu (C 20 H 22 ) (β α) podniesie się o 1 K w stosunku do normalnej temperatury przemiany? (odp. 48,4 bar) NH 3(g) + 1/2O 2(g) N 2 H 4(c) + H 2 O (c) w temperaturze 350 K. (odp. H =-138,8 kj/mol) 2. Obliczyć całkowitą pracę i zmianę entropii dla następującego ciągu przemian, którym poddany jest HCl (g) w stałej temperaturze T = 400 K: (p 1 = 1 bar, V 1 = 100 dm 3 ) (p 2 = 8 bar) (p 3 = 1 bar) (odp. w = 20,82-8,75 = 12,07 kj; S = 0) 3. Obliczyć zmianę entalpii dla przemiany 100 g rtęci: (1 atm, 298 K) (20 atm, 320 K) (odp. H= ,5 = 320,5 J) 4. Obliczyć prężność pary nasyconej i entalpię parowania dla wody w (odp. p = 23,38 mmhg; H par = 44,4 kj/mol) C 2 H 5 Br (g) + 1/2Cl 2(g) C 2 H 5 Cl (g) + 1/2Br 2(c) w (odp. H -40,6 kj/mol) 2. Obliczyć całkowitą zmianę entropii dla następującego ciągu przemian, którym poddany jest HBr (g) : p 1 = 1 bar, V 1 = 100 dm 3 T 1 = 400K (p 2 = 8 bar, T 2 =?) p 3 = 1 bar, T 3 = 450 K) (odp. S = 10,2 J/K) 3. Obliczyć efekt cieplny izotermicznego (T = 298 K) i odwracalnego sprężania 10 g ciekłego n-heptanu od ciśnienia 1 do 50 barów. (odp. Q = -26,8 J) 4. Obliczyć entalpię parowania czterochlorku węgla pod ciśnieniem równym ciśnieniu punktu potrójnego. (odp. H par = 35.1 kj/mol) HgO (cz) + 2HCl (g) HgCl 2(s) + H 2 O (c) w temperaturze 350 K. (odp. U =-231,9 kj/mol) 2. Obliczyć sumaryczną pracę i efekt cieplny dla następującej izotermicznej (T = 400 K) przemiany gazowego NO: p 1 = 8 bar, V 1 = 1 dm 3 p 2 = 1 bar p 3 = 8 bar (odp. w = 964 J; Q = -964 J) odwracalnie nieodwracalne rozprężanie przeciw ciśnieniu 1 bar odwracalnie adiabatycznie poprzez otwarcie zbiornika do atmosfery odwracalne sprężanie

9 3. Obliczyć zmianę entropii dla procesu dwóch moli NO 2(g) (p 1 = 1 bar, T 1 = 298 K ) (p 2 = 100 bar, T 1 = 298 K) (odp. S = -95,0 J/K) 4. Obliczyć temperaturę, w której dwie fazy polimorficzne stałego oktadekanu (α,β) znajdują się w równowadze pod ciśnieniem 50 atm. Uwaga: H pol w tablicach odnosi się do przemiany β α. (odp. T = 300,9 K) Rozważamy zastosowanie diamentów do wytwarzania wody sodowej według reakcji: C (dia) + 2H 2 O 2(c) CO 2(g) + 2H 2 O (c) Obliczyć standardową energię wewnętrzną tego procesu w temperaturze 270 K. (odp. -594,6 kj/mol ) 2. Jakiego ciśnienia należy użyć, aby podnieść temperaturę topnienia czystego n-eikozanu o 2 K w stosunku do normalnej temperatury topnienia? (odp. 88,6 bar) 3. Obliczyć efekt cieplny dla procesu (p = 1 bar = const): T 1 = 298 K, V 1 = 1 dm 3 T 2 = 500 K T 3 = 298 K, któremu poddany jest sześcian zbudowany z miedzi. (odp. Q = H = 0 ) 4. Gazowy tlenek azotu NO (g) podlega przemianom odwracalnym: p 1 = 1 bar, T 1 = 300 K, V 1 = 100 cm 3 V 2 = 50 cm 3, T 2 = 300 K V 3 = 50 cm 3, T 3 = 350 K Obliczyć zmianę entalpii i pracę dla całego procesu. (odp. H = 6,17 J, w = 6,92 J) w temperaturze 298 K 2C 3 H 7 Br (g) C 6 H 14(c) + Br 2(c) (odp. H -29,7 kj/mol) 2. Obliczyć entalpię parowania toluenu pod ciśnieniem 10 kpa. (odp. 37,2 kj/mol) 3. 5 moli Cl 2(g) rozpręża się izotermicznie (T = 400 K) do próżni od początkowego ciśnienia 50 atm. Obliczyć zmianę energii wewnętrznej. (odp. 3,68 kj) cm 3 ciekłego cykloheksanu sprężano izotermicznie (T = 298 K) od ciśnienia 1 bara aż do pojawienia się pierwszych kryształów fazy stałej. Obliczyć końcową objętość. (odp. 96,5 cm 3 ) CO (g) + NH 3(g) HCN (g) + H 2 O (g) w temperaturze 500 K. (odp. 46,9 kj/mol) 2. Pod jakim ciśnieniem dwie fazy polimorficzne stałego eikozanu (α,β) znajdują się w równowadze w dla T = 33 C? (odp. 276,6 bar) Uwaga: H pol w tablicach odnosi się do przemiany β α g ciekłego acetonu pod ciśnieniem 2 barów doprowadzono do wrzenia, po czym powstałą parę rozprężono izotermicznie, 5-krotnie zwiększając pojemność zbiornika. Obliczyć zmianę entalpii i entropii dla całego procesu. (odp. H = 521 J, S = 1,72 J/K) 4. Obliczyć pracę dla izobarycznego (p = 1 bar) ogrzewania 1 kg ciekłego eteru dwubutylowego od 25 do 35 C. (odp. w = -1,5 J) Obliczyć standardową entalpię dla reakcji CaSO 4 2H 2 O (s) CaSO 4(s) + 2H 2 O (g) w temperaturze 410 K. (odp. (493,3 kj/mol), ok. 100 kj/mol dla aktualnych (2009) danych ) 2. Mieszaninę stałego i ciekłego cykloheksanu, będącą w równowadze w temperaturze 8 C, rozprężano aż do pojawienia się fazy gazowej, przy czym dwie pozostałe fazy nie zanikły. Obliczyć zmianę ciśnienia podczas rozprężania. (odp. p = -27,46 bar) 3. 1 m 3 SiCl 4(g) (w warunkach początkowych: p = 0,1 atm i T = 80 C) sprężono adiabatycznie i odwracalnie, zmniejszając objętość do połowy wielkości początkowej. Następnie, tym razem izotermicznie, znowu zmniejszono objętość o połowę. Obliczyć zmianę entropii dla całego procesu. (odp. S = -19,9 J/K) 4. Naczynie o stałej objętości 50 cm 3 napełniono całkowicie ciekłym etanolem pod ciśnieniem 1 bara i w temperaturze 298 K. Naczynie zamknięto i podgrzano o 1 K. Obliczyć ciśnienie w układzie oraz efekt cieplny towarzyszący przemianie. (odp. p = 10,8 bar; Q = 78,5 J) Obliczyć standardową energię wewnętrzną dla reakcji 2Cr (s) + 3/2O 2(g) Cr 2 O 3(s) w temperaturze 800 K (odp ,6 kj/mol) 2. Obliczyć temperaturę wrzenia ciekłego heksadekanu pod ciśnieniem 0,25 bar oraz entalpię parowania w tych warunkach. (odp. T w = 503,6 K; H par = 60,0 kj/mol) dm 3 gazowego cyklopropanu, będącego początkowo w temperaturze 0 C, sprężono adiabatycznie i odwracalnie, zwiększając ciśnienie od 1 do 5 barów. Obliczyć pracę podczas tego procesu. (odp. 3,09 kj) 4. Obliczyć zmianę entalpii dla następującego ciągu przemian 100 cm 3 (w warunkach początkowych) gazowego metanu: (p 1 = 1 bar, T 1 = 200 K) (p 2 = 100 bar, T 1 = 200 K) (p 3 = 5 bar, T 3 = 500 K). (odp. H = 70,0 J) CH 3 CH 2 OH (c) + HC1 (g) CH 3 CH 2 Cl (g) + H 2 O (c) w (odp. - 11,9 kj/mol) 2. Obliczyć ciśnienie, pod którym temperatura topnienia lodu wyniesie [-10 C]. (odp. p = 1372 bar) 3. Jaki jest efekt cieplny towarzyszący izotermicznemu (T = 298 K) i odwracalnemu rozprężaniu 25 g ciekłego 1- butanolu od 1 do 0,001 barów? Wskazówka: Można pominąć efekt cieplny związany z przemianą cieczy. (odp. 18,8 + 1,75 = 20,6 kj) 4. Obliczyć zmianę entropii dla następującego ciągu przemian, którym poddane jest 150 g gazowego siarkowodoru: (p 1 = 5 bar, V 1 = 30 dm 3 ) (V 2 = 40 dm 3 ) (V 3 = 25 dm 3 ). Pierwszy proces przeprowadzany jest izotermicznie, drugi izobarycznie. (odp. S = -71,2 + 10,5 = -60,7 J/K)

10 1. Obliczyć standardową entalpię w temperaturze 389 K dla reakcji: 3S (c) + 2H 2 O (g) SO 2(g) + 2H 2 S (g) Podane w tablicach parametry przemiany polimorficznej dotyczą przejścia S (rombowa) S (jednoskośna). Ta druga odmiana jest trwała w wyższej temperaturze. (odp. H =138,2 kj/mol) 2. Stały n-eikozan występuje w dwóch odmianach polimorficznych - α i β, przy czym faza α jest trwała w wyższych temperaturach. W jakim przedziale temperatur będzie ona trwała pod ciśnieniem 45 atm? (odp. 306,16 T/K 310,76) 3. Dla sumarycznego procesu, w którym bierze udział gazowy NO: (p 1 = 1 bar, T 1 = 298 K, V 1 = 10 dm 3 ) T=const, odwracalnie (p 2 = 1,5 bar, T 2 = 298 K) V=const (p 3 = 1 bar), obliczyć zmianę entropii oraz efekt cieplny towarzyszący przemianie. (odp. S=-5,00 J/K; Q=- 1,30 kj) 4. Obliczyć zmianę entalpii przy izotermicznym (T = 298 K) sprężaniu 10 g ciekłego n-heptanu od ciśnienia 1 do 25 barów. (odp. H=23,1 J) Obliczyć zmianę entalpii podczas równowagowego odparowania 1 kg ciekłego ciekłego SO 3(c) będącego w kontakcie z pewną ilością fazy stałej SO 3(s). (odp. H=543 kj) 2. W zbiorniku znajdowało się 135 kg ciekłej rtęci, a ponad nią 20 cm 3 gazowego azotu (T = 298 K, p = 1 bar). Następnie zbiornik został izochorycznie ogrzany do 300 K, a później częściowo opróżniony z azotu przez otwarcie zaworu do atmosfery w warunkach izotermicznych. Obliczyć pracę wykonaną przez gaz. Wskazówka: Można pominąć wpływ ciśnienia na objętość rtęci. Jak wyglądałby algorytm bez zakładania tego uproszczenia? (odp. w=-0,71 J) 3. W trakcie reakcji Ag 2 O (s) + 2HCl (g) 2AgCl (s) + H 2 O (c), zapoczątkowanej w 298 K poprzez zmieszanie 2 moli Ag 2 O i 4 moli HCl, temperatura rosła, osiągając 350 K przy całkowitym przereagowaniu. Stałe ciśnienie wynosiło 1 bar. Obliczyć zmianę entalpii dla tego procesu. (odp. H=-624,6 kj) 4. Obliczyć zmianę energii wewnętrznej dla izotermicznego sprężania CO (g) według schematu: (p 1 = 1 atm, T 1 = 260 K, V 1 = 1 dm 3 ) (p 2 = 75 atm). (odp. U=-18,8 J) dm 3 pary wodnej (w warunkach początkowych) sprężono izotermicznie (T = 400 K) od ciśnienia 1 atm do 50 atm. Obliczyć zmianę energii wewnętrznej dla tego procesu. (odp. U = -11,35 kj) 2. W temperaturze 298 K zmieszano 1 kg CaO (s) i 1 kg H 2 O (c) w wyniku czego powstał Ca(OH) 2(s). Końcowa temperatura wynosiła 350 K. Obliczyć zmianę entalpii dla całego procesu. (odp. H = -949,1 kj) 3. Obliczyć prężność pary nasyconej nad stałym heksadekanem w temperaturze punktu potrójnego. (odp. p = 2, mm Hg) 4. Gazowy amoniak poddano przemianie izotermicznej (T = 350 K): p 1 = 1 bar, 50 dm 3 (przemiana odwracalna) p 2 = 8 bar (poprzez otwarcie zbiornika do atmosfery p = 1 bar) p 3 = 1 bar. Obliczyć efekt cieplny przemiany. (odp. Q = - 6,02 kj) Oszacować temperaturę wrzenia n-butanu pod ciśnieniem 2 atm. (odp. T 293,7 K) 2. Obliczyć standardową entalpię reakcji: C 6 H 12(g) (heksen- 1) + 2H 2 O (c) 2C 3 H 7 OH (c) (propanol-1), w temperaturze 298 K. (odp. H -0,8 kj/mol) 3. 1 mol tlenku nitrozylu - NOCl (g) sprężono adiabatycznie i odwracalnie od ciśnienia 1 atm do 8 atm. Temperatura początkowa wynosiła 250 K. Obliczyć końcową temperaturę, objętość i zmianę energii wewnętrznej. (odp. T 2 = 389,8 K; V 2 =4,00 dm 3 ; U=4,28 kj) g wody ciekłej podgrzano izochorycznie o 5 K od temperatury 298 K, a następnie otwarto naczynie do atmosfery (p = 1bar). Obserwowany proces był praktycznie izotermiczny. Obliczyć wykonaną pracę. (odp. w =-1, J) Rurka miedziana o długości 1 m i średnicy wewnętrznej 1 mm w warunkach T = 298 K i p = 1 bar, została napełniona ciekłym benzenem i szczelnie zamknięta. Następnie ogrzano ją do temperatury 300 K. Obliczyć ciśnienie panujące w jej wnętrzu. Wskazówka: Można założyć, że wzrost temperatury powoduje jedynie wydłużenie rurki, z zachowaniem stałej średnicy. Natomiast wpływ ciśniena na geometrię rurki jest pomijalny. Jak by wyglądało rozwiązanie zadania, gdyby nie przyjmować tego ostatniego uproszczenia? (odp. p = 24,6 bar; bez w/w założenia upraszczającego należy rozwiązać układ równań złożony z dwóch równań stanu - dla benzenu i "wnętrza rurki" miedzianej; konieczna jest znajomość opisu wpływu ciśnienia na jej objętość) 2. Do właściwej komisji UE zgłoszono wniosek o dofinansowanie projektu twórczego wykorzystania odpadów n-butanolu w oparciu o reakcję: C 4 H 9 OH (g) + H 2 O (g) 2C 2 H 5 OH (g) Obliczyć standardową entalpię tego procesu w temperaturze 400 K. (odp. H = 46,0 kj/mol) 3. Obliczyć temperaturę topnienia bizmutu pod ciśnieniem 55 atm. Masa molowa bizmutu wynosi 209,0 g/mol. (odp. T = 544,2 k) 4. Dla następującej przemiany: (p 1 = 1 bar, T 1 = 300 K, V 1 = 10 dm 3 ) (T 2 = 350 K, V 2 = 10 dm 3 ) [odwracalnie] (p 3 = 1 bar, T 3 = 350 K) (p 4 = 1 bar, T 4 = 300 K), której poddany jest gazowy metan, obliczyć sumaryczny efekt cieplny. (odp. Q = 13,5 J) Izoentalpowo zmniejsza się objętość naczynia wypełnionego gazowym chlorowodorem od 15 do 10 dm 3. Temperatura początkowa wynosiła 310 K. Obliczyć zmianę entropii zakładając, że ciśnienie w układzie nie przekracza 5 barów. (odp. S = -7,85 J/K)

11 2. Komisja unijna zwróciła do uzupełnienia nasz wniosek z poprzedniego kolokwium o dofinansowanie projektu otrzymywania etanolu według reakcji: C 4 H 9 OH (g) + H 2 O (g) 2C 2 H 5 OH (g) ; przeprowadzanej w temperaturze 400 K, słusznie zwracając uwagę, że niewielki jest pożytek z par etanolu i do tego rozgrzanych do tak wysokiej temperatury. Należy więc dodatkowo obliczyć zmianę entalpii dla procesu schładzania produktów od 400 do 298 K i pod ciśnieniem 1 bara. (odp. H = -96,9 J/mol) 3. Obliczyć zmianę energii wewnętrznej podczas izotermicznego (T = 310 K) opróżniania do atmosfery (p = 1 atm) butli zawierającej 1 kg tlenu sprężonego do ciśnienia 100 atm. (odp. U = 12,9 kj) 4. Obliczyć entalpię sublimacji amoniaku pod ciśnieniem równym ciśnieniu punktu potrójnego. (odp. H sub = 31,3 kj/mol) C 2 H 5 Br (g) + 3/2O 2(g) 2CH 3 CHO (g) + Br 2(g) + H 2 Oc) w (odp. H o = -491 kj/mol) 2. W naczyniu zamkniętym tłokiem umieszczono 0,5 mola ciekłego eteru dwuetylowego (C 2 H 5 OC 2 H 5 ), początkowo pod ciśnieniem 1 bara i w Następnie dokonano dwóch kolejnych przemian: 1) sprężono eter do ciśnienia 50 barów, 2) rozprężono do ciśnienia 0,1 bara. Na koniec eksperymentu temperatura wyniosła 315 K. Obliczyć zmianę energii wewnętrznej dla całego procesu. (odp. U = 13,3 kj) 3. Odwracalnie i adiabatycznie sprężono gazowy tlenek azotu (NO) od warunków początkowych (p 1 =1 atm, T 1 =20 o C, V 1 =2,5 dm 3 ) aż do osiągnięcia temperatury o 10 K wyższej. Obliczyć końcowe ciśnienie. (odp. p 2 = 1,15 bar) 4. Na powierzchni planety X odkryto duże ilości amoniaku. Stwierdzono również, że jego ciśnienie w dolnych warstwach atmosfery wynosi 0,1 bara. Czy w tych warunkach mogą istnieć oceany ze skroplonego amoniaku? Jeśli tak, to jaka powinna być temperatura na powierzchni planety, żeby to mogło mieć miejsce? (odp. Ciekły NH 3 może istnieć w zakresie temperatur 195,4 T/K 201,8) wewnętrzną reakcji Fe 2 O 3(s) + 6HCl (g) 2FeCl 3(s) + 3H 2 O (g) w temperaturze 1000 K. (odp. H o = -145,0 kj; U o = -120,0 kj/mol) 2. Obliczyć temperaturę wrzenia i entalpię parowania butanonu (CH3COC2H5) pod ciśnieniem 2,5 barów. (odp. T w =384,3 K; H par = 32,0 kj/mol) 3. Gazowy HCl znajdujący się w warunkach początkowych p 1 =0,5 bar, V 1 =25 dm3, T 1 =300 K, sprężono za pomocą prasy wytwarzającej stałe ciśnienie 5 barów. Końcowa temperatura wyniosła 310 K. Obliczyć efekt cieplny procesu. Czy efekt ten byłby inny (i dlaczego), gdyby sprężanie odbywało się poprzez prasę zmieniającą swój nacisk razem z podwyższaniem się ciśnienia gazu?. (odp. Q = -11,11 kj. W drugim przypadku zmieni się praca, co przy tej samej zmianie U da inny efekt cieplny) 4. W temperaturze 298 K i pod początkowym ciśnieniem 1 atm, 5 g cykloheksanu wypełnia całkowicie zamknięte naczynie o regulowanej objętości. Jakiego ciśnienia należy użyć, żeby izotermicznie zmniejszyć jego objętość do 95 % pierwotnej wielkości? Czy w tych warunkach może wykrystalizować się stały cykloheksan? (odp. p = 463 bar; w tej temperaturze ciśnienie równowagi c-s wynosi 326 bar tak więc pojawi się faza stała) Obliczyć zmianę entropii dla ciągu procesów (p 1 = 0,4 bar, T 1 = 25 o C) (p 2 = 15 bar, T 2 = 75 o C) (p 3 = 2 bar, T 3 = 75 o C), któremu poddany jest gazowy H 2 S o początkowej objętości 50 dm 3. (odp. S = - 6,42 J/K) 2. Rozważamy możliwość uzyskiwania niskich temperatur poprzez rozprężanie skroplonych cieczy. Dokonuje się tego w układzie izolowanym, do którego wprowadza się pewną ilość cieczy do całkowicie opróżnionej części aparatu. Objętość tej części jest regulowana, ale nie zmienia się podczas eksperymentu. W drugiej części, oddzielonej przegrodą diatermiczną, znajduje się oziębiana substancja. Obliczyć minimalny stosunek molowy ciekłego fosgenu (COCl 2 ) do gazowego tlenku azotu (NO) oziębianego do takiej temperatury, aby możliwe było skroplenie tego ostatniego. Początkowa temperatura tlenu i NO wynosiła 298 K. Wskazówki: 1. Należy scharakteryzować stan końcowy fosgenu w procesie prowadzącym do maksymalnego oziębienia. 2. Pominąć właściwości naczynia i przegrody diatermicznej (brak danych na ten temat). Oczywiście to powinno być uwzględnione i obliczona ilość fosgenu będzie niedoszacowana. 3. Układ izolowany charakteryzuje się stałością energii wewnętrznej. (odp. n COCl2 /n NO > 0,142) g Mg (s) przereagowało całkowicie z chlorowodorem w temperaturze 410 K i pod ciśnieniem 1 bara według reakcji Mg (s) + 2HCl (g) MgCl 2(s) + H 2(g) Obliczyć zmianę entalpii dla tego procesu, przyjmując standardowe warunki procesu.. (odp. H = -187,10 kj) 4. O ile wzrośnie temperatura 5 g ciekłej rtęci będącej początkowo w temperaturze 300 K i pod ciśnieniem 1 atm, w wyniku adiabatycznego i odwracalnego sprężania do ciśnienia 300 atm? (odp. 0,9 K) ,5 kg K 2 O (s) umieszczono w atmosferze CO 2 i w Kiedy reakcja K 2 O (s) + CO 2(g) K 2 CO 3(s) zaszła do końca, temperatura wyniosła 350 K i nie stwierdzono istotnej obecności dwutlenku węgla. Obliczyć zmianę entalpii dla opisanego procesu zakładając, że reakcja zaszła w warunkach standardowych. (odp. H = kj) 2. Obliczyć temperaturę topnienia czystego n-heksanu pod ciśnieniem 75 atm. (odp. T t = 179,0 K) 3. Gazowy wodorek berylu (BeH 2 ) znajdujący się w warunkach początkowych p 1 = 0,25 bar, V 1 = 25 dm 3, T 1 = 450 K, sprężono dwuetapowo - najpierw izotermicznie (za pomocą prasy o zmiennym ciśnieniu, cały czas nieznacznie wyższym od ciśnienia gazu) do ciśnienia p 2 = 3 bar, a następnie izobarycznie do 80 % objętości osiągniętej po

12 zakończeniu pierwszego etapu. Obliczyć efekt cieplny procesu. (odp. Q = J) 4. Jakiego ciśnienia należy użyć, aby izotermicznie (T = 298 K, ciśnienie początkowe 1 bar) zmniejszyć objętość ciekłego 1-butanolu o 1 %? Obliczyć zmianę molowej entalpii swobodnej dla tej przemiany. (odp. p = 109,1 bar; G = 989 J/mol) Obliczyć zmianę energii wewnętrznej dla ciągu procesów (p 1 = 0,5 bar, T 1 = 290 K) (p 2 = 5 bar, T 2 = 350 K) (p 3 = 2 bar, T 3 = 200 K), którym poddany jest etan o początkowej objętości 250 dm 3. (odp. U = -16,89 kj) 2. Obliczyć standardową entalpię i standardową energię wewnętrzną reakcji Hg (c) + H 2 S (g) HgS (s) + H 2(g) w temperaturze 400 K. (odp. H o = U o = -37,00 kj/mol) 3. W naczyniu zamkniętym tłokiem, początkowo w warunkach p 1 = 1 bar, T 1 = 300 K, znajduje się 150 g ciekłej rtęci i 10 dm 3 tlenu. Następnie przesunięto tłok, w wyniku czego ciśnienie wzrosło do 2 barów a temperatura do 310 K. Obliczyć zmianę entropii zawartości naczynia. (odp. S = -1,239 J/K) 4. W butli z płynnym gazem przechowywany jest skroplony propan, który nie wypełnia całej jej objętości. Jakie ciśnienie panuje w butli w temperaturze 20 o C? Otworzyliśmy na chwilę zawór, wypuszczając 10 g gazowego propanu do atmosfery. Obliczyć efekt cieplny w układzie złożonym z butli i jej zawartości, przy założeniu, ze temperatura w tym czasie nie uległa zmianie. (odp. p = 8,32 bar; Q = 3,68 kj) Obliczyć sumaryczny efekt cieplny dla procesu (p 1 = 1 bar, T 1 = 360 K, V 1 = 75 dm 3 ) (p 2 = 6 bar, T 2 = 360 K) (p 3 = 2 bar, T 3 = 360 K), któremu poddawany jest gazowy eten (C 2 H 4 ). Pierwszy etap przeprowadzany jest za pomocą prasy wytwarzającej stałe ciśnienie równe 6 bar, drugi poprzez powolne i odwracalne rozprężanie. (odp. Q = -29,3 kj) g ciekłego czterochlorku węgla (CCl 4 ) znajduje się początkowo pod ciśnieniem 1 bar, w naczyniu zamkniętym tłokiem, którego objętość zmniejszono do 98 % początkowej wartości w warunkach izotermicznych (T = 298 K), za pomocą prasy wytwarzającej stałe ciśnienie. Obliczyć zmianę energii wewnętrznej podczas procesu. Wskazówka: Przypominam, że znacznie prościej jest całkować po ciśnieniu niż po objętości, w związku z czym najpierw trzeba obliczyć końcowe ciśnienie w układzie. (odp. U = -124 J) 3. Obliczyć standardową entalpię reakcji: CH 3 Cl (c) + HBr (g) CH 3 Br (g) + HCl (g), w temperaturze 298 K. (odp. H o = 9,83 kj/mol) 4. Gazowy etan spręża się izotermicznie w temperaturze 300 K. Jakiego ciśnienia należałoby użyć, żeby wskutek procesu pojawiła się: a) faza ciekła, b) faza stała. Czy proces sprężania zajdzie jakościowo tak samo (jeśli nie, to jaka będzie różnica), jeśli odbywać się będzie w temperaturze 310 K? (odp. a) 40,5 bar; b) 680 MPa; w temperaturze 310 K nie pojawi się faza ciekła)