TMT4110 KJEMI ØVING NR. 7, VÅR 2015

NTNU
Norges teknisk-naturvitenskapelige
universitet
Fakultet for naturvitenskap og teknologi
Institutt for materialteknologi
TMT4110 KJEMI
ØVING NR. 7, VÅR 2015
Veiledning:
Mandag 23.02.2015
kl. 16-18
Innleveringsfrist:
Onsdag 25.02.2015
kl. 1215
Løsningsforslag legges ut på it’s learning
OPPGAVE 1 (Kap. 9)
a)
b)
c)
d)
e)
f)
Formuler termodynamikkens første lov.
Hva betyr det at entalpi er en tilstandsfunksjon?
Forklar kort Hess’ lov, og vis med et eksempel hvordan den virker.
Forklar begrepet entalpiendring (f.eks. for et stoff som varmes opp).
Hva mener vi med entalpiendringen (ΔH) for en reaksjon?
Finn ΔH° for reaksjonen ved 25 °C: SO2 + 1 O2 + H2O(l) → H2SO4
2
g) Finn ΔH (= CP  ΔT) for oppvarming av reaktantene fra 25 °C til 100 °C.
h) Du skal beregne ΔH° ved 100 °C for reaksjonen: SO2 + 1 O2 + H2O(l) → H2SO4
2
Benytt kretsprosessen:
SO2 + 1 O2 + H2O(l) (100 °C)
2
SO2 +
1
O2
2
↑
+ H2O(l) (25 °C)
→
H2SO4 (100 °C)
↓
→
H2SO4 (25 °C)
Vis at ΔH° (100 °C) = ΔH° (25 °C) + ΔC°P 75 K
((ΔC°P = ΣCP(produkter) - ΣCP(reaktanter))
i) Hvor mye endres ΔH° når T øker fra 25 °C til 100 °C? Hvor stor er endringen i prosent?
OPPGAVE 2
(Kap. 8)
a) Hvor mange gram jern(III)hydroksid er det mulig å løse i 1,00 L vann?
b) Bariumsulfat er tungt løselig i vann, men løses i en løsning som inneholder karbonationer.
Hvorfor?
2
OPP
PGAVE 3 (fra eksaamen 2009
9)
Et rikktig svar pr. oppgave:
i) Fraa hvilken reeaksjon beskkrives gitterrentalpien (Δ
ΔHLo) for et krystallsystem?
a) A+(s) + B-(s)  AB(s) …….………
…
………………
……………
………………
……………
…………
b) A((s) + B(s)  AB(s) ……...………
………………
……………
………………
……………
…………
c) A((g) + B(g)  AB(s) ……..………
…
………………
……………
………………
……………
………….
+
d) A (g) + B (g))  AB(s) ……………
…
………………
……………
…………………………
…………
ii) Hvva sier Hesss lov?
a) Suummen av ΔH
Δ for et sett delreaksjo
oner = ΔH for
f totalreak
ksjonen……
……………………..
b) Suummen av partialtrykk
p
til gassene i en gassblaanding = tottaltrykket ……………
…
…………
c) Paartialtrykkett er lik molbbrøk gangerr totaltrykkeet …………
………………
……………
………….
d) Akktiviteten err lik partialttrykket delt på et referaansetrykk .…
……………
………………
………..
H sier term
modynamikkkens første lov?
iii) Hva
a) Ennergien i un
niverset er konstant
k
……
……………
………………
……………
………………
………...
b) Enntropien til en perfekt krystall
k
er null
n ved 0 K ……………
……………
……………………..
c) Enntropien i un
niverset er konstant
k
………………
…………………………
…………………….
d) Enntropien i unniverset økeer …………
…………………………
…………………………
…………
Ved konstannt volum; hvvilket uttrykkk er riktig?
iv) V
a) ΔE
E = q – PΔV
V …………
………………
……………
………………
……………
………………
………...
b) ΔE
E = q ………
……………
………………
……………
………………
……………
……………………..
c) ΔH
H = q ………
……………
…………………………
…………………………
……………………..
d) Inngen av disse …………
………………
……………
………………
……………
………………
………...
v) Hvvilken er ikkke en tilstanndsfunksjonn?
a) Giibbs fri enerrgi…………
…………………………
…………………………
……………
………….
b) Enntropi …………………
…………………………
…………………………
……………………..
c) Enntalpi ………
……………
………………
……………
………………
……………
……………………..
d) Arrbeid ………
……………
………………
……………
………………
……………
………………
………..
OPP
PGAVE 4
(Kaap. 9)
a) F
Finn fra SI dannelsesen
d
ntalpien, H f for O2 (gg), H2 (g), H2O (l), H2O (s), C(s), HCl
H (g),
+
H (aq), Cll (aq), OH (aq), H (aq
HCl
q), O3 (g)
b) Hvilke
H
av diisse verdier var det unøødvendig å slå
s opp? Hvvorfor?
3
c) Hva
H er H for reaksjonnen O3 (g) → 2 O2 (g)??
d) Hva
H er H for reaksjonnen 2 O3 (g) → 3 O2 (gg)?
e) Hvilken
H
vei går en reakksjon hvis H
H er negativv?
f) Hvilken
H
reakksjon går lettest, c) elleer d)?
g) Hva
H er H° for reaksjonnen H2O (s)) → H2O (l))? Hvilken reaksjon
r
er dette?
h) Dette
D
svaret skal stemm
me med H°°(smelting). (I SI er bettegnelsen fusH°.) Hvorfor?
H
Hvorfor
er det
d avvik?
i) Hva
H er H° for reaksjonnen HCl (g)) → HCl (aqq)?
j) Hva
H fortellerr dette om løseligheten
l
n av HCl i vann?
v
k) Hvilket
H
forteegn vil du vente
v
for H
H° for reaksjjonen H2O → H+ + OH
H-? Finn H
H°.
3
OPPGAVE 5
(Kap. 9)
n mol ideell gass befinner seg i en lukket stålsylinder (vi antar konstant volum). n mol av den
samme gassen fylles også i en gummiballong (konstant trykk). Vi hever temperaturen fra T1
til T2 både for sylinderen og ballongen.
Vil vi bruke mer, mindre eller lik varmemengde for å heve temperaturen i sylinderen? Vi
antar at de spesifikke molare varmekapasiteter Cv og Cp er konstante i temperaturintervallet T1
→ T 2.
(Hint: Hva blir den tilførte energien brukt til i de to tilfellene?)
OPPGAVE 6
(Kap. 9 og Kap. 10)
a) Beregn H, S og G for følgende reaksjoner ved 25 ºC:
(1)
2 Al (s) + Cr2O3 (s) = Al2O3 (s) + 2 Cr (s)
(2)
CaO (s) + SO3 (g) = CaSO4 (s)
Er reaksjonene (1) og (2) endoterme eller eksoterme?
o
b) Beregn H ved 200 C, dvs. DH 473
, for reaksjon (1). Hvilken viktig antagelse har du
gjort for å løse oppgaven?
Fasit:
1f) -231 kJ
1g) 9,7 kJ
1h) -230kJ
2a) 2,1·10-16 g
4c) -143 kJ
4d) -286 kJ
4i) -75 kJ
5. Mindre
6a) (1) -536 kJ, -38 J/K, -525 kJ
6b) H o473 = -543 kJ