Chimica per il liceo/Termodinamica chimica/Esercizi

Entalpia

1. Cos'è l'entalpia in una reazione chimica?

2. Qual è l'unità di misura dell'entalpia nel Sistema Internazionale?

3. L'entalpia è una funzione di stato?

4. Come si indica l'entalpia in una formula chimica (simbolo)?

5. In una reazione esotermica, il valore della variazione di entalpia ΔH è positivo o negativo?

6. In una reazione endotermica, il valore di ΔH è positivo o negativo?

7. Qual è la formula per calcolare la variazione di entalpia di una reazione chimica?

8. Se ΔH di una reazione è negativo, l'energia viene assorbita o rilasciata?

9. Se ΔH di una reazione è positivo, l'energia viene assorbita o rilasciata?

11. Come si chiama la legge che afferma che l'entalpia di una reazione dipende solo dagli stati iniziale e finale?

12. Secondo la legge di Hess, come si calcola ΔH di una reazione complessa?

13. La combustione del metano è un processo endotermico o esotermico?

15. Qual è il significato fisico dell’entalpia di formazione standard di una sostanza?

16. L'entalpia di formazione standard di un elemento nel suo stato standard è sempre uguale a?

18. Qual è la variazione di entalpia standard per la reazione di formazione dell'acqua da idrogeno e ossigeno (scrivi anche la reazione)?

19. La variazione di entalpia dipende dal percorso seguito dalla reazione?

20. Perché l'entalpia è importante nello studio delle reazioni chimiche?

Calcolare l'Entalpia

21. Calcola il ΔH della seguente reazione e determina se è endotermica o esotermica:

${\ce {C + O2 -> CO2}}$

Dati: ΔHf (CO2) = -393,5 kJ/mol, ΔHf (C) = 0 kJ/mol, ΔHf (O2) = 0 kJ/mol

22. Calcola il ΔH della reazione e stabilisci se è probabile che sia spontanea o meno:

${\ce {H2 + Cl2 -> 2HCl}}$

Dati: ΔHf (HCl) = -92,3 kJ/mol, ΔHf (H2) = 0 kJ/mol, ΔHf (Cl2) = 0 kJ/mol

23. Calcola il ΔH della reazione e indica se è endotermica o esotermica:

${\ce {N2 + 3H2 -> 2NH3}}$

Dati: ΔHf (NH3) = -45,9 kJ/mol, ΔHf (N2) = 0 kJ/mol, ΔHf (H2) = 0 kJ/mol

24. Calcola il ΔH della seguente reazione e indica se è spontanea o meno:

${\ce {2H2O -> 2H2 + O2}}$

Dati: ΔHf (H2O) = -285,8 kJ/mol, ΔHf (H2) = 0 kJ/mol, ΔHf (O2) = 0 kJ/mol

25. Calcola il ΔH della reazione e stabilisci se è endotermica o esotermica:

${\ce {CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H2O}}$

Dati: ΔHf (CH4) = -74,8 kJ/mol, ΔHf (CO2) = -393,5 kJ/mol, ΔHf (H2O) = -285,8 kJ/mol, ΔHf (O2) = 0 kJ/mol

26. Calcola il ΔH della reazione e determina se è probabilmente spontanea:

${\ce {C + 2H2 -> CH4}}$

Dati: ΔHf (CH4) = -74,8 kJ/mol, ΔHf (C) = 0 kJ/mol, ΔHf (H2) = 0 kJ/mol

27. Calcola il ΔH della reazione e indica se è endotermica o esotermica:

${\ce {CaCO3 -> CaO + CO2}}$

Dati: ΔHf (CaCO3) = -1207 kJ/mol, ΔHf (CaO) = -635,5 kJ/mol, ΔHf (CO2) = -393,5 kJ/mol

28. Calcola il ΔH della reazione e stabilisci se è probabilmente spontanea o meno:

${\ce {2Al + Fe2O3 -> 2Fe + Al2O3}}$

Dati: ΔHf (Al2O3) = -1675,7 kJ/mol, ΔHf (Fe2O3) = -824,2 kJ/mol, ΔHf (Al) = 0 kJ/mol, ΔHf (Fe) = 0 kJ/mol

29. Calcola il ΔH della reazione e indica se è esotermica o endotermica:

${\ce {2SO2 + O2 -> 2SO3}}$

Dati: ΔHf (SO2) = -296,8 kJ/mol, ΔHf (SO3) = -395,7 kJ/mol, ΔHf (O2) = 0 kJ/mol

30. Calcola il ΔH della reazione e stabilisci se è spontanea o meno:

${\ce {H2 + I2 -> 2HI}}$

Dati: ΔHf (HI) = +26,5 kJ/mol, ΔHf (H2) = 0 kJ/mol, ΔHf (I2) = 0 kJ/mol

Entropia

41. Calcola la variazione di entropia ΔS della reazione e stabilisci se l'entropia aumenta o diminuisce:

${\ce {N2 + 3H2 -> 2NH3}}$

Dati: S° (N2) = 191,5 J/mol·K, S° (H2) = 130,7 J/mol·K, S° (NH3) = 192,5 J/mol·K

42. In quale delle seguenti trasformazioni si ha un aumento di entropia?

a) ${\ce {H2O(g) -> H2O(l)}}$ b) ${\ce {2SO2 + O2 -> 2SO3}}$

c) ${\ce {NaCl(s) -> Na+(aq) + Cl-(aq)}}$

43. Se una reazione porta alla formazione di un gas a partire da solidi e liquidi, l'entropia aumenta o diminuisce?

44. Calcola la variazione di entropia ΔS per la reazione:

${\ce {2H2O2 -> 2H2O + O2}}$

Dati: S° (H2O2) = 109,6 J/mol·K, S° (H2O) = 69,9 J/mol·K, S° (O2) = 205,2 J/mol·K

45. Quale stato della materia ha la maggiore entropia?

46. Se la temperatura di un sistema aumenta, cosa succede all'entropia?

47. La dissoluzione di un sale ionico in acqua porta generalmente a un aumento o a una diminuzione dell'entropia?

48. Secondo il secondo principio della termodinamica, cosa accade all'entropia dell'universo in un processo spontaneo?

49. In quale delle seguenti reazioni si ha una diminuzione dell'entropia? a) ${\ce {CO2(s) -> CO2(g)}}$ - b) ${\ce {2NH3 -> N2 + 3H2}}$ - c) ${\ce {CaO + CO2 -> CaCO3}}$

50. Calcola il ΔS della reazione:

${\ce {C + O2 -> CO2}}$

Dati: S° (C) = 5,7 J/mol·K, S° (O2) = 205,0 J/mol·K, S° (CO2) = 213,7 J/mol·K

51. Se una reazione chimica porta da 3 moli di gas a 1 mole di gas, cosa succede all'entropia?

52. La condensazione del vapore acqueo porta a un aumento o a una diminuzione dell'entropia?

53. Qual è l'unità di misura dell'entropia nel Sistema Internazionale?

54. Calcola la variazione di entropia per la reazione:

${\ce {2SO2 + O2 -> 2SO3}}$

Dati: S° (SO2) = 248,1 J/mol·K, S° (O2) = 205,0 J/mol·K, S° (SO3) = 256,6 J/mol·K

55. Un aumento dell'entropia favorisce la spontaneità di una reazione?

Energia libera

71. Calcola la variazione di energia libera di Gibbs ΔG per la seguente reazione e determina se è spontanea:

${\ce {N2 + 3H2 -> 2NH3}}$

Dati: ΔH = -91,8 kJ/mol, ΔS = -198,3 J/mol·K, T = 298 K

72. Quale equazione viene utilizzata per calcolare la variazione di energia libera di Gibbs?

73. Se ΔG di una reazione è negativo, la reazione è spontanea o non spontanea?

74. Se ΔH è positivo e ΔS è negativo, la reazione è spontanea a qualsiasi temperatura?

75. Calcola ΔG e stabilisci la spontaneità della reazione:

${\ce {2H2O -> 2H2 + O2}}$

Dati: ΔH = +571,6 kJ/mol, ΔS = +120,8 J/mol·K, T = 298 K

76. Qual è l'unità di misura di ΔG nel Sistema Internazionale?

77. Quando una reazione è spontanea solo ad alte temperature?

78. Calcola ΔG e determina se la reazione è spontanea:

${\ce {C + O2 -> CO2}}$

Dati: ΔH = -393,5 kJ/mol, ΔS = +3,0 J/mol·K, T = 298 K

79. Se ΔG è zero, cosa significa?

80. Calcola ΔG e stabilisci la spontaneità della reazione:

${\ce {2SO2 + O2 -> 2SO3}}$

Dati: ΔH = -197,8 kJ/mol, ΔS = -188,0 J/mol·K, T = 298 K

81. Quali fattori influenzano la spontaneità di una reazione chimica?

82. Se una reazione è spontanea a bassa temperatura ma non ad alta temperatura, quali sono i segni di ΔH e ΔS?

83. Se ΔH è negativo e ΔS è positivo, la reazione è spontanea a qualsiasi temperatura?

84. Calcola ΔG e determina se la reazione è spontanea:

${\ce {2Al + Fe2O3 -> 2Fe + Al2O3}}$

Dati: ΔH = -851,5 kJ/mol, ΔS = -324,2 J/mol·K, T = 298 K

85. Quale relazione esiste tra ΔG e la costante di equilibrio K?