Контрольная Термодинамика, вариант 8, номер: 243653

"Р А З Д Е Л «Х И М И Ч Е С К А Я Т Е Р М О Д И Н А М И К А»
ЗАДАЧА 1
Процесс протекает в соответствии с уравнением реакции при температуре Т
(табл. 1).
1.1. Рассчитать ∆Н0, ∆S0, ∆G0 процесса при 298 К (прил., табл. I , рис. 1).
1.2. Дать термодинамическую характеристику процесса, исходя из величин
изменений термодинамических функций при стандартных условиях.
1.3. Рассчитать ∆НT0, ∆ST0, ∆GT0 процесса при температуре Т и оценить ее
влияние на направление протекания процесса. Расчеты производить на основании справочных данных о термодинамических свойствах веществ по предложенному алгоритму (прил., табл., схема І).
Mg(OH)2(к) = MgO(к) +H2О(г), Т = 330 К.

ЗАДАЧА 2
В воде объемом V (Н2О) растворили m граммов вещества А (табл. 2).
2.1. Вычислить тепловой эффект растворения, используя справочные данные об интегральных теплотах растворения вещества А (прил., табл. I,III).
2.2. Рассчитать, на сколько градусов изменится температура раствора ΔТ в результате растворения вещества А. Величины удельных теплоемкостей
веществ взять в справочных таблицах или рассчитать, используя стандартные
молярные теплоемкости (прил., табл. IV).
Вещество − NaCl, V(H2O) = 80 мл, m = 8 г.

Р А З Д Е Л «Х И М И Ч Е С К О Е Р А В Н О В Е С И Е»
ЗАДАЧА 3
Для реакции зависимость константы равновесия реакции от температуры
Выражается уравнением:
(коэффициенты a, b, c, d приведены в табл. 4; давление выражено в Па)
3.1. Определить константу равновесия при температуре Т, К.
3.2. Построить график lgК= f(1/T) в пределах температуры от (Т–100) до (Т + 100)К.
3.3. Указать, как изменяется константа равновесия с изменением температуры.
3. 4. Рассчитать средний тепловой эффект реакции ∆Hr0 аналитически и графически, используя уравнение изобары химической реакции.
3.5. Указать, как следует изменить температуру и давление в системе, чтобы повысить выход продуктов реакции.
Mg(OH)2(к) = MgO(к) +H2О(г), Кр = РН2О T = 500 K.
а b c d
-4600 0,623 -0,00102 17,776


Р А З Д Е Л «Ф А З О В Ы Е Р А В Н О В Е С И Я. Р А С Т В О Р Ы»
ЗАДАЧА 4
Определить число независимых компонентов, число фаз (указать, какие) и число степеней свободы в системе при заданных внешних условиях
Насыщенный водный раствор KCl с кристаллами KCl.
Условия− р = 1,01•105 Па.

ЗАДАЧА 5
Дана диаграмма кипения двухкомпонентной жидкой системы.
5.1. Дать название диаграмме (указать тип системы).
5.2. Для данных фигуративных точек (1, 2, 3, 4) указать число компонентов,
число фаз (указать, какие), рассчитать число степеней свободы.
5.3. Для системы, находящейся в состоянии, обозначенном фигуративной
точкой 4, указать:
5.3.1. Температуру, при которой жидкость закипит; состав 1-го пузырька пара;
5.3.2. Температуру, при которой количества жидкости и пара совпадает; их
составы;
5.3.3. Температуру, при которой вся жидкость перейдет в пар; состав последней капли жидкости.
5.4. Указать, на какие составляющие можно разделить систему с составом,
обозначенным фигуративной точкой 4, методом фракционной перегонки

ЗАДАЧА 6
Вычислить концентрацию иода в воде (моль/л), если 250 см3 амилового спирта, содержащего 10 г/л иода, взболтать с 1 л воды. Коэффициент распределения йода 230.


Р А З Д Е Л «Э Л Е К Т Р О Х И М И Я»
ЗАДАЧА 7
Используя данные по зависимости удельного сопротивления водных растворов веществ А и В от концентрации (табл. 6, 7, 8):
7.1. Построить графики зависимости удельной χ и молярной (эквивалентной) электрической проводимости λ растворов А и В от концентрации С;
7.2. Рассчитать константу диссоциации и проверить, подчиняются ли растворы веществ А и В в воде закону разведения Оствальда;
7.3. Определить для веществ А и В по данным зависимости молярной (эквивалентной) электрической проводимости λ от концентрации С молярную (эквивалентную) электрическую проводимость при бесконечном разведении λ∞ и сопоставить результат с табличными значениями, рассчитанными по предельным молярным (эквивалентным) электрическим проводимостям (прил., табл. V).
Вещество А – C6H5COOH, вещество В – CH3COONa.
Зависимость сопротивления r растворов веществ А и В от концентрации при 298 К:
Вещество А − C6H5COOH
C, кмоль/м3 0,1 0,05 0,03 0,01 0,005 0,003 0,001
r, Oм•м 9,75 14,1 18,5 31,4 48,8 57,9 70,4
Вещество В − CH3COONa
C, кмоль/м3 0,1 0,05 0,02 0,01 0,005 0,002 0,001
r, Oм•м 1,37 2,60 6,18 12,00 23,4 57,00 113,00

ЗАДАЧА 8
Для окислительно - восстановительного элемента
Pt | А, В || C , Д | Pt (табл. 9):
8.1. Записать стандартные электродные потенциалы (прил., табл. VI ) и определить, какой электрод является отрицательным (анодом), а какой положительным (катодом);
8.2. Написать электронные уравнения процессов, протекающих на каждом электроде, и суммарное уравнение реакции, протекающей в окислительно -восстановительном элементе;
8.3. Вычислить стандартную электродвижущую силу (ЭДС) ε элемента и константу химического равновесия;
8.4. Вычислить ЭДС ε элемента (Т=298 К), соответствующую заданным активностям окисленной и восстановленной формы веществ. Принять аН2О=1; аН+ = 0,2


ЗАДАЧА 9
Для элемента, составленного из водородного электрода Н+ |H2, Pt (пластина насыщена водородом при давлении РН2) в растворе электролита С с концентрацией Cm (1) и каломельного электрода Hg, Hg2Cl2|Cl− c концентрацией KCl Cm (2) (табл. 10):
9.1. Вычислить электродные потенциалы водородного и каломельного электродов (стандартные электродные потенциалы и константы диссоциации
слабых электролитов найти в прил., табл. VI, VII; ионное произведение воды
при 298 К равно 1,008•10-14; коэффициенты активности сильных электролитов принять равными единице);
9.2. Вычислить ЭДС ε элемента (диффузионную ЭДС не учитывать);
9.3.Вычислить рН раствора содержащего электролит С.
С – NaOH, Cm(1) = 0,8 моль/кг, Cm(2) = 1,5 моль/кг, РН2 =2,00 атм

ЗАДАЧА 10
Для реакции, протекающей обратимо в гальваническом элементе, дано уравнение зависимости ЭДС от температуры: ε =f(T) (табл. 11).
10.1. При заданной температуре Т вычислить: ЭДС ε элемента; изменение
энергии Гиббса ΔG; изменение энтальпии ΔH; изменение энтропии ΔS. Расчет сделать для 1 моль реагирующего вещества.
10.2. По полученным значениям термодинамических функций охарактеризовать реакцию, протекающую в элементе.
2Hg + ZnCl2 = Hg2Cl2 + Zn ε = 1+9,4•10-5(T-288) T = 273 K

ЗАДАЧА 11
Для реакции по значениям констант скоростей k при различных температурах Т (табл. 12):
11.1. Построить графики зависимости константы скорости от температуры k=f(Т) и lnk=f(1/Т);
11.2. Вычислить энергию активации этой реакции графически и аналитически.
Уравнение реакции:
N2O5 = N2O4 + 1/2O2
T, K 273,2 298,2 308,2 318,2 328,2 338,2
k 7,67•10-7 3,46•10-5 1,46•10-3 4,98•10-3 1,50•10-1 4,87•10-1

ЗАДАЧА 12
Для реакции по значениям констант скоростей и k1 и k2 при двух температурах Т1 и Т2 (табл. 13) определить:
12.1. Энергию активации;
12.2. Константу скорости при температуре Т3;
12.3. Температурный коэффициент скорости реакции ;
12.4. Количество вещества, прореагировавшего за время t, если начальная концентрация равна С0.
Принять, что порядок реакции равен молекулярности. Единицы измерения констант скоростей: при n = 1, k [мин-1]; при n = 2, k [мин-1∙кмоль-1м3].


Литература
1. В.М.Глазов. Основы физической химии: Учебн. пособие для вузов. - М.: Высш.школа, 1981.- 456 с.
2. Н.К.Булатов, А.Б. Лундин. Термодинамика необратимых физико - химических процессов. - М.: Химия, 1984. - 336 с.
3. Физическая химия. В 2 кн. Кн.1 .Учеб. для вузов / К.С.Краснов, .К.Воробьев, И.Н.Тоднев и др: -М.: Высш. школа, 1995. - 512 с.
4. Краткий справочник физико-химических величин /под ред. .А.Равделя и А.М.Пономаревой. - Л.: Химия, 1983. - 232 с.
5. Физическая химия. Теоретическое и практическое руководство / Под ред. Б.П. Никольского. -Л.: Химия, 1987. -880 с. Никольского. -Л.: Химия, 1987. -880 с.


"