Доц. С.И.Руднева. Задания для заочников III семестр

  Руднева С.И.

 Лектор доцент Руднева  Светлана Ивановна

Тел. раб. 70-76-683

 

Дисциплина «Физическая химия»

Двухсеместровый курс

III семестр — Контрольная работа по теме «Химическая термодинамика»

 Контрольная работа состоит из четырёх заданий:

Внимание! Номера вариантов заданий контрольной работы указываются преподавателем!

Задание 1. «Термодинамика химической реакции»

 Для реакции из таблицы 1 и заданных Т и Р, пользуясь справочными данными:

  1. Рассчитать тепловой эффект реакции ΔH0 и ΔU0  при Т= 298, сделать вывод о тепловом характере протекания реакции.
  2. Найти уравнение зависимости теплового эффекта реакции при Р=const от температуры и построить график зависимости ΔH=f(T) в интервале температур от 400К до 600К с шагом 100К.
  3. Рассчитать изменение энтропии ΔS0 и определить нормальное сродство реакции(ΔG0) в стандартных условиях.

Сделать вывод о направлении самопроизвольного протекания реакции в изолированной системе.

  1. Вычислить значения ΔG для Т=500К:

а) приближенно, не учитывая изменения теплоемкости с температурой;

б) максимально точно.

Сделать вывод о направлении самопроизвольного протекания реакции в условиях P и T = const.

Задание 2.  «Константа равновесия химической реакции»

 Для реакции из задания 1:

1)        рассчитать Кр і Кс при Т = 298К (значения Кр выразить в атмосферах и в единицах системы СИ);

2)       вывести уравнение зависимости константы равновесия от температуры ln Kp = ƒ (T);

воспользовавшись выведенным уравнением, рассчитать значения Kp при 400, 500 и 600К, построить график зависимости  ln K0 от температуры; пользуясь гафиком, найти среднее значение ΔH для этого температурного интервала и сравнить его с точным значением ΔH, найденным в п. 1.

3)       Определить направление реакции при 500К, если в реакционной смеси парциальное давление всех газообразных учасників будет равно р = 1∙104 н/м2;

4)       Используя уравнение изобары химической реакции Вант-Гоффа и уравнение Планка, определить, как влияют температура и давление на состояние равновесия химической реакции.

Задание 3

Газообразные вещества А и В реагируют по заданному уравнению реакции (таблица 2) с образованием газообразного вещества С.

1.Выразить Kp и Kc через равновесное количество вещества С, равное х,если исходные вещества А и В взяты в стехиометрических количествах, при равновесном давлении p, Па, и температуре Т, К.

2.Рассчитать величины Kp и Kc при Т = 500 К, если p =9 730 960 Па, а х=0,45.

 Задание 4  «Фазовые равновесия»  

Дана зависимость состава жидкой (х) и газообразной (у) фаз от температуры (Т) для бинарной жидкой системы А−В при постоянном давлении р . Составы х и у выражены в молярных процентах вещества А (таблица 3):

 1. Построить график зависимости состав − температура кипения.

2. Определить температуру  кипения системы, содержащей а% (молярных) компонента А; каков состав первого пузырька пара; при какой температуре исчезнет последняя капля жидкости и каков ее состав (таблица 3).

3. Определить состав пара, находящегося в равновесии с жидкой бинарной системой, кипящей при температуре Т1 (таблица 3).

 Требования к оформлению контрольной работы

 При выполнении заданий необходимо использовать литературу, которая приведена в списке используемых литературных источников, материал лекций или другие материалы.

Контрольная работа оформляется по правилам оформления контрольной работы (титульный лист, ответы на теоретические вопросы, расчеты, графики, список использованных материалов).

 Список рекомендуемой литературы:

  1. В.М.Кошкин, Ю.И. Долженко, Физическая химия: что, где, зачем. Программа курса физической химии с аннотированным указателем литературы. Харьков, ХПИ, 2002.
  2. А.Г.Стромберг, Д.П.Семченко, Физическая химия, М.: ВШ, 2006 г.
  3. Краткий курс физической химии/ под ред. К.Н.Кондратьева, М.: ВШ, 1978 г.
  4. В.І.Лебедь, Фізична хімія, Харків, Вид. ХНУ ім.Каразіна, 2006 р.
  5. Е.В.Киселев, Сборник примеров и задач по физической химии, М.: ВШ, 2002 г.

6.Ю.І. Долженко, Б.А. Веретенченко, А.В. Дженюк, Практикум з курсу фізичної хімії. Частина І. Харків, НТУ «ХПІ», 2007 р.

  1. Б. А. Веретенченко, А.В.Дженюк, Ю.І. Долженко, «Гетерогенные равновесия в многокомпонентных системах с жидкой фазой», Харьков, НТУ «ХПИ», 2010 р.

 Таблица 1 – Варианты заданий

№ Реакция № Реакция
1 С2Н5Сl  = С2Н4 + НСl 8 CaCO3 = CaO + CO2
2 S2(г) + 2 H2 = 2 H2S 9 SO2 + 0.5 O2 = SO3
3 MgO + CO2 = MgCO3 10  CO + 3 H2 = CH4 + H2O (г)
4 2H2 + CO = CH3OH (г) 11 SO2 + Cl2 = SO2Cl2 (г)
5 4HCl + O2 = 2 H2O (г) + 2 Cl2 12 COCl2 = CO + Cl2
6 2 NO2 = 2 NO + O2 13 CO2 + 4 H2 = CH4 + 2 H2O (г)
7 N2O4 = 2 NO2 14 CO2 + H2 =  CO + H2O (г)
15 CH4 + I2 (г) = CH3I (г) + HI 21 Mg(OH)2 = MgO + H2O (г)
16 2CO + 2 H2 = CH4 + CO2 22 NO + 0.5 O2 = NO2
17 C2H6 = C2H4 + H2 23 Ca(OH)2 = CaO + H2O (г)
18 C6H6 (г) + 3 H2 = C6H12 (г) 24 H2 + C2H4 = C2H6
19 CO + 0.5 O2 = CO2 25 CO + H2O (г) = HCOOH (г)
20 PCl3 + Cl2 = PCl5    

 Таблица 2 – Варианты заданий

№ вар. Рівняння реакції № вар. Рівняння реакції
1 2А + 0,5В = 2С 11 А + В = 0,5С
2 0,5А + 0,5В = С 12 0,5А + В = 2С
3 0,5А + В = 0,5С 13 3А + В = 3С
4 А + 3В = 3С 14 2А + 2В = 3С
5 2А + 0,5В = 3С 15 2А + 2В = С
6 3А + 0,5В = 2С 16 А + 2В = 2С
7 2А + 3В = 2С 17 2А + В = 2С
8 0,5А + 0,5В = 3С 18 0,5А + В = 3С
9 А + 2В = С 19 А + В = 3С
10 2А + 3В = 3С 20 0,5А + В = 2С
21 3А + 0,5В = С 24 1,5А + 0,5В = С
22 А + В = 1,5С 25 1,5А + В = 1,5С
23 2А + 2В = 1,5С    

  Таблица 3 – Варианты заданий

№ вар Система Т, К Склад         А, мол.% Т, К Склад          А, мол.% а, % Т1
Х у х у
1 А – НNО3 373 0 0 394 40 60 55 385  
  В – Н2О 380 7 1 391 46 76      
Р = 1,01∙105 Па 385 12 2 385 53 89  
  391 20 7 372 62 95  
394 28 14 357 100 100  
395 38 38        
2 A – НNО3 391 0 0 400 40 51 55 395
  B – C2H4O2 395 10 2 390 53 84    
  P = 1,01∙105 Па 399 20 8 378 65 96
    402 34 34 358 100 100
3 A – HF 373 0 0 382 44 63 65 370
  B – Н2О 376 7 2 372 52 86    
  P = 1,01∙105 Па 380 19 7 360 58 96
    383 28 18 335 70 98
385 36 36 318 80 99
384 40 48 292 100 100
4 A – Н2О 435 0 0 372 30 90,5 10 371
  B – C5H4O2 432 1 10 371 50 90,6    
  P = 1,01∙105 Па 419 2 36 370,9 90,8 90,8
  396 6 68 372 99 95
383 10 81 373 100 100
5 A – Н2О 384 4 28 365,7 75 75 20 370  
  B – n- C4H10O 382 7 34 367 98 80      
P = 1,01∙105 Па 376 16 48 370 99 89  
  369 30 66 373 100 100  
366 50 74        
6 A – Н2О 371 14 40 362 67 67 35 364
  B – ізо – C4H10O 369 17 45 365 98 72    
P = 1,01∙105 Па 366 26 54 366 99 76
363 40 63 373 100 100
7 A – Н2О 378 0 0 365 93 71 25 370  
  B – C5H12O 372 10 23 367 98 78      
P = 1,02∙105 Па 368 18 43 369 99 86  
  365 38 58 373 100 100  
364 66 66          
8 A – CS2 329 0 0 312 66 66 25 315  
  B – CH3COCH3 323 6 23 313 84 73      
P = 1,01∙105 Па 317 19 41 314 89 77  
314 32 53 316 95 86  
313 45 60 319 100 100  
9 A – CH3OH 350 0 0 329 74 59 25 330  
  B – CCl4 340 2 26 331 88 70      
P = 1,01∙105 Па 335 3 38 336 98 91  
  330 17 50 338 100 100  
328 55 55          
10 A – CH3OH 352 0 0 329 65 65 80 330
  B – C6H6 341 2 19 331 87 74    
P = 9,67∙104 Па 337 3 30 333 95 85
  332 5 47 336 100 100
330 8 55        
11 A – CH3OH 353 0 0 331 61 61 5 333  
  B – C6H6 342 3 31 332 87 74      
P = 1,0∙105 Па 338 6 40 333 93 82  
332 23 56 336 98 92  
12 A – C2H6O 353 0 0 341 59 47 75 345  
  B – C6H6 348 4 15 342 72 55      
P = 1,01∙105 Па 343 16 31 345 87 69  
  341 30 40 347 92 79  
340,7 42 42 351 100 100  
13 A – C3H6O 338 0 0 329 56 64 10 330  
  B – CH3OH 336 5 14 328,6 80 80      
P = 1,01∙105 Па 333 18 32 329 98 93  
  331 28 43 330 100 100  
330 38 51          
14 A – C3H6O 333 0 0 333 62 72 55 331  
  B – CHCl3 334 7 4 332 69 80      
P = 9,76∙104 Па 335 22 18 330 82 90  
  335,4 40 40 328 100 100  
335 46 53      
15 A – C3H6O 334 0 0 335 58 67 55 335  
  B – CHCl3 336 19 10 333 74 77      
P = 1,0∙105 Па 336,8 38 38 331 89 94  
  336,4 47 53 329 100 100  
16 A – CCl4 351 0 0 337 52 59 25 345  
  B – C2H6O 348 3 14 336,6 63  63      
P = 0,99∙105 Па 345 8 48 338 76 71  
  342 15 40 341 85 79  
340 21 47 344 92  86  
338 33 54 349 100 100  
17 A – C4H10O 326 0 0 325 72 60 65 325  
  B – C6H12O2 325 9 13 326 83 71      
P = 6,7∙103 Па 324 28 32 327 89 81  
  323,7 37 37 329 100 100  
324 52 47          
18 A – C4H10O 353,5 0 0 350 74 67 25    
  B – C6H12O2 352 10 14 351 85 79    
P = 0,2∙105 Па 351 17 23 352 92 88  
350 30 36 353,3 100 100  
349,4 49 49          
19 A – C4H10O 399 0 0 390 78 78 30 391  
  B – C6H12O2 394 23 34 390,5 90 93      
P = 1,01∙105 Па 392 36 48 391 100 100  
  391 47 57          
20 A – CHCl3 338 0 0 326 63 63 75 330  
  B – CH3OH 335 7 17 327 73 70      
P = 0,9∙105 Па 332 15 33 329 81  78  
  329 28 47 332 93 90  
327 47 57 334 100 100  
21 A – C3H8O 373 0 0 360,8 42 42 80 365  
  B – H2O 368 1 11 362 68 54      
P = 1,01∙105 Па 365 2 22 363 77 62  
  362 7 35 366 92 82  
361 20 40 370 100 100  
22 A – цис-C2H2Cl 337,6 0 0 326 65 65 30 331  
  B – CH3OH 335 4 13 326 92 75      
P = 1,01∙105 Па 332 10 26 328 97 84  
  330 16 36 330 99 90  
328 23 43 333,8 100 100  
326 37 54          
23 A – C7H8 381 0 0 373,5 55 55 15 376  
  B – C4H10O 379 5  9 375 76 65      
P = 1,01∙105 Па 377 10 19 376 82 70  
375 21 32 379 93 83  
  374 35 44 383 100 100  
24 A – транс-C2H2Cl 338 0 0 316 44 73 25 320
  B – CH3OH 334 1 11 315 77 77    
P = 1,01∙105 Па 328 8 29 316 96 86
  322 17 50 318 99 93
318 29 64 321 100 100
25 A – CCl4 347 0 0 345 78 73 25 345  
  B – C4H8O2 346 12 16 346 97 93      
P = 0,91∙105 Па 345 32 36 346,4 100 100  
  344,6 59 59