Задачи для самостоятельного решения. 1. Кp¢ есть константа равновесия реакции: 3/2 H2 + ½ N2= NH3, а Кp¢¢ - константа равновесия реакции: 3 H2 + N2=
1. Кp¢ есть константа равновесия реакции: 3/2 H2 + ½ N2= NH3, а Кp¢¢ - константа равновесия реакции: 3 H2 + N2= 2NH3. Будет ли различие в величинах Кp¢ и Кp¢¢при одинаковой температуре? Напишите математическое соотношение между Кp¢ и Кp¢¢.
2. Выразите в общем виде Кpи Kc для реакции: CO + 2H2 = CH3OH(г), если при данной температуре Т и общем давлении в системе P равновесное количество молей метанола равно х, а начальные количества компонентов, взятых для реакции, составляют 1 моль СO и 3 моль H2.
3. Диссоциация N2O4 протекает по уравнению: N2O4 = 2 NO2. При 298 К и р = 1,0133 . 105 Па N2O4 диссоциирована на 18,5 %. Определите степень диссоциации при той же температуре, если р = 0,5 . 105 Па.
4. Пользуясь справочными данными о приведенном изобарно-изотермическом потенциале и значении DH00, рассчитайте константу равновесия реакции: N2 + O2 = 2NO при 1000 К.
5. Как изменится равновесный выход водорода по уравнению реакции: CH4 + 2H2S = CS2 + 4 H2 при повышении общего давления в системе, если все вещества находятся в идеальном газообразном состоянии?
6. Напишите уравнение изотермы для реакции H2 + Br2 = 2HBr (все вещества в идеальном газообразном состоянии).
7. Выразите в общем виде величину Кс для реакции: 2SO3 = 2SO2 + O2, если диссоциации подвергаются n молей SO3. Общий объем равновесной смеси V, а степень диссоциации SO3 равна a.
8. Для реакции: N2O4 = 2 NO2 при 328 К Кр = 1,38.105 Па. Сколько молей N2O4 следует поместить в сосуд емкостью 1 м3, чтобы при наступлении равновесия концентрация NO2 в нем была 0,1 моль/м3.
|
|
9. Для реакции: 2SO3 = 2SO2 + O2 DG0600К = 82,1 кДж. Определите степень диссоциации SO3 при 600 К, если общее давление равновесной смеси 0,5.105 Па (0,5 атм.). При расчете принять, что a<< 1.
10. Газообразные вещества реагируют по уравнению: ½ A + 2 B = C. Выразите для этой реакции Кp через равновесное количество вещества С, равное х моль, если для реакции было взято 2 моль А и 1 моль В при общем равновесном давлении Р.
11. Теплота образования РCl3(тв) в стандартных условиях при 298 К равна –463,5 кДж/моль. Как нужно изменить давление и температуру, чтобы увеличить равновесный выход пентахлорида фосфора в реакции его образования?
12. Рассчитайте константу равновесия реакции: 2AgCl (тв)+ ½ O2 = Ag2O(тв) при 298 К, если давление диссоциации Ag2O при этой температуре равно 5 . 10-9 Па.
13. На основании уравнения зависимости константы реакции: H2 + Cl2 = 2HCl от температуры (взять из справочника) вычислите тепловой эффект этой реакции при 1000 К.
14. В какую сторону сместиться равновесие в реакции: COCl2 = CO + Cl2 при добавлении к равновесной системе инертного газа при постоянном общем давлении?
15. Для реакции N2 + O2 = 2NO зависимость константы равновесия от температуры выражается уравнением: lg Kp = - - 0,02 lgT + 1,43. Вычислите уравнение зависимости теплового эффекта этой реакции от температуры.
|
|
16. В вакуумированный сосуд объемом 1 л помещено 5,96 . 10-3 моль твердого иода. При нагревании иод возогнался и частично диссоциировал. При 973 К в сосуде установилось давление 0,497 . 105 Па. Рассчитайте константу равновесия Кp реакции J2 (газ) = 2J(газ) при этой температуре.
17. Определите, пользуясь данными справочника, степень превращения углекислого газа по уравнению реакции: CO2(г) + H2( г) ® СO(г) + H2O( г), если в реакционный сосуд постоянного объема при 298 К было введено 44 кг CO2 и 2 кг H2.
18. В каком соотношении находятся величины Кр и Кс для реакции:
S2(тв) + 4 H2O(г) = 2 SO2(г) РРР
19. + 4 H2 (г).
19. Общее давление в равновесной системе: NH4Cl(тв) = NH3 (г) + HCl(г) равно Р. Выразите константу равновесия Кр этой реакции через общее давление.
20. Константа равновесия Кр реакции: Ca(OH)2 = CaO + H2O(г) при 772 К равна 0,4.105 Па, а пи 807 К – 0,8.105 Па. Считая величину теплового эффекта реакции постоянной в интервале температур от 750 до 810 К, рассчитайте Кр этой реакции при 750 К.
21. Для реакции PCl5(г) = PСl3(г) + Сl2(г) при 523 К Кp = 1,80 ×105 Па. Чему равна степень диссоциации PCl5 при этой температуре и общем давлении в системе 1,80 × 105 Па?
|
|
22. Как скажется на равновесном выходе веществ С и D разбавление реакционной смеси инертным газом с одновременным увеличением общего давления в системе, где протекает следующая реакция в газовой фазе: ½ A + B = 1/3 C + D?
23. Рассчитайте, пользуясь справочными данными, стандартное сродство реакции DG0298 для реакции: 2NO +O2 = 2 NO2 и определите направление ее самопроизвольного протекания в стандартных условиях.
24. При некоторой температуре общее равновесное давление в системе :
NH4Cl(тв) = NH3(г) + HСl(г) равно 0,50 . 103 Па. Рассчитайте Кр этой реакции при данной температуре.
25. Зависимость константы равновесия реакции: 2Cl2 + 2 H2O(г) = 4HCl + O2 от температуры можно выразить следующим уравнением: lg Kр = = + 5,407. Выделяется или поглощается тепло в этой реакции?
26. Рассмотрите различные способы выражения константы равновесия и связь между ними. В каком случае они равны между собой? Как связаны между собой величины Кp, Kc и Кч для следующих реакций:
a) CO(г) + H2( г) ® С(граф) + H2O;
b) N2(г) + O2( г) ® 2 NO(г);
c) 2CH4(г) ® С2H2(г) + 3 H2(г);
d) CO(г) + 2H2( г) ® CH3OH( г);
e) Fe3O4( тв) + 4 СO( г) ® 3 Fe(тв) + 4СO2( г).
27. Рассчитайте, пользуясь справочными данными, константу равновесия Кр реакции: SO2 + Cl2 = SO2Cl2 при 298 К. Все вещества находятся в идеальном газообразном состоянии.
|
|
28. Определите, пользуясь справочными данными, значение температурного коэффициента константы равновесия для реакции: СO + Cl2 = COCl2 при 298 К.
29. Выразите константу равновесия Кp реакции: 2SO2 + O2 = 2SO3 через равновесные парциальные давления реагирующих веществ.
30. Сопоставьте равновесный выход продуктов двух химических реакций, протекающих в одинаковых условиях (p и Т) в газовой фазе: A + B = AB (1) и С+ D =CD (2), если DG0298(1) первой реакции больше DG0298(2) второй реакции.
31. Рассчитайте, пользуясь справочными данными по методу Шварцмана –Темкина значение стандартного сродства DG0298 реакции H2 = 2H при 1000 К. В какую сторону пойдет эта реакция в стандартных условиях при данной температуре?
32. При смешении 1 моль вещества А с 1моль вещества В в результате химической реакции: A + 2B = AB2 в равновесной смеси образовалось 0,2 моль вещества AB2. Рассчитайте константу равновесия Кp этой реакции при общем давлении 105 Па, если все вещества находятся в идеальном газообразном состоянии. Р
33. Какая из констант равновесия Кр или Кс больше для реакций в газовой фазе: H2 + Cl2 = 2 HCl и CO + Cl2 = COCl2?
34. Водяной пар (1 моль) диссоциирует по уравнению: H2O = H2 = ½ O2. Выразите константу равновесия Кр через степень диссоциаци a и общее давление в системе P. Изменится ли и как константа равновесия, если общее давление реагирующей смеси увеличить вдвое (система идеальная)?
35. После того, как некоторое количество молей газообразного NOCl было введено в сосуд при 500 К, в системе установилось равновесие: 2NOCl = = 2NO + Cl2. Общее давление в сосуде 105 Па, а парциальное равновесное давление NOCl равно 0,64.105 Па. Определите DG0500 для указанной реакции.
36. Для реакции: C6H5C2H5(г) + 3H2 = C6H11C2H5 (г) в интервале температур 450 – 600 К справедливо уравнение: lg Kp = - 18,041. Рассчитайте температуры, при которых эта рекция может быть осуществимой, сли исходная смесь имеет состав (мол.%) C6H5C2H5 - 10, H2 - 50 и 6H11C2H5 - 40, а общее давление 1 атм.
37. При 298 К теплота образования СH3Cl(г) равна –82,0 кДж/моль, а теплота образования СH3Br (г) cоставляет –35,6 кДж/моль. Укажите: a) как зависит от температуры константа равновесия той и другой реакции; b) для какой из этих реакций константа равновесия сильнее изменяется при изменении температуры вблизи 298 К.
38. Стандартное сродство DG0 373 химической реакции: CO + H2O = CO2 + H2 равно - 25,6 . 103 Дж/моль. Определите константу равновесия этой реакции при 373 К.
39. При 767 К и общем давлении 0,99 . 105 Па диосид азота диссоциирован по уравнению 2 NO2 = 2 NO + O2 на 56,5 %. Определите давление, при котором степень диссоциации азота будет равна 80 %.
40. Запишите выражение константы равновесия для следующих гомогенных и гетерогенных химических реакций:
a)N2( г) + 3 H2( г) ® 2NH3 (г);
b) a-Fe(кр) + H2O( г) ® FeO( тв );
c) CaO(тв) + СO2(г) ® СaCO3 (тв);
e) CH3COOH(ж) + С2H5OH(ж) ® СH3COOC2H5 (ж ) + H2O(ж );
f) 2Cl2 (г) + 2H2O(г) ® 4 HСl(г) + O2( г).
41. Как связаны между собой значения констант равновесия реакции в случаях:
a) H2( г) + J2( г )® 2HJ(г);
b) ½ H2( г) + ½J2( г )® HJ(г);
c) HJ(г) ® ½ H2( г) + ½J2( г ).
42. Рассмотрите вычисление состава равновесной смеси для следующих химических реакций через степень диссоциации или степень превращения, а также методом составления уравнения материального баланса:
a) CO(г) + H2O( г ) ® СO2( г ) + H2( г);
b) PCl5 (г) ® PCl3 (г) + Сl2 ( г);
c) SO2 (г) + Сl2 (г) ® SO2Cl2 (г).
43. Выразите состав равновесной смеси для реакции:
CO(г) + H2O( г ) ® СO2( г ) + H2( г), если давление водяных паров в исходной смеси вдвое превосходит давление оксида углерода (II).
44. Покажите, как рассчитать состав равновесной смеси, если в системе одновременно протекают следующие реакции:
a) CH4 (г) + H2O( г) ® СO(г) + 3H2 (г);
b) CO(г) + H2O( г ) ® СO2( г ) + H2( г)
при p0 (CH4)/ p0(H2O) = ½; 1/3; ¼.
Принять, что в этих условиях углерод не образуется.
45. Запишите, каким должно быть соотношение химических потенциалов компонентов реакции: N2( г) + 3 H2( г) ® 2NH3 (г) при:
a) ее самопроизвольном протекании;
b) в момент равновесия.
46. Для реакции 2СO(г) + O2 ( г) ® 2СO2 (г) при 200 К Кp = 3,9 . 10-6 ( H/м2)-1. В каком направлении будет протекать реакция при p (CO2) = 0,2 . 105 H/м2; p(CO)= 1 . 105 H/м2; p(O2) = 0,4 . 105 H/м2.
47. Как нужно изменить температуру и давление, чтобы увеличить выход продуктов в следующих реакциях:
a) CH4( г) + 2H2O( г) ® СO( г) + 3 H2 (г) DH0298 = 206,19 кДж/моль;
б) C(граф) + 2H2(г) ® СH4( г) DH0298 = 172,51 кДж/моль;
в) CO(г) + H2O( г ) ® СO2( г ) + H2( г) DH0298 = -41,17 кДж/моль.
48. Для реакции H2 + J2 Û 2HJ, Кс = 50, при Т = 4440. Определить направление процесса, если исходная смесь имеет состав:
СH2 = 1 моль/л; СJ2 = 1 моль/л; с HJ = 10 моль/л.
49. Вычислить константу равновесия реакции CO + Cl2 Û COCl2 при стандартных условиях.
50. Рассчитать Кр при Т = 298 К для реакции 2H2 + CO Û CH3OH(газ),
если известны константы равновесия при этой температуре для следующих реакций:
а) CH3OH + CO Û CH3COOH + DG1; Kp = 2,78 . 10-9;
б) 2H2 + CH3COOH Û CH3OH + DG2; Kp = 6,5 . 10-6.
51. Вычислить константу равновесия Кр при Т = 298 К, используя таблицы стандартных теплот образования и стандартных энтропий для реакции:
C6H5Cl(г) + NH3 Û C6H5NH2(г) + HCl
52. Константа равновесия реакции 2Cl2 + 2H2O Û 4HCl + O2
при 900 К равна К = 2,2. В какую сторону пойдет реакция при этой температуре, если начальные парциальные давления компонентов были следующие:
а) PCl2 = 2 атм; PH2O = 1 атм; PHCl = 1 атм; PO2 = 2 атм;
б) PCl2 = 1 атм; PH2O = 0,25 атм; PHCl = 1 атм; PO2 = 1,5 атм;
в) PCl2 = 1 атм; PH2O = 2 атм; PHCl = 2 атм; PO2 = 0,5 атм.
53. Определить Кр для реакции SO2 + 1/2O2 Û SO3 при 700 К, если известно, что при Т = 500 К, Кр = 588,9, а тепловой эффект реакции в этом температурном интервале равен - 99,5 кДж/моль.
54. Определить Кр для реакции синтеза фосгена при Т = 800 К
CO + Cl2 Û COCl2
55. Для реакции синтеза аммиака N2 + 3H2 Û 2NH3
а) при Т = 893 К, Кр = 7,11.10-16;
б) при Т = 973 К, Кр = 2,1.10-16;
в) при Т = 973К Кр = 2,1 × 10-16.
Определить тепловой эффект реакции в данном температурном интервале.
56. Давление диссоциации CaCO3 при 8400С равно 678 мм рт.ст., а при 865 0С равно 1333 мм рт. ст. Найти среднее значение теплового эффекта реакции в указанном интервале температур:
CaCO3(т) = CaO(т) + CO2(г).
57. Давление диссоциации MgCO3 при 8130 К равно 0,996.105 н/м2, а при 8430К - 1,768 . 105 н/м2. Вычислить тепловой эффект реакции разложения магнезита и рассчитать при какой температуре давление диссоциации будет равно 1,013 . 105 н/м2:
MgCO3 Û MgO + CO2.
4. Многовариантные задачи
Задача № 1
1. Напишите уравнение первого закона термодинамики в дифференциальном виде.
2. Напишите уравнение для расчета работы расширения газа в идеальном состоянии при р = const, при T = const, при V = const.
3. Сформулируйте закон Гесса.
4. Напишите математическое выражение следствия из закона Гесса.
5. Установите агрегатное состояние всех веществ, участвующих в химической реакции при 298 К и стандартном давлении. Для этого воспользуйтесь справочником.
6. На основании значений энтальпий образования DН0f, 298, взятых из справочника, определите тепловой эффект химической реакции при 298 К и стандартном давлении (в кДж).
7. Определите изменение числа молей газообразных продуктов реакции при 298 К и стандартном давлении.
8. Рассчитайте работу, совершаемую реакцией против сил внешнего давления при р = const и 298 К (в кДж).
9. Определите тепловой эффект реакции при V = const и 298 К, кДж.
10. Определите тепловой эффект химической реакции DН0 298 при условии, что все продукты реакции и исходные вещества находятся в идеальном газообразном состоянии, кДж.
11. Определите тепловой эффект химической реакции DU0 298 при условии, что все продукты реакции находятся в идеальном газообразном состоянии.
12. Выразите зависимость теплового эффекта реакции от температуры, если известен тепловой эффект этой реакции при Т = 298 К и уравнения зависимости Ср = f (T).
13. Вычислите тепловой эффект реакции при температуре Т.
Вариант | Реакция | Т, К |
1 | 2 Н2 + СО = СН3ОН (г) | 500 |
2 | 4 HCl + O2 = 2 H2O(г) + 2 Cl2 | 600 |
3 | NH4Cl(г) = NH3 + HCl | 500 |
4 | 2 N2 + 6 H2O = 4 NH3 + 3 O2 | 1200 |
5 | 4 NO + 6 H2O(г) = 4 NH3 + 5 O2 | 800 |
6 | 2 NO2 = 2 NO + O2 | 500 |
7 | Mg(OH)2 = MgO + H2O | 400 |
8 | CaCO3 = CaO + CO2 | 700 |
9 | N2O4 = 2 NO2 | 400 |
10 | Ca(OH)2 = CaO + H2O(г) | 350 |
11 | ½ S2 + 2 H2O(г) = SO2 + 2 H2 | 900 |
12 | ½ S2 + 2 CO2 = SO2 + 2 CO | 800 |
13 | 2 SO2 + O2 = 2 SO3(г) | 600 |
14 | SO2 + Cl2 = SO2CL2(г) | 400 |
15 | CO + 3 H2 = CH4 + H2O(г) | 900 |
16 | 4 CO + 2 SO2 = S2(г) + 4 CO2 | 700 |
17 | CO + Cl2 = COCl2(г) | 400 |
18 | CO2 + H2 = CO + H2O(г) | 900 |
19 | CO2 + 4 H2 = CH4 + 2 H2O(г) | 800 |
20 | 2 CO2 = 2 CO + O2 | 900 |
21 | CH4 + CO2 = 2 CO + 2 H2 | 400 |
22 | C2H6 = C2H4 + H2 | 500 |
23 | C2H5(OH)(г) = C2H4 + H2O(г) | 400 |
24 | CH3COH(г) + H2 = C2H5OH(г) | 450 |
Задача № 2
Вычислите стандартную теплоту образования соединения из простых веществ, если известна его теплота сгорания при Т = 298 К и давлении р = 1,0133 .105 Н/м2.
Вариант | Вещество | DНсгор.10-6, Дж/кмоль |
1 | СН4 N2(тв) мочевина | -634,749 |
2 | CH3NO2(ж) нитрометан | -709,278 |
3 | C2H5NO2(ж) глицин | -981,852 |
4 | C2H6O2(ж) этиленгликоль | -1180,315 |
5 | C3H8O3(ж) глицерин | -1662,239 |
6 | C2H7N(ж) диметиламин | -1774,229 |
7 | C3H6O(ж) ацетон | -1787,012 |
8 | C4H6(г) бутадиен 1,2 | -2595,647 |
9 | C3H3N(г) акрилонитрил | -1945,699 |
10 | C3H8O(ж) пропиловый спирт | -2011,753 |
11 | C4H10(г) бутан | -2879,191 |
12 | C5H12O(ж) амиловый спирт | -3323,222 |
13 | C6H6O(тв) фенол | -3024,851 |
14 | C6H6O2(тв) гидрохинон | -2862,519 |
15 | C6H7N(ж) анилин | -3398,588 |
16 | C7H6O2(тв) бензойная кислота | -3229,014 |
17 | C5H5N(ж) пиридин | -2577,140 |
18 | C5H10O2(ж) валериановая кислота | -2853,859 |
19 | C7H8(ж) толуол | -3950,769 |
20 | C8H18(г) октан | -5516,163 |
Задача № 3.
Рассчитать изменение внутренней энергии при нагревании 20 г вещества при 1 атмосфере в интервале температур 298,16 - 500 К. Объемом жидкости пренебречь. Необходимые данные взять из справочника. Выполнить расчеты для одного из веществ:
a) вода;
b) cероуглерод;
c) хлороформ;
d) четыреххлористый углерод;
e) циклопентан;
f) н-гексан;
g) бензол;
h) толуол;
i) о – ксилол;
j) метаксилол;
k) параксилол;
l) метиловый спирт;
m) муравьиная кислота;
n) этиловый спирт;
o) уксусная кислота.
Задача № 4.
Вывести аналитическую зависимость теплового эффекта следующей реакции при постоянном давлении (1 атм) от температуры и построить ее график в интервале температур 298,16 – 700 К (не менее 6 точек) (см. справочник):
a) FeO(кр) + H2(г) = a - Fe(кр) + H2O(г);
b) Cu2O(кр) + H2(г) = 2 Cu(кр) + H2O(г);
c) 2PbO2(кр) = 2PbO(кр) + O2 (г);
d) ZnSO4(кр) = ZnO(кр) + SO3 ( г);
e) FeCO3 (кр) = FeO (кр) + СO2 (г);
f) CuSO4(кр) = CuO(кр) + SO3(г);
g) 2CO (г) + O2(г) = 2CO2( г);
h) C(граф) + S2( г) = CS2( г);
i) (NH4)2SO4(кр) = 2 NH3( г) + SO3( г) + H2O(г);
j) COCl2(г) +2 NH3( г) = (NH4)2CO(кр) + 2HCl( г);
k) 2CuS(кр) + 3O2( г) = 2CuO(кр) + 2SO2( г);
l) н – С4H10 = цис - С4H8(г ) + H2(г );
m) н – С4H10 = 1- С4H8(г ) + H2(г );
n) н – С4H10 = транс - С4H8(г ) + H2(г );
o) 2 С2H4(г ) + O2(г ) = 2 С2H4O(г ) (окись этилена);
p) С2H4O(г ) = СH3COH(г ).
Задача № 5.
Для химической реакции рассчитать:
1) Тепловой эффект при стандартных условиях по стандартным теплотам образования;
2) Связь DH (Qp) и DU (Qv);
3) Изменение теплоемкости системы, исходя из величин средних теплоемкостей;
4) Тепловой эффект той же реакции при 500 К, записать уравнение Кирхгофа в дифференциальном виде и представить графически зависимость DH = f (Т):
a) CO(г) + 3H2(г) = CH4(г) + H2O(г);
b) CH4(г) + СO2(г) = 2CO(г) + 2H2(г);
c) FeO(тв) + CO(г) = Fe(тв) + CO2(г);
d) 4H2S(г) + 2 SO2(г) = 2S2(г) + 4 H2O(г);
e) 4CO(г) + 2SO2(г) = S2(г) + 4CO2(г);
f) H2(г) + CO2(г) = H2O(г) + CO(г);
g) Fe3O4(тв) + H2(г) = 3 FeO(тв) + H2O(г);
h) 2AgNO3(тв) = 2 Ag(тв) + 2NO2(г) + O2(г);
i) 2NO2(г) + O3(г) = O2 (г) + N2O5(г);
j) 2NaHCO3(тв) = Na2CO3 (тв) + H2O( г) + CO2(г);
k) Ca(OH)2(тв) + СO2( г) = CaCO3(тв) + H2O(г);
l) CS2(ж) + 3O2( г) = CO2 ( г) + 2SO2 (г);
m) C(граф) + ½ O2( г) = CO(г);
n) 2Mg(NO3)2 = 2 Mg(тв) + 4 NO2 (г) + O2(г).
Задача № 6.
Задание № 1.
Для химической реакции, соответствующей варианту задания:
1) рассчитать по теплотам образования тепловой эффект при постоянном давлении DH0298 и DU0298;
2) привести термохимическую и термодинамическую формы записи уравнения химической реакции;
3) вычислить изменение теплоемкости в указанной реакции (Dсp) по значениям сp0298;
4) записать по рассчитанным значениям Dсp дифференциальную форму уравнения Кирхгофа и изобразить графически зависимость DH0 = f(T);
5) рассчитать тепловой эффект химической реакции (DH0T) при заданной температуре Т.
При расчетах пользуйтесь данными справочника.
Варианты заданий:
№ | Уравнение химической реакции | T, K |
1 | 2NO + O2 = 2NO2 | 500 |
2 | ½ N2 + ½ O2 = NO | 450 |
3 | CH4 + 2H2O = CO2 + 4H2 | 700 |
4 | CO + H2 = C(граф) + H2O(г) | 600 |
5 | С4H8 (1- бутилен) = С2H4 | 400 |
6 | C(граф) + СO2 =2CO | 500 |
7 | С2H4 + H2O(г) = С2H5OH (Г) | 1000 |
8 | H2 + Cl2 = 2HCl(г) | 700 |
9 | 2Сl2 + 2H2O(г) = 4HCl (г) | 800 |
10 | H2 + Br2 = 2HBr (г) | 500 |
11 | С2H6 + Cl2 = C2H5Cl(г) + HCl(г) | 500 |
12 | 2 С2H4 + O2 = 2C2H4O (г) (окись этилена) | 400 |
13 | 2СuS (тв) + 3O2 = 2 CuO(тв) + 2SO2 | 600 |
14 | Н – С4H10 + 3H2 = 4CH4 | 800 |
15 | 2 С2H5OH = С4H8(г) + 2H2O(г) | 400 |
16 | С3H8 + 2 H2 = 3 CH4 | 500 |
17 | 2C3H6 = C2H4 + 1 – C4H8 | 600 |
18 | 2N2 + 6 H2O(г) = 4 NH3 + 3O2 | 700 |
19 | 4NO + 6 H2O(г) = 44 NH3 + 5O2 | 800 |
20 | N2O4 = 2 NO2 | 900 |
21 | S2(г) + 4СO2 (г) = 2SO2 + 4 CO | 1000 |
22 | 2SO2 + O2 = 2 SO3 | 900 |
23 | CO + 3 H2 = CH4 + H2O (г) | 800 |
24 | 4СO + 2 SO2 = S2 (г) + 4СO2 | 700 |
25 | CO2 + 4 H2 = CH4 + H2O (г) | 600 |
26 | 2CO +2H2 = CH4 + CO2 | 500 |
27 | C6H6 + 3 H2 = C6H12 | 400 |
28 | 3C2H4 = C6H6 + 3 H2 | 500 |
29 | CH4 + H2O (г) = CO + 3 H2 | 600 |
30 | CO + H2O (г) = CO2 + H2 | 700 |
31 | 2 HJ(г) = H2 (г) + J2 (г) | 800 |
32 | 2CO + O2 = 2CO2 | 900 |
33 | C2H6 = C2H4 + H2 | 1000 |
34 | C3H8 = C3H6 + H2 | 1100 |
35 | PCl5 (г) = PCl3(г) + Cl2 | 1000 |
36 | COCl2 = CO + Cl2 | 900 |
37 | SO2 + Cl2 = SO2Cl2(г) | 800 |
38 | СaCO3 = CaO + CO2 | 700 |
39 | Cu2O(тв) + H2 = 2Cu + H2O(г) | 600 |
40 | C(граф) + S2(г) = СS2 (г) | 500 |
41 | 6 C(граф) + 3 H2 = C6H6 | 400 |
42 | CaC2 (г) + H2O(ж) = Сa(OH)2 (тв) +С2H2(г) | 500 |
43 | Fe3O4 (тв) + 4H2 = 4Fe(тв) + 4H2O(г) | 600 |
44 | СO + H2 = C(граф) + H2O(г) | 700 |
45 | 4СO + 2SO2 = S2(г) + 4СO2(г) | 800 |
46 | Sb2S3 (тв) + 3H2 = 2 Sb(тв) + 3H2S(г) | 800 |
47 | SO2 + NO2 = SO3 + NO | 500 |
48 | CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O(ж) | 600 |
49 | 2С2H6(г) + SO2(г) = 4СO2(г) + 6H2O(ж) | 700 |
50 | Al2O3(тв) + 3SO3(г) = Al2(SO4)3(тв) | 600 |
Задание 2.
1. Напишите математическое выражение закона Кирхгофа в дифференциальном и интегральном виде.
2. Для реакции (указанной в задании № 1), протекающей в идеальном газообразном состоянии при стандартном давлении
рi = 1,0133 . 105 Па на основании данных справочника рассчитайте åii = 1 (ni, Cp0i, i)исх в Дж/К при температуре 298, 400, 500, 700 и 1000 К. При расчетах учитывать только коэффициенты а, b, c и с'.
3. Рассчитайте åii = 1 (ni, Cp0i, i)кон в Дж/К при температурах 298, 400, 500, 700 и 1000 К. При расчетах учитывать только коэффициенты а, b, c и с'.
4. На одном листе миллиметровой бумаги постройте графики зависимости åii = 1 (ni, Cp0i, i)исх = f (T) и åii = 1 (ni, Cp0i, i)кон = f (T).
5. Определите графически температурный коэффициент теплового эффекта реакции при 600 К в Дж/К.
6. Установите, как будет меняться тепловой эффект реакции при повышении температуры.
7. Определите коэффициенты а, b, c и с' уравнения зависимости изменения теплоемкости в ходе реакции от температуры Ср = а + bТ + сТ2 + с' / Т2.
8. Определите коэффициенты А, В, С, Д, Е уравнений зависимости теплового эффекта реакции от температуры: Н0Т = А/Т + ВТ + СТ2 + С'/Т2 + …
9. Установите интервал температур, для которого справедливы уравнения, полученные в п. 7 и п. 8.
10. Вычислите тепловой эффект при постоянном давлении и температуре 600 К в кДж.
11. Вычислите тепловой эффект при постоянном давлении и температуре 1000 К в кДж.
12. Вычислите DU600 реакции в кДж.
13. Схематически на основании тепловых эффектов при температурах 298, 600 и 1000 К и характера зависимостей åii = 1 (ni, Cp0i, i)исх = f (T) и
åii = 1 (ni, Cp0i, i)кон = f (T) изобразите зависимость DН0Т = f (T).
Задача № 7.
1. По данным о зависимости теплоемкости от температуры, представленным в ниже приведенных таблицах, построить график зависимости Ср/ Т = f (Т), отметив на графике вертикальными линиями температуры фазового перехода (эти температуры помечены в таблицах звездочками; теплоемкости, отмеченные звездочками, соответствуют теплотам фазовых переходов). По графику рассчитать стандартную мольную энтропию газообразного вещества при температуре 298 К.
а) мольные теплоемкости сернистого газа изменяются с температурой следующим образом:
Т, К | Ср | Т, К | Ср | Т, К | Ср | Т, К | Ср |
15,2 | 0,860 | 60,85 | 8,727 | 140,9 | 13,32 | 201,7 | 20,97 |
25,67 | 2,864 | 76,98 | 10,11 | 162,0 | 14,46 | 240,1 | 20,79 |
34,87 | 4,821 | 98,3 | 11,36 | 192,82 | 16,16 | 260,9 | 20,69 |
47,16 | 6,930 | 120,37 | 12,42 | 197,64* | 17,69* | 263,08* | 5960* |
Построить график Ср/ Т = f (Т) и рассчитать энтропию газообразного сернистого газа при 263,08 К и 1 атм.
б) На основании ниже приведенных данных вычислить стандартную мольную энтропию четыреххлористого углерода при 298 К:
Т, К | Ср | Т, К | Ср | Т, К | Ср | Т, К | Ср |
18 | 3,81 | 80 | 14,8 | 220 | 28,12 | 260 | 31,68 |
20 | 4,98 | 100 | 16,68 | 225,4* | 1080,8* | 300 | 31,04 |
40 | 10,07 | 140 | 20,14 | 240 | 29,82 | ||
60 | 12,45 | 180 | 23,51 | 250,2* | 577,2* |
в) Мольные теплоемкости фосфорнокислого кальция при различных температурах имеют следующие значения:
Т, К | Ср | Т, К | Ср | Т, К | Ср | Т, К | Ср |
20 | 0,83 | 100 | 23,52 | 180 | 39,74 | 260 | 50,2 |
40 | 5,10 | 120 | 28,32 | 200 | 42,68 | 280 | 52,53 |
60 | 11,62 | 140 | 32,59 | 220 | 45,41 | 300 | 54,76 |
80 | 17,96 | 160 | 36,40 | 240 | 47,92 |
Вычислить стандартную энтропию фосфата кальция при 250С.
г) По приведенным ниже данным вычислите стандартные энтропии (∆S 2980) следующих газообразных веществ.
Азота – N2
Т, К | Ср | Т, К | Ср | Т, К | Ср | Т, К | Ср |
15 | 2,8 | 35,61* | 54,71* | 65 | 13,4 | 150 | 6,96 |
20 | 4,9 | 40 | 9,2 | 70 | 13,6 | 200 | 6,96 |
25 | 6,6 | 50 | 9,6 | 75 | 13,7 | 300 | 6,96 |
30 | 8,2 | 60 | 10,0 | 77,32* | 1332,9* | 400 | 6,97 |
35 | 10,8 | 63,14* | 172,3* | 100 | 6,96 | 500 | 7,07 |
Кислорода О2
Т, К | Ср | Т, К | Ср | Т, К | Ср | Т, К | Ср |
15 | 1,7 | 43,76* | 177,6* | 70 | 13,3 | 300 | 7,02 |
20 | 3,6 | 45 | 11,0 | 80 | 13,4 | 400 | 7,20 |
23,66* | 22,42* | 50 | 11,0 | 90 | 13,5 | 500 | 7,43 |
30 | 6,6 | 54,39* | 106,3* | 90,13* | 1628,8* | ||
40 | 9,8 | 60 | 13,2 | 200 | 6,96 |
Оксида углерода – СО
Т, К | Ср | Т, К | Ср | Т, К | Ср | Т, К | Ср |
15 | 2,0 | 60 | 14,4 | 70 | 14,4 | 200 | 6,96 |
20 | 3,5 | 61,55* | 151,3* | 75 | 14,4 | 300 | 6,96 |
30 | 5,8 | 63 | 12,0 | 80 | 14,4 | 400 | 7,01 |
40 | 8,0 | 66 | 12,4 | 81,61* | 1443,6* | 500 | 7,12 |
50 | 10,5 | 68,09* | 199,7* | 100 | 6,95 |
Оксида азота – NО
Т, К | Ср | Т, К | Ср | Т, К | Ср | Т, К | Ср |
15 | 1,0 | 100 | 8,5 | 121,36* | 3292,6* | 300 | 7,14 |
20 | 1,7 | 109,49* | 549,5* | 125 | 7,59 | 400 | 7,17 |
40 | 4,2 | 110 | 15,2 | 150 | 7,49 | 500 | 7,29 |
60 | 5,8 | 115 | 16,3 | 200 | 7,29 | ||
80 | 7,2 | 120 | 17,8 | 250 | 7,19 |
Диоксида углерода – СО2
Т, К | Ср | Т, К | Ср | Т, К | Ср | Т, К | Ср |
15 | 0,7 | 75 | 8,3 | 150 | 11,5 | 300 | 8,91 |
25 | 2,2 | 100 | 9,4 | 175 | 12,2 | 400 | 9,89 |
50 | 6,2 | 125 | 10,6 | 194,67* | 6030* | 500 | 10,68 |
Оксида азота (1) – N2О
Т, К | Ср | Т, К | Ср | Т, К | Ср | Т, К | Ср |
15 | 0,7 | 125 | 10,7 | 184 | 18,6 | 400 | 10,25 |
25 | 2,5 | 150 | 12,0 | 184,59* | 3958 | 450 | 10,66 |
50 | 6,8 | 175 | 13,6 | 250 | 8,69 | 500 | 11,03 |
75 | 8,6 | 182,26* | 1563,0* | 300 | 9,27 | ||
100 | 9,8 | 183 | 18,6 | 350 | 9,79 |
Аммиака – NН3
Т, К | Ср | Т, К | Ср | Т, К | Ср | Т, К | Ср |
15 | 0,2 | 125 | 7,8 | 225 | 12,9 | 263 | 8,32 |
25 | 0,8 | 150 | 9,2 | 235 | 13,1 | 273 | 8,37 |
50 | 2,7 | 175 | 10,7 | 239,68* | 5581* | 283 | 8,43 |
75 | 4,4 | 195,36* | 1351,6* | 243 | 8,22 | 293 | 8,49 |
100 | 6,2 | 200 | 12,5 | 253 | 8,27 | 303 | 8,55 |
Метана – СН4
Т, К | Ср | Т, К | Ср | Т, К | Ср | Т, К | Ср |
15 | 2,35 | 60 | 8,50 | 110 | 13,6 | 283 | 8,38 |
20 | 10,5 | 70 | 9,10 | 111,8* | 1968* | 293 | 8,53 |
20,41* | 18,1* | 80 | 9,75 | 203 | 7,04 | 303 | 8,69 |
30 | 5,85 | 90 | 10,35 | 223 | 7,39 | ||
40 | 6,95 | 90,6* | 224,0* | 243 | 7,72 | ||
50 | 7,80 | 100 | 13,5 | 263 | 8,06 |
Этана – С2Н6
Т, К | Ср | Т, К | Ср | Т, К | Ср | Т, К | Ср |
15 | 0,66 | 80 | 12,72 | 180 | 17,26 | 272,0 | 12,01 |
20 | 1,54 | 90* | 682,9* | 184,1* | 3514* | 292,0 | 12,57 |
30 | 3,59 | 100 | 16,38 | 189,1 | 10,45 | 302,7 | 12,82 |
40 | 5,94 | 120 | 16,55 | 209,5 | 10,69 | ||
50 | 7,81 | 140 | 16,69 | 229,6 | 11,02 | ||
60 | 9,45 | 160 | 16,93 | 249,6 | 11,47 |
Пропана – С3Н8
Т, К | Ср | Т, К | Ср | Т, К | Ср | Т, К | Ср |
15 | 0,66 | 70 | 10,77 | 160 | 21,25 | 272,4 | 16,19 |
20 | 1,59 | 80 | 12,04 | 180 | 21,73 | 294,3 | 17,83 |
30 | 3,76 | 85,5* | 842,2* | 200 | 22,35 | 311,0 | 18,29 |
40 | 6,00 | 100 | 20,31 | 220 | 23,07 | ||
50 | 7,76 | 120 | 20,55 | 231* | 4487* | ||
60 | 9,34 | 140 | 20,87 | 256,4 | 15,64 |
Нормального бутана – С4Н10
Т, К | Ср | Т, К | Ср | Т, К | Ср | Т, К | Ср |
12 | 0,38 | 80 | 15,94 | 160 | 28,03 | 270 | 31,65 |
15 | 0,78 | 100 | 494,0* | 180 | 28,58 | 272,7* | 5351* |
20 | 1,08 | 107,5 | 20,14 | 200 | 29,23 | 294,3 | 22,9 |
40 | 6,56 | 120 | 1113,7* | 220 | 30,02 | 311,0 | 23,5 |
50 | 10,29 | 134,9* | 27,16 | 240 | 30,54 | 327,6 | 23,8 |
60 | 13,30 | 140 | 27,74 | 260 | 31,10 | 344,4 | 24,45 |
н- Пентана – С5Н12
Т, К | Ср | Т, К | Ср | Т, К | Ср | Т, К | Ср |
15 | 2,8 | 120 | 21,63 | 240 | 32,59 | 300 | 29,1 |
20 | 3,97 | 140,02* | 615,9* | 256,6* | 778,2* | 344 | 29,8 |
40 | 8,70 | 160 | 25,50 | 260 | 36,22 | ||
60 | 11,52 | 180 | 26,82 | 270 | 37,38 | ||
80 | 14,36 | 200 | 28,02 | 280 | 39,44 | ||
100 | 17,82 | 220 | 29,48 | 282,6* | 5438,00* |
Этилена – С2Н4
Т, К | Ср | Т, К | Ср | Т, К | Ср | Т, К | Ср |
15 | 0,68 | 100 | 17,05 | 169,4* | 32,37* | 250,9 | 9,46 |
20 | 1,52 | 103,95* | 800,8* | 178,6 | 8,79 | 272,1 | 9,91 |
40 | 5,66 | 120 | 16,32 | 192,8 | 8,81 | 293,5 | 10,34 |
60 | 8,92 | 140 | 16,12 | 210,8 | 8,93 | 368,2 | 11,94 |
80 | 11,55 | 160 | 16,04 | 231,4 | 9,18 |
Пропилена – С3Н6
Т, К | Ср | Т, К | Ср | Т, К | Ср | Т, К | Ср |
15 | 1,27 | 90 | 22,21 | 200 | 21,32 | 299,3 | 15,47 |
20 | 2,49 | 100 | 21,70 | 220 | 21,75 | 333,9 | 16,74 |
40 | 6,92 | 120 | 21,08 | 225,4* | 4402* | 367,1 | 17,93 |
60 | 10,05 | 140 | 20,85 | 258,4* | 13,90 | ||
80 | 12,79 | 160 | 20,83 | 272,3 | 14,36 | ||
87,9* | 717,6* | 180 | 20,98 | 291,1 | 15,16 |
Цис-2-бутена – С4Н8
Т, К | Ср | Т, К | Ср | Т, К | Ср | Т, К | Ср |
10 | 0,23 | 100 | 15,40 | 180 | 26,56 | 298,6 | 20,06 |
15 | 0,76 | 120 | 17,75 | 200 | 26,64 | 332,9 | 21,54 |
20 | 1,61 | 130 | 19,0 | 220 | 96,93 | 371,2 | 23,30 |
40 | 6,03 | 134,3* | 1746,8* | 240 | 27,47 | ||
60 | 9,88 | 140 | 27,1 | 260 | 28,19 | ||
80 | 12,88 | 160 | 26,72 | 276,7* | 5636* |
Транс-2-бутена – С4Н8
Т, К | Ср | Т, К | Ср | Т, К | Ср | Т, К | Ср |
15 | 0,67 | 100 | 14,68 | 180 | 26,53 | 270 | 29,24 |
20 | 1,50 | 120 | 17,22 | 200 | 26,89 | 274,0* | 5439* |
40 | 5,61 | 140 | 20,32 | 220 | 27,43 | 298,6 | 21,55 |
60 | 9,09 | 160 | 24,22 | 240 | 28,04 | 332,9 | 23,06 |
80 | 11,99 | 167,6* | 2331,9* | 260 | 28,84 | 371,5 | 24,78 |
2-бутена-С6Н6
Т, К | Ср | Т, К | Ср | Т, К | Ср | Т, К | Ср |
15 | 0,77 | 120 | 17,79 | 240 | 21,60 | 300 | 18,84 |
20 | 1,57 | 140 | 19,79 | 240,9* | 2207,2* | 350 | 21,08 |
40 | 6,08 | 160 | 17,37 | 250 | 28,49 | 400 | 23,29 |
60 | 10,18 | 180 | 18,43 | 270 | 29,08 | ||
80 | 13,39 | 200 | 19,49 | 290 | 29,67 | ||
100 | 15,78 | 220 | 20,55 | 291* | 6440* |
Используя приведенные ниже данные, вычислить абсолютные энтропии
паров следующих веществ при Т =400 К и р = 1 атм*
Воды – Н2О
Т, К | Ср | Т, К | Ср | Т, К | Ср | Т, К | Ср |
10 | 0,4 | 200 | 6,7 | 313 | 18,0 | 450 | 8,26 |
40 | 1,5 | 240 | 7,9 | 333 | 18,0 | 500 | 8,38 |
80 | 3,2 | 260 | 8,8 | 353 | 18,0 | 550 | 8,50 |
120 | 4,6 | 273,16* | 1435,7* | 373,16 | 97,17* | ||
160 | 5,5 | 293 | 18,1 | 400 | 8,16 |
Сероуглерода – СS2
Т, К | Ср | Т, К | Ср | Т, К | Ср | Т, К | Ср |
15 | 1,8 | 125 | 12,3 | 225 | 18,0 | 400 | 11,85 |
25 | 3,5 | 150 | 13,4 | 250 | 18,1 | 500 | 12,52 |
50 | 8,1 | 161,11* | 1049,9* | 275 | 18,1 | 600 | 13,00 |
75 | 9,5 | 175 | 18,0 | 300 | 18,2 | ||
100 | 11,0 | 200 | 18,0 | 319,35* | 6400* |
Пентана (норм.) - С5Н12
Т, К | Ср | Т, К | Ср | Т, К | Ср | Т, К | Ср |
10 | 0,47 | 100 | 17,72 | 200 | 34,46 | 327,6 | 29,8 |
15 | 1,22 | 120 | 20,01 | 220 | 35,15 | 344,3 | 30,6 |
20 | 2,45 | 140 | 21,99 | 240 | 36,16 | 361 | 31,4 |
40 | 7,41 | 143,5* | 2111,2* | 260 | 37,32 | 377,6 | 32,25 |
60 | 11,73 | 160 | 37,75 | 280 | 39,13 | 394,3 | 33,15 |
80 | 15,22 | 180 | 33,99 | 309,1* | 6160* | 411 | 34,1 |
Изопентана – С5Н12
Т, К | Ср | Т, К | Ср | Т, К | Ср | Т, К | Ср |
15 | 1,58 | 113,39* | 1226,3* | 220 | 34,00 | 350 | 33,18 |
20 | 3,00 | 120 | 29,66 | 240 | 35,18 | 400 | 37,07 |
40 | 8,34 | 140 | 30,42 | 260 | 36,52 | 450 | 40,74 |
60 | 12,37 | 160 | 31,20 | 280 | 37,98 | ||
80 | 15,24 | 180 | 32,04 | 300 | 39,55 | ||
100 | 18,79 | 200 | 32,96 | 301* | 5900* |
Гексана (норм*)- С4Н14
Т, К | Ср | Т, К | Ср | Т, К | Ср | Т, К | Ср |
90 | 17,75 | 178,6* | 3000* | 260 | 48,77 | 350 | 35,58 |
100 | 18,90 | 180 | 40,40 | 280 | 46,78 | 400 | 40,43 |
120 | 21,86 | 200 | 41,01 | 300 | 45,17 | 450 | 45,06 |
140 | 25,07 | 220 | 42,80 | 320 | 48,54 | ||
160 | 29,0 | 240 | 46,06 | 341,3* | 7100* |
Задача № 8.
1. Напишите математическое выражение второго начала термодинамики в дифференциальном виде для обратимого и необратимого процессов.
2. Напишите уравнение, выражающее зависимость изменения энтропии в изобарном процессе нагревания вещества от 0 до Т К с учетом всех возможных изменений фазового состояния.
3. Постройте график зависимости Ср0,Т / Т = f (T) для вещества А в газообразном состоянии на основании теплоемкостей при 400, 500, 700 и1000 К в Дж / моль . К2 .
4. Определите по графику Ср0 / Т при 600 К в Дж / моль . К2.
5. Графическим интегрированием определите изменение энтропии вещества А при изобарном нагревании его от 298 до 600 К в Дж / моль . К.
6. Определите абсолютную энтропию S0600 из справочника и DS нагревания в Дж / моль . К.
7. Определите изменение энтропии вещества А в Дж / моль . К при изменении давления от 1,0133 .105 Па до р2.
8. Определите абсолютную энтропию вещества А в Дж / моль . К при 600 К и давлении р2.
9. Выразите уравнением зависимость энтропии вещества В от температуры в интервале температур от 298 до 1000 К. Учесть при выводе уравнения только коэффициенты а и b зависимости Ср0 = f (T).
10. Определите изменение энтропии для реакции (пред. мн. з.), протекающей в идеальном газообразном состоянии при 298 К.
11. Определите стандартное изменение энтропии S0600 для реакции при 600 К в Дж / К.
№ вар. | Вещество А | Ср0,Т , Дж / (моль К) | Р2 . 10- 5, Па | |||
400 | 500 | 700 | 1000 | |||
1 | NH3 | 38,96 | 41,90 | 47,32 | 55,10 | 0,5067 |
2 | CCl4 | 92,08 | 96,45 | 101,39 | 105,80 | 0,3378 |
3 | CS2 | 50,04 | 52,45 | 55,23 | 58,00 | 0,5067 |
4 | CHCl3 | 76,12 | 81,90 | 88,83 | 95.50 | 0,2533 |
5 | H2O | 34,48 | 35,60 | 37,59 | 40,70 | 0,2533 |
6 | COCl2 | 66,36 | 69,60 | 73,78 | 78.40 | 0,3378 |
7 | CH3I | 51,60 | 57,95 | 68,74 | 80,10 | 0,2027 |
№ вар. | Вещество А | Ср0,Т , Дж / (моль К) | Р2 . 10- 5, Па | |||
400 | 500 | 700 | 1000 | |||
8 | CH3Br | 49,92 | 56,45 | 67,13 | 80,60 | 0,5067 |
9 | HF | 28,88 | 29,15 | 29,75 | 30,60 | 0,3378 |
10 | HCl | 29,04 | 29,30 | 29,96 | 31,20 | 0,2533 |
11 | HBr | 29,16 | 29,55 | 30,52 | 32,20 | 0,1689 |
12 | HI | 29,24 | 29,60 | 30,66 | 32,30 | 0,2027 |
Задача № 9.
1. Напишите уравнение, связывающее энергию Гиббса с давлением и температурой в дифференциальном виде.
2. Напишите уравнение для расчета изменения энергии Гиббса при изотермическом процессе расширения газа в идеальном состоянии от давления р1 до р2.
3. Для одного моля вещества А, находящегося в идеальном газообразном состоянии (см. задачу № 1), определите DG в изотермическом процессе расширения газа от давления 1,0133 . 105 Па до р2 при температуре 600 К в кДж / моль.
4. Для 1 моля вещества А рассчитайте DG0 при изобарном нагревании от 600 до 610 К, считая, что в указанном интервале температур энтропия постоянна и равна S0600.
5. Определите DG при изменении давления газа А от 1,0133 .105 Па до р2 и температуры от 600 до 610 К в кДж / моль.
6. Определите DG298 в кДж для реакции (см. табл. задачи № 2), протекающей при 298 К и р = 1 атм в идеальном газообразном состоянии.
Задача № 10.
1. Найдите изменение энтропии при нагревании (охлаждении) в интервале температур от Т1 до Т2 , m кг вещества, если известны значения температур плавления и кипения, средние теплоемкости, теплоты плавления и испарения.
2. Вычислите, чему равны изменения энтропии, изобарно-изотермического потенциала, изохорно-изотермического потенциала, внутренней энергии, энтальпии и работу расширения, если один киломоль вещества (пары которого подчиняются законам идеальных газов) переходит при нормальной температуре кипения из жидкого в парообразное состояние.
№ | Вещество (твердое) | m, кг | Т1 | Т2 | плавление | испарение | удельная теплоемкость, .10-3 | ||||
Т пл. | DНпл.10-6 Дж/кмоль | Т нтк | DНисп.10-6 Дж/кмоль | Сртв | Срж | Срг | |||||
1 | Br | 27 | 240 | 350 | 265,9 | 10,551 | 332,2 | 30,733 | 0,674 | 0,461 | 0,225 |
2 | H2O | 50 | 260 | 400 | 273,2 | 6,138 | 373,2 | 45,069 | 0,570 | 4,197 | 1,919 |
3 | Hg | 15 | 220 | 650 | 234,3 | 2,332 | 620,2 | 63,642 | 0,137 | 0,139 | 0,104 |
4 | CCl4 | 20 | 250,3 | 370 | 250,3 | 2,512 | 349,9 | 30,021 | - | 0,846 | 0,543 |
5 | HCOOH | 25 | 260 | 400 | 281,5 | 12,687 | 373,7 | 23,112 | 1,620 | 2,135 | 1,058 |
6 | CH3OH | 30 | 175,3 | 400 | 175,3 | 3,170 | 337,9 | 35,296 | - | 2,512 | 1,271 |
7 | CH3COOH | 20 | 260 | 430 | 289,9 | 11,724 | 391,4 | 24,410 | 2,039 | 2,057 | 1,197 |
8 | CHCl3 | 25 | 2097 | 350 | 209,7 | 9,211 | 334,4 | 29,323 | - | 0,963 | 0,545 |
9 | (CH3)2CO | 20 | 160 | 350 | 178,6 | 5,719 | 329,2 | 31,886 | 2,261 | 2,177 | 1,129 |
10 | (C2H5)2O | 40 | 140 | 350 | 156,9 | 7,537 | 307,2 | 26,713 | 1,256 | 2,215 | 1,934 |
11 | н-С5Н12 | 25 | 143,5 | 330 | 143,5 | 8,421 | 309,3 | 25,813 | - | 2,261 | 1,667 |
12 | С6Н5 | 30 | 260 | 400 | 278,7 | 9,826 | 353,3 | 30,774 | 1,468 | 1,842 | 1,046 |
13 | Н-С6Н14 | 50 | 177,8 | 350 | 177,8 | 13,038 | 341,9 | 28,890 | - | 2,248 | 1,162 |
14 | С6Н5СН3 | 40 | 160 | 400 | 178,2 | 6,624 | 383,8 | 33,538 | 0,921 | 1,884 | 1,281 |
15 | С6Н12 | 50 | 260 | 400 | 279,7 | 2,679 | 354,2 | 30,733 | 1,507 | 1,842 | 1,233 |
16 | С10Н8 | 25 | 300 | 550 | 353,5 | 19,302 | 491,2 | 43,541 | 1,612 | 2,094 | 1,023 |
17 | С6Н5С2Н5 | 30 | 286,5 | 450 | 286,5 | 17,125 | 411,4 | 36,691 | - | 1,964 | 1,891 |
18 | С8Н10 (о-ксилол) | 30 | 277,9 | 450 | 277,9 | 11,282 | 419,2 | 36,720 | - | 1,717 | 1,226 |
Задача № 11.
Найдите изменение энтропии при смешении VA м газа А, температура которого ТА и VB м газа В при ТВ. Давление газов А и В до смешения и давление смеси равны р, Н/м2. Принять, что оба газа подчиняются уравнению:
pV = ånRT.
№ Вар. | VA, м3 | А | ТА | СрА.10-3 Дж/кмоль град | VB, м3 | В | ТВ | СрВ.10-3 Дж/кмоль град | р.10-5, Н/м2 |
1 | 100 | Н2 | 303 | 29,309 | 200 | H2 | 293 | 29,309 | 1,1 |
2 | 500 | Н2О | 388 | 34,752 | 600 | O2 | 378 | 29,303 | 1,1 |
3 | 700 | Не | 278 | 20,935 | 800 | CO2 | 293 | 35,589 | 1,4 |
4 | 100 | Не | 275 | 20,935 | 500 | H2 | 303 | 29,303 | 3,1 |
5 | 700 | СН4 | 268 | 35,589 | 900 | C2H6 | 288 | 52,756 | 1,8 |
6 | 200 | СН4 | 298 | 35,589 | 300 | Ne | 283 | 20,935 | 3,1 |
7 | 355 | СО | 268 | 29,309 | 400 | C2H6 | 303 | 52,756 | 0,9 |
8 | 600 | СО2 | 266 | 35,589 | 700 | N2 | 313 | 29,309 | 1,5 |
9 | 700 | СО2 | 258 | 35,589 | 900 | CO | 278 | 29,309 | 0,5 |
10 | 200 | СО2 | 303 | 35,589 | 400 | CH4 | 285 | 35,589 | 0,8 |
11 | 300 | С2Н6 | 261 | 52,756 | 600 | Xe | 296 | 20,935 | 2,1 |
12 | 800 | С2Н6 | 313 | 52,756 | 900 | CH4 | 290 | 35,589 | 1,5 |
13 | 700 | N2 | 300 | 29,309 | 800 | Cl2 | 300 | 29,309 | 1,9 |
14 | 400 | N2 | 298 | 29,309 | 700 | H2O | 383 | 34,752 | 1,0 |
15 | 600 | O2 | 333 | 29,309 | 800 | He | 297 | 20,935 | 5,0 |
16 | 100 | O2 | 338 | 29,309 | 400 | N2 | 290 | 20,309 | 1,0 |
17 | 200 | O2 | 310 | 29,309 | 300 | H2 | 298 | 29,309 | 1,9 |
18 | 400 | N2 | 281 | 29,309 | 500 | Ar | 292 | 20,935 | 1,9 |
19 | 100 | He | 298 | 20,935 | 800 | Cl2 | 296 | 29,309 | 0,6 |
20 | 500 | Cl2 | 245 | 29,309 | 700 | N2 | 280 | 29,309 | 0,5 |
21 | 100 | Cl2 | 308 | 29,309 | 700 | Ar | 290 | 20,935 | 2,5 |
22 | 200 | Ar | 286 | 20,935 | 600 | He | 291 | 20,935 | 1,2 |
23 | 300 | Kr | 286 | 20,935 | 500 | CO2 | 288 | 35,589 | 1,7 |
24 | 400 | Kr | 278 | 20,935 | 700 | CO | 308 | 29,309 | 0,6 |
25 | 300 | Xe | 263 | 20,935 | 600 | F2 | 286 | 29,309 | 0,8 |
Задача № 12.
Вычислить стандартное изменение энергии Гиббса для химической реакции при стандартных условиях по стандартным теплотам образования и абсолютным значениям энтропии.
№ варианта | Уравнение химической реакции |
1 | ZnO (тв) + CO (г) = Zn (тв) + CO2 (г) |
2 | C6 H6 (г) + 3 H2 (г) = C6 H12 (г) |
3 | 2 SO2 (г) + O2 (г) = 2 SO3 (г) |
4 | CO (г) + H2 (г) = CH4 (г) + H2O (г) |
5 | 2 CO2 (г) = 2 CO (г) + 2 H2 (г) |
6 | 2 NO2 (г) = 2 NO (г) + O2 (г) |
7 | CO2 (г) + 4 H2 (г) = CH4 (г) + 2 H2O (г) |
8 | 2 H2O (ж) = 2 H2 (г) + O2 (г) |
9 | MgCO3 (тв) = MgO (тв) + CO2 (г) |
10 | CaCO3 (тв) = CaO (тв) + CO2 (г) |
11 | Ca(OH)2 (тв) = CaO (тв) + H2O (г) |
12 | N2O4 (г) = 2 NO2 (г) |
13 | CH4 (г) + CO2 (г) = 2 CO (г) + 2 H2 (г) |
14 | 4 CO (г) + 2 SO2 (г) = S2 (г) + 4 CO2 (г) |
15 | CO (г) + Cl2 (г) = COCl2 (г) |
16 | C2 H4 (г) + H2 (г) = C2 H6 (г) |
Задача № 13.
Определите уравнение температурной зависимости константы равновесия следующей реакции при 1 атм и рассчитайте равновесный состав газовой смеси в соответствующих условиях:
Вариант | Реакция | Условия |
а | СО + Н2О (г) = СО2 + Н2 | 873,16 К; р0 Н2О / р0 СО = 2 |
б | Н2 + I2 (г) = 2 HI (г) | 873,16 K; p0 H2 / p0 I2 = 2 |
в | 2 NO2 = N2O4 (г) | 373,16 K |
г | транс – С4Н8 = 2 С2Н4 | 773,16 К |
д | цис - С4Н8 = 2 С2Н4 | 973,16 К |
е | 1 – С4Н8 = 2 С2Н4 | 773,16 К |
ж | 2 С3Н6 = С2Н4 + цис - С4Н8 | 773,16 К |
з | 2 С3Н6 = С2Н4 + 1 - С4Н8 | 673,16 К |
и | 2 С3Н6 = С2Н4 + 1 - С4Н8 | 473,16 К |
к | 2 СО + S2 (г) = 2 COS (г) | 1073,16 K; p0CO2 / p0 S2 = 2 |
л | СН4 + 2 Н2О = СО2 + 4 Н2 | 873,16 К; p0H2О / p0 CH4 = 2 |
м | 2 Сl2 + 2 H2O () = 2 NH3 | 473,16 K; p0H2O / p0 Cl2 = 1 |
н | N2 + 3 H2 = 2 NH3 | 473,16 K; p0 H2 / p0 N2 = 3 |
о | PCl3 (г) + Cl2 = PCL5 (г) | 523,16 K |
п | CO + Cl2 = COCl2 (г) | 773,16 K; p0CO / p0 Cl 2 = 2 |
р | 2 CH4 = C2H2 + 3 H2 | 1773,16 K |
Задача № 14.
Для химической реакции (в таблице см. ниже):
1) записать выражение константы равновесия (Кр),
2) указать связь Кр, Кс, Кх,
3) определить направление протекания процесса при заданных значениях Кр, рi и Т,
4) указать влияние температуры и давления на химическое равновесие.
№ | Уравнение химической реакции | Кр | рi, Н/м2 | Т, К |
1 | 2 Fe (тв) + O2 (г) = 2 FeO (тв) | 4,136 .1020 (Н/м2) –1 | Р(O2)=2,036 .104 | 1000 |
2 | NiO (тв) = 2 Ni (тв) + O2 (г) | 6,906 .10 – 24 Н/м2 | Р(O2)=6,906 .104 | 723 |
3 | N2 (г) + 3 H2 (г) = 2 NH3 (г) | 7,23 .10 - 14 (Н/м2) –2 | P(H2)=P(NH3)=P (N2) = 1,013 .105 | 623 |
4 | N2 (г) + 3 H2 (г) = 2 NH3 (г) | 7,23 .10 - 14 (Н/м2) –2 | Р(N2)=50,65 .105 Р(H2)=151,55 .105 Р(NH3)=1,013 .105 | 623 |
5 | N2 (г) + 3 H2 (г) = 2 NH3 (г) | 7,23 .10 - 14 (Н/м2) –2 | Р(N2)=4,36 .105 Р(H2)=20,26 .105 Р(NH3)=6,065 .105 | 623 |
6 | C2H4 (г) + H2 (г) = C2H6 (г) | 2,864 .10 - 4 (Н/м2) –1 | Р(C2H4)=4,56 .104 Р(H2)=5,07 .104 Р(C2H6)=5,07 .103 | 873 |
7 | PCl3 (г) + Cl2 (г) = PCl5 (г) | 2,962 .10 – 5 (Н/м2) –1 | Р(PCl3)=1,013 .104 Р(Cl2)=2,025 .105 Р(PCl5)=5,07 .104 | 500 |
8 | 2CO (г)+2 H2 (г) = CH4 (г) + CO2 (г) | 2,57 .10 – 8 (Н/м2) –1 | Р(CO)=1,013 .104 Р(H2)=2,026 .104 Р(CH4)=2,026 .104 | 1000 |
9 | 2 FeO (тв) = 2 Fe (тв) + O2 (г) | 2,864 .10 – 4 (Н/м2) –1 | Р(O2)=1,013 .105 | 873 |
10 | C2H4 (г) + H2 (г) = C2H6 (г) | 3,417 .10 –5 (Н/м2) –1 | Р(C2H4)=5,06 .103 Р(H2)=1,52 .104 Р(C2H6)=8,11 .104 | 1000 |
11 | 3 SO2 (г) + O2 (г) = 2 SO3 (г) | 3,417 .10 –5 (Н/м2) –1 | Р(SO2)=7,32 .104 Р(O2)=2,03 .104 Р(SO3)=7,8 .103 | 1000 |
12 | 3 SO2 (г) + O2 (г) = 2 SO3 (г) | 3,417 .10 –5 (Н/м2) –1 | Р(SO2)=5,71 .104 Р(O2)=1,03 .104 Р(SO3)=3,38 .104 | 1000 |
13 | 3 SO2 (г) + O2 (г) = 2 SO3 (г) | 2,57 .10 –8 (Н/м2) –1 | Р(SO2)=2,53 .104 Р(O2)=1,27 .104 Р(SO3)=6,33 .104 | 1000 |
14 | 3CO (г)+ 2 H2 (г) = CH4 (г) + CO2 (г) | 3,124 .10 12 (Н/м2) 2 | Р(CO)=2,013 .104 Р(CH4)=1,32 .104 Р(H2)=1,601 .104 Р(CO2)=2,026 .105 | 1100 |
15 | CH4 (г) + H2O = CO (г) + 3 H2 (г) | 3,12 .10 12 (Н/м2) 2 | Р(CO)=10,13 .105 Р(CH4)=0,203 .105 Р(H2)=2,026 .105 Р(H2O)=1,013 .105 | 1100 |
Задача № 15.
Газообразные вещества А и В реагируют по заданному уравнению с образованием газообразного вещества С.
1. Выразите Кр и Кс через равновесное количество вещества С, равное Х, если исходные вещества А и В взяты в стехиометрических количествах при равновесном давлении в системе русский, Н/м2 и температуре Т.
2. Рассчитайте величины Кр и Кс при температуре 500 К, если р = 97309,0 Н/м2, а Х = 0,45.
Вариант | Уравнение реакции | Вариант | Уравнение реакции |
1 | А + В = ½ С | 16 | ½ А + ½ В = 3 С |
2 | ½ А + В = 2 С | 17 | А + 3 В = 3 С |
3 | 3 А + В = С | 18 | 3 А + В = С |
4 | 2 А + 3 В = 3 С | 19 | А + 2 В = 2 С |
5 | 2 А + ½ В = 2 В | 20 | А + 2 В = 3 С |
6 | 3 А + ½ В = С | 21 | А + В = 2 С |
7 | А + 2 В = С | 22 | 2 А + 2 В = С |
8 | А + В = 3 С | 23 | 2 А + 2 В = 3 С |
9 | ½ А + В = 2 С | 24 | 3 А + 3 В = 2 С |
10 | ½ А + В = 3 С | 25 | ½ А + В = ½ С |
11 | 2 А + ½ В = 3 С | 26 | ½ А + ½ В = С |
12 | 2 А + 3 В = 2 С | 27 | А + В = 2/3 С |
13 | 3 А + ½ В = 3 С | 28 | 2 А + 2 В = 3/2 С |
14 | 3 А + ½ В = 2 С | 29 | 3/2 А + ½ В = С |
15 | ½ А + ½ В = 2 С | 30 | 3/2 А + В = 3/2 С |
Задача № 16.
1. Что называется равновесным состоянием системы?
2. Выразите в общем виде константы равновесия Кр и Кассета реакции через равновесное количество молей вещества С, равное Х, если исходные вещества В и С взяты в стехиометрических количествах при общем давлении р и температуре Т. Все вещества, участвующие в химической реакции, находятся в идеальном газообразном состоянии.
3. Как влияет на равновесный выход продуктов реакции увеличение общего давления в системе?
№ вар. | В | С | Д | Е | № вар. | В | С | Д | Е |
1 | NH3 | O2 | H2O | NO | 7 | CH3I | HI | CH4 | I2 |
2 | CCl4 | H2 | CH4 | HCl | 8 | CH4 | Br2 | CH3Br | HBr |
3 | S2 | CH4 | H2 | CS2 | 9 | F2 | H2O | HF | O2 |
4 | H2 | CCl4 | HCl | CHCl3 | 10 | HCl | O2 | H2O | Cl2 |
5 | CO | H2 | CH4 | H2O | 11 | HBr | O2 | H2O | Br2 |
6 | Cl2 | CO | COCl2 | - | 12 | HI | O2 | H2O | I2 |
4. Как скажется на равновесном выходе конечных продуктов реакции разбавление реакционной смеси газом, не участвующим в химической реакции при постоянных р и Т?
5. На основании значения абсолютной энтропии вещества при 600 К (вычисленного ранее) и абсолютных энтропий, приведенных в таблице, определите изменение энтропии S0600 в ходе химической реакции при 600 К и р = 1,0133 . 105 Па.
вещество | О2 | Н2 | Br2 | I2 | Cl2 | O2 |
S0600, Дж/моль К | 176,3 | 150,6 | 262,5 | 286,3 | 226,4 | 226,5 |
вещество | HCl | CO | H2O | H2S | CH4 | CCl4 |
S0600, Дж/моль К | 207,1 | 218,2 | 213,1 | 230,8 | 216,0 | 369,6 |
6. На основании теплового эффекта химической реакции при температуре 600 К (вычисленного ранее) и изменения энтропии S0600, определить DG600 реакции в кДж.
7. Определите Кр реакции при 600 К в (атм)Dn.
8. Определите Кр реакции при 600 К в (Па)Dn.
9. Определите DG600 при обратимом протекании реакции в кДж, если парциальные давления компонентов при 600 К рВ, рС, рД и рЕ в атм.
№ вар | рВ | рС | рД | рЕ | № вар | рВ | рС | рД | рЕ |
1 | 0,20 | 0,01 | 0,01 | 0,10 | 7 | 0,01 | 0,01 | 4,00 | 7,00 |
2 | 1,00 | 0,20 | 0,10 | 0,10 | 8 | 0,02 | 0,03 | 2,00 | 3,00 |
3 | 0,40 | 0,20 | 0,10 | 0,10 | 9 | 4,00 | 1,00 | 1,00 | 0,20 |
4 | 0,10 | 0,10 | 0,10 | 0,40 | 10 | 0,10 | 0,02 | 3,00 | 0,30 |
5 | 0,03 | 0,01 | 2,00 | 2,00 | 11 | 0,50 | 0,50 | 0,50 | 0,50 |
6 | 0,01 | 0,02 | 2,00 | - | 12 | 1,00 | 2,00 | 0,20 | 0,10 |
Задача № 17.
1. Напишите уравнение зависимости константы равновесия Кр от температуры в дифференциальном виде.
2. Как изменяется численное значение константы равновесия с ростом температуры?
3. Напишите уравнение зависимости константы равновесия Кр от температуры в интегральном виде.
4. Для реакции (см. задачу N 16) на основании константы равновесия Кр при 600 К и зависимости DН = f (T), найдите коэффициенты А, B, C, D, E и F уравнения:
lg Kp = A/T2 + B/T + C lgT + DT + ET2 + F.
5. Вычислите Кр реакции при температуре 298, 400, 700 и 1000 К.
6. На основании значений Кр при 400 К и 700 К вычислите средний тепловой эффект химической реакции в этом температурном интервале.
7. Начертите график зависимости lg Kp = f (T) и графически определите Кр при 900 К.
8. На основании значения d lg Kp / dT вычислите тепловой эффект реакции при 600 К в кДж и сопоставьте его с вычисленным ранее.
[11]
Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 2963; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!