Задачи для самостоятельного решения. 1. Кp¢ есть константа равновесия реакции: 3/2 H2 + ½ N2= NH3, а Кp¢¢ - константа равновесия реакции: 3 H2 + N2=

⇐ ПредыдущаяСтр 18 из 18

1. К_p¢ есть константа равновесия реакции: 3/2 H₂+ ½ N₂= NH₃, а К_p¢¢ - константа равновесия реакции: 3 H₂+ N₂= 2NH₃. Будет ли различие в величинах К_p¢ и К_p¢¢при одинаковой температуре? Напишите математическое соотношение между К_p¢ и К_p¢¢.

2. Выразите в общем виде К_pи K_c 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 К_с 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 К_р = 1,38^.10⁵ Па. Сколько молей N₂O₄ следует поместить в сосуд емкостью 1 м³, чтобы при наступлении равновесия концентрация NO₂в нем была 0,1 моль/м³.

9. Для реакции: 2SO₃ = 2SO₂ + O₂ _DG⁰_600К = 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 К_p 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 K_p = - - 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 К_pреакции J_{2 (газ)} = 2J_(газ) при этой температуре.

17. Определите, пользуясь данными справочника, степень превращения углекислого газа по уравнению реакции: CO_2(г) + H_{2( 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 К_р и К_с для реакции:

S₂(тв) + 4 H₂O(г) = 2 SO₂(г) РРР

19. + 4 H₂(г).

19. Общее давление в равновесной системе: NH₄Cl_(тв) = NH_{3 (г)} + HCl_(г)равно Р. Выразите константу равновесия К_р этой реакции через общее давление.

20. Константа равновесия К_р 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 К_р этой реакции при 750 К.

21. Для реакции PCl_5(г) = PСl_3(г) + Сl_2(г) при 523 К К_p = 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) = NH_3(г) + HСl_(г) равно 0,50 ^.10³ Па. Рассчитайте К_р 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 К_p, K_c и К_ч для следующих реакций:

a) CO_(г) + H_{2( г)} ® С_(граф) + H₂O;

b) N_2(г) + O_{2( г)} ® 2 NO_(г);

c) 2CH_4(г) ® С₂H_2(г) + 3 H_2(г);

d) CO_(г) + 2H_{2( г)} ® CH₃OH_{( г)};

e) Fe₃O_{4( тв)} + 4 СO_{( г)} ® 3 Fe_(тв) + 4СO_{2( г).}

27. Рассчитайте, пользуясь справочными данными, константу равновесия К_р 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 К_p 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 К_p этой реакции при общем давлении 10⁵ Па, если все вещества находятся в идеальном газообразном состоянии. Р

33. Какая из констант равновесия К_р или К_с 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 O_2.Выразите константу равновесия К_р 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: C₆H₅C₂H_5(г)+ 3H₂ = C₆H₁₁C₂H₅ _(г) в интервале температур 450 – 600 К справедливо уравнение: lg K_p = - 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)N_{2( г)}+ 3 H_{2( г)} ® 2NH_{3 (г)};

b) a-Fe_(кр) + H₂O_{( г)} ® FeO_{( тв )};

c) CaO_(тв) + СO_2(г) ® СaCO_{3 (тв)};

e) CH₃COOH_(ж) + С₂H₅OH_(ж) ® СH₃COOC₂H_{5 (ж )} + H₂O_{(ж )};

f) 2Cl_{2 (г)} + 2H₂O_(г) ® 4 HСl_(г) + O_{2( г)}.

41. Как связаны между собой значения констант равновесия реакции в случаях:

a) H_{2( г)} + J_{2( г )}® 2HJ_(г);

b) ½ H_{2( г)} + ½J_{2( г )}® HJ_(г);

c) HJ_(г) ® ½ H_{2( г)} + ½J_{2( 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 )} ® СO_{2( г )} + H_{2( г)};

b) PCl_{5 (г)} ® PCl_{3 (г)} + Сl_{2 ( г)};

c) SO_{2 (г)} + Сl_{2 (г)} ® SO₂Cl_{2 (г)}.

43. Выразите состав равновесной смеси для реакции:

CO_(г) + H₂O_{( г )} ® СO_{2( г )} + H_{2( 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) CH_{4 (г)} + H₂O_{( г)} ® СO_(г) + 3H_{2 (г)};

b) CO_(г) + H₂O_{( г )} ® СO_{2( г )} + H_{2( 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: N_{2( г)}+ 3 H_{2( г)} ® 2NH_{3 (г)} при:

a) ее самопроизвольном протекании;

b) в момент равновесия.

46. Для реакции 2СO_(г) + O_{2 ( г)} ® 2СO_{2 (г)} при 200 К К_p = 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) CH_{4( г)} + 2H₂O_{( г)} ® СO_{( г)} + 3 H_{2 (г)}_DH⁰₂₉₈ = 206,19 кДж/моль;

б) C_(граф) + 2H_2(г) ® СH_{4( г)}_DH⁰₂₉₈ = 172,51 кДж/моль;

в) CO_(г) + H₂O_{( г )} ® СO_{2( г )} + H_{2( г)}_DH⁰₂₉₈ = -41,17 кДж/моль.

48. Для реакции H₂ + J₂ Û 2HJ, К_с = 50, при Т = 444⁰. Определить направление процесса, если исходная смесь имеет состав:

С_H2 = 1 моль/л; С_J2 = 1 моль/л; с HJ = 10 моль/л.

49. Вычислить константу равновесия реакции CO + Cl₂ Û COCl₂ при стандартных условиях.

50. Рассчитать К_р 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; K_p = 2,78 ^. 10^-9;

б) 2H₂ + CH₃COOH Û CH₃OH + DG₂; K_p = 6,5 ^. 10^-6.

51. Вычислить константу равновесия К_р 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) P_Cl2 = 2 атм; P_H2_O = 1 атм; P_HCl = 1 атм; P_O2 = 2 атм;

б) P_Cl2 = 1 атм; P_H2_O = 0,25 атм; P_HCl = 1 атм; P_O2 = 1,5 атм;

в) P_Cl2 = 1 атм; P_H2_O = 2 атм; P_HCl = 2 атм; P_O2 = 0,5 атм.

53. Определить К_р для реакции SO₂ + 1/2O₂ Û SO₃ при 700 К, если известно, что при Т = 500 К, К_р = 588,9, а тепловой эффект реакции в этом температурном интервале равен - 99,5 кДж/моль.

54. Определить К_р 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, К_р = 7,11^.10^-16;

б) при Т = 973 К, К_р = 2,1^.10^-16;

в) при Т = 973К К_р = 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 DН⁰_{f, 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 DН⁰₂₉₈ при условии, что все продукты реакции и исходные вещества находятся в идеальном газообразном состоянии, кДж.

11. Определите тепловой эффект химической реакции DU⁰₂₉₈ 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	DН_сгор^.10^-6, Дж/кмоль
1	СН₄N₂(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) + H_2(г) = a - Fe_(кр) + H₂O_(г);

b) Cu₂O_(кр) + H_2(г) = 2 Cu_(кр) + H₂O_(г);

c) 2PbO_2(кр) = 2PbO_(кр) + O₂ _(г);

d) ZnSO_4(кр)= ZnO_(кр) + SO_{3 ( г)};

e) FeCO₃ _(кр) = FeO _(кр) + СO₂ _(г);

f) CuSO₄₍_кр₎ = CuO₍_кр₎ + SO₃₍_г₎;

g) 2CO _(г) + O_2(г) = 2CO_{2( г)};

h) C_(граф)+ S_{2( г)} = CS_{2( г)};

i) (NH₄)₂SO_4(кр) = 2 NH_{3( г)} + SO_{3( г)} + H₂O_(г);

j) COCl_2(г) +2 NH_{3( г)}= (NH₄)₂CO_(кр) + 2HCl_{( г)};

k) 2CuS_(кр)+ 3O_{2( г)} = 2CuO_(кр) + 2SO_{2( г)};

l) н – С₄H₁₀ = цис - С₄H_{8(г )} + H_{2(г )};

m) н – С₄H₁₀ = 1- С₄H_{8(г )} + H_{2(г )};

n) н – С₄H₁₀ = транс - С₄H_{8(г )} + H_{2(г )};

o) 2 С₂H_{4(г )} + O_{2(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 (Q_p) и _DU (Q_v);

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) + 3H_2(г) = CH_4(г) + H₂O_(г);

b) CH_4(г) + СO_2(г) = 2CO_(г) + 2H_2(г);

c) FeO_(тв) + CO_(г) = Fe_(тв) + CO_2(г);

d) 4H₂S_(г) + 2 SO_2(г) = 2S_2(г) + 4 H₂O_(г);

e) 4CO_(г)+ 2SO_2(г) = S_2(г) + 4CO_2(г);

f) H_2(г) + CO_2(г) = H₂O_(г) + CO_(г);

g) Fe₃O_4(тв) + H_2(г) = 3 FeO_(тв) + H₂O_(г);

h) 2AgNO_3(тв) = 2 Ag_(тв) + 2NO_2(г) + O_2(г);

i) 2NO_2(г) + O_{3(г) =}O₂ _(г) + N₂O_5(г);

j) 2NaHCO₃₍_тв₎ = Na₂CO₃ ₍_тв₎ + H₂O₍_г₎ + CO₂₍_г₎;

k) Ca(OH)_2(тв) + СO_{2( г)} = CaCO_3(тв) + H₂O_(г);

l) CS_2(ж) + 3O_{2( г)} = CO₂ _{( г)} + 2SO_{2 (г)};

m) C_(граф) + ½ O_{2( 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 (_Dс_p) по значениям с_p⁰₂₉₈;

4) записать по рассчитанным значениям _Dс_p дифференциальную форму уравнения Кирхгофа и изобразить графически зависимость _DH⁰ = f(T);

5) рассчитать тепловой эффект химической реакции (_DH⁰_T) 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 = С₄H_8(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) + J_{2 (г)}	800
32	2CO + O₂ = 2CO₂	900
33	C₂H₆ = C₂H₄ + H₂	1000
34	C₃H₈ = C₃H₆ + H₂	1100
35	PCl₅ _(г) = PCl_3(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) + S_2(г) = СS₂ _(г)	500
41	6 C_(граф) + 3 H₂ = C₆H₆	400
42	CaC₂ _(г)+ H₂O_(ж) = Сa(OH)₂ _(тв) +С₂H_2(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	2С₂H_6(г) + SO_2(г) = 4СO_2(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

р_i = 1,0133 ^.10⁵ Па на основании данных справочника рассчитайте åⁱ_{i = 1} (n_i, Cp⁰_i, 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 åⁱ_{i = 1} (n_i, Cp⁰_i, 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 åⁱ_{i = 1} (n_i, Cp⁰_i, i)_исх = f (T) и åⁱ_{i = 1} (n_i, Cp⁰_i, 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: Н⁰_Т = 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 åⁱ_{i = 1} (n_i, Cp⁰_i, i)_исх = f (T) и

åⁱ_{i = 1} (n_i, Cp⁰_i, i)_кон = f (T) изобразите зависимость DН⁰_Т = 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
№ вар.	Вещество А	400	500	700	1000	Р₂ ^.10^{- 5}, Па
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
№ вар.	Вещество А	400	500	700	1000	Р₂ ^.10^{- 5}, Па

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
№	Вещество (твердое)	m, кг	Т₁	Т₂	Т пл.	DНпл^.10^-6 Дж/кмоль	Т нтк	DНисп^.10^-6 Дж/кмоль	Ср^тв	Ср^ж	Ср^г
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 V_A м газа А, температура которого Т_А и V_B м газа В при Т_В. Давление газов А и В до смешения и давление смеси равны р, Н/м². Принять, что оба газа подчиняются уравнению:

pV = ånRT.

№ Вар.	V_A, м³	А	Т_А	Ср^А.10^-3 Дж/кмоль град	V_B, м³	В	Т_В	Ср^В.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; p⁰H₂ / p⁰ N₂ = 3
о	PCl₃ (г) + Cl₂ = PCL₅ (г)	523,16 K
п	CO + Cl₂ = COCl₂ (г)	773,16 K; p⁰CO / p⁰Cl 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, р_i и Т,

4) указать влияние температуры и давления на химическое равновесие.

№	Уравнение химической реакции	Кр	р_i, 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 ^.10¹² (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 ^.10¹² (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 р_В, р_С, р_Д и р_Е в атм.

№ вар	р_В	р_С	р_Д	р_Е	№ вар	р_В	р_С	р_Д	р_Е
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!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 9 10 11 12 13 14 15 16 1718

Мы поможем в написании ваших работ!