Методические указания к выполнению контрольной работы 2
Для решения задач необходимо разобрать и усвоить следующие вопросы:
Задача 1
1. Фазовые равновесия. Уравнение фазового равновесия Клапейрона – Клаузиуса и его использование
2. Физико-химический анализ. Принципы физико-химического анализа, их использование.
3. Понятия фаза, компонент, степень свободы. Правило фаз Гиббса и его использование.
Задача 2
1. Растворы. Влияние различных факторов на растворимость.
2. Закон Рауля.
3. Применение закона Рауля для анализа свойств растворов “нелетучий компонент в летучем растворителе”. Понижение давления пара для разбавленных растворов.
4. Криоскопия и эбуллиоскопия.
Задача 3
1. Применение закона Рауля для анализа свойств растворов “оба компонента летучие”, отклонения от закона Рауля, причины отклонения.
2. Законы Коновалова. Диаграммы давление пара-состав, температура кипения - состав.
3. Анализ диаграмм систем, подчиняющихся I закону Коновалова. Объяснение процессов перегонки таких систем.
4. Анализ диаграмм систем, подчиняющихся II закону Коновалова. Объяснение процессов перегонки таких систем.
Задача 4
1. Системы с твёрдыми фазами. Диаграммы плавкости состав-температура кристаллизации.
2. Изоморфные системы Анализ диаграмм плавкости изоморфных систем.
3. Неизоморфные системы с одной простой эвтектикой. Свойства эвтектики. Анализ диаграмм плавкости таких систем.
4. Системы с образованием химических соединений. Анализ диаграмм плавкости таких систем.
|
|
|
Задача 5
1. Химическое равновесие. Свойства химического равновесия.
2. Закон действующих масс.
3. Различные способы выражения констант равновесия. Связь между константами равновесия, выраженными через различные характеристики
(Р, С, N).
5. Расчёт констант равновесия. Постановка задачи, эмпирические и термодинамические подходы.
Задача 6
1. Различные способы выражения констант равновесия и вязь между ними.
2. Изотерма реакции Вант-Гоффа.
3. Расчёт констант равновесия при стандартных условиях. Использование таблиц стандартных значений термодинамических функций для расчёта.
4. Пересчёт констант равновесия на заданные температуры. Приближённые методы пересчёта констант равновесия на заданные температуры.
Контрольная работа 3
З а д а ч а 1. На основании приведённых в табл. 12 данных о свойствах водных растворов вещества А выполните следующие задания:
1. Постройте график зависимости удельной и эквивалентной электрических проводимостей от разведения.
2. Проверьте, подчиняется ли водный раствор вещества А закону разведения Оствальда.
3. Если раствор является сильной кислотой или основанием, вычислите для него рН при С = 0,1 Kмоль/м3 с учётом ионной силы раствора.
|
|
|
4. Если электролит слабый, вычислите для него константу диссоциации Кд .
Таблица 12
| Вариант
| Раствор электролита
| l0, ом -1 ´ м 2 / кг-экв | Параметры | Зависимость удельного сопротивления r, Ом/м2 от концентрации с , кмоль/м3, при T = 298 K
| ||||||
| l0+ | l0 - | |||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 |
| 1 | HF | 35,0 | 5,4 | с r | 0,1 3,53 | 0,05 4,50 | 0,03 6,36 | 0,01 1,17 | 0,005 16,2 | 0,003 21,90 |
| 2 | HCl | 35,0 | 7,55 | c r | 0,1 0,256 | 0,05 0.501 | 0,02 1,23 | 0,01 2,43 | 0,005 4,82 | 0,002 11,9 |
| 3 | HI | 35,0 | 7,69 | c r | 0,1 0,254 | 0,05 0,50 | 0,02 1,22 | 0,01 2,43 | 0,005 4.82 | 0,002 12,2 |
| 4 | HCN | 35,0 | 7,8 | c r | 0,1 3,10 | 0,05 4,37 | 0,03 5,84 | 0,01 10,1 | 0,005 14,3 | 0,003 18,3 |
| 5 | HNO2 | 35,0 | 6,2 | c r | 0,1 4,32 | 0,05 5,7 | 0,03 7,5 | 0,01 13,4 | 0,005 20,4 | 0,003 26,8 |
| 6 | HNO3 | 35,0 | 7,05 | c r | 0,1 0,261 | 0,05 0,514 | 0,02 1,245 | 0,01 2,470 | 0,005 4,90 | 0,002 12,1 |
| 7 | HOCl | 35,0 | 5,0 | c r | 0,1 927 | 0,05 1390 | 0,03 1810 | 0,01 3120 | 0,005 4560 | 0,003 5560 |
| 8 | HIO3 | 35,0 | 4,25 | c r | 0,1 0,360 | 0,05 0,645 | 0,02 1,455 | 0,01 2,78 | 0,005 5,31 | 0,003 13,2 |
| 9 | NaBrO3 | 5,01 | 5,60 | c r | 0,1 1,17 | 0,05 2,21 | 0,02 5,24 | 0,01 10,2 | 0,005 20,0 | 0,002 48,6 |
| 10 | KCNS | 7,45 | 6,55 | c r | 0,1 0,832 | 0,05 1,60 | 0,02 7,46 | 0,005 14,5 | 0,002 36,0 | 0,001 71,4 |
| 11 | KBrO3 | 7,45 | 5,60 | c r | 0,10 0,982 | 0,05 1,78 | 0,02 4,24 | ,01 8,25 | 0,005 16,3 | 0,002 40,0 |
| 12 | HCOOH | 35,0 | 1,2 | c r | 0,1 6,06 | 0,05 8,91 | 0,03 10,3 | 0,01 18,2 | 0,005 25,9 | 0,003 35.8 |
| 13 | CH3COOH | 35,0 | 4,1 | c r | 0,1 19,6 | 0,05 27,6 | 0,03 34,8 | 0,01 61,0 | 0,005 87,0 | 0,003 103,0 |
| 14 | CH3COONa | 5,01 | 4,1 | c r | 0,1 1,37 | 0,05 2,60 | 0,02 6,18 | 0,01 12,0 | 0,005 23,4 | 0,02 57,0 |
| 15 | CH3COOK | 7,45 | 4,1 | c r | 0,1 1,035 | 0,05 1,97 | 0,02 4,73 | 0,01 9,22 | 0,005 18,2 | 0,002 44,5 |
Окончание табл. 12
|
|
|
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 |
| 16 | (CH3)2AsO2H | 35,0 | 3,1 | C r | 0,1 131 | 0,05 180 | 0,03 235 | 0,01 402 | 0,005 582 | 0,003 796 |
| 17 | С2H7COOH | 35,0 | 3,3 | c r | 0,1 19,8 | 0,05 27,7 | 0,03 36,7 | 0,01 63,7 | 0,005 110,0 | 0,003 132,0 |
| 18 | C6H5OH | 35,0 | 3,3 | c r | 0,1 7460 | 0,05 10900 | 0,03 14500 | 0,01 23500 | 0,005 32700 | 0,003 41400 |
| 19 | n-ClC6H4OH | 35,0 | 3,2 | c r | 0,1 0,45 | 0,05 0,622 | 0,03 0,833 | 0,01 1,45 | 0,005 2,01 | 0,003 2,56 |
| 20 | C6H5СОOH | 35,0 | 3,3 | c r | 0,1 3,26 | 0,05 4,73 | 0,03 6,2 | 0,01 10,4 | 0,005 16,3 | 0,003 19,3 |
| 21 | n-ClC6H4СОOH | 35,0 | 3,3 | c r | 0,1 8,7 | 0,05 12,4 | 0,03 16,4 | 0,01 29,1 | 0,005 43,5 | 0,003 54,0 |
| 22 | (CH3)2C6H3OH | 35,0 | 3,1 | c r | 0,1 1190 | 0,05 1670 | 0,03 2190 | 0,01 3760 | 0,005 5250 | 0,003 6710 |
| 23 | o-CH3C6H4СОOH | 35,0 | 3,2 | c r | 0,1 7,3 | 0,05 11,0 | 0,03 14,8 | 0,01 26,1 | 0,005 37 | 0,003 50,4 |
| 24 | (CH3)2C6H3COOH | 35,0 | 2,6 | c r | 0,1 11,1 | 0,05 17,3 | 0,03 22,1 | 0,01 39,7 | 0,005 58,7 | 0,003 74,0 |
|
|
|
Задача 2. Для окислительно-восстановительного элемента типа Pt½A, BêêC, D½Pt при Т= 298 К по данным приложения о стандартных электродных потенциалах (см. справочник ) напишите уравнение и вычислите константу равновесия реакции окисления – восстановления и электродвижущую силу элемента, если активности веществ в растворе равны: аА, аВ, аС и аD (табл. 13).
Таблица 13
| Вариант | А | В | С | D | а А | а В | а С | а D |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 1 2 3 4 5 6 7 | (MnO4)- (MnO4)- (MnO4)- (MnO4)- (MnO4)- Fe3+ Fe(CN)63- | Mn2+ Mn2+ (MnO4)2- Mn+ (MnO4)2- Fe2+ Fe(CN)6- | Cr3+ (AsO3)5- (MnO4)- Sn4+ Cr3+ V3+ Co3+ | Cr (AsO3)3- Mn2+ Sn2+ Cr2+ V2+ Co2+ | 0,10 0,005 0,009 0,02 0,018 0,005 0,06 | 0,02 0,015 0,014 0,01 0,005 0,15 0,06 | 0,01 0,001 0,001 0,08 0,1 0,1 0,04 | 0,01 0,03 0,07 0,15 0,15 0,001 0,005 |
Окончание табл. 13
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 | Cr3+ Co3+ Co3+ Co 3+ Cu2+ Cu2+ (AsO3)3- (AsO3)3- V3+ Sn4+ Sn4+ Sn4+ Ce4+ Ce4+ Tl3+ (UO2)2+ (UO2)2+ Pu4+ | Cr2+ Co2+ Co2+ Co2+ Cu+ Cu+ (AsO4)5- (AsO4)5- V2+ Sn2+ Sn2+ Sn2+ Ce3+ Ce3+ Tl+ U4+ U4+ Pu2+ | Tl3+ Fe(CN)63- (MnO4)- Cr3+ (UO2)2+ Sn4+ (MnO4)- V3+ Tl3+ (AsO3)3- Pu4+ Tl3+ Co3+ (MnO4)- Ce4+ Fe3+ Fe3+ (UO2)2+ | Tl+ Fe(CN)64- Mn2+ Cr2+ U4+ Sn2+ (MnO4)2- V2+ Tl2+ (AsO4)5- Pu3+ Tl+ Co2+ (MnO42- Ce3+ Fe2+ Fe2+ (UO2)4+ | 0,006 0,04 0,10 0,012 0,007 0,014 0,08 0,15 0,0160,06 0,08 0,1 0,08 0,01 0,009 0,012 0,04 0,02 | 0,01 0,009 0,006 0,01 0,016 0,009 0,04 0,005 0,007 0,008 0,06 0,05 0,007 0,02 0,04 0,1 0,06 0,10 | 0,08 0,06 0,01 0,005 0,002 0,002 0,02 0,005 0,001 0,04 0,007 0,02 0,02 0,01 0,02 0,01 0,06 0,08 | 0,002 0,001 0,007 0,06 0,5 0,8 0,007 0,01 0,01 0,03 0,005 0,01 0,005 0,04 0,02 0,1 0,003 0,001 |
Задача 3 Для реакции, протекающей обратимо в гальваническом элементе, дано уравнение зависимости электродвижущей силы Е от температуры (табл.13).
При заданной температуре Т вычислите электродвижущую силу (E ), изменение энергииГиббса (DG ), энтальпии (DH ), энтропии ( DS ), энергии Гельмгольца ( D A ) и теплоту ( Q ), выделяющуюся или поглощающуюся при работе гальванического элемента. Расчёт производите для 1 киломоля реагирующего вещества
Т а б л и ц а 14
| Вариант | Реакция | Уравнение | Т , К |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| 1 2 3 4 5 6 | С6Н4О2 + 2Н+ = С6Н4(ОН)2 + 2e C6H4O2 + 2H+ = C6H4(OH)2 + 2e Zn + 2AgCl = ZnCl2 +2 Ag Zn + 2AgCl = ZnCl2 + 2Ag Zn + Hg2SO4 = ZnSO4 + 2Hg Zn + Hg2SO4 = ZnSO4 + 2Hg | E = 0,6990 -7,4×10-4 (T-298 ) E = 0,6990 -7,4×10-4 (T 298 ) E = 1,125 - 4,02×10-4T E = 1,125 - 4,02×10-4T E = 1,4328- 0,00199 (T-288 ) E = 1,4328 - 0,00199 (T-288) | 273 323 343 363 278 310 |
Окончание табл. 14
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 | Ag + Cl- = AgCl + e Ag + Cl- = AgCl + e 2Ag + Hg2Cl2 = 2AgCl + 2Hg Cd + Hg2SO4 = CdSO4 + 2Нg Cd + 2AgCl = CdCl2 + 2Ag Cd + 2AgCl = CdCl2 + 2Ag Cd + PbCl2 = CdCl2 + Pb Сd + PbCl2 = CdCl2 + Pb 2Hg + 2Cl- = Hg2Cl2 + 2e 2Hg + 2Cl- = Hg2Cl2 + 2e 2Hg + ZnCl2 = Hg2Cl2 + Zn 2Hg + SO42- = Hg2SO4 + 2e 2Hg + SO42- = Hg2SO4 + 2e Hg2Cl2+2KOH = Hg2O+H2O+2KCl Pb +Cu(C2H3O2)2= Pb(C2H3O2)+ Cu Pb + 2AgJ = PbJ2 + 2Ag Pb + 2AgJ = PbJ2 + 2Ag Pb + Hg2Cl2 = PbCl2 + 2Hg | E = 0,2224 - 6,4×10-4 (T -298) E = 0,2224 - 6,4×10-4 (T - 298) E = 0,0556 - 3,338×10-4(T) E = 1,0183 -4,06×10-4 (T-293) E = 0,868 - 6,5×10-4(T) E = 0,868 - 6,5×10-4(T) E = 0,331 - 4,8×10-4(T) E = 0,331 - 4,8×10-4(T) E = 0,2438 - 6,5×10-4(T-298) E = 0,2438 - 6,5×10-4(T-298) E = 1 + 0,000094 (T - 288) E = 0,614 - 8,02×10-4 (T -298) E = 0,614 - 8,02×10-4 (T-98) E = 0,00947 + 8,37×10-4T E = 0,365 + 3,85×10-4T E = 0,259 + 1,38×10-4T E = 0,259 + 1,38×10-4T E = 0,5353 + 1,45×10-4T | 273 260 309 373 309 340 295 320 273 275 310 273 350 350 330 330 360 360 |
Задача 4. Укажите порядок и найдите константу скорости данной реакции, протекающей при заданной температуре Т , пользуясь данными ( табл. 15 ) о ходе процесса по времени t (c начала реакции).
Т а б л и ц а 15
| Вариант | Реакция | Время, t, мин | Результат контроля за ходом реакции | Т, К |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 1 | C2H5OH + 2Br2 ®CH3COOC2H5 + 4HBr Cпирт в большом избытке A ¾ концентрация брома ´ 103 моль/л | 0 4 6 10 15 0 4 10 15 | а 4,24 3,14 2,49 2,24 1,78 8,14 6,10 4,45 3,75 | 298 |
Продолжение табл. 15
| 2 | 2HgCl2 + HCOONa ® ® Hg2Cl2 + NaCl + HCl + CO2 a ¾ концентрация HgCl2 , моль/л б ¾ концентрация HCOONa, моль/л | 0 3 0 3 0 1 0 2,2 | а б 0,1034 0,1737 0,0679 ¾ 0,0503 0,1737 0,0326 ¾ 0,1028 1,0227 ¾ 0,9579 0,1028 0,379 ¾ 0,3270 | 298 |
| 3 | C6H5CºCCOONa + J2® ®C6H5CJ=CJCOONa Исходные концентрации эквивалентны а ¾ количество 0,1 н. Раствора гипосульфита, израсходованное на титрование 25 мл пробы. | 0 29 0 34,5 | а 24,9 8,32 21,00 7,00 | 293 |
| 4 | Rn ® RnA а ¾ объём газа Rn, мл | 0 70 110 140 165 200 250 360 450 600 750 | а 0,102 0,062 0,044 0,033 0,025 0,019 0,016 0,007 0,003 0,002 0,000 | 293 |
| 5 | N2O5 ® N2O4 + 1/2О2 а ¾ концентрация моль/л | 0 184 319 526 867 1198 1877 2315 3144 | а 2,33 2,08 1,91 1,67 1,36 1,11 0,72 0,55 0,34 | 298 |
Продолжение табл. 15
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 6 | 2NCl3 (ж) ® N2 + 3Cl2 a - объём N2 мл, Cl2 поглощается | 4 6 22 ¥ | a 10 13 26 28,5 | 298 |
| 7 | 2H2O2 ® O2 + 2H2O В водном растворе. а ¾ количество мл раствора KMnO4 , идущее на титрование пробы | 0 10 20 | а 22,8 13,8 8,25 | 303 |
| 8 | K2S2O8 + 2KJ ® 2K2SO4 + J2 а ¾ количество мл 0,01 н. раствора Na2S2O3, идущее на титрование 25 мл пробы | 9 16 32 ¥ | а 4,25 7,80 14,19 20,05 | 298 |
| 9 | Раствор N2O5 в CCl4 разлагается с выделением О2 а ¾ объём О2, мл | 20 40 60 82 100 ¥ | а 11,4 19,2 23,2 27,2 29,5 34,75 | 313 |
| 10 | CH3COOC2H5 + NaOH ® ® CH3COONa + C2H5OH a и б ¾ начальные концентрации CH3COOC2H5 и NaOH, моль/л | 0 178 273 531 866 1510 1918 2401 | a – x б - x 0,00980 0,00486 0,00892 0,00398 0,00864 0,00370 0,00792 0,00297 0,00742 0,00230 0,00646 0,00151 0,00603 0,00109 0,00574 0,00080 | 291 |
| 11 | СН3СООС2Н5 + NaOH® ® CH3COONa + C2H5OH а– начальные концентрации СН3СООС2Н5 и NaOH моль/л x – убыль исходных продуктов, моль/л | 0 300 900 1380 2100 3300 7200 | a – x 0,0200 0,0128 0,00766 0,00540 0,00426 0,00289 0,00138 | 293 |
Окончание табл. 15
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 12 | Н2О2 в присутствии коллоидной платины разлагается с выделением О2. а ¾ объём О2 мл | 10 30 ¥ | а 3,3 8,1 15,6 | 353 |
| 13 | С12Н22О11+Н2О =С6Н12О6 + С6Н12О6 | 0 1435 4315 7070 11360 14170 16935 19815 29925 ¥ | с0/с 1 1,081 1,266 1,464 1,830 2,117 2,466 2,857 4,962 | 298 |
Задача 5. В табл. 16 приведены значения константы скорости k1 и k2 реакции при двух различных температурах Т1 и Т2 . Вычислите энергию активации этой реакции, найдите константу скорости при температуре Т3 и определите, сколько вещества прореагировало к моменту времени t, если начальная концентрация вещества с0 ( с0 ¾ начальные концентрации реагирующих веществ одинаковы ). Определите температурный коэффициент скорости реакции и проверьте применимость правила Вант-Гоффа на примерах. Порядок реакции считать по молекулярности.
Таблица 16
| Вариант | Реакция | T1, K | k1 | T2, K | k2 | T3, K | Время t, мин | c0, моль/л |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 | H2 + Br2 ® 2HBr H2 + Br2 ® 2HBr H2 + J2 ® 2HJ Н2 + J2 = 2HJ 2HJ ® H2 + J2 2HJ ® H2 + J2 2NO ® N2 + O2 2N2O ® 2N2 + O2 N2O5 ® N2O2 + 1/2O2 PH3 ® 1/2P2 + 3/2H2 SO2Cl2 ® SO2 + Cl2 KClO3 + 6FeSO4 + 3H2SO4 ® ® KCl + 3Fe2(SO4)3 + 3H2O CO + H2O ® CO2 + H2 COCl2 ® CO + Cl2 (CH2)3 ® CH3CH=CH2 C2H5ONa + CH3Cl®C2H5OCH3+ NaCl CH2(OH)CH2Cl + KOH ® ®KCl + CH2(OH)CH2OH | 574,5 550,7 599,0 683,0 456,2 628,4 1525,2 968,0 298,2 953,2 522,2 283,2 288,2 655,0 833,2 273,2 297,7 | 0,0856 0,0159 0,00146 0,0659 0,942×10-6 0,809×10-4 47059 6,72 0,00203 0,0183 0,609×10-4 1,00 0,00031 0,53×10-2 0,00678 0,0336 0,68 | 497,2 524,6 697,0 716,0 700 780,4 1251,4 1165 288,2 918,2 593,2 305,2 312,2 745,0 923,2 303,2 316,8 | 0,00036 0,0026 0,0586 0,0375 0,00310 0,1059 1073 977,0 0,475×10-3 0,0038 0,132×10-2 7,15 0,00815 67,7×10-2 0,146 2,125 5,32 | 483,2 568,2 648,2 693,2 923,2 976,2 1423,2 1053,2 388,2 988,2 688,2 323,2 303,2 698,2 956,2 288,2 303,2 | 60 10 28 27 17 18 45 65 32 80 35 39 89 104,5 40 10 18 | 0,03 0,1 2,83 1,83 2,83 1,87 2,83 1,75 0,93 0,87 2,5 1,67 3,85 0,8 1,52 0,87 0,96 |
Окончание табл. 16
Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 1019; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!