Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Санкт-Петербургский технологический институт
(Технический университет)
Нараев В.Н. Физическая химия
Учебное пособие для студентов заочной формы обучения инженерных специальностей
Санкт-Петербург
2007
Стоимость выполнения контрольных работ 1, 2, 3 уточняйте при заказе
Стоимость выполнения контрольных работ 4, 5, 6 уточняйте при заказе
Готовы следующие варианты:
Вариант 04
Контрольная работа 1 Задание 1.1
Определите изобарный и изохорный тепловые эффекты реакции А в стандартных условиях (t = 25 С, Р = 101 325 Па) на основании справочных значений (см. [КС]) теплот образования (или сгорания): а) с учетом агрегатного состояния всех веществ, участвующих в реакции; б) полагая, что все участники реакции находятся в идеальном газообразном состоянии. Задание 1.2
Определите графически температурный коэффициент теплового эффекта химической реакции А при температуре Т и опишите характер изменения теплового эффекта реакции с ростом температуры. Задание 1.3
Используя справочные данные для температурной зависимости истинной теплоемкости участников реакции А, а) составьте уравнение для температурной зависимости теплового эффекта реакции ΔН = f(T), б) установите интервал температур, для которого оно справедливо, в) постройте график зависимости ΔН = f(T), рассчитайте изобарный и изохорный тепловые эффекты реакции А при заданной температуре T . Задание 1.4
Определите абсолютную энтропию вещества В при заданных температуре Т2 > 298К и давлении Р2 < 1013220 Па на основании справочных данных для стандартного значения энтропии S°298 и истинной изобарной теплоемкости. Задание 1.5
Определите изменение энтропии в результате протекания химической реакции А в стандартных условиях и при температуре T (все вещества, участвующие в реакции находятся в идеальном газообразном состоянии). Для выполнения задания воспользуйтесь уравнением ΔСр=f(T), составленном при выполнении задания 1.2. Постройте график зависимости ΔS=f(T). Задание 1.6
Для обратимой химической реакции А определите: а) изменение энергии Гиббса ΔG°T при стандартном давлении и температуре T; б) константу равновесия реакции А при заданной температуре Т; в) изменение энергии Гиббса ΔG при температуре Т и парциальных (неравновесных) давлениях реагентов. На основании расчетов сделайте заключение о направлении протекания самопроизвольного процесса в заданных условиях.
Выразите в общем виде взаимосвязь между константы равновесия и химической переменной (глубиной превращения) реакции, полагая, что все участники реакции взяты в стехиометрических количествах и находятся в идеальном газообразном состоянии.
Проанализируйте, как повлияет на равновесный выход продукта D: а) увеличение (в изотермических условиях, т.е. при Т = const) общего давления в системе; б) разбавление реакционной смеси инертным газом в изобарно- изотермических условиях. Задание 1.7
Для химической реакции А (см.таблицу) определите степень превращения веществ В (D), С (Е) и определите состав равновесной газовой смеси (мол.%) при температуре Т и атмосферном давлении, если исходные вещества были взяты в количествах п0,HI=2 моль. Для расчета температурных зависимостей воспользуйтесь справочными значениями средних изобарных теплоемкостей участников реакции. Задание 1.8
Используя справочные данные для температурной зависимости истинной теплоемкости СР=f(T) веществ, участвующих в химической реакции А, составьте уравнения температурных зависимостей теплового эффекта ΔH=f(Т), константы равновесия lnKт=f(Т) и убедитесь в их правильности. Задание 1.9
Определите парциальное давление вещества С при давлении Р и стехиометрическом соотношении начальных веществ реакции В. Для расчетов воспользуйтесь значениями средней изобарной теплоемкости реагентов.
Контрольная работа 2 Задание 2.1
Однокомпонентные системы. Расчеты с использованием уравнения Клапейрона-Клаузиуса. На основании справочных данных (см.[КС]) для температурной зависимости давления насыщенною пара над жидкостью L определите: а) коэффициенты А и В в уравнении Клапейрона-Клаузиуса lgР=А–В/T; 6) теплоту испарения жидкости; в) температуру кипения при атмосферном давлении. Задание 2.2
Используя диаграммы «температура кипения - состав» при давлении Р =1,01325*105 Па, определите:
• число фаз и состав фаз в системах составов X1 и Х2 при температурах t1, t2, t3, и t4.
• как будет изменяться состав жидкой и газообразной фазы по мере повышения температуры исходной жидкости?
• соотношение между количеством жидкой фазы и газообразной фазы и каково количество молей веществ в фазах при температуре tB для системы состава Х1; если исходная масса смеси равна 10 кг?
• какие вещества и в каком количестве можно получить при ректификации 10 кг жидкости состава Х1?
• число степеней свободы в системах составов X1 и X2 при температурах t1, t2, t3, и t4.
• при какой температуре закипит жидкость состава X1 и каков будет состав пара в равновесии с кипящей жидкостью?
• каким будет состав первых капель жидкости при конденсации пара состава X1?
• парциальные давления компонентов в смеси состава X1 при температуре кипения, если раствор считать идеальным.
• подчиняется ли система состава X1 при температуре кипения закону Рауля и объясните причины отклонения от идеальною раствора? Задание 2.3
На основании диаграммы состояния «температура плавления - состав» для двухкомпонентной системы веществ А и В:
1. Определите тип диаграммы плавкости;
2. Объясните значение всех линий полей диаграммы;
3. Определите число компонентов, число и состав фаз, рассчитайте число степеней свободы для системы в состояниях, которым соответствуют фигуративные точки, отмеченные арабскими цифрами.
4. Постройте кривые охлаждения для расплавов, состав и температура которых на диаграмме соответствуют точкам, указанным римскими цифрами (I, II, III), рассчитайте число степеней свободы на каждом участке кривой охлаждения. Укажите, как будет меняться состав жидкой фазы в процессе кристаллизации (показать на диаграмме путь кристаллизации).
5. Определите, при какой температуре начинается плавление сплава, состав которого на диаграмме задаётся точкой 8.
6. Рассчитайте массовое количество фаз в состоянии, которому соответствует фигуративная точка 2, если известно, что суммарная масса равновесной системы составляет 12 кг.
7. Для систем, образующих химические соединения, определите формулы соединений.
Контрольная работа 3 Задание 3.1
Определите ионную силу водною раствора электролита А, если:
а) моляльная концентрация электролита А в растворе равна т;
б) моляльная концентрация электролита А в растворе равна т и в растворе присутствует электролит В с концентрацией т1;
в) запишите уравнение предельного закона Дебая и Хюккеля и на основании справочных данных [КС] о средних ионных коэффициентах активности вычертите график зависимости lgγ±=f( ) от m=0 до m=3,0. На график нанесите зависимость lgγ±=f( ) по предельному закону Дебая и Хюккеля. Сделайте заключение.
г) По предельному закону Дебая и Хюккеля вычислите средний ионный коэффициент активности γ± при 298 К для раствора электролита А с концентрацией т и раствора электролита А с концентрацией т, в котором присутствует электролит В с концентрацией т1.
д) Определите средние ионные моляльность т± и активность а± при 298 К раствора электролита А с концентрацией m и раствора электролита А с концентрацией m, в котором присутствует электролит В с концентрацией m1 Задание 3.2
1) Что называется удельной, эквивалентной и молярной электрической проводимостью?
2) Как зависит удельная (эквивалентная, молярная) электрическая проводимость сильного и слабого электролитов от концентрации в широком диапазоне концентраций? Представьте графически эти зависимости. Задание 3.3
Для гальванического элемента Pb|PbSO4(kp.)||Na2SO4(m1)|HCl(m2)|H2,Pt
а) напишите уравнения потенциалопределяющих реакций и уравнение Нернста для расчета равновесных потенциалов левого и правого электродов;
б) определите средне-ионные активности электролитов в левом и правом электродах и рассчитайте равновесные значения потенциалов этих электродов (моляльные концентрации растворов m1 и m2 указаны в таблице 3.4. величины средних ионных коэффициентов активности при Т = 298К и стандартных электродных потенциалов возьмите из справочника [КС];
в) напишите электродные реакции, протекающие на левом и правом электродах гальваническою элемента G, полагая, что в электродной реакции участвует один электрон;
г) найдите ЭДС гальванического элемента при стандартной температуре и вычислите константу равновесия реакции, протекающей самопроизвольно в гальваническом элементе А при температуре 298 К. В реакции участвует только один электрон. Задание 3.4
Составьте гальванический элемент, в котором протекает самопроизвольно химическая реакция А.
Напишите уравнение, связывающее стандартное изменение энергии Гиббса в ходе химической реакции, протекающей в гальваническом элементе, со стандартным значением ЭДС гальванического элемента при температуре T.
Определите:
1. стандартное значение ЭДС гальваническою элемента, в котором протекает химическая реакция А, при температуре 298 К на основании значений стандартных электродных потенциалов из (КС);
2. стандартное значение ЭДС при температуре Т на основании значения при 298 К и величины , приняв, что в указанном интервале температур зависимость Е° =f(Т) линейна.
3. изменение энтальпии (тепловой эффект) (кДж), энтропии (Дж/К), энергию Гиббса (кДж) и константу равновесия К для реакции А, протекающей в гальваническом элементе при температуре Т.
Контрольная работа 4 Задание 4.1
В реакторе при постоянном объеме V=1 м3 и температуре T протекает газофазная реакция A. В таблице для этой реакции приведены результаты измерений общего давления реакционной смеси P в зависимости от времени ее протекания t. На основании данных таблицы исследуйте кинетику реакции A и определите кинетические параметры: порядок реакции, константу скорости, период полупревращения. Задание 4.2
В таблице приведены значения констант скоростей k1 и k2 для реакции А при температурах Т1 и Т2, соответственно. Используя величины k1 и k2, а также значение константы скорости k, полученное при выполнении предыдущего задания для температуры Т, постройте график в координатах lg k=f(1/T) и определите:...
Контрольная работа 5 Задание 5.1
B таблице 1 для t = 20°С приведены следующие значения:
1) показатель преломления nD и плотность ρ раствора вещества А в веществе В с массовой долей растворенного вещества равной ω(А),
2) поляризация бесконечно разбавленного раствора вещества А в неполярном растворителе.
На основании данных таблицы, привлекая в необходимых случаях информацию из справочников, определите:... Задание 5.2
I. Запишите электронные конфигурации: 1) атомов N; 2) молекулы N-N (за основу примите энергетические уровни - молекулярные орбитали гомоядерных молекул).
П. Нарисуйте схематически энергетическую диаграмму молекулы N-N и распределите электроны па энергетических уровнях.
III. Определите: 1) терм основного электронного состояния молекулы N-N; 2) порядок связи в молекуле N-N.
IV. Установите, обладает ли: 1) вещество N2 диамагнитными или парамагнитными свойствами; 2) молекула N-N электрическим диполем.
V. Как изменится: 1) энергия связи, если молекулу N2 перевести в состояние иона N2+ ; 2) равновесное междуядерное расстояние, если молекулу N2 перевести в состояние иона N2+; 3) энергия связи, если молекулу N2 перевести в состояние иона N2-; 4) равновесное междуядерное расстояние, если молекулу N2 перевести в состояние иона N2-.
Контрольная работа 6 Задание 6.1
Выведите уравнения для:
1) расчета изменения энергии вращения двухатомной молекулы как жесткого ротатора при переходе ее па соседний, более высокий квантовый уровень энергии вращательного движения;
2) зависимости волнового числа вращательных линий в спектре поглощения двухатомной молекул от вращательного квантового числа;
3) расчета разности волновых чисел соседних линий во вращательном спектре поглощения двухатомной молекулы;
4) для вычисления равновесного междуядерного расстояния на основании значения разности волновых чисел соседних линий во вращательном спектр поглощения. Задание 6.2
Напишите квантово-механическое уравнение энергии колебательного движения молекулы как гармонического и ангармонического осциллятора. Выведите уравнение для расчета максимального колебательного квантового числа.
WhatsApp:
Telegram: +79119522521