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 09
Контрольная работа 1 Задание 1.1
Определите изобарный и изохорный тепловые эффекты реакции в стандартных условиях (Т=298 К, Р = 101325 Па) на основании справочных значений (КС) теплот образования: 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 при температуре 1000 К и опишите характер изменения теплового эффекта реакции с ростом температуры. Задание 1.3
Используя справочные данные для температурной зависимости истинной теплоемкости участников реакции а) составьте уравнение для температурной зависимости теплового эффекта реакции ; б) установите интервал температур, для которого оно справедливо; в) постройте график зависимости и ; г) рассчитайте изобарный и изохорный тепловые эффекты реакции при заданной температуре Т = 1000 К. Задание 1.4
Определите абсолютную энтропию CH4 при заданных температуре Т2 >298 К (=1000К) и давлении Р2< 101320 Па (0,35 ∙105 Па) на основании справочных данных для стандартного значения энтропии и истинной изобарной теплоемкости. Изменение энтропии при нагревании вещества определить путем аналитического и графического интегрирования температурной зависимости теплоемкости. Задание 1.5
Определите изменение энтропии в результате протекания химической реакции в стандартных условиях и при температуре 1000 К (все вещества, участвующие в реакции находятся в идеальном газообразном состоянии). Для выполнения задания воспользуйтесь уравнением, составленном при выполнении задания 1.3. Постройте график зависимости Задание 1.6
Для обратимой химической реакции определите: а) изменение энергии Гиббса при стандартном давлении и температуре Т(T=1000К); б) константу равновесия реакции при заданной температуре Т; в) изменение энергии Гиббса при температуре Т и парциальных (неравновесных) давлениях реагентов равных РВ, РС, РD, PE. На основании расчетов сделайте заключение о направленности протекания самопроизвольного процесса в заданных условиях. Задание 1.7
Для химической реакции определить степень превращения вещества и определите состав равновесной газовой смеси (мол. %) при температуре 1000 К и атмосферном давлении, если исходные вещества взяты в количествах.
Для расчета температурных зависимостей воспользуйтесь справочными значениями средних изобарных теплоемкостей участников реакции. Задание 1.8
Используя справочные данные для температурной зависимости истинной теплоемкости веществ, участвующих в химической реакции, составьте уравнение температурных зависимостей теплового эффекта, константы равновесия и убедитесь в их правильности. Задание 1.9
Определите парциальное давление вещества CO при давлении Р=10атм и стехиометрическом соотношении начальных веществ реакции. Для расчетов воспользуйтесь значениями средней изобарной теплоемкости реагентов. (T=1000К)
Контрольная работа 2 Задание 2.1
На основании справочных данных для температурной зависимости давления насыщенного пара над жидкостью (толуол) определите:
а) коэффициенты А и В в уравнении Клайперона - Клаузиуса lnP = A-B/T;
б) теплоту испарения жидкости
в) температуру кипения при атмосферном давлении Задание 2.2
Используя диаграммы «температура кипения – состав» при давлении 1атм, определите:
1) число фаз и состав фаз в системах составов Х1 и Х2 при температурах t1-t4.
2) Число степеней свободы в системах составов Х1 и Х2 при температурах t1-t4.
3) При какой температуре закипит жидкость состава Х1 и каков будет состав пара в равновесии с кипящей жидкостью?
4) Как будет изменяться состав жидкой и газообразной фазы по мере повышения температуры исходной жидкости? Задание 2.3
На основании диаграммы состояния «температура плавления – состав» для двухкомпонентной системы веществ CaCl2 и MgCl2.
1. Определите тип диаграммы плавкости
2. Объясните значение всех линий полей диаграммы
3. Определите число компонентов, число фаз и состав фаз. Рассчитайте число степеней свободы для системы в состояниях, которым соответствуют фигуративные точки, отмеченные арабскими цифрами.
Контрольная работа 3 Задание 3.1
Определите ионную силу водного раствора электролита H2SO4, если:
А) моляльная концентрация электролита H2SO4 в растворе равна 0.015 моль/кг
Б) моляльная концентрация электролита H2SO4 в растворе равна 0.015 моль/кг и в растворе присутствует электролит KCl с концентрацией 0.010 моль/кг Задание 3.2
1) Что называется удельной, эквивалентной и молярной электрической проводимость?
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
А) Напишите уравнения потенциалопределяющих реакций и уравнение Нернста для расчета равновесных потенциалов левого и правого электродов.
Б) Определите средне-ионные активности электролитов в левом правом электродах и рассчитайте равновесные значения потенциалов этих электродов, при заданных концентрациях.
В) напишите электродные реакции, протекающие на левом и правом электродах гальванического элемента, 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, 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 Т=318К
Определите:
1.стандартное значение ЭДС гальванического элемента, в котором протекает реакция А, при температуре 298 К на основании значений стандартных электродных потенциалов.
Контрольная работа 4 Задание 4.1
В реакторе при постоянном объеме V = 1 м3 и температуре Т протекает газофазная реакция. В таблице 4.2.1 для этой реакции приведены результаты измерений общего давления реакционной смеси Р в зависимости от времени её протекания t. На основании данных таблицы 4.2.1 исследуйте кинетику реакции А и определите кинетические параметры: порядок реакции, константу скорости, период полупревращения.
Выполняя задание, придерживаясь следующего плана действий:
а) используя понятие о химической переменной, выведите формулу, связывающую парциальное давление исходного вещества с общим давлением реакционной смеси;
б) рассчитайте парциальное давление и молярную концентрацию исходного вещества в реакции А в указанные промежутки времени t;
в) на основании результатов вычислений постройте графики зависимостей;
г) проведите анализ графических зависимостей и определите порядок реакции А;
д) определите порядок реакции методом подстановки;
е) напишите кинетическое уравнение для реакции А в дифференциальной и интегральной формах, вычислите значения константы скорости k реакции А в указанные промежутки времени. Проанализируйте полученные результаты и сделайте вывод. Если k сменяется мало - усредните ее значение;
ж) определите период полупревращения и время за которое прореагирует 15 % исходного вещества при температуре Т;
з) найдите концентрацию исходного вещества в момент времени от начала реакции. Задание 4.2
В таблице 4.2.6 приведены значения констант скоростей k1 и k2 для реакции при температурах T1 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 и определите:
а) коэффициенты А и В в интегральной форме уравнения Аррениуса вида и составьте это уравнение с численными значениями А и B для химической реакции А;
б) графически и аналитически энергию активации (Еакт. кДж/моль) химической реакции А;
в) величину предъэкспоненциального множителя в экспоненциальной форме уравнения температурной зависимости скорости (уравнение Аррениуса) и составьте это уравнение с численными значениями параметров для химической реакции А
г) температурный коэффициент скорости химической реакции А для интервала температур от T1 до Т2;
д) константу скорости k3 реакции при температуре Т3.
е) как изменится скорость химической реакции А, если температуру T1изменить на ΔT = 38 К.
Контрольная работа 5 Задание 5.1
В таблице для t = 20°С приведены следующие значения: 1) показатель преломления плотность раствора вещества А в веществе В с массовой долей растворенного вещества равной, 2) поляризация бесконечно разбавленного раствора вещества А в неполярном растворителе.
На основании данных таблицы, привлекая в необходимых случаях информацию из справочников, определите:
а) удельную рефракцию раствора rА,В (м3/кг и см3/г);.. Задание 5.2
I. Запишите электронные конфигурации: 1) атомов N и F; 2) молекулы N-F (за основу примите энергетические уровни - молекулярные орбитали гомоядерных молекул)
II. Нарисуйте схематически энергетическую диаграмму молекулы N-F и распределите электроны на энергетических уровнях.
III. Определите: 1) терм основного электронного состояния молекулы N-F; 2) порядок связи в молекуле N-F.
IV. Установите, обладает ли: 1) вещество NF диамагнитными или парамагнитными свойствами? 2) молекула N-F электрическим диполем.
V. Как изменится: 1) энергия связи, если молекулу NF перевести в состояние иона NF+; 2) равновесное межъядерное расстояние, если молекулу NF перевести в состояние иона NF+ ; 3) энергия связи, если молекулу NF перевести в состояние иона NF-; 4) равновесное межъядерное расстояние, если молекулу NF перевести в состояние иона NF-.
Контрольная работа 6 Задание 6.1
Выведите уравнения для:
1) расчета изменения энергии вращения двухатомной молекулы как жесткого ротатора при переходе ее на 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;.. Задание 6.2
Напишите квантово-механическое уравнение энергии колебательного движения молекулы как гармонического и ангармонического осциллятора. Выведите уравнение для расчета максимального колебательного квантового числа.
На основании волнового числа собственных колебаний и ангармоничности для молекулы А, взятых из справочника [КС], определите:
а) энергию колебательного движения молекулы АВ на нулевом колебательном квантовом уровне Е0 (Дж);
б) энергию колебательного движения молекулы АВ на первом, втором и третьем колебательных квантовых уровнях (Дж);
в) максимальное колебательное квантовое число для молекулы А;
г) энергию диссоциации молекулы А (кДж/моль).
Вычертите график зависимости Екол =f(v) и укажите на графике Етах и энергию диссоциации Едис.
WhatsApp:
Telegram: +79119522521