6. Гетерогенная система (жидкость-пар) содержит два компонента – ацетон и сероуглерод и равновесна при 320 К и 1 атм. Масса сероуглерода в жидкой фазе 2,5 кг, масса сероуглерода в паровой фазе 1,8 кг. Мольная доля сероуглерода в жидкой фазе 0,14, мольная доля сероуглерода в паровой фазе 0,36. Найти мольную долю сероуглерода в системе.
Вариант 27
Обязательное домашнее задание
1. а) Определить энергию активации вязкого течения хлороформа.
б). Изобразите графически температурную зависимость мольной изобарной теплоемкости толуола в интервале от 0 до 150 °C, привлекая для этого [4].
2. Раствор, компонентами которого являются вода и уксусная кислота, содержит 0,109 кг воды и имеет объем 0,500 ×10 -3 м3 . Плотность массы уксусной кислоты в нем равна 855,9 кг/ м3. Определить общее число молей и массу раствора, его мольный и удельный объемы, мольную массу и удельное число молей, плотности числа молей и массы, плотности чисел молей компонентов, их мольные и массовые доли, числа молей, плотность массы воды и массу кислоты.
3. а). Плотность массы раствора вода-метанол при 293 К и 105 Па составляет 989,6 кг/ м3 при мольной доле метанола 0,4575. Парциальный мольный объем спирта в растворе равен 3,937 ×10–5 м3 /моль. Рассчитать парциальный мольный объем воды.
б). Плотность массы раствора вода-этанол (с массовой долей этанола 0,6 ), плотности масс воды и этанола в чистом виде равны соответственно: 887,0; 997,1; 785,1 ( кг/ м3). Рассчитать мольное изменение объема при смешении.
4. Рассчитать мольную энтропию водорода при 473 К и 15 атм. Необходимые для расчета данные взять из справочника.
5. Вычислить состав равновесной смеси, образующейся в результате протекания в газовой фазе при 500 К и 15 атм следующей реакции
.Исходные вещества взяты в стехиометрических количествах, 
= - 2,145, газы считать идеальными.
6. Удельная теплота испарения диэтилового эфира 360,2 кДж/кг при температуре кипения 34,66 °C под давлением 1,013 ×10 5 Па. Определить давление пара при 36,5 °C.
7. При давлении 1,013 × 10 5 Па определить температуру кипения раствора нелетучего вещества с мольной долей N2 = 0,01 в бензоле
Рейтинговое домашнее задание
1. В таблице приведена зависимость плотности массы r двухкомпонентного жидкого раствора вода (1 компонент) – метанол (2 компонент) от массовой доли j 2 второго компонента ( Т= 298 К, р = 1 атм)
j 2 | 0 | 0,2 | 0,4 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | 1,0 |
r, кг/м3 | 998,2 | 966,6 | 934,5 | 894,6 | 871,5 | 846,9 | 791,7 |
Постройте график зависимости объема раствора 
от числа молей 
компонента 2 при постоянной массе воды 0,20 кг и найдите с помощью полученного графика парциальные мольные объемы v 1 и v 2 обоих компонентов 1 и 2 в растворе, где мольная доля второго компонента N2 = 0,5; вычислите при той же N2 парциальные мольные объемы смешения Δ v 1m и Δ v 2 m
2. Жидкая вода массой 5,7 кг имела в начальном состоянии ( 1 атм) при температуре 303 К плотность массы 996 кг/ м3. При постоянном давлении 1 атм ее перевели в конечное состояние с температурой 343 К. Полагая, что коэффициент изобарной расширяемости ( 0,262 × 10–3) и мольная изобарная теплоемкость в данном интервале температур постоянны, вычислите мольные и полные изменения объема, энтропии и энтальпии при переходе из начального состояния в конечное.
3. При температуре 478 К рассчитать значения стандартной мольной энтальпии, стандартной мольной энтропии, стандартной мольной энергии Гиббса реакции 
. Определить, возможно ли самопроизвольное протекание газовой реакции слева направо при этой температуре. В какую сторону будет смещаться равновесие данной реакции при изобарическом повышении температуры? Исходная смесь соответствует стехиометрическому составу, газы близки по свойствам к идеальным.
4 При 1000 К и 1 атм в системе протекают следующие реакции
1. 
= 2,77
2. 
=5,29
Известно, что в начальный момент времени количество исходного вещества равно 1 моль, продуктов реакции в начальный момент нет. Рассчитать равновесный состав.
5. Известны температурные зависимости давления насыщенного пара над жидким и твердым чистым веществом с мольной массой М= 0,032 кг/моль. Плотности масс вещества в жидком и твердом виде равны, соответственно 827 кг/м3 и 837 кг/м3 (в тройной точке на диаграмме состояния).
жидкость-пар | p, Па 4 Т, К 310 |
Кристаллы-пар | p, Па 6 4789 Т, К 273 |
Определите графически координаты тройной точки и величины мольных теплот испарения и возгонки; определите мольную теплоту плавления, мольную энтропию плавления и мольную энергию Гиббса плавления; найдите температуру плавления вещества при давлении 90500 , Па.
6. Равновесная гетерогенная ( жидкость-пар) двухкомпонентная ( ацетон-сероуглерод) система при 320 К и 1 атм имеет следующий состав: мольная доля сероуглерода в жидкой фазе 0,14, мольная доля сероуглерода в системе 0,25. Масса жидкой фазы 2,0 кг, масса паровой фазы 2 кг. Найти массу ацетона в системе.
Вариант 28
Обязательное домашнее задание
1. а) Определить энергию активации вязкого течения уксусной кислоты.
б). Изобразите графически температурную зависимость мольной изобарной теплоемкости толуола в интервале от 0 до 150 °C, привлекая для этого [4].
2. Раствор, полученный смешением воды и уксусной кислоты, имеет массу 0,675 кг и мольный объем 2,917 ×10 -5 м3/моль. Массовая доля кислоты в нем равна 0,55 единиц. Рассчитать общее число молей и объем раствора, его мольный и удельный объемы, мольную массу и удельное число молей, плотности массы и общего числа молей, массы и числа молей компонентов, их плотности масс и чисел молей, мольные доли.
3. Определить графически парциальный мольный объем воды и рассчитать парциальный мольный объем нитрата натрия в водном растворе с мольной долей его, равной 0,0085 , по следующим данным:
0,01 0,04 0,06 0,08 0,10
v уд ×104, м3/кг 9,95 9,75 9,62 9,49 9,37
4. Рассчитать мольную энтропию азота при 473 К и 10 атм. Необходимые для расчета данные взять из справочника.
5. Вычислить состав равновесной смеси, образующейся в результате протекания в газовой фазе при 500 К и 1 атм следующей реакции
.Исходные вещества взяты в стехиометрических количествах, =1,295, газы подчиняются законам идеальных газов
6. Давление пара бензола при 20 °C и 30 °C соответственно равно 0,1 ×10 5 Па и 0,157×10 5 Па. Рассчитать мольную теплоту испарения.
7. Температура кристаллизации водного раствора серной кислоты при значении ее массовой доли равной 0,118 составляет 274,3 К. Рассчитать коэффициент активности воды в этом растворе, если мольная теплота плавления чистой воды равна 6020 Дж/моль.
Рейтинговое домашнее задание
1. Для двухкомпонентного жидкого раствора вода (1компонент) - пропанол (2 компонент) имеется в табличной форме опытная зависимость мольного объема v от мольной доли 2-го компонента N2 (Т = 298 К, р = 1 атм):
N2 | 0,00 | 0,07 | 0,114 | 0,23 | 0,41 | 0,54 | 0,79 | 1,00 |
v ×105, м3/моль | 1,807 | 2,155 | 2,392 | 3,045 | 4,01 | 4,88 | 5,97 | 7,16 |
Постройте график зависимости мольного объема смешения раствора D v m от N2 и определите для обоих компонентов парциальные мольные объемы смешения D v 1m и D v 2 m при N2 = 0,6; вычислите для тех же компонентов при той же N2 парциальные мольные объемы v 1 и v 2.
2.Жидкий бензол массой 1,2 кг имел в начальном состоянии ( 1 атм) при температуре 293 К плотность массы 879 кг/м3. При постоянном давлении 1 атм его перевели в конечное состояние с температурой 330 К. Полагая, что коэффициент изобарной расширяемости ( 1,21 × 10–3) и мольная изобарная теплоемкость в данном интервале температур постоянны, вычислите мольные и полные изменения объема, энтропии и энтальпии при переходе из начального состояния в конечное.
3. При температуре 563 К рассчитать значения стандартной мольной энтальпии, стандартной мольной энтропии, стандартной мольной энергии Гиббса газовой реакции 
. Определить, возможно ли самопроизвольное протекание газовой реакции слева направо при этой температуре. В какую сторону будет смещаться равновесие данной реакции при изобарическом повышении температуры? Исходная смесь соответствует стехиометрическому составу, газы близки по свойствам к идеальным.
4. Рассчитать равновесный состав системы, в которой при 700 К и 1 атм протекает процесс изомеризации этилбензола по следующим реакциям:
1. 
=3,36
2. 
= 5,93
Начальное количество этилбензола 1 моль, продуктов реакции в начальный момент нет.
жидкость-пар | p, Па 2639 Т, К 310 |
Кристаллы-пар | p, Па 198 13 Т, К |
5. Известны температурные зависимости давления насыщенного пара
над жидким и твердым чистым веществом с мольной массой
М= 0,058 кг/моль.
Плотности масс вещества в жидком и твердом виде равны, соответственно 812 кг/м3 и 822 кг/м3 (в тройной точке на диаграмме состояния).
Определите графически координаты тройной точки и величины мольных теплот испарения и возгонки; определите мольную теплоту плавления, мольную энтропию плавления и мольную энергию Гиббса плавления; найдите температуру плавления вещества при давлении 860000 Па.
6. В равновесии при 320К и 1 атм находится парожидкостная двухкомпонентная система «ацетон - сероуглерод ». Масса жидкой фазы 1,0 кг, масса паровой фазы 1,0 кг. Мольная доля сероуглерода в жидкой фазе 0,14, мольная доля сероуглерода в паровой фазе 0,36. Найти мольную долю сероуглерода в системе.
Вариант 29
Обязательное домашнее задание
1. а) Определить энергию активации вязкого течения тетрахлорметана.
б). Изобразите графически температурную зависимость мольной изобарной теплоемкости воды в интервале от 0 до 160 °C, привлекая для этого [4].
2 . Массовая доля и плотность числа молей глицерина в водно-глицериновом растворе с общим числом молей 45,680 равны соответственно 0,105 единиц и 7520 моль/ м3. Рассчитать массу и объем раствора, его мольный и удельный объемы, мольную массу и удельное число молей, плотности массы и общего числа молей, массы и числа молей компонентов, их плотности масс, мольные доли, плотности числа молей.
3. а). Плотность массы раствора вода-метанол при 293 К и 105 Па составляет 989,6 кг/м3 при массовой доле метанола 0,6. Парциальный мольный объем спирта в растворе равен 3,937 ×10–5 м3 /моль. Рассчитать парциальный мольный объем воды.
б). Плотность массы раствора вода-этанол (с массовой долей этанола 0,6 ), плотности масс воды и этанола в чистом виде равны соответственно: 887,0; 997,1; 785,1 ( кг/ м3). Рассчитать мольное изменение объема при смешении.
4. Рассчитать мольное изменение энтропии бензола при его охлаждении от 400 до 298 К. Необходимые для расчета данные взять из справочника.
5. Вычислить состав равновесной смеси, образующейся в результате протекания в газовой фазе при 799 К и 10 атм следующей реакции
.Исходные вещества взяты в стехиометрических количествах, = - 4,613, газы подчиняются законам идеальных газов.
6. Температура кипения жидкого метанола при 0,267 ×10 5 Па равна 34,7°C, а при давлении 0,533 ×10 5 Па равна 49,9 °C. Вычислить температуру кипения при нормальном давлении.
7. При 298 К давление насыщенного пара над чистой водой равно 23,76 мм рт. ст. Рассчитать (выразить в Па) давление насыщенного пара при той же температуре над раствором 5 г мочевины в 210 г воды, считая раствор идеальным.
Рейтинговое домашнее задание
1. В таблице приведена зависимость плотности массы r двухкомпонентного жидкого раствора вода (1 компонент) – ацетон (2 компонент) от массовой доли j 2 второго компонента ( Т= 298 К, р = 1 атм)
j 2 | 0 | 0,2 | 0,4 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | 1,0 |
r, кг/м3 | 997,0 | 969,0 | 937,0 | 893,0 | 869,0 | 843,0 | 786,0 |
Постройте график зависимости объема раствора от числа молей компонента 2 при постоянной массе воды 0,20 кг и найдите с помощью полученного графика парциальные мольные объемы v 1 и v 2 обоих компонентов 1 и 2 в растворе, где мольная доля второго компонента N2 = 0,35; вычислите при той же N2 парциальные мольные объемы смешения Δ v 1m и Δ v 2 m
2. Кристаллическая соль KNO3 массой 1,66 кг имела в начальном состоянии
(1 атм) при температуре 283 К плотность массы 2107 кг/ м3 и мольную изобарную теплоемкость 96, 26 Дж/(К моль). При постоянном давлении 1 атм ее перевели в конечное состояние с температурой 343 К. Полагая, что коэффициент изобарной расширяемости ( 0,186 × 10–3) и мольная изобарная теплоемкость в данном интервале температур постоянны, вычислите мольные и полные изменения объема, энтропии и энтальпии при переходе из начального состояния в конечное.
3. При температуре 763 К рассчитать значения стандартной мольной энтальпии, стандартной мольной энтропии, стандартной мольной энергии Гиббса реакции 
. Определить, возможно ли самопроизвольное протекание газовой реакции слева направо при этой температуре. В какую сторону будет смещаться равновесие данной реакции при изобарическом повышении температуры? Исходная смесь соответствует стехиометрическому составу, газы близки по свойствам к идеальным.
4. Гидрокрекинг н-додекана протекает при 800 К, 1 атм и может быть описан следующими реакциями:
1. 
=35,6
2. 
=30,1
Найти равновесный состав, если, начальные количества исходных веществ равны стехиометрическим, продуктов реакции в начальный момент нет.
5. На основании приведенных данных о составах жидкой и паровой фаз при различных температурах постройте диаграмму фазового состояния системы пропанон ( 1 компонент) - трихлорметан( 2 компонент)
Т, К | 329 | 330 | 333 | 335 | 336 | 337 | 337,6 | 337 | 336 | 334 |
| 0 | 0,1 | 0,20 | 0,35 | 0,43 | 0,53 | 0,67 | 0,73 | 0,85 | 1 |
| 0 | 0,05 | 0,11 | 0,22 | 0,32 | 0,47 | 0,67 | 0,8 | 0,91 | 1 |
Обозначьте все поля, линии и характерные точки на этой диаграмме и укажите, сколько компонентов и фаз, находится в равновесии и чему равно число степеней свободы в каждой из указанных позиций. Ответьте, есть ли отклонения от закона Рауля и, если есть, то какие. Определите, какой компонент и в каком количестве нужно при 335 К добавить в систему (N2 = 0,3; масса системы 5 кг) , чтобы перевести ее в пар
6. В равновесии при 320К и 1 атм находится парожидкостная двухкомпонентная система «ацетон - сероуглерод ». Масса жидкой фазы 1,0 кг, масса паровой фазы 1,0 кг. Мольная доля сероуглерода в жидкой фазе 0,14, мольная доля сероуглерода в паровой фазе 0,36. Найти массу ацетона в системе.
Вариант 30
Обязательное домашнее задание
1. а) Определить энергию активации вязкого течения о-ксилола.
б). Изобразите графически температурную зависимость мольной изобарной теплоемкости воды в интервале от 0 до 160 °C, привлекая для этого [4].
2. Водно-метаноловый раствор с плотностью массы метанола 536,8 кг/ м3 имеет массу 2,10 кг и мольный объем 2,728 ×10 –5 м3/моль. Определить общее число молей и объем раствора, его мольную массу и удельное число молей, плотности общего числа молей и массы, удельный объем, числа молей и массы компонентов, их массовые и мольные доли, плотности чисел молей и плотность массы воды.
3. Определить графически парциальный мольный объем воды и рассчитать
парциальный мольный объем сульфата меди в водном растворе с мольной долей его, равной 0,0085 , по следующим данным:
0,01 0,04 0,06 0,08 0,10
v 
×104, м3/кг 9,91 9,62 9,42 9,23 9,03
4. Рассчитать мольную энтропию оксида углерода при 373 К и 5 атм. Необходимые для расчета данные взять из справочника.
5. Вычислить состав равновесной смеси, образующейся в результате протекания в газовой фазе при 600 К и 1 атм следующей реакции
.Исходные вещества взяты в стехиометрических количествах, = 1,27 , газы подчиняются законам идеальных газов.
6. Удельная теплота испарения амилового спирта С5Н11ОН при температуре кипения 138 °C и давлении 1,013 ×10 5 Па равна 592 кДж/кг. Определить давление при 140 °C.
7. При давлении 1,013 × 10 5 Па определить температуру кипения раствора нелетучего вещества с мольной долей N2 = 0,01 в бензоле
Рейтинговое домашнее задание
1. В таблице приведена зависимость плотности массы r двухкомпонентного жидкого раствора вода (1 компонент) – пропанол (2 компонент) от массовой доли j 2 второго компонента ( Т= 298 К, р = 1 атм)
j 2 | 0 | 0,2 | 0,3 | 0,5 | 0,7 | 0,8 | 1,0 |
r, кг/м3 | 997,0 | 972,3 | 953,6 | 910,4 | 863,4 | 839,7 | 789,1 |
Постройте график зависимости объема раствора от числа молей компонента 2 при постоянной массе воды 0,20 кг и найдите с помощью полученного графика парциальные мольные объемы v 1 и v 2 обоих компонентов 1 и 2 в растворе, где мольная доля второго компонента N2 = 0,30; вычислите при той же N2 парциальные мольные объемы смешения Δ v 1m и Δ v 2 m
2. Жидкий метанол массой 0,57 кг имел в начальном состоянии ( 1 атм) при температуре 273 К мольный объем 3,95 ×10–5 м3/моль. При постоянном давлении 1 атм его перевели в конечное состояние с температурой 313 К. Полагая, что коэффициент изобарной расширяемости ( 1,19 × 10–3) и мольная изобарная теплоемкость в данном интервале температур постоянны, вычислите мольные и полные изменения объема, энтропии и энтальпии при переходе из начального состояния в конечное.
3. При температуре 823 К рассчитать значения стандартной мольной энтальпии, стандартной мольной энтропии, стандартной мольной энергии Гиббса реакции 
. Определить, возможно ли самопроизвольное протекание газовой реакции слева направо при этой температуре. В какую сторону будет смещаться равновесие данной реакции при изобарическом повышении температуры? Исходная смесь соответствует стехиометрическому составу, газы близки по свойствам к идеальным.
4. Рассчитать равновесный состав системы, где при 500 К и 1 атм осуществляется процесс изомеризации 1-бутена по следующим реакциям:
1. 
(транс) = 3,60
2. 
=10,3
Известно, что начальное количество бутена равно стехиометрическому, продуктов реакции в начальный момент нет
5. Известны температурные зависимости давления насыщенного пара |
над жидким и твердым чистым веществом с мольной массой М = 0,046 кг/моль.
жидкость-пар | p, Па 126 2780 Т, К 284 |
Кристаллы-пар | p, Па 166 2372 Т, К 281,4 |
Плотности масс вещества в жидком и твердом виде равны, соответственно 1290 кг/м3 и 1240 кг/м3 (в тройной точке на диаграмме состояния). Определите графически координаты тройной точки и величины мольных теплот испарения и возгонки; определите мольную теплоту плавления, мольную энтропию плавления и мольную энергию Гиббса плавления; найдите температуру плавления вещества при давлении 960000 , Па.
6. В равновесии при 320К и 1 атм находится парожидкостная двухкомпонентная система «ацетон - сероуглерод ». Масса жидкой фазы 1,0 кг, масса паровой фазы 1,0 кг. Мольная доля сероуглерода в жидкой фазе 0,14, мольная доля сероуглерода в паровой фазе 0,36. Найти массу сероуглерода в системе.
Библиографический список
1., С, Кудряшов примеров и задач по физической химии. М.: Высшая школа,19с.
2. , , Картушинская задач по химической термодинамике, М.: Высшая школа, 19с.
3. , Скобло химических равновесий. Сборник примеров и задач. М.: Высшая школа, 1974.
4. Физическая химия : справочные материалы. Ч.1 /Степановских : УГТУ, 1996. 30с
5. Физическая химия : справочные материалы. Ч.2 / Степановских : УГТУ, 1996. 28с
6. Расчет интенсивных и экстенсивных свойств однородных систем: Методические указания к практическим занятиям по физической химии /, Лундин : изд. УПИ, 19с.
7. Парциальные мольные свойства компонентов: Задачи для самостоятельной работы по физической химии / , , А, Лундин . Изд-во УПИ, 1989, 44с
8. Функции смешения и растворения: Задачи для самостоятельной работы по физической химии/ , , Лундин . Изд-во УПИ, 1990, 44 с.
9. Физическая химия. Часть 1: Сборник задач / . Екатеринбург: изд. УГТУ, 1999, 25 с.
Компьютерная верстка
_______________ _______________________________________
Подписано в печать Формат 60Х84 1/16
Бумага типографская Офсетная печать Усл. п.л.
Уч.-изд. л. Тираж Заказ Цена «С»
Издательство УГТУ - УПИ
620002 , Екатеринбург, ул. Мира, 19
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 |
