Физическая химия, Сборник задач домашних заданий (стр. 6 )

6. Давление пара хлороформа при 50 °C равно 0,713 ×10 5 Па, мольная теплота испарения хлороформа 30836 Дж/моль. Определить нормальную температуру кипения хлороформа.

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 9 г тиомочевины в 180 г воды, считая раствор идеальным.

Рейтинговое домашнее задание

1. В таблице приведены данные о зависимости удельной изобарной теплоемкости двухкомпонентного жидкого раствора вода (1 компонент) - азотная кислота (2 компонент) от массы кислоты m2 при постоянной массе воды m1 = 0,5 кг (Т = 298К, р = 1 атм):

m2, кг	0,000	0,125	0,214	0,333	0,50	2,0	¥
, Дж/К· кг	4180	3350	3180	3010	2630	2260	1760

Постройте график зависимости изобарной теплоемкости раствора Ср (Дж/К) от числа молей кислоты n2 и определите парциальные мольные изобарные теплоемкости обоих компонентов при мольной доле 2-го компонента N2 =0,6; вычислите для тех же компонентов при той же N2 парциальные мольные изобарные теплоемкости смешения Dm и Dm.

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 693 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 900 К и 1 атм в системе протекают следующие реакции

1. = 0,416

2. =0,482

Известно, что в начальный момент времени количество исходного вещества равно 1 моль, продуктов реакции в начальный момент нет. Рассчитать равновесный состав.

5. На основании приведенных данных о составах жидкой и паровой фаз при различных температурах постройте диаграмму фазового состояния системы бензол ( 1 компонент) - пропанол-2 ( 2 компонент)

Т, К	353	349	346	345	344,5	346	349	355
	0	0,03	0,06	0,2	0,41	0,7	0,85	1
	0	0,15	0,27	0,35	0,41	0,53	0,67	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 350 К добавить в систему (N2 = 0,8, масса системы 2 кг) , чтобы перевести ее в пар

6. В равновесии при 316К и 1 атм находится парожидкостная двухкомпонентная система «ацетон - сероуглерод ». Масса жидкой фазы 5,0 кг, масса паровой фазы 5,0 кг. Мольная доля сероуглерода в жидкой фазе 0,26, мольная доля сероуглерода в паровой фазе 0,51. Найти мольную долю сероуглерода в системе.

Вариант 17

Обязательное домашнее задание

1. а) Определить энергию активации вязкого течения циклогексана.

б). Изобразите графически температурную зависимость мольной изобарной теплоемкости метанола в интервале от 0 до 140 °C, привлекая для этого [4].

2. Имеется раствор вода-гидроксид калия с массой 0,845 кг и мольным объемом 1,756 ×10 –5 м3/моль. Мольная доля гидроксида калия в нем равна 0,078 . Определить общее число молей и объем раствора, его удельный объем, мольную массу и удельное число молей, плотности массы и плотность общего числа молей, массы и числа молей компонентов, их массовые доли, плотности чисел молей и масс.

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

,кг/м3 184 1107

4. Определить возрастание энтропии при нагревании 1 моль бензола от 298 до 400 К. Необходимые данные взять из справочника [4] .

5. Вычислить состав равновесной смеси, образующейся в результате протекания в газовой фазе при 900 К и 1 атм следующей реакции .Исходные вещества взяты в стехиометрических количествах, = 0,639 , газы считать идеальными.

6. Давление пара хлороформа при 20 °C равно 0,215 ×10 5 Па, а при 30 °C

0,331 ×10 5 Па. Определить мольную теплоту испарения хлороформа.

7. Температура кристаллизации водного раствора серной кислоты при значении ее массовой доли равной 0,105 составляет 277,7 К. Рассчитать коэффициент активности воды в этом растворе, если мольная теплота плавления чистой воды равна 6020 Дж/моль.

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 v1 и v2 обоих компонентов 1 и 2 в растворе, где мольная доля второго компонента N2 = 0,4; 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 628 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. Найти равновесный состав системы, в которой при 600 К и давлении 1 атм протекает процесс ароматизации н-октана, согласно следующим реакциям:

1. = 216

2. = 97,2

Известно, что исходное вещество взято в количестве 1 моль, продуктов реакции в начальный момент времени 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 334 К добавить в систему (N2 = 0,2; масса системы 5 кг) , чтобы перевести ее в пар

6. В равновесии при 322К и 1 атм находится парожидкостная двухкомпонентная система «ацетон - сероуглерод ». Масса жидкой фазы 2,0 кг, масса паровой фазы 2,0 кг. Мольная доля сероуглерода в жидкой фазе 0,10, мольная доля сероуглерода в паровой фазе 0,28. Найти мольную долю сероуглерода в системе.

 

Вариант 18

Обязательное домашнее задание

1. а) Определить энергию активации вязкого течения этанола.

б). Изобразите графически температурную зависимость мольной изобарной теплоемкости толуола в интервале от 0 до 170 °C, привлекая для этого [4].

2. Водно-глицериновый раствор, занимающий объем 5,245 ×10 –3 м3 , имеет плотность массы 1208 кг/ м3 . Мольная доля глицерина в нем составляет 0,442. Рассчитать массу и общее число молей раствора, его мольный и удельный объемы, плотность общего числа молей, мольную массу и удельное число молей, массы и числа молей компонентов, их массовые доли, плотности масс и чисел молей, мольную долю воды.

3. а) Удельный объем раствора вода-метанол при 293 К и 105 Па составляет

1,112 ×10–3 м3/кг 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-ацетон (с массовой долей ацетона 0,4), плотности масс воды и ацетона в чистом виде равны соответственно: 937; 997 и 786 ( кг/ м3). Рассчитать мольное изменение объема при смешении.

4. Найти возрастание энтропии при смешении 0,0007 м3 азота при 290 К (давление 1 атм) с 0,0009 м3 хлора при 299 К ( давление хлора 1,9 атм, газы можно считать идеальными).

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. Давление пара хлороформа при 30 °C равно 0,331 ×10 5 Па, а при 40 °C равно 0,492 ×10 5 Па. Рассчитать мольную теплоту испарения хлороформа.

7. При давлении 1,013 × 10 5 Па определить температуру кипения раствора нелетучего вещества с мольной долей N2 = 0,01 в ацетоне.

Рейтинговое домашнее задание

1. В таблице приведена зависимость изобарной теплоемкости двухкомпонентного жидкого раствора вода (1 компонент) - серная кислота

(2 компонент) от массы кислоты m2 при постоянной массе воды m1=0,5 кг

(Т = 298 К, р = 1 атм):

m2, кг	0,000	0,125	0,333	0,50	0,75	2,0
Сp, Дж/К	2090	2144	2333	2530	2850	4572

Постройте график зависимости изобарной теплоемкости смешения раствора

DС рm от числа молей кислоты n2 , имея в виду, что удельные изобарные теплоемкости чистых компонентов 1 и 2 равны 4180 и 1415 Дж/К×кг; Определите для обоих компонентов их парциальные мольные изобарные теплоемкости смешения D m и Dm при мольной доле 2-го компонента N2 = 0,2; вычислите для тех же компонентов при той же N2 парциальные мольные изобарные теплоемкости и .

2. Кристаллическая соль KCl массой 0, 560 кг имела в начальном состоянии ( 1 атм) при температуре 303 К мольный объем 3,76 ×10–5 м3/моль. При постоянном давлении 1 атм ее перевели в конечное состояние с температурой 272 К. Полагая, что коэффициент изобарной расширяемости ( 0,108 × 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 513 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 900 К, 1 атм и может быть описан следующими реакциями:

1. =1,32

2. =0,98

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 бензол ( 1 компонент) - метанол ( 2 компонент)