Физическая химия, Сборник задач домашних заданий (стр. 7 )

Т, К	404	398	392	390	389	388	389	391
	0	0,08	0,20	0,34	0,45	0,67	0,85	1
	0	0,23	0,41	0,50	0,57	0,67	0,77	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 398 К добавить в систему (N2 = 0,15; масса системы 1 кг) , чтобы перевести ее в пар

6. В равновесии при 332К и 1 атм находится парожидкостная двухкомпонентная система «сероуглерод – бензол». Масса жидкой фазы 2,5 кг, масса паровой фазы 2,5 кг. Мольная доля бензола в жидкой фазе 0,642, мольная доля бензола в паровой фазе 0,338. Найти массу сероуглерода в системе.

Вариант 19

Обязательное домашнее задание

1. а) Определить энергию активации вязкого течения бензола.

б). Изобразите графически температурную зависимость мольной изобарной теплоемкости о-ксилол в интервале от 0 до 200 °C, привлекая для этого [4].

2. Раствор, компонентами которого являются вода и уксусная кислота, содержит 0,105 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. Определить графически парциальный мольный объем воды и рассчитать парциальный мольный объем хлорида натрия 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 156 1071

4. Найти возрастание энтропии при смешении 0,0002 м3 криптона при 278К, давлении 1 атм с 0,0007 м3 окиси углерода при 308 К давлении 1 атм. Газы можно считать идеальными, смешение происходит при постоянном объеме.

5. Вычислить состав равновесной смеси, образующейся в результате протекания в газовой фазе при 500 К и 1 атм следующей реакции

. = 1,95 Исходные вещества взяты в стехиометрических количествах, газы подчиняются законам идеальных газов

6. Давление пара хлороформа при 40 °C равно 0,492 ×10 5 Па, а при 50 °C

равно 0,713 ×10 5 Па. Вычислить мольную теплоту испарения 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 8 г тиомочевины в 200 г воды, считая раствор идеальным.

Рейтинговое домашнее задание

1. Для двухкомпонентного жидкого раствора вода (1компонент) - метанол

(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	0,123	0,273	0,36	0,46	0,69	1,00
v ×105, м3/моль	1,805	2,043	2,337	2,519	2,731	3,274	4,047

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. Жидкая вода массой 0,18 кг имела в начальном состоянии ( 1 атм) при температуре 303 К мольный объем 1,807 ×10–5 м3/моль. При постоянном давлении 1 атм ее перевели в конечное состояние с температурой 363 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 923 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. = 1,91

2. = 2,77

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 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 332 К добавить в систему (N2 = 0,15; масса системы 5 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 массу сероуглерода в системе.

Вариант 20

Обязательное домашнее задание

1. а) Определить энергию активации вязкого течения хлорбензола.

б). Изобразите графически температурную зависимость мольной изобарной теплоемкости SO2Cl2 в интервале от 0 до 130 °C, привлекая для этого [4].

2. Водно-этаноловый раствор с массовой долей этанола 0,460 содержит 0,366 кг воды и занимает объем 0,800× 10 –3 м3 . Рассчитать общее число молей и массу раствора, его мольную массу и удельное число молей и массы, числа молей компонентов, их мольные доли, плотности чисел молей и масс, массу этанола и массовую долю воды.

3 а) Плотность массы раствора вода-этанол при 293 К и 105 Па составляет 909 кг/м3 при мольной доле этанола 0,2811. Парциальный мольный объем спирта в растворе равен 5,68 ×10–5 м3 /моль. Рассчитать парциальный мольный объем воды.

б). Плотность массы раствора вода-ацетон (с массовой долей ацетона 0,5), плотности масс воды и ацетона в чистом виде равны соответственно: 916; 997 и 786 ( кг/ м3). Рассчитать мольное изменение объема при смешении.

4. Азот ( 11,2 л) нагревают от 273 до 323 К и одновременно уменьшают давление от 1 до 0,01 атм. Считая азот идеальным газом, найти изменение энтропии при этом.

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, =1,32 , газы подчиняются законам идеальных газов

6. Давление пара этиламина при –5,6 °C и + 5,8 °C соответственно равно

0,376 ×10 5 Па и 0,641 ×10 5 Па. Определить мольную теплоту испарения этиламина.

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

Рейтинговое домашнее задание

1. В таблице приведены данные о зависимости удельной изобарной теплоемкости двухкомпонентного жидкого раствора вода (1 компонент) - серная кислота (2 компонент) от массы этанола m2 при постоянной массе воды

m1 = 0,5 кг (Т=298К, р=1 атм):

m2, кг	0,000	0,125	0,333	0,50	0,75	2,00	¥
, Дж/К· кг	4180	3430	2600	2530	2280	1829	1415

Постройте график зависимости изобарной теплоемкости раствора Ср (Дж/К) от числа молей этанола n2 в табличной форме и построить ее график; 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. 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 748 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 700 К, 1 атм и может быть описан следующими реакциями:

1. =827

2. =763

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) – пропанолкомпонент)

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 348 К добавить в систему (N2 = 0,1, масса системы 2 кг) , чтобы перевести ее в пар.

6. Гетерогенная система (жидкость-пар) содержит два компонента – ацетон и сероуглерод и равновесна при 322 К и 1 атм. Масса сероуглерода в жидкой фазе 1,5 кг, масса сероуглерода в паровой фазе 1,3 кг. Мольная доля сероуглерода в жидкой фазе 0,10, мольная доля сероуглерода в паровой фазе 0,28. Найти мольную долю сероуглерода в системе.

Вариант 21

Обязательное домашнее задание

1. а) Определить энергию активации вязкого течения нитробензола.