Физическая химия (стр. 3 )

Рейтинговое домашнее задание.

1. Для двухкомпонентного жидкого раствора ацетон С3Н6О (1компонент) - трихлорметан СНCl3 (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	0,000	0,255	0,424	0,617	0,870	1,000
v ×105, м3/моль	7,400	7,982	8,359	8,790	9,379	9,690

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 = 0,500; вычислите для тех же компонентов при той же N2 парциальные мольные объемы v 1 и v 2.

2. Кристаллическая соль KNO3 массой 0,101 кг имела в начальном состоянии ( 1 атм) при температуре 273 К мольный объем 4,78 ×10–5 м3/моль и мольную изобарную теплоемкость 96,29 Дж/(К моль). При постоянном давлении 1 атм ее перевели в конечное состояние с температурой 333 К. Полагая, что коэффициент изобарной расширяемости ( 0,181 × 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 865 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, в которой протекает алкилирование и полимеризация

1. (2,3-диметилпентан) = 34,5

2. ( 1-гексен) = 7,19

Температура 500 К, давление 1 атм, исходные вещества взяты в стехиометрических количествах, 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) – 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 346 К добавить в систему (N2 = 0,2, масса системы

2 кг) , чтобы перевести ее в пар.

6. Равновесная гетерогенная ( жидкость-пар) двухкомпонентная ( ацетон-сероуглерод) система при 316 К и 1 атм имеет следующий состав: мольная доля сероуглерода в жидкой фазе 0,26, мольная доля сероуглерода в системе 0,40. Масса жидкой фазы 1,0 кг, масса паровой фазы 1,4 кг. Найти мольную долю сероуглерода в паровой фазе.

 

Вариант 4

Обязательное домашнее задание

1. а) Определить энергию активации вязкого течения 1-бутанола.

б). Изобразите графически температурную зависимость мольной изобарной теплоемкости толуола в интервале от 0 до 130 °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 0,074. 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.а) Плотность массы раствора вода-пропанол при 293 К и 105 Па составляет

886,9 кг/ м3 при массовой доле пропанола 0,6. Парциальный мольный объем спирта в растворе равен 7,501 ×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. Как изменится энтропия при нагревании 1 моль хлорида натрия от 298 до

1094 К. Мольная изобарная теплоемкость жидкого хлорида натрия равна

66,53 Дж/(моль К). Необходимые для расчета данные взять из [4].

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 близки к идеальным.

6. Давление пара этанола при 70 °C и 80 °C соответственно равно 0,750 ×10 5 Па и 1,082 ×10 5 Па. Рассчитать удельную теплоту испарения.

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 приведены данные о зависимости удельной изобарной теплоемкости двухкомпонентного жидкого раствора вода (1 компонент) - этанол

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

(Т = 298К, р = 1 атм):

m2, кг	0,000	0,056	0,125	0,214	0,333	¥
, Дж/К· кг	4180	4320	4375	4294	4104	2440

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 = 0,10; вычислите для тех же компонентов при той же N2 парциальные мольные изобарные теплоемкости смешения Dm и Dm.

2. Кристаллическая соль KCl массой 0, 745 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 252 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.

2. При температуре 598 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.

3. При 500 К и 1 атм в системе протекают следующие реакции, характеризующие полимеризацию пропилена:

1. = 7,19

2. ( транс-2-гексен) = 8,9

Найти равновесный состав, если исходные вещества взяты в стехиометрических количествах, продуктов реакции в начальный момент нет.

5. Для чистой воды известны температурные зависимости давления насыщенного пара при равновесии

жидкость-пар	p, Па 871,2 2440 4023 5622 8955 Т, К 278 294 303 308 317,5
Кристаллы-пар	p, Па 54,6 103 247 562 610 Т, К 247 253 263 272 273

В тройной точке плотности массы чистой воды в кристаллическом и жидком агрегатном состоянии равны соответственно 918 и 1000 кг/ м3. 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 120100 Па.