Расчетно-графическая работа для групп

РФО-81; РМС 7-81; РМ 2-81.

Задание 1. Химическая термодинамика

Дано уравнение реакции (см. Ваш вариант в табл.1):

1.  Из справочной литературы (Приложение 1) выпишите значения стандартных термодинамических величин , .

2.  Рассчитайте стандартное изменение энтальпии химической реакции и определите: а) является ли данная реакция экзо - или эндотермической; б) вычислите тепловой эффект реакции для заданной массы или объема одного из веществ.

3.  По виду уравнения, не прибегая к расчетам, определите знак изменения энтропии реакции . Приведите обоснование. Подтвердите его расчетом. Какой из факторов – энтальпийный или энтропийный – способствует самопроизвольному протеканию процесса в прямом направлении?

4.  Вычислите стандартное изменение энергии Гиббса . Определите, в каком направлении при 298 К (прямом или обратном) будет протекать реакция.

5.  Рассчитайте температуру Тр, при которой равновероятны оба направления реакции. При каких температурах, выше или ниже рассчитанной, более вероятно протекание реакции в прямом направлении?

6.  Рассчитайте при Т1 = Тр – 100; Т2 = Тр + 100 и постройте график зависимости от Т. Определите область температур самопроизвольного протекания реакции (заштрихуйте).

7.  Вычислите значения константы равновесия Кравн для температур Тр, Т1, Т2. Сделайте вывод о влиянии температуры на величину Кравн и на смещение равновесия.

Таблица 1


Номер варианта

Уравнение реакции A + B = C + D

m, г

V, л

1

2 РН3(г) + 4 О2(г) ® Р2О5(т) + 3 Н2О(ж)

7,1 (C)

2

4 NH3(г) + 3 О2(г) ® 2 N2(г) + 6 Н2О(ж)

22,4 (В)

3

СН4(г) + 2 Н2О(г) ® СО2(г) + 4 Н2(г)

11,2 (С)

4

2 S(т) + 2 Н2О(г) ® О2(г) +2 H2S(г)

12,8 (A)

5

СО2(г) + 2 SO3(г) ® CS2(г) + 4 О2(г)

33,6 (D)

6

2 H2S(г) + SO2(г) ® 3 S(т) + Н2О(г)

27 (D)

7

СН4(г) + СО2(г) ® 2 СО(г) + 2 Н2(г)

4,5 (A)

8

2 Mg(NO3)2(К) ® 2 MgO(К) + 4 NO2(Г) + O2

29,6 (C)

9

2 NH3(г) + SO3(г) + Н2О(г) ® (NH4)2SO4(т)

19,8 (D)

10

2 СН3ОН(ж) + 3 О2(г) ® 2 СО2(г) + 4Н2О(ж)

16,8 (B)

11

SiO2(К) + 4 HF(Г) ® SiF4(Г) + 2 H2O(Г)

9(A)

12

2 ZnS(К) + 3 О2(г) ® 2 SО2(г) + 2 ZnО(К)

40(D)

13

CS2(Ж) + 3 О2(г) ® СО2(г) + 2SO2(Г)

6 (D)

14

2 NaCl + H2SO4(Ж) ® 2 HCl(Г) + Na2SO4

14(С)

15

4 HCl(Г) + О2(Г) ® 2 Сl2(Г) + 2 Н2О(ж)

45 (D)

16

6 Н2О(ж) + 2 N2(г) ® 4 NH3(г) + 3 О2(г)

22,4 (D)

17

С2Н2(г) + 2,5О2(г) ® 2 СО2(г) + Н2О(ж)

36(D)

Задание 2. Химическая кинетика

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Для уравнения реакции вашего варианта (см. табл. 2)

1.  Запишите кинетическое уравнение реакции

2.  По значениям констант скоростей реакции k1 и k2 при указанных температурах Т1 и Т2 рассчитайте энергию активации реакции Еа и предэкспоненциальный множитель (k0).

3.  Рассчитайте константу скорости реакции при температуре Т3. Сделайте вывод о влиянии температуры на скорость реакции.

4.  Постройте график зависимости ln k от 1/Т и определите из него энергию активации Еа и предэкспоненциальный множитель (k0). Сравните полученные значения с результатами аналитического расчета.

5.  Определите концентрацию вещества, израсходованного за время t при Т3, если начальные концентрации равны с0.

6.  Рассчитайте период полупревращения реакции при Т3.

Таблица 2

Таблица вариантов

№ варианта

Реакция

Т1, К

k1

Т2, К

k2

Т3, К

t,

мин.

С0,

моль/л

1

CH3C6H4N2Cl + H2O → CH3C6H4OH + N2 + HCl

298

9.10-3 мин-1

303

13.10-3 мин-1

308

100

0,1

2

NaBO3 + H2O → NaH2BO3 + ½ O2

303

2,2.10-3 мин-1

308

4,1.10-3 мин-1

328

60

0,05

3

CO(CH2COOH)2 → CO(CH3)2 + 2 CO2

273

2,46.10-5 мин-1

313

5,76.10-3 мин-1

323

40

2,5

4

CH3CO2C2H5 + NaOH → CH3CO2Na + C2H5OH

282

2,37 л/моль. мин

287

3,204 л/моль. мин

318

15

0,8

5

С2H6 → C2H4 + H2

823

2,5.10-5 c-1

903

141,5.10-5 c-1

883

28

1

6

C6H5CH2Br + C2H5OH → C6H5CH2OC2H5 + HBr

298

1,44 л/моль. мин

338

2,01 л/моль. мин

318

90

2,6

7

(C2H5)3N + CH3I → [(C2H5)3CH3N]I

298

3,29.10-2 л/моль. c

303

8,1.10-2 л/моль. c

343

20

0,02

8

CH3COOCH3 → C2H4 + H2 + CO2

298

2,59.10-2 мин-1

323

3,43.10-2 мин-1

358

18

2,5

9

H2 + I2 → 2 HJ

666,8

15,59 cм3/моль. с

698,6

67,0 cм3/моль. с

763

30

0,05

10

НВr + O2 → HO2 + Br

700

5,1 л/моль. c

762

46,2 л/моль. c

800

10

0,5

11

HCHO + H2O2 → HCOOH + H2O

333

0,75 л/моль. ч

353

0,94 л/моль. ч

373

60

1

12

CH3COOCH3 + Н2О→ CH3СООН + СH3ОН

298

0,563 л/моль. мин

308

1,663.10-3 л/моль. мин

318

90

2,6

13

N2O5 → N2O4 + ½ O2

298

0,203.10-2 л/моль. мин

288

0,475.10-3 л/моль. мин

303

30

1

14

2 HJ → H2 + I2

647

8,96 л/моль. с

700

1,21 л/моль. с

680

30

0,05

15

2 NO → N2 + O2

525

4,76.104 л/моль. мин

251

1,07.103 л/моль. мин

1423

25

2,8

16

SO2Cl2 → SO2 + Cl2

522

1,02.10-6 л/моль. с

593

2,21.10-2 л/моль. с

688

35

2,5

17

CH2ClCOOH + H2O → CH2OHCOOH + HCl

353

0,222.10-4 л/моль. мин

403

0,237.10-2 л/моль. мин

423

15

0,5

П р и л о ж е н и е 1

Стандартные значения термодинамических функций

для некоторых веществ

Вещество

(кДж/моль)

(Дж/моль×К)

(кДж/моль)

Br2(г)

30,92

245,35

3,14

С(графит)

0

5,74

0

С(алмаз)

1,83

2,57

2,83

СН3ОН(ж)

–201,00

239,76

–162,38

СН4(г)

–74,85

186,27

–50,85

С2Н2(г)

226,80

200,8

209,2

С2Н4(г)

52,3

219,45

68,14

СО(г)

–110,52

197,54

–137,14

СО2(г)

–393,51

213,68

–394,38

CS2(г)

116,7

237,77

66,55

CS2(ж)

88,7

151

64,4

Сl2(г)

0

222,98

0

Н2(г)

0

130,52

0

НBr(Г)

–35,98

198,5

–53,5

HCl(г)

–166,9

56,5

–131,2

HF(г)

–268,61

173,52

–270,7

Н2О(г)

–241,82

188,72

–228,61

Н2О(ж)

–285,83

70,08

–237,24

H2S(г)

–21,0

205,72

–33,8

H2SO4(Ж)

–811,3

156,9

–690,3

MgO(К)

–601,24

26,94

–569,4

Mg(NO3)2(К)

–789,6

164

588,4

N2(г)

0

191,5

0

NH3(г)

–46,19

192,66

–16,48

(NH4)2SO4(т)

–1179,3

220,3

–900,3

NO2(Г)

33,5

240,45

51,8

NaCl(к)

–410,9

72,33

–384

Na2SO4(k)

–1384,6

149,4

–1266,8

О2(г)

0

205,04

0

РН3(г)

5,44

210,1

13,39

PCl5(г)

–374,89

364,47

–305,10

РОСl3(г)

–558,5

325,5

–512,9

Р2О5(т)

–1492

114,5

–1348,8

S(т)

0

31,92

0

SO2(г)

–296,90

248,10

–300,2

SO3(г)

–395,85

256,69

–371,17

SO3(ж)

–439,0

122,05

–368,04

SiF4(Г)

–1616

282,2

–1572,5

SiO2(кварц)

–859,4

41,84

–805,2

ZnО(К)

–349

43,5

–318,2

ZnS(К)

–201

57,7

–239,8