ЗФ ОНиФХ задачи

Задача 1
На основании справочных данных для химической реакции, протекающей при температуре T,
рассчитать тепловой эффект ∆HºT и изменение энтропии ∆SºT в ходе реакции, а также стандартное
изменение энергии Гиббса ∆GºT. Сделать вывод о направлении протекании реакции при температуре T.
Рассчитать количество теплоты, выделившееся/поглотившееся при участии в реакции навески вещества m.
При расчетах принять, что теплоемкости веществ, участвующих в химической реакции не зависят от
температуры и по величине равны стандартным молярным изобарным теплоемкостям cºp,298, а участвующие
в реакции газы можно считать идеальными.
№
Уравнение реакции
T, К
Компонент и его масса m, г
1
(PCl5) ↔ (PCl3) + (Cl2)
800
m (Cl2) = 142 г
2
(CH4) ↔ [Cграфит] + 2 (H2)
450
m (CH4) = 40 г
3
2 (HI) ↔ (H2) + (I2)
900
m (I2) = 381 г
4
[Fe2O3] + 3 (CO) ↔ 2 [Fe] + 3 (CO2)
500
m (CO) = 64 г
5
(SO2) + (Cl2) ↔ (SOCl2)
650
m (O2) = 140 г
6
2 (CO) + (O2) ↔ 2 (CO2)
1200
m (O2) = 64 г
7
(N2O4) ↔ 2 (NO2)
400
m (NO2) = 46 г
8
(N2) + 3 (H2) ↔ 2 (NH3)
400
m (N2) = 14 г
9
(C2H6) ↔ (H2) + (C2H4)
600
m (C2H6) = 60 г
10
(C3H8) ↔ (C2H4) + (CH4)
900
m (C2H4) = 56 г
11
(H2) + (C2H4) ↔ (C2H6)
800
m (C2H6) = 30 г
12
(C2H5OH) ↔ (C2H4) + (H2O)
1000
m (C2H5OH) = 92 г
13
(CO) + (Cl2) ↔ (COCl2)
550
m (COCl2) = 99 г
14
(CO) + 3 (H2) ↔ (CH4) + (H2O)
700
m (H2) = 10 г
15
(CO) + (H2O) ↔ (CO2) + (H2)
1300
m (H2O) = 45 г
16
(H2) + (I2) ↔ 2 (HI)
750
m (HI) = 64 г
17
2 (CO) ↔ [Cграфит] + (CO2)
900
m (CO2) = 11 г
18
2 (CO2) ↔ 2 (CO) + (O2)
1500
m (CO) = 56 г
19
[Cграфит] + 2 (H2) ↔ (CH4)
1100
m (C) =120 г
20
[Cграфит] +(CO2) ↔ 2 (CO)
1000
m (CO) = 14 г
21
(CO2) + (H2) ↔ (CO) + (H2O)
950
m (CO2) = 88 г
22
2 (NO2) ↔ (N2O4)
500
m (N2O4) = 23 г
23
(C2H5OH) + 3 (O2) ↔ 2 (CO2)+ 3 (H2O)
300
m (C2H5OH) = 46 г
24
(CH4) + 2 (O2) ↔ (CO2)+ 2 (H2O)
400
m (CH4) = 20 г
25
(C2H4) + 3 (O2) ↔ 2 (CO2)+ 2 (H2O)
600
m (C2H4) = 80 г
26
(C3H8) + 5 (O2) ↔ 3 (CO2)+ 4 (H2O)
700
m (O2) = 80 г
27
4 [Fe] + 3 (O2) ↔ 2 [Fe2O3]
500
m (O2) = 160 г
28
[Fe2O3] + 3 (H2) ↔ 2 [Fe] + 3 (H2O)
900
m (H2O) = 32 г
Вещество
(H2)
(O2)
(N2)
(Cl2)
(I2)
[Cграфит]
[Fe]
(CH4)
(C2H4)
(C2H6)
(C3H8)
(C2H5OH)
∆Hºf,298,
cºp,298,
Sº298,
кДж/моль Дж/(моль·К) Дж/(моль·К)
Простые вещества
0
28,83
130,52
0
29,37
205,04
0
29,12
191,50
0
33,93
222,98
62,43
36,90
260,60
0
8,54
5,74
0
24,98
27,15
Органические соединения
-74,85
35,71
186,27
52,30
43,56
219,45
-84,67
52,64
229,49
-103,85
73,51
269,91
-234,80
66,75
281,38
Вещество
(H2O)
(CO)
(CO2)
(COCl2)
(NH3)
(NO2)
(N2O4)
(SO2)
(SOCl2)
(PCl3)
(PCl5)
(HI)
[Fe2O3]
∆Hºf,298,
cºp,298,
кДж/моль
Дж/(моль·К)
Неорганические соединения
-241,81
33,61
-110,53
29,14
-393,51
37,11
-219,50
57,76
-45,94
35,16
34,19
36,66
11,11
79,16
-296,90
39,87
-363,17
77,40
-287,02
71,84
-374,89
112,97
26,36
29,16
-822,16
103,76
Sº298,
Дж/(моль·К)
188,72
197,55
213,66
283,64
192,66
240,06
304,35
248,07
311,29
311,71
364,47
206,48
87,45
Задача 2
На основании справочных данных для химической реакции, протекающей при температуре 298 К,
рассчитать стандартный тепловой эффект ∆Hº298. Записать выражение для константы равновесия Кр через
равновесные парциальные давления участников реакции. Как будет влиять на равновесный выход
основного продукта а) уменьшение общего давления в системе;
б) повышение температуры;
в) введение в систему инертного газа при постоянном общем давлении;
г) увеличение парциального давления участника реакции А.
№
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
Уравнение реакции
(PCl5) ↔ (PCl3) + (Cl2)
(CH4) ↔ [Cграфит] + 2 (H2)
2 (HI) ↔ (H2) + (I2)
[Fe2O3] + 3 (CO) ↔ 2 [Fe] + 3 (CO2)
(SO2) + (Cl2) ↔ (SOCl2)
2 (CO) + (O2) ↔ 2 (CO2)
(N2O4) ↔ 2 (NO2)
(N2) + 3 (H2) ↔ 2 (NH3)
(C2H6) ↔ (H2) + (C2H4)
(C3H8) ↔ (C2H4) + (CH4)
(H2) + (C2H4) ↔ (C2H6)
(C2H5OH) ↔ (C2H4) + (H2O)
(CO) + (Cl2) ↔ (COCl2)
(CO) + 3 (H2) ↔ (CH4) + (H2O)
(CO) + (H2O) ↔ (CO2) + (H2)
(H2) + (I2) ↔ 2 (HI)
2 (CO) ↔ [Cграфит] + (CO2)
2 (CO2) ↔ 2 (CO) + (O2)
[Cграфит] + 2 (H2) ↔ (CH4)
[Cграфит] +(CO2) ↔ 2 (CO)
(CO2) + (H2) ↔ (CO) + (H2O)
2 (NO2) ↔ (N2O4)
(C2H5OH) + 3 (O2) ↔ 2 (CO2)+ 3 (H2O)
(CH4) + 2 (O2) ↔ (CO2)+ 2 (H2O)
(C2H4) + 3 (O2) ↔ 2 (CO2)+ 2 (H2O)
(C3H8) + 5 (O2) ↔ 3 (CO2)+ 4 (H2O)
4 [Fe] + 3 (O2) ↔ 2 [Fe2O3]
[Fe2O3] + 3 (H2) ↔ 2 [Fe] + 3 (H2O)
Вещество
∆Hºf,298, кДж/моль
Вещество
Простые вещества
(H2)
(O2)
(N2)
(Cl2)
(I2)
[Cграфит]
[Fe]
(CH4)
(C2H4)
(C2H6)
(C3H8)
(C2H5OH)
0
0
0
0
62,43
0
0
Органические соединения
-74,85
52,30
-84,67
-103,85
-234,80
А
Cl2
CH4)
I2
CO
O2
O2
NO2
N2
C2H6
C2H4
C2H6
C2H5OH
COCl2
H2
H2O
HI
CO2
CO
C
CO
CO2
N2O4
C2H5OH
CH4
C2H4
O2
O2
H2O
(H2O)
(CO)
(CO2)
(COCl2)
(NH3)
(NO2)
(N2O4)
(SO2)
(SOCl2)
(PCl3)
(PCl5)
(HI)
[Fe2O3]
∆Hºf,298, кДж/моль
Неорганические соединения
-241,81
-110,53
-393,51
-219,50
-45,94
34,19
11,11
-296,90
-363,17
-287,02
-374,89
26,36
-822,16
Задача 3
При температуре T константа равновесия приведенной в таблице химической реакции равна Kр.
Рассчитать равновесную степень превращения β исходного вещества А, если начальные парциальные
давления исходных реагентов А и В равны р0А и р0В соответственно, а начальные парциальные давления
продуктов реакции равны нулю.
№
Уравнение реакции
Kр
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
2 (H2) + (O2) ↔ 2 (H2O)
(SOCl2) ↔ (SO2) + (Cl2)
(C2H6) ↔ (H2) + (C2H4)
(H2) + (Br2) ↔ 2 (HBr)
(PCl5) ↔ (PCl3) + (Cl2)
(CH4) + (I2) ↔ (CH3I) + (HI)
2 (CO) + (O2) ↔ 2 (CO2)
(C3H8) ↔ (C2H4) + (CH4)
(C2H5OH) ↔ (C2H4) + (H2O)
(CH3I) + (I2) ↔ (CI4) + (HI)
(N2O4) ↔ 2 (NO2)
(CH3Br) + (Br2) ↔ (CBr4) + (HBr)
3 (CO) + [Fe2O3] ↔ 2 [Fe] + 3 (CO2)
(CH4) + 2 (O2) ↔ (CO2)+ 2 (H2O)
2 (CO) ↔ [Cграфит] + (CO2)
(H2) + (I2) ↔ 2 (HI)
(C3H8) ↔ (C2H4) + (CH4)
2 (NO2) ↔ (N2O4)
(N2) + 3 (H2) ↔ 2 (NH3)
(CH4) + (Cl2) ↔ (CH3Cl) + (HCl)
3 (H2) + [Fe2O3] ↔ 2 [Fe] + 3 (H2O)
2 (H2) + [Cграфит] ↔ (CH4)
(N2H4) ↔ (N2) + 2 (H2)
2 (NO2) ↔ 2 (NO) + (O2)
(H2) + (C2H4) ↔ (C2H6)
(H2) + (Cl2) ↔ 2 (HCl)
(CH3Cl) + (Cl2) ↔ (CCl4) + (HCl)
(CO2) + [Cграфит] ↔ 2 (CO)
32
0,42
0,25
14
0,025
0,84
0,98
0,24
0,73
7,6
9,8
13
1,8
22
0,28
5,4
3,9
0,35
2,9
2,5
0,91
0,32
2,6
18
35
0,65
11
1,9
Начальное давление, атм
р0А
р0В
8,0
0,7
1,2
–
0,9
–
0,5
1,8
–
0,5
0,6
1,0
0,4
1,5
–
1,0
0,9
0,8
2,0
–
–
–
0,5
–
0,3
0,6
1,0
–
0,4
0,5
0,5
–
0,2
–
0,3
1,0
0,6
0,5
1,2
–
1,6
–
0,8
–
1,2
–
0,5
0,5
1,0
1,0
0,4
0,4
1,8
–
Задача 4
В таблице для некоторой необратимой гомогенной реакции νА А→ продукты приведены значения
константы скорости k1 и k2 при двух различных значениях температуры T1 и T2 соответственно. Рассчитать
энергию активации химической реакции EA, значение константы скорости реакции при температуре T3 (k3),
период полупревращения t½ и степень превращения β исходного вещества к моменту времени t от начала
реакции. Начальная концентрация вещества 0,5 моль/л. Порядок реакции равен n.
№
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
T1, К
300
350
400
450
500
550
600
650
700
750
800
850
900
950
650
500
870
700
650
960
600
980
550
800
800
750
550
800
k1, (моль/л)1-n · мин-1
4,12 · 10-3
2,56 · 10-4
1,24 · 10-4
7,68 · 10-3
3,45 · 10-3
2,46 · 10-4
0,234
0,869
1,08
3,45 · 10-3
0,268
8,76 · 10-3
7,54 · 10-4
3,08 · 10-3
5,64 · 10-3
23,6
0,0135
2,66
12,2
4,52 · 10-3
0,258
3,12 · 10-4
1,12
0,0112
8,64
12,4
0,0456
8,64
T2, К
500
650
600
550
550
650
700
750
800
800
850
870
980
960
550
300
850
600
350
950
400
900
450
750
700
650
500
700
k2, (моль/л)1-n · мин-1
23,6
12,2
0,258
1,12
0,0456
5,64 · 10-3
2,66
12,4
8,64
0,0112
0,765
0,0135
3,12 · 10-4
4,52 · 10-3
2,46 · 10-4
4,12 · 10-3
8,76 · 10-3
0,234
2,56 · 10-4
3,08 · 10-3
1,24 · 10-4
7,54 · 10-4
7,68 · 10-3
3,45 · 10-3
1,08
0,869
3,45 · 10-3
1,08
T3, К
400
500
500
500
525
750
800
700
750
770
820
890
1100
1000
600
400
800
650
450
940
500
950
500
700
750
700
450
600
n
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
t, мин
60
55
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
55
50
45
40
35
Список литературы по дисциплине
1. Болвако, А.К. Физическая химия. Лабораторный практикум : учеб.-метод.
пособие для студентов химико-технологичексих специальностей заочной
формы обучения / А.К. Болвако, И.А. Великанова, А.А. Затюпо. Минск:
БГТУ, 2015. 82 с.
2. Клындюк А.И., Петров Г.С. Физическая химия: учеб. пособие для студентов
специальностей 1-36 07 01 «МиАХПиПСМ», 1-53 01 01 «АТПиП», 1-43 01 06
«ЭТЭМ». – Мн: БГТУ, 2010.
3. Краткий справочник физико-химических величин. / под ред. А.А. Равделя,
А.М. Пономаревой. – Л.: Химия, 1974 (1983, 1999).