физхим кр

Выбор варианта решаемой задачи
Номер варианта каждой задачи выбирается по двум последним цифрам шифра, написанного на
студенческом билете и в зачётной книжке, и числу вариантов данной задачи. Если последние две
цифры меньше или равны числу вариантов задачи, нужно решать задачу, номер варианта которой
равен числу, образованному двумя последними цифрами шифра. Например, если последние две
цифры 12, то студентом выполняется задача 12-го варианта. В том случае, когда число,
образованное двумя последними цифрами шифра, больше числа вариантов задачи, решается
вариант задачи, номер которого равен остатку от деления числа, образованного двумя последними
цифрами шифра, на число вариантов задачи. Например, если последние цифры шифра 48, число
вариантов задачи 20, то решать следует 8-й вариант. Если число делится без остатка, решать надо
последний вариант задачи. Например, если последние две цифры шифра 48, а число вариантов 12,
выполняйте 12-й вариант задачи.
Последние числа шифра 74.
Требования к оформлению
Компьютерная верстка в среде Word
Формулы набрать в редакторе формул. Обязательно приводить расшифровку
обозначений.
Графики строить в среде Excel или в каком-либо ППП, например, MathCAD.
Пояснения к решению задач обязательны.
Тема: “Химическая термодинамика“, “Фазовые равновесия в
однокомпонентных системах“,“Разбавленные растворы“.
Химическая
термодинамика
Задача 1
Определить плотность синтез-газа при 410 0С и давлении 2 МПа. Состав газа приведен в табл. 2.
Таблица 2.
Содержание компонентов синтез-газа (% об.)
Вариант
1
2
3
4
5
6
7
8
CO
H2
CO2
CH4
N2
31
51,5
15
1
1,5
30
56
12,5
0,5
1,0
28
70
1,0
0,5
0,5
25
65
8
1
1,0
20
67
11
0,7
1,3
25
66
7
1,5
0,5
27
62
9
1,3
0,7
28,5
57,5
12
1,1
0,9
Задача 2
Определить концентрацию и плотность газа при температуре Т и давлении Р. Значения Т и Р приведены
в табл.3.
Таблица 3.
Давление и температура газа
8
9
Температура, 0С 200
250
300
120
150
400
350
440
100
Давление, МПа 25
30
40
100
120
20
20
10
18
Газ
Хлор
Водород
7
Диоксид
углерода
6
Диоксид
серы
5
Хлороводород
4
Этилен
3
Ацетилен
2
Азот
1
Аммиак
Вариант
Задача 3
Воздух с исходной температурой T и давлением 1 атм сжимается адиабатически или изотермически до
давления P. Определить расход энергии на сжатие и теплоотвод от компрессора при ведении процесса.
Воздух считать двухатомным идеальным газом. Значения Т и Р приведены в табл.4
Таблица 4.
Исходная температура и конечное давление
Вариант
Температура, 0С
Давление, МПа
1
2
3
4
5
6
7
8
20
2,5
25
3,0
30
4,0
12
3,5
15
3
40
2,5
35
2
44
10
Задача 4
Вариант 1
По стандартным теплотам образования жидкой воды и газообразного диоксида углерода (см.
библиографический список /4/) и сгорания метана (-890,3 кДж/моль) при тех же условиях определить
теплоту образования метана при 298К и постоянном давлении или объеме.
Вариант 2
Теплота образования газообразного этилена при 298К и давлении 101,325кПа равна 52,3 кДж/моль.
Зная (см. библиографический список /4/) стандартные теплоты образования жидкой воды и газообразного
диоксида углерода, определить теплоту сгорания этилена при:
1) Р-const,
2) V-const и температуре 298К.
Вариант 3
На основании следующих данных
1
2Al(тв) + 6HClaq = Al2Cl6aq + 3H2(г) “ 1003,2 кДж
H2(г) + Cl2(г) = 2HCl(г) “ 184,1 кДж
HCl(г) + aq = HClaq “72,45 кДж
Al2Cl6(тв) + aq = Al2Cl6aq -643,1 кДж
рассчитать теплоту образования безводного Al2Cl6(тв).
Вариант 4
Теплоты нейтрализации соляной, масляной и уксусной кислот едким натром соответственно равны (“
55,9); (-57,74) и (-56,07) кДж/моль. Рассчитать приближенно теплоты диссоциации масляной и уксусной кислот.
Вариант 5
Стандартные теплоты образования воды и водяного пара соответственно равны (-285,8) и (-241,8)
кДж/моль. Рассчитать теплоту испарения 1 моля воды при 25 0С и стандартном давлении.
Вариант 6
Рассчитать теплоту перехода ромбической серы в моноклинную, если теплоты сгорания при температуре
перехода, равны (-297,5) кДж/моль (ромбическая) и (-300,1) кДж/моль.
Вариант 7
Теплоты растворения безводного сульфата магния, его кристаллогидрата с одной молекулой воды и семью
соответственно равны “84,85; “55,64; “15,9 кДж/моль. Какова теплота гидратации кристаллогидрата сульфата
магния с одной молекулой воды до кристаллогидрата сульфата магния с семью молекулами воды при этих же
условиях.
Задача 5
Определить тепловой эффект реакции, проводимой при стандартном давлении и температуре Т.
Показать графически зависимость теплового эффекта реакции и изменения изобарной теплоемкости от
температуры. Интервал изменения температур выбрать самостоятельно так, чтобы отразить особенности
поведения этих функций, если они имеются. Уравнение реакции и температура приведены в табл. 5.
Таблица 5.
Уравнение реакции и значение температуры.
Вариант Ур авнение реакции Т,
С
0
1
2CH4(г) +3O2(г) = 2CO(г) + 4H2O(г)
1400
2
CH4(г) +O2(г) = HCHO(г) + H2O(г)
500
3
2CH4(г) +3O2(г) = 2HCOOH(г) + 2H2O(г)
550
4
CH4(г) +CO2(г) = 2CO(г) + 2H2(г)
850
5
2CH4(г) +O2(г) = 2CO(г) + 4H2(г)
1500
6
2CH4(г) +3O2(г) + 2NH3(г) = 2HCN(г) + 6H2O(г)
1000
7
CH4(г) = C(графит) + 2H2(г)
1450
8
C2H2(г) +2H2O(г) = 2CO(г) + 3H2(г)
600
9
C6H14(г) = CH4(г) + C2H2(г) + C3H6(г)+ H2(г)
700
10
2C6H6(г) + 2HCl(г) + O2(г) = 2C6H5Cl(г) + 2H2O(г)
250
Задача 6
Газообразные хлор и водород при 25
реакции
1
С поступают в реактор, где при 700
0
С взаимодействуют по
0
aq = вода
Cl2 + H2 = 2HCl(г)
Определить изменение энтропии системы, с момента поступления газов в реактор, если их объемный расход
одинаков.
Задача 7
Вариант 1.
Взаимодействие метана с кислородом может протекать с образованием разных продуктов
2CH4(г) +3O2(г) = 2CO(г) + 4H2O(г)
CH4(г) +O2(г) = HCHO(г) + H2O(г)
2CH4(г) +3O2(г) = 2HCOOH(г) + 2H2O(г)
2CH4(г) +O2(г) = 2CO(г) + 4H2(г)
Определить какая из реакций с термодинамической точки зрения наиболее вероятна при 500 0С и давлении
близком к атмосферному.
Вариант 2
При комнатных температурах серная кислота термически устойчива, а при повышенной - диссоциирует
по реакции
H2SO4(г)  SO3(г) + H2O(г)
Рассчитать температуру, при которой эта реакция термодинамически возможна.
Вариант 3
Основываясь на энергии Гиббса для реакции, объяснить, почему реакция окисления азота кислородом не
используется в химической технологии.
Вариант 4
Многие простые вещества в промышленности получают методом алюминотермии, предложенным
Бекетовым. Выяснить термодинамическую возможность получения этим методом: кремния из кварца (SiO 2),
бария из оксида бария, мышьяка из арсенолита (As2O3).
Вариант 5
Определить возможность получения металлического Cd из сульфида кадмия(II) восстановлением
монооксидом углерода.
Вариант 6
Как можно с помощью реакций 2NO 2  2NO + O 2 и 2NO 2  N 2 + 2O2 решить проблему очистки
автомобильных выхлопных газов от оксида азота.
Фазовые равновесия в однокомпонентных
системах Задача 1*
Вариант 1
По зависимости давления насыщенного пара от температуры и плотности данного вещества А в
твердом (dтв) и жидком (dж,, кг/м3) состояниях в тройной точке (Приложение П1):
1. построить графики зависимостей P “ Т,К и lnP “ 1/T, K “1 ;
2. вывести эмпирическое уравнение прямой
коэффициенты А и В) ;
lnP = A+B/T для процесса испарения (определить
3. вычислить теплоту испарения и нормальную температуру кипения по эмпирическому уравнению
прямой;
4. рассчитать теплоту возгонки для двух, выбранных Вами, интервалов температур по уравнению
Клапейрона-Клаузиуса;
5. определить теплоту плавления вещества в тройной точке;
*
При решении задачи сначала определить номер варианта задачи, затем “ номер варианта набора данных по
Приложению П1.
6. вычислить температуру плавления вещества при двух значениях давления Р Па;
7. определить число степеней свободы при следующих значениях температуры и давления: а) Ттр.т; Р тр.т. б)
Тн.т.к , p = 1,01325·105 Па, в) Тн.т.к , Р тр.т.
Вариант 2
Воспользовавшись условиями задачи 1 и данными Приложения П1:
1. построить графики зависимостей P “ Т, К и lnP “ 1/T, K
2. вывести эмпирическое уравнение прямой
коэффициенты А и В);
“1
;
lnP = A + B/T для процесса возгонки (определить
3. вычислить теплоту возгонки по эмпирическому уравнению прямой;
4. рассчитать теплоту испарения для двух, выбранных Вами, интервалов температур по уравнению
Клапейрона-Клаузиуса;
5. определить теплоту плавления вещества в тройной точке;
6. вычислить температуру плавления вещества при нескольких значениях давления Р, Па;
7. вычислить ΔS, ΔA, ΔG, ΔU для процесса испарения 1 кмоль вещества в тройной точке.
Вариант 3
Воспользовавшись условиями задачи 1 и данными Приложения П1:
1. построить графики зависимостей P “ Т, К и lnP “ 1/T, K
“1
;
2. вывести эмпирическое уравнение прямой lnP = A + B/T для процесса испарения и для процесса
возгонки (определить коэффициенты А и В);
3. определить нормальную температуру кипения и температуру плавления вещества при давлении Р Па.
Определить теплоту плавления вещества в тройной точке;
4. вычислить ΔS, ΔA, ΔG, ΔU для процесса возгонки 1 кмоль вещества в тройной точке;
5. определить число степеней свободы при следующих значениях температуры и давления: а) Ттр.т; Р тр.т., б)
Тн.т.к , p = 1,01325·105 Па, в) Тн.т.к, Р тр.т.
Разбавленные
растворы
Вариант 1.
Давление пара над раствором тростникового сахара в воде составляет 98,88% давление насыщенного пара над
чистой водой при этой же температуре. Теплота испарения воды 2253 Дж/г. Вычислить температуру кипения этого
раствора и определить осмотическое давление при 100ОС.
Вариант 2.
Водный 7,5% (масс) раствор хлорида кальция кипит при нормальном атмосферном давлении 1,0133105 Па и
374 К. Вычислить изотонический коэффициент. Давление пара воды при 374 К равно 1,05105 Па.
Вариант 3
В 0,1 кг эфира (М=74) содержится 0,01кг нелетучего вещества. Давление пара этого раствора равно 426
мм рт. ст. при 293К, а давление пара чистого эфира при 293 К “ 442 мм рт. ст. Рассчитать молекулярную
массу растворённого вещества.
Вариант 4
Чистая вода кипит при 373,15 К и атмосферном давлении. Определите температуру кипения раствора,
содержащего 3,291 г хлорида кальция в 100 г воды. Кажущаяся степень диссоциации CaCl
2 в указанном
растворе 68%. Эбулиоскопическая константа воды 0,513 К.
Вариант 5.
Определите кажущуюся степень диссоциации HJO 3 в растворе, содержащем 0,506 г HJO 3 в 22,48 г
этилового спирта. Раствор кипит при 351,624 К, этиловый спирт “ при 351,46 К. Молярное повышение
температуры кипения спирта 1,19 К.
Вариант 6
Определите концентрацию водного раствора глюкозы, если раствор при 291 К изоосмотичен с
раствором, содержащим 0,5 моль/л CaCl 2 причём кажущаяся степень диссоциации последнего при
указанной температуре составляет 65,4%.
Вариант 7
Давление пара раствора сахара в 1 кг воды составляет 98,88% от давления пара чистой воды при той же
температуре. Вычислить температуру кипения и осмотическое давление этого раствора при 373 К.
Плотность раствора принять равной 1 г/см3. Теплоту испарения воды считать равной 2,253 кДж/г.
Вариант 8.
Водный раствор Ba(NO3)2, содержащий 11,07 г Ba(NO3)2 в 100 г. воды, кипит при стандартном давлении при
100,466 ОС. Определить кажущуюся молекулярную массу Ba(NO 3)2 и кажущуюся степень диссоциации.
Эбулиоскопическая константа воды 0,513 К.
Вариант 9.
Удельная теплоты испарения воды при нормальной температуре кипения равна 2253 Дж/г. Определить
температуру кипения раствора, содержащего 0,05 моль растворённого нелетучего вещества в 200г воды.
Вариант 10.
Раствор, содержащий 1 г KClв 100г воды замерзает при 271,54К. Определить изотонический
коэффициент Вант - Гоффа, степень диссоциации и давление пара этого раствора при 298 К, если давление
пара воды при этой температуре равно 3166,67 Па. Криоскопическая константа воды 1,86 К. Степень
диссоциации KCl считать не зависящей от температуры.
Тема: “Фазовые равновесия в двухкомпонентных системах. Диаграммы
кипения“, “Фазовые равновесия в двухкомпонентных системах.
Диаграммы плавкости“, “Химическое равновесие”
Диаграммы кипения
Задача 1
По зависимости состава жидкой (х) и газообразной (у) фаз от температуры для системы А-В при постоянном
давлении (Приложение П2):
1. построить график зависимости состава пара от состава жидкой фазы, определить состав азеотропной
смеси и вариантность (число степеней свободы) системы в азеотропной точке;
2. построить диаграмму кипения системы А-В, определив характер отклонения от закона Рауля для этой
системы (уточните ответ, указав диапазон концентраций);
3. при какой температуре начинает конденсироваться смесь, содержащая «а» мол.% компонента А (табл. 6)?
Каков состав первой капли жидкости? При какой температуре заканчивается конденсация этой смеси?
Каков состав последнего пузырька пара? Показать на диаграмме стрелками изменение состава
равновесных фаз при соответствующем понижении температуры.
4. определить на диаграмме кипения фигуративные точки, отвечающие безвариантной, одновариантной и
двухвариантной системам.
Таблица 6
Содержание компонента А
Вариант
1
2
3
4
5
6
7
8
9
а
60
70
80
20
30
70
20
70
36
Задача 2
При решении задачи 2 воспользоваться диаграммой кипения, построенной при решении задачи 1 (п.2).
Вариант 1
Какое минимальное количество и какого компонента нужно добавить к 10 кг системы, содержащей 93,2
масс. % HNO3 и 6,8 масс. % H 2O при температуре 388 К, чтобы система полностью сконденсировалась без
понижения температуры?
Вариант 2
Определить массу пара и жидкости, если система, содержащая 40 мол. % С 2Н4О2 и 60 мол. % HNO 3
нагрета до 390 К. Общая масса системы 5 кг. На какие составные части можно разогнать в
ректификационной колонне данную систему? Какова их масса?
Вариант 3
Какой компонент и в каком количестве можно выделить в чистом виде при ректификации 30 кг смеси,
содержащей 60 мол. % HF и 40 мол. % H2O?
Вариант 4
Какое минимальное количество CS2 надо добавить к системе, содержащей 30 молей (CH3)2СО и 20 молей CS2,
при 314 К, чтобы она полностью перешла в жидкость при этой температуре? На какие составные части можно
разогнать в ректификационной колонне раствор данного состава?
Вариант 5
Какой компонент и в каком количестве следует прибавить к 40 кг смеси, содержащей 75 мол. % CC4lи 25 мол.
% C2H6O, чтобы получить азеотропную смесь?
Вариант 6
Какой компонент и в каком количестве следует прибавить к 40 кг смеси, содержащей 75 мол. % С 4Н10O
и 25 мол. % C6H12O2, чтобы смесь кипела при постоянной температуре?
Вариант 7
Сколько жидкости можно получить при охлаждении 10 кг пара, содержащего 30 мол. % Н 2О и 70 мол.
% C3H8O, от 366 К до 363 К?
Вариант 8
15 молей парожидкостной смеси, общий состав которой 80 мол. % С 6Н6 и 20 мол. % C2H6O нагреты до
343,5 К. Определите массу бензола, содержащегося в паре при этой температуре.
Вариант 9
Какое минимальное количество и какого компонента нужно добавить к 8 кг cмеси, содержащей 40 мол.
% хлороформа и 60 мол. % метанола при Т=329,5 К, чтобы смесь полностью испарилась из изменения
температуры?
Задача 3
На основании данных, приведенных в табл. 7 для компонентов смеси А-В, построить диаграмму
кипения бинарной смеси А-В при давлении 1,01325105 Па. Системы считать идеальными.
Примечание. Для решения задачи необходимо определить составы равновесных фаз (пара и жидкости) при
нескольких температурах в интервале температур кипения низкокипящего и высококипящего компонентов смеси.
Таблица 7
Температуры кипения и теплоты испарения компонентов смеси А-В
Нормальная
температура
кипения, К
ΔHисп  10
6
Дж/кмоль
,
Вариант А В
А
BА
B
1
2
3
1 бенз ол толуол
2 этано л метанол
3 н-гек сан н-гепта Н
1
2
4
353,3;
351,3
341,9
3
5
383,8
337,9
371,4
6
7
30,77
33,54
35,30
39,83
28,89
31,74
4
5
6
7
4 н-гептан н-окта н
371,4
398,6
31,74
34,63
5 бенз ол дихлорэт ан
353,3
356,6
30,77
31,45
(С2Н4Cl2)
6
SnCl4
CCl4
387,2
349,9
36,65
30,02
7
CCl4
CS2
349,9
319,3
30,02
26,78
8
CS2 бензол
319,3
353,3
26,78
30,77
9 н-гек сан н-октан
341,9
398,6
28,89
34,63
Диаграммы плавкости
Задача 1
Диаграмма состояния (плавкости) системы, взаимодействующих друг с другом компонентов А и В,
имеет вид, изображенный на рисунке, приведенном в Приложении П3.
1.1. определить, какие фазы и каков их состав для условий, обозначенных точками 1-4. Чему равно число
степеней свободы в этих точках?
1.2. нарисовать кривые охлаждения сплавов, составы которых соответствуют точкам 1-4.
1.3. при какой температуре начнется кристаллизация и при какой закончится системы, содержащей «а» мол.
% компонента А?
Каков состав первых выпавших кристаллов и последней капли жидкости?
1.4. при какой температуре начнется и при какой закончится плавление системы, содержащей «в» мол. %
компонента А? Каков состав первых капель сплава (жидкости) и последнего кристалла? (значения «а» и
«в» приведены в табл. 8)
Таблица 8.
Значения «а» и «в» (мол. % А)
Вариант
и № рис.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
а
25
10
15
40
30
25
40
80
65
85
в
75
80
85
60
75
75
80
20
40
50
Задача 2*
Вариант 1.
По диаграмме плавкости системы CaCl2 “CsCl определить количество твердой и жидкой фазы, если систему
с молярным содержанием 60% CsCl нагреть до 1073 К. Общая масса системы 2 кг. Определить массу CaCl 2 и
CsCl в жидкой и твердой фазах, если 2 кг системы того же состава нагреть до 1073 К. Определить количество
компонента, который следует добавить к системе, чтобы она изотермически расплавилась.
Вариант 2.
Какое минимальное количество и какого компонента нужно добавить к системе, обозначенной точкой 1
на диаграмме плавкости KCl “ CuCl и имеющей вес 1,191 кг, чтобы без изменения температуры система
полностью расплавилась? Какое количество фаз будет находиться в равновесии, если температуру понизить
до 573 К?
Вариант 3.
Какое минимальное количество и какого компонента нужно добавить к системе, обозначенной точкой 4
на диаграмме плавкости NaNO 3 “ KNO 3, чтобы без изменения температуры образовался твердый раствор
NaNO3 в KNO3? Масса системы 20 кг.
*
При решении задачи 2 воспользоваться Приложением П3.
Вариант 4.
Какое минимальное количество и какого компонента нужно добавить к системе, обозначенной точкой 4
на диаграмме плавкости NaNO 3 “ KNO 3, чтобы без изменения температуры образовался твердый раствор
внедрения KNO3 в NaNO3? Общее количество вещества в системе20 кмоль. Каков будет состав и количество
равновесных фаз, если полученный твердый раствор нагреть до 533 К.
Вариант 5.
Используя диаграмму плавкости Au “ Sb, определите какое максимальное количество Sb можно
прибавить к 2 кг расплава, содержащего 40 мол. % Sb при 773 К, чтобы смесь осталась однофазной.
Вариант 6.
Определите состав и количество равновесных фаз в системе, содержащей 60 мол. % Sb и 40 мол. % К
при температуре 473 К. Общая масса системы 5 кг. Как изменится состав и количество равновесных фаз при
нагревании смеси до 750 К.
Вариант 7.
Используя диаграмму плавкости Zn “ Mg, определите будут ли происходить фазовые изменения сплава,
содержащего 33,3 мол. % Mg при его нагревании от 573 до 673 К. Как можно получить из этого сплава
эвтектический сплав в твердом состоянии? Исходная масса системы равна 5 кг.
Вариант 8.
По диаграмме плавкости KCl “ CuCl определите массу CuCl и KCl (в г) в жидкой и твердой фазах, если
5 кг смеси, содержащей 20 мол. % KCl нагреть до 473 К. Какое количество компонента надо добавить к
смеси, чтобы она изотермически расплавилась? Какое количество фаз будет находится в равновесии, если
полученную смесь охладить до 273 К?
Вариант 9.
Какой компонент и в каком минимальном количестве надо добавить к системе, обозначенной точкой 2
на диаграмме плавкости Zn “ Mg и имеющей вес 3 кг, чтобы без изменения температуры система полностью
закристаллизовалась? Каков состав и количество равновесных фаз в исходном состоянии этой системы?
Вариант 10.
Определите массу CuCl и FeCl 3 в жидкой и твердой фазах, если 3 кг сплава состава 60 мол.% FeCl
нагреть до 545 К. Определите количество компонента, который надо добавить к системе, чтобы она
изотермически расплавилась.
3
Задача 3
Покажите на диаграмме плавкости стрелками изменение состава фаз при нагревании системы,
содержащей «с» мол.% В (табл. 9).
Таблица 9.
Значение «с» (мол. % В)
Вариант
5
6
1
2
3
4
ZnMg
NaNO3-KNO3
Mg-Ca
KCl-CuCl
Pb-Si
60
90
30
40
30
7
8
9
10
CaCl2-CsCl
CuCl-FeCl3
Au-Sb
K-Sb
Al-Mg
70
10
63
30
90
Задача 4
Используя диаграммы плавкости, вычислите теплоты плавления веществ А и В (табл. 10).
Вещества А и В
Вариант
1
2
3
4
5
6
7
8
9
А
Pd
CaCl
CuCl
Au
K
Al
KCl
Mg
Zn
В
Si
CsCl
FeCl3
Sb
Sb
Mg
CuCl
Ca
Mg
Таблица10.
Химическое равновесие
Задача 1
Газообразные вещества А и В, взятые в стехиометрических соотношениях, реагируют с образованием
газообразного вещества С. (табл. 11)
1. Вычислите константу равновесия К р и выход продукта С при 800 К, если известно, что при данной
температуре и давлении смеси Р = 1,0133·10 5 Па равновесный выход вещества А составляет долю,
равную x, от исходного количества.
2. Расcчитайте равновесный состав смеси (мол. %) при давлении 3,5·10
влияет давление на выход продукта.
4
Па и 800 К. Сделайте вывод, как
Таблица 11.
Уравнение реакций и значение доли равновесного выхода вещества А
Вариант Уравнение реакции
x Вариант Уравне ние реакции
x
1
A + 2B = C
0,3
11
A + 0.5B = C
0,8
2
A + 3B = C
0,5
12
0.5A + 1.5B = C
0,2
3
A + 2B = 2C
0,7
13
0.5A + B = 2C
0,4
4
A + 3B = 2C
0,9
14
A + 2B = 0.5C
0,3
5
2A + B = C
0,1
15
3A + 0.5A = C
0,7
6
2A + 2B = C
0,2
16
2A + B = 0.5C
0,3
7
2A + B = 3C
0,3
17
0.5A + B = 3C
0,4
8
A + 3B = 3C
0,4
18
2A + 2B = 3C
0,5
9
2A + 3B = C
0,5
19
3A + 3B = C
0,7
10
3A + 2B = 2C
0,6
20
A + 2B = C
0,8
Задача 2
Вариант 1
Определите степень диссоциации диоксида углерода по уравнению реакции 2СО 2 = 2СО + О2 при 2273
К и 1,0133·105 Па. Константа равновесия (Кр) при этих условиях равна 2,460·10 “4 атм.
Вариант 2
Диссоциация N2O4 протекает по уравнению N2O4 = 2NO2. При 25 ОС и Р = 1 атм. N2O4 диссоциированна
на 18,46%. Определите степень диссоциации при той же температуре, если давление равно 0,5 атм.
Вариант 3
Константа равновесия для реакции СО + H 2O = CO2 + H2 при 930 К равна 1. В какую сторону пойдёт
реакция, если при этой температуре исходная смесь имеет следующий состав: 50% СО, 5% H 2O, 20% CO2,
25% H2 ?
Вариант 4
Для реакции 2SO 3 = 2SO2 + O2 ∆GO600K = 82.1 кДж. Определите степень диссоциации SO 3 при этой
температуре, если общее давление в системе 0,5 атм. При расчёте упростите решение, считая, что α << 1.
Вариант 5
При 494 ОС и общем давлении 742,5 мм рт. ст. двуокись азота диссоциированна по уравнению 2NO2 = 2NO +
O2 на 56,5%. Определите давление (в атм.), при котором степень диссоциации NO2будет равна 80%.
Вариант 6.
Для реакции PCl5(2) = PCl3(2) + Cl2 при 250 ОС Кр = 1,78 атм. Чему равна степень диссоциации PCl 5 при
этой температуре и общем давлении в системе 1,78 атм?
Вариант 7.
Смесь 1 кмоль этилового спирта и 0,091 кмоль ацетальдегида в равновесном состоянии при 298 К
занимает объём 63 л., при этом вступает в реакцию
2C2H5OH + CH3COH = CH3CH(OC2H5)2 + H2O
90,72% ацетальдегида. Рассчитайте константу химического равновесия К
сродство исходных веществ.
c
этой реакции и стандартное
Вариант 8.
Константа равновесия реакции CO + H2O = CO2 + H2 при 970 K равна 1. Определите химическое сродство
исходных веществ и укажите направление реакции, если в реакционный сосуд введены следующие количества
веществ (моль): CO “ 0.50, H2O “ 0.05, CO2 “ 0.20, H2 “ 0.25.
Вариант 9.
При 800 К и 1,0133·10 5 Па степень диссоциации фосгена на оксид углерода и хлор равна 70%.
Определите Кр и Кс.
Вариант 10.
Гетерогенная реакция C графит + CO2 = 2CO протекает при T = 1000 K. Константа химического
равновесия (Кр) при этой температуре равна 1,862 атм. Вычислите количество прореагировавшего твёрдого
вещества, если объём системы 4·10 -3 м 3., с исходное давление CO 2 равно 10 4 Па (объёмом твёрдой фазы
можно пренебречь). Определите изменение энергии Гиббса, отнесённое к началу реакции, если исходные
давления СО2 и СО соответственно равны 5,70·104 и 5,0·104 Па.
Задача 3.
По методу Тёмкина-Шварцмана на основании стандартных данных для исходных веществ и продуктов
реакции, приведённых в справочнике /4/, рассчитать ∆G 0 и константу равновесия К р при температуре Т.
(номера вариантов приведены в табл. 12)
Таблица 12.
Уравнение реакции и значение температуры
№ варианта Ур авнение реакции
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
2H2 + CO = CH3OH
4HCl + O2 = 2H2O + 2Cl2
C3H8 = C3H6 + H2
4NO + 6H2O = 4NH3 + 5O2
2SO2 + O2 = 2SO3
CO + 3H2 = CH4 + H2O
CO2 + 4H2 = CH4 + 2H2O
2CO + 2H2 = CH4 + CO2
C6H6 + 3H2 = C6H12
N2 + O2 = 2NO
4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O
2H2 + O2 = 2H2O
2CO2 = 2CO + O2
SO2 + Cl2 = SO2Cl2
2NO2 = 2NO + O2
N2 + 6H2O = 4NH3 + 3O2
S2(г) + 4CO2 = 2SO2 + 4CO
4CO + 2SO2 = S2(2) + 4CO2
S2(г) + 4H2O = 2SO2 + 4H2
N2O4 = 2NO2
T, K
900
1500
600
1200
1000
1200
1000
1500
600
1100
1200
2000
1900
700
700
1000
900
800
1000
400
Приложения
Приложение П1.
Зависимость давления насыщенного пара от температуры
№
вариант
а
1
1
2
3
4
Твердое
состояние
Т, К Р, Па Т, К Р, Па
2
3
Жидкое
состояние
4
5
174
175,7
180
182
184
185,5
195,2
199,2
205,2
205,7
209,2
213,2
216,4
221,2
224,2
226,7
183,2
186,2
199,2
203,7
223,2
237,2
245,2
252,2
253,2
-
11997
12950
19995
23994
28659
31992
864,2
7998
16796
19195
22661
29859
35991
45988
55986
66650
333,3
1466
2799
5305
133,3
466,5
799,8
1213
1319
-
180
185,5
188
191
194
196,8
199
221,2
224,2
226,7
229,2
231,2
232,7
243,7
201,2
214,2
219,2
230,2
244
253,2
270,1
286,2
298,2
303,2
308,2
26660
31992
37057
43456
51987
59985
67449
55319
59985
66650
75981
83979
87975
99042
4669,5
7169
7998
13328
21728
1319
2465
3865
4398
7664
11997
2
196
203
213
220
56,8
58
60
62
63
64
373,2
377,2
3
101325
190491
402260
648480
2960
3999
7331,5
11997
12800
17329
5998
7064
4
212
220
223
238
241
242
243
60
64
66
67,8
69
71
72
388,2
392,2
5
592751
648480
674824
1005114
1065237
1131722
1418550
12663
17332
22394
27993
31992
39990
44042
12397
13997
Условия
P10–5, Па
6
7
M=81
dтв=1620
dж=1610
M=128
dтв=2970
dж=2850
M=64
dтв=1600
dж=1560
M=154
dтв=1680
dж=1650
60
600
99,9
999
50
500
10
100
Продолжение приложения П1
1
5
6
7
6
7
M=44
dтв=1542
dж=1510
60
600
M=28
dтв=1026
dж=808
50
500
M=254
dтв=3960
8
9
381,2
383,2
386,2
389,2
392,2
178
183
186
188
191,6
194
196
276,2
278,2
279,2
280,2
281,2
281,4
-
8531
9331
10397
11997
13997
11597
16796
46655
23327
27726
31992
38657
1413
1706
1879
2066
2319
2372
-
393,2
397,2
401,2
403,2
407,2
190
196
186
279,2
281,4
283,2
285,2
287,2
289,2
293,2
14796
16929
19462
20928
23994
31192
38657
19995
2052
2372
2626
2932
3279
3990
4412
dж=3900
20
200
M=34
dтв=1010
dж=980
20
200
M=46
dтв=1230
dж=1240
95
950
Продолжение приложения П1
1
10
11
12
13
14
15
2
3
4
5
6
273,2
274,2
276,2
277,2
278,2
274,2
275,2
277,2
279,2
281,7
338,4
343,2
348,2
353,2
353,7
353,2
363,2
373,2
383,2
393,2
418
446,5
460,2
474,9
490,5
248
254,4
258
259
260
3265,8
3465,8
3932,3
4305,6
4532
3599,1
4065,6
4398,9
5065,4
5798,6
259,9
533,2
733,1
1039,7
1266,3
39,99
79,98
186,6
393,2
679,8
133,3
667
1333
2666
5332,2
7998
13300
17995
19995
23327
278,2
283,2
290,2
299,2
307
280,2
281,7
283,2
285,2
286,7
288,2
348,2
353,7
358,2
363,8
368,8
373,2
363,2
393,2
395,2
400,7
403,7
408,7
490,5
504,8
523
552
583,2
260
265
270
278
282
4532
6052
8931
13330
15996
5598,6
5798,6
6198,5
6931,6
7731,4
8597,9
866,4
1266
1399
1666
2066
2466
186,6
679,8
733,1
973,1
1133
1399,6
5332
8020
13330
26660
53320
23327
27190
31860
40290
47990
М=78
dтв=898
dж=890
М=84
dтв=796
dж=788
М=128
dтв=1145
dж=982
М=122
dтв=1105
dж=1095
М=178
dтв=954
dж=948
М=27
dтв=718
dж=709
7
90
900
60
600
1,3
13
1
10
22
220
80
800
Продолжение приложения П1
1
16
17
2
433,2
437,7
441,2
444,2
448,2
1758,2
1788,2
1810,2
1835,2
1873,2
-
3
31325
35324
39323
43322
47454
22,66
63,98
99,97
115,99
300
-
4
446,4
448,2
451,2
460
470
480
1832,2
1873,2
1905
1938
1956
1991
5
47000
47454
49987
55986
63317
71345
187
300
387
486
573
800
6
7
М=152
dтв=985
dж=977
60
600
М=52
dтв=6800
dж=6750
50
500
Примечание: В таблице также приведены: молекулярная масса вещества (М), плотность в твердом (dтв) и жидком (dж)
состояниях.
Приложение П2.
Система и составы равновесных фаз (x “ мол.% А в жидкой фазе, y - мол.% А в парообразной
фазе)
1
A “ HNO3
B “ H2O
P=10,133104 Па
x
y
T,K
0
0
373.0
8.4
0.6
379.5
12.3
1.8
385.0
22.1
6.6
391.5
30.8 16.6 394.6
38.3 38.3 394.9
40.2 60.0 394.0
46.5 75.9 391.0
53.0 89.1 385.0
61.5 92.1 372.0
100
100 358.0
Вариант
2
Система
A - HNO3
B “ C2H4O2
P=10,079104 Па
x
y
T,K
0
0
391.1
10.0
3.0
395.1
20.0
8.0
399.5
33.3
34.0 401.6
40.0
47.0 400.3
50.0
82.0 393.3
60.0
96.0 378.0
100.0 100.0 358.3
3
A “ HF
B - H2O
P=10,133104 Па
x
y
T,K
4.9
0.8
374.6
9.2
1.8
375.8
18.9
6.4
379.8
22.8
10.6
381.4
33.8
30.5
384.7
34.4
32.1
385.0
35.8
35.8
385.4
39.7
47.5
384.4
44.4
63.3
381.7
50.3
81.0
374.7
56.0
92.2
369.9
61.7
98.9
352.0
79.8
99.2
318.1
87.9
99.5
306.5
100.0 100.0
292.4
Продолжение приложенияП2
4
Вариант
5
A “ CS2
B “ CH3COCH3
Система
A “ CCl4
B “ C2H6O
P=10,133104 Па
x
y
T,K
0
0
329.2
1.9
8.3
327.0
4.8
18.5 324.4
13.4
35.1 319.6
18.6
44.3 317.0
29.1
52.8 314.4
P=9.930104 Па
x
y
T,K
0
0
350.9
3.2
16.6 347.8
7.0
26.5 345.4
11.4
35.4 343.3
16.6
43.5 341.1
23.0
49.8 339.6
6
A “ C4H10O
B “ C6H12O2
бутил ацетат
P=0.668104 Па
x
y
T,K
0
0
325.6
18.0
22.5
324.5
28.2
32.2
324.1
35.5
36.3
323.8
37.0
37.0
323.7
43.5
41.6
323.8
38.0
44.8
53.6
65.3
78.9
87.9
96.8
100.0
57.4
59.8
62.7
66.1
70.5
76.0
88.6
100.0
313.3
312.8
312.3
312.1
312.3
313.5
316.5
319.3
31.0
41.1
55.7
63.0
72.9
89.0
100.0
53.6
56.9
59.7
63.0
66.9
84.0
100.0
338.3
337.4
336.9
336.6
337.0
343.0
348.9
59.1
76.5
86.8
92.1
100.0
50.4
64.5
75.2
93.3
100.0
324.2
325.3
326.5
327.7
329.1
Продолжение приложения П2.
Вариант
A “ C3H8O
B “ H2O
P=10,133104 Па
x
y
T,K
0
0
373.2
1.0
11.0 368.0
Система
A “ C2H6O
B “ С6Н6
P=10,0104 Па
x
y
T,K
0
0
352.8
4.0
15.1 348.2
A “ CHCl3
B “ СН3OH
P=10,10104 Па
x
y
T,K
0
0
337.9
6.3
16.1
335.4
Продолжение приложения П2
2.0
21.6
365.0
15.9
35.3
342.5
10.3
24.0
333.7
4.0
32.0
363.5
29.8
40.5
341.2
15.2
32.3
332.1
6.0
35.1
362.3
42.1
43.6
340.8
21.2
41.2
330.5
10.0
37.2
361.5
53.7
46.6
341
28.7
48.8
328.9
20.0
39.2
361.1
62.9
50.5
341.4
38.5
54.2
327.5
30.0
40.4
360.9
71.8
54.9
342
51.8
58.9
326.7
40.0
42.4
360.8
79.8
60.6
343.3
70.72
67.8
326.7
50.0
45.2
360.9
87.2
68.3
344.8
84.7
82.3
330.0
60.0
49.2
361.3
93.9
78.7
347.4
100
100
334.4
80.0
64.1
363.5
100.0
100.0
351.1
85.0
70.4
364.5
90.0
77.8
365.8
96.0
90.0
367.0
100.0
100.0
370.3
Приложение П3
Диаграммы плавкости двухкомпонентных систем
Рис. 1. Диаграмма состояния системы Al (A) “ Mg (B)
Рис. 2. Диаграмма состояния системы CuCl (A) “FeCl3(B)
Рис. 3. Диаграмма состояния системы K (A) “ Sb (B)
Рис. 4. Диаграмма состояния системы CaCl2 (A) “CsCl (B)
Рис. 5. Диаграмма состояния системы Pd (A) “ Si (B)
Рис. 6. Диаграмма состояния системы Mg (A) “ Ca (B)
Рис. 7. Диаграмма состояния системы KCl (A) “ CuCl (B)
Рис. 8. Диаграмма состояния системы Zn (A) “ Mg (B)
Рис. 9. Диаграмма состояния системы NaNO3 (A) “ KNO3 (B)