Задача 1
На основании справочных данных для химической реакции, протекающей при температуре T, рассчитать тепловой эффект ΔHºT и изменение энтропии ΔSºT в ходе реакции, а также стандартное изменение энергии Гиббса ΔGºT. 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 |
ΔHºf,298, кДж/моль |
cºp,298, |
Sº298, |
|
Вещество |
ΔHºf,298, |
cºp,298, |
Sº298, |
|
Простые вещества |
Неорганические соединения |
|||||||
|
(H2) |
0 |
28,83 |
130,52 |
(H2O) |
-241,81 |
33,61 |
188,72 |
|
|
(O2) |
0 |
29,37 |
205,04 |
(CO) |
-110,53 |
29,14 |
197,55 |
|
|
(N2) |
0 |
29,12 |
191,50 |
(CO2) |
-393,51 |
37,11 |
213,66 |
|
|
(Cl2) |
0 |
33,93 |
222,98 |
(COCl2) |
-219,50 |
57,76 |
283,64 |
|
|
(I2) |
62,43 |
36,90 |
260,60 |
(NH3) |
-45,94 |
35,16 |
192,66 |
|
|
[Cграфит] |
0 |
8,54 |
5,74 |
(NO2) |
34,19 |
36,66 |
240,06 |
|
|
[Fe] |
0 |
24,98 |
27,15 |
(N2O4) |
11,11 |
79,16 |
304,35 |
|
|
Органические соединения |
(SO2) |
-296,90 |
39,87 |
248,07 |
||||
|
(CH4) |
-74,85 |
35,71 |
186,27 |
(SOCl2) |
-363,17 |
77,40 |
311,29 |
|
|
(C2H4) |
52,30 |
43,56 |
219,45 |
(PCl3) |
-287,02 |
71,84 |
311,71 |
|
|
(C2H6) |
-84,67 |
52,64 |
229,49 |
(PCl5) |
-374,89 |
112,97 |
364,47 |
|
|
(C3H8) |
-103,85 |
73,51 |
269,91 |
(HI) |
26,36 |
29,16 |
206,48 |
|
|
(C2H5OH) |
-234,80 |
66,75 |
281,38 |
[Fe2O3] |
-822,16 |
103,76 |
87,45 |
|
Задача 2
На основании справочных данных для химической реакции, протекающей при температуре 298 К, рассчитать стандартный тепловой эффект ΔHº298. 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.
|
№ |
Уравнение реакции |
А |
|
1 |
(PCl5) ↔ (PCl3) + (Cl2) |
Cl2 |
|
2 |
(CH4) ↔ [Cграфит] + 2 (H2) |
CH4) |
|
3 |
2 (HI) ↔ (H2) + (I2) |
I2 |
|
4 |
[Fe2O3] + 3 (CO) ↔ 2 [Fe] + 3 (CO2) |
CO |
|
5 |
(SO2) + (Cl2) ↔ (SOCl2) |
O2 |
|
6 |
2 (CO) + (O2) ↔ 2 (CO2) |
O2 |
|
7 |
(N2O4) ↔ 2 (NO2) |
NO2 |
|
8 |
(N2) + 3 (H2) ↔ 2 (NH3) |
N2 |
|
9 |
(C2H6) ↔ (H2) + (C2H4) |
C2H6 |
|
10 |
(C3H8) ↔ (C2H4) + (CH4) |
C2H4 |
|
11 |
(H2) + (C2H4) ↔ (C2H6) |
C2H6 |
|
12 |
(C2H5OH) ↔ (C2H4) + (H2O) |
C2H5OH |
|
13 |
(CO) + (Cl2) ↔ (COCl2) |
COCl2 |
|
14 |
(CO) + 3 (H2) ↔ (CH4) + (H2O) |
H2 |
|
15 |
(CO) + (H2O) ↔ (CO2) + (H2) |
H2O |
|
16 |
(H2) + (I2) ↔ 2 (HI) |
HI |
|
17 |
2 (CO) ↔ [Cграфит] + (CO2) |
CO2 |
|
18 |
2 (CO2) ↔ 2 (CO) + (O2) |
CO |
|
19 |
[Cграфит] + 2 (H2) ↔ (CH4) |
C |
|
20 |
[Cграфит] +(CO2) ↔ 2 (CO) |
CO |
|
21 |
(CO2) + (H2) ↔ (CO) + (H2O) |
CO2 |
|
22 |
2 (NO2) ↔ (N2O4) |
N2O4 |
|
23 |
(C2H5OH) + 3 (O2) ↔ 2 (CO2)+ 3 (H2O) |
C2H5OH |
|
24 |
(CH4) + 2 (O2) ↔ (CO2)+ 2 (H2O) |
CH4 |
|
25 |
(C2H4) + 3 (O2) ↔ 2 (CO2)+ 2 (H2O) |
C2H4 |
|
26 |
(C3H8) + 5 (O2) ↔ 3 (CO2)+ 4 (H2O) |
O2 |
|
27 |
4 [Fe] + 3 (O2) ↔ 2 [Fe2O3] |
O2 |
|
28 |
[Fe2O3] + 3 (H2) ↔ 2 [Fe] + 3 (H2O) |
H2O |
|
Вещество |
ΔHºf,298, кДж/моль |
|
Вещество |
ΔHºf,298, кДж/моль |
|
Простые вещества |
Неорганические соединения |
|||
|
(H2) |
0 |
(H2O) |
-241,81 |
|
|
(O2) |
0 |
(CO) |
-110,53 |
|
|
(N2) |
0 |
(CO2) |
-393,51 |
|
|
(Cl2) |
0 |
(COCl2) |
-219,50 |
|
|
(I2) |
62,43 |
(NH3) |
-45,94 |
|
|
[Cграфит] |
0 |
(NO2) |
34,19 |
|
|
[Fe] |
0 |
(N2O4) |
11,11 |
|
|
Органические соединения |
(SO2) |
-296,90 |
||
|
(CH4) |
-74,85 |
(SOCl2) |
-363,17 |
|
|
(C2H4) |
52,30 |
(PCl3) |
-287,02 |
|
|
(C2H6) |
-84,67 |
(PCl5) |
-374,89 |
|
|
(C3H8) |
-103,85 |
(HI) |
26,36 |
|
|
(C2H5OH) |
-234,80 |
[Fe2O3] |
-822,16 |
|
Задача 2
При температуре T константа равновесия приведенной в таблице химической реакции равна Кр. 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 |
Кр |
Начальное давление, атм |
|
|
р0А |
р0В |
|||
|
1 |
2 (H2) + (O2) ↔ 2 (H2O) |
32 |
8,0 |
0,7 |
|
2 |
(SOCl2) ↔ (SO2) + (Cl2) |
0,42 |
1,2 |
– |
|
3 |
(C2H6) ↔ (H2) + (C2H4) |
0,25 |
0,9 |
– |
|
4 |
(H2) + (Br2) ↔ 2 (HBr) |
14 |
0,5 |
|
|
5 |
(PCl5) ↔ (PCl3) + (Cl2) |
0,025 |
1,8 |
– |
|
6 |
(CH4) + (I2) ↔ (CH3I) + (HI) |
0,84 |
0,5 |
0,6 |
|
7 |
2 (CO) + (O2) ↔ 2 (CO2) |
0,98 |
1,0 |
0,4 |
|
8 |
(C3H8) ↔ (C2H4) + (CH4) |
0,24 |
1,5 |
– |
|
9 |
(C2H5OH) ↔ (C2H4) + (H2O) |
0,73 |
1,0 |
|
|
10 |
(CH3I) + (I2) ↔ (CI4) + (HI) |
7,6 |
0,9 |
0,8 |
|
11 |
(N2O4) ↔ 2 (NO2) |
9,8 |
2,0 |
– |
|
12 |
(CH3Br) + (Br2) ↔ (CBr4) + (HBr) |
13 |
– |
– |
|
13 |
3 (CO) + [Fe2O3] ↔ 2 [Fe] + 3 (CO2) |
1,8 |
0,5 |
– |
|
14 |
(CH4) + 2 (O2) ↔ (CO2)+ 2 (H2O) |
22 |
0,3 |
0,6 |
|
15 |
2 (CO) ↔ [Cграфит] + (CO2) |
0,28 |
1,0 |
– |
|
16 |
(H2) + (I2) ↔ 2 (HI) |
5,4 |
0,4 |
0,5 |
|
17 |
(C3H8) ↔ (C2H4) + (CH4) |
3,9 |
0,5 |
– |
|
18 |
2 (NO2) ↔ (N2O4) |
0,35 |
0,2 |
– |
|
19 |
(N2) + 3 (H2) ↔ 2 (NH3) |
2,9 |
0,3 |
1,0 |
|
20 |
(CH4) + (Cl2) ↔ (CH3Cl) + (HCl) |
2,5 |
0,6 |
0,5 |
|
21 |
3 (H2) + [Fe2O3] ↔ 2 [Fe] + 3 (H2O) |
0,91 |
1,2 |
– |
|
22 |
2 (H2) + [Cграфит] ↔ (CH4) |
0,32 |
1,6 |
– |
|
23 |
(N2H4) ↔ (N2) + 2 (H2) |
2,6 |
0,8 |
– |
|
24 |
2 (NO2) ↔ 2 (NO) + (O2) |
18 |
1,2 |
– |
|
25 |
(H2) + (C2H4) ↔ (C2H6) |
35 |
0,5 |
0,5 |
|
26 |
(H2) + (Cl2) ↔ 2 (HCl) |
0,65 |
1,0 |
1,0 |
|
27 |
(CH3Cl) + (Cl2) ↔ (CCl4) + (HCl) |
11 |
0,4 |
0,4 |
|
28 |
(CO2) + [Cграфит] ↔ 2 (CO) |
1,9 |
1,8 |
– |
Задача 3
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.
|
№ |
T1, К |
k1, (моль/л)1-n · мин-1 |
T2, К |
k2, (моль/л)1-n · мин-1 |
T3, К |
n |
t, мин |
|
1 |
300 |
4,12 · 10-3 |
500 |
23,6 |
400 |
1 |
60 |
|
2 |
350 |
2,56 · 10-4 |
650 |
12,2 |
500 |
2 |
55 |
|
3 |
400 |
1,24 · 10-4 |
600 |
0,258 |
500 |
3 |
50 |
|
4 |
450 |
7,68 · 10-3 |
550 |
1,12 |
500 |
1 |
45 |
|
5 |
500 |
3,45 · 10-3 |
550 |
0,0456 |
525 |
2 |
40 |
|
6 |
550 |
2,46 · 10-4 |
650 |
5,64 · 10-3 |
750 |
3 |
35 |
|
7 |
600 |
0,234 |
700 |
2,66 |
800 |
1 |
30 |
|
8 |
650 |
0,869 |
750 |
12,4 |
700 |
2 |
25 |
|
9 |
700 |
1,08 |
800 |
8,64 |
750 |
3 |
20 |
|
10 |
750 |
3,45 · 10-3 |
800 |
0,0112 |
770 |
1 |
15 |
|
11 |
800 |
0,268 |
850 |
0,765 |
820 |
2 |
10 |
|
12 |
850 |
8,76 · 10-3 |
870 |
0,0135 |
890 |
3 |
5 |
|
13 |
900 |
7,54 · 10-4 |
980 |
3,12 · 10-4 |
1100 |
1 |
10 |
|
14 |
950 |
3,08 · 10-3 |
960 |
4,52 · 10-3 |
1000 |
2 |
15 |
|
15 |
650 |
5,64 · 10-3 |
550 |
2,46 · 10-4 |
600 |
3 |
20 |
|
16 |
500 |
23,6 |
300 |
4,12 · 10-3 |
400 |
1 |
25 |
|
17 |
870 |
0,0135 |
850 |
8,76 · 10-3 |
800 |
2 |
30 |
|
18 |
700 |
2,66 |
600 |
0,234 |
650 |
3 |
35 |
|
19 |
650 |
12,2 |
350 |
2,56 · 10-4 |
450 |
1 |
40 |
|
20 |
960 |
4,52 · 10-3 |
950 |
3,08 · 10-3 |
940 |
2 |
45 |
|
21 |
600 |
0,258 |
400 |
1,24 · 10-4 |
500 |
3 |
50 |
|
22 |
980 |
3,12 · 10-4 |
900 |
7,54 · 10-4 |
950 |
1 |
55 |
|
23 |
550 |
1,12 |
450 |
7,68 · 10-3 |
500 |
2 |
60 |
|
24 |
800 |
0,0112 |
750 |
3,45 · 10-3 |
700 |
3 |
55 |
|
25 |
800 |
8,64 |
700 |
1,08 |
750 |
1 |
50 |
|
26 |
750 |
12,4 |
650 |
0,869 |
700 |
2 |
45 |
|
27 |
550 |
0,0456 |
500 |
3,45 · 10-3 |
450 |
3 |
40 |
|
28 |
800 |
8,64 |
700 |
1,08 |
600 |
1 |
35 |
Список литературы по дисциплине
- 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.
- 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.
- Краткий справочник физико-химических величин. / под ред. А.А. Равделя, А.М. Пономаревой. – Л.: Химия, 1974 (1983, 1999).
