образец Министерство образования и науки РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Национальный исследовательский университет «МЭИ»
Расчетное задание по курсу «Химия»
ВАРИАНТ № __
выполнил студент: ________________________
ФИО
группа: ЭР -
проверил преподаватель: ___________________
ФИО
2022
Задание 1
При ответах на вопросы можно допустить, что:
а) rН0Т и rS0Т не зависят от температуры (rc0р298=0, rH0Т≈ rH0298, rS0Т≈ rS0298); б) ко всем газообразным компонентам системы применимы законы идеальных газов.
1.1.Энергетика химических процессов
1.1.1.Для химической реакции вашего варианта (таблица 1) выпишите из справочника
необходимые для расчетов значения: fH0298, S0298, fG0298.
1.1.2.Рассчитайте энтальпию rH0298 и энтропию rS0298 заданной химической реакции. По полученным результатам сделайте вывод.
1.1.3.Определите, какой из факторов, энтальпийный или энтропийный, способствует самопроизвольному протеканию реакции.
1.1.4.Рассчитайте стандартную энергию Гиббса реакции rG0Т при Т1=298 К двумя способами. На основании полученного значения rG0298 сделайте вывод о возможности самопроизвольного протекания процесса в прямом направлении при стандартных состояниях всех веществ, участвующих в реакции, и температуре 298 К.
1.1.5.Рассчитайте температуру, при которой равновероятны оба направления реакции и определите область температур, в которой возможно самопроизвольное протекание заданного процесса.
1.1.6.Определите, может ли самопроизвольно протекать данная реакция при температуре Т2 (таблица 1) и начальных относительных парциальных давлениях газообразных компонентов: p̄= 103 − для исходных веществ и p̄= 10–3 − для продуктов. Изменится ли направление протекания процесса, если при Т2 все вещества будут находиться в стандартных состояниях?
1.2.Химическое равновесие
1.2.1.Для химической реакции вашего варианта (таблица 1) напишите выражение констант химического равновесия КP и КC.
1.2.2.Рассчитайте значения константы равновесия КP для Т1=298 К и Т2 (таблица 1). Сделайте вывод, в какую сторону сместится равновесие данной системы при повышении температуры.
1.2.3.Предложите способы увеличения выхода продуктов заданной обратимой химической реакции на основании рассчитанных выше термодинамических характеристик.
1.2.4.Для какой-либо температуры Т3, взятой из области самопроизвольного протекания реакции (область определена в п.1.1.5), рассчитайте значение КP (с учетом R = 8,31 Дж/моль·К) и КC (с учетом R = 0,082 л·атм/моль·К). Для выбранной температуры Т3 рассчитайте концентрации всех газообразных веществ при изохорном протекании реакции, если исходные концентрации сисх соответственно равны сA, сB, сC, сD (см. Таблица 1).
Таблица 1
Задание 2.
Номер |
Обратимая реакция |
Т2, К |
|
сисх, |
моль/л |
|
варианта |
А +В ↔ С D |
|
A |
B |
C |
D |
|
|
|
||||
1 |
Fe (к) + H2O(г) ↔ FeO(к) + H2(г) |
600 |
– |
1,0 |
– |
0 |
2 |
2NO2(г) ↔ N2O4(г) |
450 |
0,5 |
– |
0 |
|
3 |
H2(г) + Cl2(г)↔ 2HCl(г) |
500 |
0,2 |
0,1 |
0 |
|
4 |
CO (г) + H2O(г) ↔ CO2(г) + H2(г) |
400 |
0,5 |
1,0 |
0 |
0 |
5 |
H2(г) + F2(г) ↔ 2HF(г) |
1300 |
0,5 |
0,5 |
0 |
– |
6 |
SO2(г) + Cl2(г) ↔ SO2Cl2 (г) |
900 |
1,0 |
1,0 |
0 |
– |
7 |
PCl3(г) + Cl2(г) ↔ PCl5(г) |
1000 |
1,0 |
0,5 |
0 |
– |
8 |
Mg (к) + 2H2O(г) ↔ Mg(OH)2 (к) + H2(г) |
400 |
– |
0,5 |
– |
0 |
9 |
H2(г) + I2 (г) ↔ 2HI(г) |
1500 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
– |
10 |
FeO(к) + CO(г)↔ Fe (к) + CO2(г) |
400 |
– |
0,5 |
– |
0 |
11 |
CuO(к) + H2(г) ↔ Cu(к) + H2O(г) |
1100 |
– |
1,0 |
– |
0 |
12 |
CO(г) + Cl2(г) ↔ COCl2 (г) |
500 |
1,0 |
0,5 |
0 |
– |
13 |
C2H4 (г) + H2(г) ↔ C2 H6 (г) |
500 |
1,0 |
2,0 |
0 |
– |
14 |
C2 H5OH (г) ↔ C2H4 (г) + H2O(г) |
400 |
1,5 |
0 |
0 |
– |
15 |
C2H2(г) + H2(г) ↔ C2H4 (г) |
1000 |
1,0 |
2,0 |
0 |
– |
16 |
Zn(к) + H2O(г) ↔ ZnO(к) + H2(г) |
400 |
– |
1,0 |
– |
0 |
17 |
C4H8(г) + H2(г) ↔ C4H10 (г) |
400 |
2,0 |
1,0 |
0 |
– |
18 |
Pb(т) + H2S(г) ↔ PbS(т) + H2(г) |
500 |
– |
0,5 |
– |
0 |
19 |
2SO2(г) + O2(г) ↔ 2SO3(г) |
600 |
1,0 |
0,5 |
0 |
– |
20 |
C3H6(г) + H2(г) ↔ C3H8 (г) |
800 |
2,0 |
1,0 |
0 |
– |
21 |
H2(г) + S(г) ↔ H2S(г) |
1000 |
1,0 |
1,0 |
0 |
– |
22 |
CHCl3(г) + Cl2(г) ↔ CCl4(г) + HCl(г) |
900 |
1,5 |
1,5 |
0 |
0 |
23 |
C2H4(г)+ HClr(г) ↔ C2H5Cl(г) |
400 |
2,0 |
1,0 |
0 |
– |
24 |
H2(г) + Br2 (г) ↔ 2HBr(г) |
1200 |
1,0 |
1,0 |
0 |
– |
25 |
C2H4(г) + H2(г) ↔ C2H6 (г) |
1100 |
0,5 |
1,0 |
0 |
– |
26 |
Fe(т)+ SO3(г) ↔ FeO(т)+SO2(г) |
450 |
– |
2,0 |
– |
0 |
27 |
PbCl2(т) + H2(г) ↔ Pb(т) + 2HCl(г) |
500 |
– |
1,0 |
– |
0 |
2.1.Химическая кинетика (таблица 2)
2.1.1.Для заданной гомогенной элементарной односторонней реакции запишите кинетическое уравнение, определите порядок реакции и размерность константы ее скорости.
2.1.2.Используя значения υ0 (начальная скорость реакции) и с0А (начальная концентрация вещества А), определите константу скорости и период полупревращения.
2.1.3.Определите промежуток времени τ, в течение которого концентрация продукта
реакции В достигнет значения сτВ. Рассчитайте скорость реакции в момент времени τ и сравните ее с начальной скоростью. Сделайте вывод о влиянии концентрации реагента на величину скорости реакции.
|
|
|
|
Таблица 2 |
Номер |
Реакция |
с0А, |
υ0, |
сτВ, |
варианта |
|
моль/л |
моль/л·с |
моль/л |
|
|
|||
1 |
2А→В |
0,3 |
1,2·10–4 |
0,1 |
2 |
А→ В+С+2D |
1,2 |
1,44·10–3 |
0,2 |
3 |
2А→2В+C |
2,4 |
8,3·10–3 |
0,4 |
4 |
А→В+2С |
0,8 |
6,32·10–3 |
0,1 |
5 |
2A→В+2С+D |
1,9 |
4,56·10–3 |
0,6 |
6 |
А→В+C |
1,3 |
2,21·10–3 |
0,3 |
7 |
А→ В+2С+D |
2,1 |
4,62·10–3 |
0,7 |
8 |
2А→В+С |
0,6 |
3,02·10–3 |
0,02 |
9 |
A→В+С+2D |
1,5 |
3,75·10–3 |
0,9 |
10 |
2А→В+2C |
0,9 |
2,11·10–2 |
0,1 |
11 |
А→ В+С+2D |
2,0 |
1,4·10–3 |
0,8 |
12 |
2А→2В+С |
0,7 |
9,8·10–4 |
0,3 |
13 |
А→В+2C |
2,8 |
5,88·10–3 |
0,9 |
14 |
2А→ В+С+D |
1,4 |
8,23·10–3 |
0,06 |
15 |
2А→В+С |
2,6 |
1,22·10–2 |
0,5 |
16 |
А→ В+2С+D |
1,1 |
1,2·10–2 |
0,03 |
17 |
А→В+С |
2,3 |
5,29·10–3 |
0,7 |
18 |
A→ В+С+D |
1,6 |
1,15·10–2 |
0,15 |
19 |
2А→3В |
2,7 |
5,83·10–3 |
0,6 |
20 |
А→2В+С |
1,8 |
1,75·10–3 |
0,14 |
21 |
2А→ 2В+С+D |
0,2 |
7,6·10–4 |
0,03 |
22 |
А→3В |
2,2 |
3,3·10–3 |
0,9 |
23 |
2А→В+С+D |
1,1 |
3,15·10–3 |
0,07 |
24 |
2А→ 2В+С+D |
2,5 |
2,5·10–2 |
0,26 |
25 |
2А→ В+2С+D |
0,4 |
1,41·10–3 |
0,02 |
26 |
А→2В+С |
2,9 |
7,83·10–3 |
0,5 |
27 |
2А→В+2С |
1,7 |
5,40·10–4 |
0,2 |