20

Расчетно-графические работы

по курсу "Физическая химия" (семестр IV)

Физическая химия – наука об общих закономерностях химических процессов. Знание физической химии позволяет дать ответ на вопрос о принципиальной возможности, направлении, скорости протекания химического процесса и его конечном результате. Физическая химия является теоретической базой всех химических дисциплин и процессов химической технологии, дает ключ к пониманию законов протекания и механизма химических превращений, и, тем самым, сознательному управления ходом химического процесса.

Важным этапом изучения курса физической химии является овладение практическими навыками физико-химических расчетов. В данном пособии в виде ряда заданий предлагаются практические задачи по разделу Химическая термодинамика, которые студенты ЗДО должны выполнить и представить для проверки в установленные сроки в соответствии с рабочим планом по курсу Физическая химия с тем, чтобы быть допущенными к сдаче экзамена.

Если Вы затрудняетесь выполнить то или иное задание, то обратитесь к литературе, рекомендуемой ниже.

Литература:

Теоретический курс

1. Вишняков А.В. Кизим С.Ф. Физическая химия. – М. :Химия, 2011. – 840с.

2. Стромберг А. Г., Семченко Д. П. Физическая химия. – М. : Высшая школа, 2009. – 479 с.

3. Физическая химия /под ред. К. С. Краснова. Т. 2. – М. : Высшая школа, 1995. – 511с.

4. Вишняков А.В., Гребенник А.В., Федорова Т.Б. Физическая химия в формате основных понятий, определений и уравнений. – М.: РХТУ им. Д.И.Менделеева, 2007. – 112 с.

5. Вишняков А.В. Химическая термодинамика. – М. :МХТИ им. Д.И.Менделеева, 2001. – 157с.

6. Краткий справочник физико-химических величин, Изд. 10-е / Под ред. А. А. Равделя и А. М. Понаморевой. – С-Пб.: Химия, 2003. – 240 с.

7. Киселева Е.В., Каретников Г.С., Кудряшов И.В. Сборник примеров и задач по физической химии. – М.: Высшая школа, 1991. – 527 с.

8. Сборник вопросов и задач по физической химии для самоконтроля. /под ред. С.Ф.Белевского/. М., Высшая школа. 1979. – 119

9. Практикум по физической химии /под ред. И.В. Кудряшова/. М., Высшая школа.1986

Задание № 1 Первое начало термодинамики Закон Гесса. Уравнение Кирхгофа.

1. Напишите математическое выражение 1-го закона термодинамики для бесконечно малых и конечных изменений

а) в открытой системе,

б) в изолированной системе.

Дайте определение открытой, закрытой и изолированной системы

2. Термодинамические величины как функции состояния и функции процесса. Приведите примеры термодинамических величин каждой группы. Может ли значение функции процесса быть равным изменению функции состояния? В случае утвердительного ответа приведите примеры.

3. Приведите уравнения для расчета работы расширения идеального двухатомного газа в равновесных процессах, протекающих при:

а) , б) , в)

4. Идеальный одноатомный газ провели через замкнутый обратимый трёхстадийный цикл, состоящий из изобарного, изохорного и изотермического процессов. Приведите схематическое изображение цикла в координатах .

5. Молярная теплоемкость вещества. Приведите в дифференциальной форме) уравнение зависимости молярной энтальпии вещества от температуры при . Запишите эмпирические уравнения (степенные ряды), описывающие температурную зависимость изобарной теплоемкости для неорганических и органических веществ.

6. Дайте определения понятий стандартной теплоты образования и стандартные теплоты сгорания вещества. Приведите уравнения химических реакций, тепловые эффекты которых являются:

а) теплотой образования вещества А,

б) теплотой сгорания вещества А.

7. Сформулируйте закон Гесса и запишите следствия из закона Гесса. Дайте термодинамическое обоснование закона Гесса.

8. На основании табличных значений теплот образования реагентов рассчитайте тепловой эффект (энтальпию) реакции А при и стандартном давлении ( ), базисная температура 298 K.

Уравнение химической реакции А в общем виде (табл. 1):

9. Рассчитайте тепловой эффект реакции А при и температуре 298 K.

10. Рассчитайте теплой эффект реакции А при и стандартном давлении ( ), базисная температура 298 K. Все реагенты находятся в состоянии идеального газа.

11. Приведите уравнение, выражающее зависимость энтальпии (теплового эффекта) реакции от температуры (уравнение Кирхгофа) в дифференциальной и интегральной формах.

12. На основании справочных данных составьте уравнение зависимости теплоемкости от температуры для каждого из реагентов как газообразного вещества. Получите уравнение для исходных веществ и для продуктов реакции , принимая все реагенты газообразными веществами. Укажите интервал температур, в котором эти уравнения справедливы.

13. Рассчитайте значения при следующих температурах, T K: 298, 400, 500, 700, 800 и 1000. На основании полученных значений постройте график зависимости .

14. Рассчитайте значения при следующих температурах, T K: 298, 400, 500, 700, 800 и 1000. На основании полученных значений постройте график зависимости и нанесите его на ту же диаграмму, на которой изображена предыдущая зависимость (п.12).

15. Определите графически величину при 600 K.

16. На основании аналитических зависимостей и получите уравнение зависимости и рассчитайте при 600 K.

17. Подставьте зависимость в дифференциальную форму уравнения Кирхгофа и сделайте неопределенное интегрирование полученного уравнения. Константу интегрирования определите на основании значения (п. 9, реагенты находятся в газообразном состоянии).

18. Запишите уравнение зависимости теплового эффекта реакции А от температуры ( и определите при 600 K.

19. Рассчитайте при температурах, T K: 298, 400, 500, 700, 800 и 1000 и постройте график зависимости .

20. Определите графически при 600 K.

Если Вы затрудняетесь выполнить это задание, то обратитесь к литературе [ 9 ], с. 42 – 66 №№ 5, 6,16 (задачи с решениями).

№ варианта	Химическая реакция А	Вещество А
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
XIII
XIV
XV
XVI
XVII
XVIII
XIX
XX