- •Учебно-методичесКие указания и контрольные работы
- •240134 Переработка нефти и газа (базовая подготовка спо)
- •Содержание
- •Пояснительная записка.
- •Рабочая программа по физической и коллоидной химии для специальности 240134 Переработка нефти и газа (базовый уровень) Содержание учебной дисциплины:
- •Раздел 1. Физическая химия.
- •Тема 1.1. Молекулярно-кинетическая теория агрегатных состояний вещества.
- •Тема 1.2. Основы химической термодинамики.
- •1.2.1.Первый закон термодинамики. Термохимия.
- •1.2.2. Второй закон термодинамики.
- •1.2.3. Элементы термодинамики пара.
- •Контрольная работа № 1.
- •Тема 1.3. Химическая кинетика.
- •Тема 1.4. Поверхностные явления. Катализ.
- •Тема 1.5. Химическое равновесие.
- •Тема 1.6. Фазовое равновесие.
- •Тема 1.7. Растворы.
- •Контрольная работа № 2. По теме: "Растворы".
- •Тема 1.8. Электрохимия.
- •Раздел 2. Основы коллоидной химии.
- •Тема 2.1. Дисперсные системы.
- •Тема 2.2. Растворы высокомолекулярных соединений (в.М.С.).
- •Раздел 1. Физическая химия.
- •Тема 1.1. Молекулярно-кинетическая теория агрегатных состояний вещества. Газообразное состояние вещества.
- •Жидкое состояние вещества
- •Твёрдое состояние вещества.
- •Плазменное состояние.
- •Примеры решения задач.
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Тема 1.2. Основы химической термодинамики.
- •1.2.1. Первый закон термодинамики.
- •1.2.2. Второй закон термодинамики
- •1.2.3. Элементы термодинамики пара.
- •Примеры решения задач по теме: «Основы термодинамики». Пример 1
- •Пример 2
- •Пример 3
- •Пример 4
- •Пример 5
- •Пример 6
- •Пример 7
- •Пример 8 Определить тепловой эффект реакции образования 200 кг дихлорметана.
- •Пример 9
- •Пример 10
- •Пример 11
- •Пример 12
- •Пример 13
- •Вопросы для самоконтроля по теме «Основы термодинамики»
- •Тема 1.3. Химическая кинетика
- •А продукты
- •Примеры решения задач по теме «Химическая кинетика»
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 1.4. Поверхностные явлении. Катализ
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 1.5. Химическое равновесие.
- •Примеры решения задач.
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 1.6. Фазовое равновесие
- •Примеры решения задач.
- •Пример 3
- •Вопросы для самоконтроля.
- •1.7. Растворы.
- •1 Закон Коновалова:
- •2 Закон Коновалова:
- •Примеры решения задач.
- •Пример 8
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 1.8. Электрохимия.
- •Примеры решения задач. Пример 1
- •Вопросы для самоконтроля
- •Раздел 2. Основы коллоидной химии.
- •Тема 2.1. Дисперсные системы.
- •Тема 2.2. Растворы высокомолекулярных соединений (в.С.М.)
- •Вопросы для самоконтроля по разделу 2. Коллоидная химия.
- •Методические указания к контрольным работам по дисциплине физическая и коллоидная химия.
- •Задания для контрольных работ Контрольная работа №1 Вариант № 1
- •Вариант № 2
- •Вариант № 3
- •Вариант № 4
- •Вариант № 5
- •Вариант № 6
- •Вариант № 7
- •Вариант № 8
- •Задача 4
- •Не происходит, а при высоких температурах эта реакция идёт самопроизвольно. Определить температуру, выше которой эта реакция может быть использована в химической технологии Задача 5
- •Вариант № 9
- •Вариант № 10
- •Приложения
- •Термическая характеристика некоторых типов внутримолекулярной связи (к формуле Коновалова)
- •Средние ионные коэффициенты активности сильных электролитов в водных растворах при 25 ºС
- •Нормальные электродные потенциалы при 25 ºС
- •Литература.
Пример 3
Навеску гидразина (N2H4) массой 1,5010-3 кг сожгли в калориметрической бомбе. Температура калориметра при этом повысилась на 5,85 К. Теплоёмкость прибора равна 8,837 кДж/К. Определить молярную теплоту.
Qm - ? |
Молярная теплота рассчитывается через молярную теплоёмкость Qm = CmT
С = пСm; Cm = С/п; п= m/M; Cm = (CM)/m. Cm = (8,8373210-3)/1,510-3 = 188,52 (кДж/(мольК))
Qm = 188,525,85 = 1102,86 (кДж/моль). |
m = 1,5010-3 кг Т = 5,85 кг С = 8,837 кДж/К М(N2H4) = 3210-3 кг/моль |
Пример 4
Температура газов пиролиза на входе в зону реакции (плазмотрона) равна 1600С. Определить необходимый расход воды на закалку (быстрое охлаждение) этих газов в расчёте на 2 кг их, если теплоёмкость равна 4,15 кДж/(кгК). Температура на выходе из зоны закалки 150С, а t(H2O) на входе в аппарат 20С, на выходе 100С. теплоёмкость воды равна 75,3(Дж/(мольК).
mв - ? |
Cu |
В данной задаче необходимо использовать формулу теплового баланса: Qприх = – Qрасх. Qприх – теплота газов пиролиза; Qрасх – теплота воды, которая идёт на охлаждение этих газов. Qприх= mгcудг (Т2г – Т1г) Qрасх = nвcmв (Т2в – Т1в) mгСудг(Т2г – Т1г) = – nвcmв (Т2в – Т1в) nв = – (mгСудг (Т2г – Т1г))/ (Судв (Т2в – Т1в)) nв = – (2 4,15(423-1873))/( 75,3·10-3 (373-293)) 2·10-3 моль пВ= mВ/MВ => mВ= пВ· MВ mВ=2·10-3 · 18·10-3=36 кг |
t1г = 1600С t2г = 150С mг = 2 кг Сгуд = 4,15 кДж/(кгК) Т1воды = 20С Т2в = 100С Свm =75,3(Дж/(мольК) =75,3·10-3 (кДж/(мольК) М(Н2О)=18·10-3 кг/моль
|
1873 К 423 К
293 К 373 К
|
Пример 5
Тепловой эффект образования метана из простых веществ при 25С Qp0 = – 74,95 кДж/моль. Определить изохорный тепловой эффект при той же температуре.
QV -? |
Cu |
Данная задача на взаимосвязь Qp и Qv |
Qp = –74,95 кДж/моль t = 25C R = 8,31410–3 кДж/(моль·К) |
298 К |
Qp = QV + nRT QV = Qp – nRT |
Решение:
Запишем уравнение реакции Ств + 2Н2 СН4
Определяем п по реакции, учитывая только газообразные вещества.
п = п(СН4) – (п (Ств) + п(Н2))
п = 1 – (0 + 2) = – 1
QV = – 74,95 – (–1) 8,31410-3298 = – 72,47 кДж/моль.
Пример 6
Пользуясь формулой Коновалова, рассчитать теплоту сгорания 500 кг акролеина и определить как изменения теплота сгорания при смене изобарического процесса на изохорический при стандартных условиях.
О
//
СН2=СН-С + 3,5О2(г) 3СО2(г) + 2Н2О(ж)
\
Н(г)
Нсг - ? Qv – Qp - ? |
x находим по приложению 2 |
n = 3,5 моль О2 m = 2 моль Н2О х (дв.св) = 87,9 кДж/моль х (альдег. групп) = 75,3 кДж/моль М(акролеина) = 5610-3 кг/моль Т = 298К m(акролеина)=500 кг |
Нm° сг = -(408,4n + 44,4m + x) x = 87,9 + 75,3 = 163,2 кДж/моль Нm = –(408,43,5 + 44,42 + 163,2) = –1681,4 кДж/моль 2) Н = nНm n = m/M Н=500(–1681,4)/5610–3 15012,5 (кДж) 15,01 МДж 3) QV – Qp = – пRT п = 3 – (1+3,5) = –1,5 QV – Qp = –(–1,5)8,314298 = 3,78103 Дж = 3,78 (кДж) |