Экзаменационный билет №3

1. Природа металлической связи. Физико-механические свойства кристаллических веществ, определяемые этим типом связи.

2. После смешивания газов A и B в системе A(г) + B(г)  R(г) + D(г) устанавливалось равновесие при концентрациях: [B] = 0,05 моль/л; [R] = 0,02 моль/л. Константа равновесия K_c = 4·10^–2. Найдите исходные концентрации: C₀(A) и C₀(B)

Схема процесса:

A(г) + B(г)  R(г) + D(г)

[B] = 0,05 моль/л; [R] = 0,02 моль/л.

Константа равновесия:

K_c = = 4·10^–2

Из уравнения видим, что веществ R и D образуется одинаковое количество, то есть [R] = [D] = 0,02 моль/л.

Выражаем равновесную концентрацию [A]:

= 0,2 моль/л.

Вычисляем исходные концентрации.

C₀(A) = [A] + [R] = [A] + [D] =0,2 + 0,02 = 0,22 моль/л.

C₀(B) = [B] + [R] = [B] + [D] =0,05 + 0,02 = 0,07 моль/л.

3. Определите изменение энтропии при плавлении 82 г фтористого натрия, если энтальпия плавления NaF = 33,45 кДж/моль, а температура плавления 996⁰С

При фазовом превращении энтропия вычисляется по следующему соотношению:

S = L/T,

где L – теплота испарения, плавления, возгонки, равная произведению удельной теплоты на массу вещества, T – температура фазового перехода.

Вычисляем количество NaF.

(NaF) = m(NaF) / M(NaF) = 82 / 41,99 = 1,95 моль.

L = 33,45 · 1,95 = 65,228 кДж.

Переводя температуру в кельвины, а теплоту плавления в Дж, рассчитываем:

S = 65228 / (273 + 996) = 51,40 Дж/К.

Экзаменационный билет №4

1. Ионная связь. Электроотрицательность элемента. Водородная связь. Межмолекулярные взаимодействия.

2. Какое значение pH будет иметь раствор ацетата натрия (CH₃COONa) концентрацией 0,2 моль/л? K_д(CH₃COOH) = 1,85·10^–5; K(H₂O) = 10^–14

Ацетат натрия — соль, гидролизующаяся по аниону:

CH₃COONa + H₂O  CH₃COOH + NaOH

CH₃COO^– + H₂O  CH₃COOH + OH^–

Для соли, гидролизующейся по аниону, концентрация гидроксид-ионов находится по формуле:

K_w — ионное произведение воды

c_KtAn — молярная концентрация соли

K_HAn — константа диссоциации кислоты

= 1,0410^–5 моль/л.

pOH = –lg [OH^–] = –lg 1,0410^–5 = 4,98.

pH = 14 – pOH = 14 – 4,98 = 9,02.

3. Для реакции CH₄(г) + CO₂(г) = 2CO(г) + 2H₂(г) указать условия (P – const или V – const), при котором тепловой эффект процесса будет бὀльшим Возможен ли процесс в стандартных условиях?

Уравнение реакции: CH₄(г) + CO₂(г) = 2CO(г) + 2H₂(г)

Согласно следствию из закона Гесса, тепловой эффект реакции равен:

H⁰ = n_jH⁰_{298, j} – n_iH⁰_{298, i}

n – стехиометрические коэффициенты;

j – продукты;

i – исходные вещества;

H⁰₂₉₈ – стандартные энтальпии образования веществ.

Запишем справочные величины.

H⁰₂₉₈(CH₄) = –74,85 кДж/моль

H⁰₂₉₈(CO₂) = –393,51 кДж/моль

H⁰₂₉₈(CO) = –110,52 кДж/моль

H⁰₂₉₈(H₂) = 0

Вычисляем тепловой эффект реакции при постоянном давлении.

_rH⁰₂₉₈ = 2H⁰₂₉₈(CO) – H⁰₂₉₈(CH₄) – H⁰₂₉₈(CO₂) =

= 2 · (–110,52) – (–74,85) – (–393,51) = 247,32 кДж.

Вычисляем тепловой эффект реакции при постоянном объеме.

Связь между тепловыми эффектами при постоянном давлении (Q_p) и постоянном объеме (Q_v) выражается формулой:

Q_p = Q_v + nRT,

где Q_p – тепловой эффект реакции при постоянном давлении, Q_v – тепловой эффект реакции при постоянном объеме, n – разность чисел молей продуктов и реагентов, R – газовая постоянная, T – температура.

Вычислим n.

n = 4 – 2 = 2.

Выразим Q_v.

Q_v = Q_p – nRT.

Вычисляем: Q_v = 247,32 – 2 · 8,314·10^–3 · 298,15 = 242,36 кДж.

Таким образом, при данной температуре Q_v < Q_p. Реакция эндотермическая, теплоты больше поглощается при p = const.

Вычислим изменение энтропии.

S⁰ = n_jS⁰_{298, j} – n_iS⁰_{298, i}

S⁰₂₉₈(CH₄) = 186,19 Дж/(моль·К)

S⁰₂₉₈(CO₂) = 213,68 Дж/(моль·К)

S⁰₂₉₈(CO) = 197,54 Дж/(моль·К)

S⁰₂₉₈(H₂) = 130,52 Дж/(моль·К)

_rS⁰ = 2S⁰₂₉₈(CO) + 2S⁰₂₉₈(H₂) – S⁰₂₉₈(CH₄) – S⁰₂₉₈(CO₂) =

= 2 · 197,54 + 2 · 130,52 – 186,19 – 213,68 = 256,25 Дж/К.

Вычисляем энергию Гиббса.

_rG⁰₂₉₈ = _rH⁰₂₉₈ – T_rS⁰ = 247,32 – 298 · 0,25625 = 170,96 кДж.

_rG⁰₂₉₈ > 0, при стандартных условиях реакция невозможна.