2 семестр (+ подготовка к экзу) / Приложения в помощь

Добавил:

A_ZCARD Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева

Предмет:

Физическая химия

Файл:

исп Hm 88 - 92

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

29.09.2022

Размер:

912.51 Кб

Скачать

☆

1 / 21 2 > Следующая >>>

ПРИЛОЖЕНИЯ

Необходимые таблицы из краткого справочника физико-химических величин под редакцией А.А. Равделя и А.М. Пономаревой (год издания 2003, издание 10) в общем курсе физической химии

№	Страница	Название таблицы	Комментарии
1	9	Единицы измерения физических величин
2	10	Основные физические постоянные	Необходимо помнить эту информацию
4	11	Соотношения между единицами измерения и значения часто встре-	без справочника
4	11	чающихся величин
		чающихся величин
5	11	Способы выражения концентрации растворов	Проще понять общие принципы о перево-
5	11	Способы выражения концентрации растворов	дах концентраций
			дах концентраций
10	16	Плотность жидкостей в интервале 0-60°C
11	18	Плотность растворов солей в воде
12	19	Плотность растворов неорганических кислот и оснований в воде при
12	19	20°C	Используется для решения задач на ре-
		20°C	Используется для решения задач на ре-
13	19	Плотности растворов органических соединений в воде при 20°C	альные растворы
20	26	Парциальные давления компонентов растворов
21	28	Давления насыщенного пара воды, льда и переохлажденной воды при
21	28	различной температуре
		различной температуре
24	30	Температуры возгонки или кипения некоторых веществ при давлении	Понадобится в разделе «Фазовое равнове-
24	30	ниже атмосферного или равном ему	сие»
		ниже атмосферного или равном ему	сие»
			Приведены различные диаграммы, необ-
28	38	Равновесия фаз в одно-, двух- и трехкомпонентных системах	ходимые для решения задач по фазовым
			равновесиям
			Используется для расчета энтальпии про-
30	45	Теплоты сгорания некоторых веществ в стандартных условиях	цесса по второму следствию из закона
			Гесса
36	51	Теплота смешения жидкостей при 25°C	Может понадобиться в разделе «термоди-
36	51	Теплота смешения жидкостей при 25°C	намика растворов»
			намика растворов»
41	63	Термодинамические константы равновесия важнейших газовых реак-	Расчет химического равновесия
41	63	ций в зависимости от температуры	Расчет химического равновесия
		ций в зависимости от температуры
44	72	Термодинамические свойства простых веществ, соединений и ионов	Самая главная таблица в курсе физиче-
44	72	в водном растворе и жидком аммиаке	ской химии
		в водном растворе и жидком аммиаке	ской химии
45	92	Величина Mn для вычисления стандартного изменения энергии Гиб-
45	92	бса по методу Темкина и Шварцмана
		бса по методу Темкина и Шварцмана
49	97	Логарифмы констант равновесия реакций образования некоторых
49	97	веществ	Расчет химического равновесия
		веществ	Расчет химического равновесия
		Приведенная энергия Гиббса, приращение энтальпии и стандартная
50	102	теплота образования (при T=0 К) некоторых веществ в состоянии
		идеального газа
53	111	Вязкость воды в интервале 5-100°C	Возможно, понадобится для расчетов по
53	111	Вязкость воды в интервале 5-100°C	закону Стокса
			закону Стокса
61	119	Удельная электрическая проводимость предельно чистой воды, пере-
61	119	гнанной в вакууме
		гнанной в вакууме
65	123	Предельная молярная электрическая проводимость ионов в воде в
65	123	интервале 0-100°C
		интервале 0-100°C
66	125	Электрическая проводимость растворов слабых кислот и оснований
66	125	при 25°C
		при 25°C
67	126	Ионное произведение воды в интервале 0-100°C
72	130	Средние ионные коэффициенты активности сильных электролитов в	Используются для решения задач на рас-
72	130	водных растворах при 25°C	Используются для решения задач на рас-
		водных растворах при 25°C	творы электролитов
73	133	Средние ионные коэффициенты активности сильных электролитов в	творы электролитов

		водных растворах в интервале 0-60°C
		водных растворах в интервале 0-60°C
74	135	Соотношения между концентрацией, активностью и средним ионным
74	135	коэффициентом активности электролитов разного типа
		коэффициентом активности электролитов разного типа
75	136	Константы диссоциации слабых кислот и оснований в водных рас-
75	136	творах при 25°C
		творах при 25°C
77	139	Константы нестойкости комплексных соединений
78	142	Произведение растворимости при 25°C
79	143	Стандартные электродные потенциалы в водных растворах при 25°C	Используются для решения задач на галь-
81	147	Температурные коэффициенты электродвижущей силы	ванические элементы
129	206	Кинетические диаметры атомов и молекул	Используется для расчетов в теории ак-
129	206	Кинетические диаметры атомов и молекул	тивных столкновений
			тивных столкновений
			Имеются данные об энергиях активации и
131	207	Кинетические параметры гомогенных реакций	предэкспоненциальных множителях, не-
			обходимых для кинетических расчетов
			Приведены «фотохимические» парамет-
145	216	Квантовый выход фотохимических реакций	ры, которые могут быть полезны для ре-
			шения задач

Физико-математическое приложение

Математическое приложение

Физическое приложение

•d Const 0

•d xy ydx xdy

•d

ydx xdy

•1 кал 4,184 Дж

0o C 273 К

n 1

• x

Const, n 1

Дж

•

1 атм 101325 Па

760 мм рт. ст. Торр

•

ln x Const

нормальные условия

•1 бар 105

Па

• ln xdx x ln x x Const

стандартные условия

C T К

•T

C 273, t

F x f x

• f x dx F b F a Area,

•1 м

дм

см

•1 Å 10 10

•

f x dx lim

f x dx

•1 кг 1000 г

• y x1

x2 x3

... xi , y x1 x2 x3 ... xi

нано н

10 9

аддитивность

мультипликативность

микро мк

10 6

•z f x, y ,

милли м

10 3

x y

0, с x y

• санти с 10 2

10 1

Const

деци д

•

0, с x

кило к

0, y f x

мега

106

•ln x 2,303lg x

• моль M ,

моль m,

экв

•ex

exp x

e 2,718

loga a 1

кг

•loga b c, ac

молярность

моляльность

нормальность

•Кл А с

•loga b loga c loga bc

• Дж В

•loga b loga

c loga

Кл

•См Ом

•loga bc c loga b

•Ф

Кл

Дж

•e x

1 x, ln 1 x x при x

6,02 1023

моль 1

y kx b , k tg tg y

число Авогадро

уравнение прямой

kБ

1,38 10 23

Дж К

угловой коэффициент

постоянная Больцмана

• Метод интерполяции :

e 1,6 10

Кл

AC BC , y* y y

x * x1

элементарный заряд

ABC ADE,

Дж

л атм

R kБ N А

8,314

0,082

моль К

универсальная газовая постоянная

• F eN A 96485 Кл моль

число Фарадея

h 6,6310 34 Дж с

постоянная Планка

8,85 10 12

диэлектрическая

проницаемость вакуума

310

м с

скорость света

Вид графиков по знаку второй производной:

в вакууме

g 9,81 м с

ускорение

свободного падения

В приведенных ниже памятках находятся исходные дифференциальные и конечные интегральные расчетные формы уравнений. Процессы получения интегральных форм, а также обозначения изучите самостоятельно по курсу лекций!

Памятка с необходимыми формулами в разделе: «Законы термодинамики»

1) Уравнение Клапейрона-Менделеева (а также частные законы):

pV Const, при T Const
			закон Бойля-Мариотта
		p
		p	Const, при V Const
	T		Const, при V Const	pV nRT
	T		закон Шарля	pV nRT
			закон Шарля

		V	Const, при p Const
			Const, при p Const
		T
		T	закон Гей-Люссака
			закон Гей-Люссака

2) Расчет изопроцессов:

Q dU W
Q dH Vdp
Q dH Vdp

W pdV
dU CV dT
dU CV dT
dH Cp dT

dS	C		dT	R
		V				dV
		T		V		dV
		T		V

dS		Cp	dT		R
						dp
		T			p	dp
		T			p

dA pdV SdT
dG SdT Vdp

U 0, H 0

Q W nRT ln

nRT ln

T Const

dT 0

pV Const

S nR ln

nR ln

изотермический

G A nRT ln

nRT ln

W 0

V Const

Q U nCV T2 T1

dV 0

Q V p2 p1

Const

S nCV

изохорный

SdT

Q H nCp T2 T1

W p V2 V1 nR T2 T1

Q W

p Const

dp 0

Const

изобарный

G SdT

U W nCV T2 T1

nCp T2 T1

pV Сonst

Q 0

TV 1 Сonst

адиабатический

p1 Сonst

уравнение Пуассона

S 0

фп H

фп S

Tфп

p,T Const

фазовый переход

фпG 0 фп A n г RT

mixU 0, mix H 0

V i

T Const

dT 0

n ln

S R

n ln x

mix

i i

изотермическое

смешение

mixG Gi

RT ni

идеальных газов

ln xi T mix S

3)	Изохорная и изобарная теплоемкость идеальных газов. Уравнение Майера:
		одноатомные (Ar, Ne, He)	двухатомные (H2, O2, N2) и	многоатомные нелинейные
		одноатомные (Ar, Ne, He)	многоатомные линейные мо-	(NH3, H2O, CH4)
		(i=3)	многоатомные линейные мо-	(NH3, H2O, CH4)
		(i=3)	лекулы (CO2) (i=3+2=5)	(i=3+3=6)
			лекулы (CO2) (i=3+2=5)	(i=3+3=6)
	CV 0, 5iR	1,5R	2,5R	3R

Cp CV R 0,5i 1 R		2,5R	3,5R	4R

4)	Температурная зависимость энтальпии, энтропии, энергии Гиббса и Гельмгольца:

Cp Const

H nCp T2

0, с T H

Cp f T

T p

H n a T2

Cp Const

S nCp ln

0, с T S

C f T

b T2

S n a ln

c T2 1 T1 1

c2 T2 2 T1 2

Если спрашивают: «для какого из веществ энтальпия/энтропия изменится в большей/меньшей степени при изменении температуры от T1 до T2» достаточно сравнить величины изобарных теплоемкостей веществ в заданных агрегатных состояниях.

A		G
	S ,		S

T V		T p

Если спрашивают: «для какого из веществ энергия Гиббса (Гельмгольца) изменится в большей/меньшей степени при изменении температуры от T1 до T2 при изобарных (изохорных) условиях» достаточно сравнить величины абсолютных эн-

тропий веществ в заданных агрегатных состояниях.

Tпл

Tкип

H Cpтв dT пл HTпл

Cpж dT исп HTкип

Cpг dT

Tпл

Tкип

III

S o S o

298

S298o и Cp берутся при агрегатном

состоянии вещества при T

p R

при нестандартных

условиях

T , p

298

po p

в широком

Tпл

Cpтв

Tкип Cpж

Cpг

298

исп

диапазоне температур

пл Tпл

Tкип

298

пл

кип

III

5) Связь между изобарным и изохорным тепловым эффектом и изменением энергии Гиббса и Гельмгольца:

					0,		H o U o
						r	T	r T
r HTo rUTo г RT г = г,i г ,i						r HTo rUTo
r HTo rUTo г RT г = г,i г ,i					0,	r HTo rUTo
Q		Q	продукты	реагенты			o	o
	p	V			0,	r HT		rUT
					0, Go			Ao
						r	T	r T
r GTo r ATo г RT г = г,i г ,i						r GTo		r ATo
r GTo r ATo г RT г = г,i г ,i					0,	r GTo		r ATo
			продукты	реагенты			o	o
					0,	r GT		r AT

Для того чтобы оценить разницу между ними достаточно рассчитать изменение стехиометрического коэффициента для

газообразных веществ!

6) Графический поиск составляющих энтропии по графику Cp/T=f(T):

Графический поиск заключается в том, что каждый кусок графика является определенным интегралом:

T2 C

Area p dT

T1 T

7) Стандартные тепловые эффекты и связи между ними:

Стандартная теплота образования – тепловой эффект реакции образования 1 моль данного вещества из простых веществ, находящихся в стандартном состоянии.

Ca	C	1,5O	CaCO	,	f	H o	,		f	H o	0
тв	графит	2 г	3 тв		f	298			f	298

для простого вещества

Стандартная теплота сгорания – тепловой эффект реакции сгорания 1 моль данного вещества до «высших оксидов», когда реагенты и продукты находятся в стандартном состоянии.

C CO2

C2 H6 г

H H2O ж

3,5O2 г 2CO2 г 3H2O ж , c H298

S SO2

N N2

во что окисляются элементы,

входящие в состав вещества

c H Ho

H Ho

2 г

c HC

графит

f HCO

2 г

c H So

ромб

H SOo

2 г

связь теплот образования и сгорания

8) Закон Гесса:

r H298o

i f H298,o

i i f H298,o

i i c H298,o

продукты

реагенты

продукты

C2 H2 г

2H2 г

C2 H6 г

r H298

H298,C2H

f H298,C2H2 г

2 f

H298,H

2 г

H o

2 H o

298,C2H2

c 298,H2

c H298,C2H

6 г

первое следствие

f H298, H2O ж

второе следствие

9) Уравнение Кирхгоффа:

0, с T

H o

d r H

r Cp

0, с T r H o

0, r

r C p Const

r H

r Cp T

298

r HT

298

r Cp f T

r H

a T 298

298

r HT

298

x i xi i xi

x a,b,c,c

продукты реагенты

c T 3 2983 c T 1 298 1 3

Для анализа влияния температуры на тепловой эффект необходимо рассчитать изменение теплоемкости, как это делается по закону Гесса. При анализе графических зависимостей принимайте во внимание знак изменения теплоемкости реакции, и как это изменение меняется с температурой.

10) Расчетные уравнения для химических реакций с учетом температурных зависимостей:

базовые уравнения:

r S298o

i S298,o

i i S298,o

продукты

реагенты

0, с T

S o

r Cp

0, с T r S o

r S

rC p Const

r ST

r S298

r Cp ln

298

rC p f T

b T 298

r ST

r S298

a ln

298

r G298o

i f G298,o

i i f G298,o

продукты

реагенты

r S o 0

d r Go

0, с T r G

d r Go

r S o 0

d r Go

r S

0, с T r G

r GT

r G298

r ST dT

298

r S o 0

d r Go

f T

0, r G

H o

S o

r GT r AT

U o

T S o

метод Темкина-Шварцмана для расчета энергии Гиббса:

o	o	o	T aM0	bM1 cM
r GT	r H298	T r S298	T aM0	bM1 cM	2 c M 2

расчет изменения энергии Гиббса через константу равновесия (изотерму Вант-Гоффа):

		Go RT ln K	a
		r T
11) Необходимые таблицы из справочника А.А. Равделя:
№	Страница	Название таблицы
24	30	Температуры возгонки или кипения некоторых веществ при давлении ниже атмосферного или равном
		ему

30	45	Теплоты сгорания некоторых веществ в стандартных условиях
44	72	Термодинамические свойства простых веществ, соединений и ионов в водном растворе и жидком ам-
		миаке

45	92	Величина Mn для вычисления стандартного изменения энергии Гиббса по методу Темкина и Шварцмана

Памятка с необходимыми формулами в разделе: «Химическое и фазовое равновесие»

1) Полезные балансовые соотношения и уравнение материального баланса:

A,0

A A

B B

A,0

, n n

i,0

для продуктов

для реагентов

B,0

A,0

2) Способы выражения констант равновесия и связь между ними:

A A B B

C C D D

K	pCC pDD	, K	CCC CDD	, K	xCC xDD	, K	nCC nDD	, K
K	p A p B	, K	C A C B	, K	x A x B	, K	n A n B	, K
p		C		x		n			a
	A B		A B		A B		A B

K p Ka po г K po г KC RT г Kx p г

aCC aDD		, K
aAA aBB		, K
aAA aBB			f
			f
		p	г
Kn
Kn

	ni

fC C fD D f A A fB B

3) Анализ влияния общего давления и добавок инертного газа на различные техно-химические параметры:

Параметр	Общее давление			Добавки инертных газов
Уравнение		ni	г	ni	ninert	г
для анализа	Kn K p			Kn K p

		p			p

Δνг<0	↑Kn, xпродукт, α, реакция смещена вправо			↓Kn, xпродукт, α, реакция смещена влево
Δνг>0	↓Kn, xпродукт, α, реакция смещена влево			↑Kn, xпродукт, α, реакция смещена вправо
Δνг=0	нет влияния общего давления			нет влияния добавок инертного газа

4) Изотерма Вант-Гоффа:

			ai i
			продукты
r G RT ln Ka		RT ln
r G RT ln Ka		RT ln	i
rG	o		ai
rG		реагенты
		реагенты

	ai i
	продукты
RT ln		ln Ka
	i
	ai
	реагенты in

a i

продуктыi

a i

реагенты in

Ka , r G 0, реакция смещена вправо
	, r G 0, реакция смещена влево
Ka
	, r G 0, равновесие
Ka

5) Изобара Вант-Гоффа. Анализ влияния температуры на различные техно-химические параметры:

d ln Ka

0, с T K

, , x

, реакция смещена вправо

продукт

ln Ka

r H o

d ln Ka

r H

0, с T Ka

, , xпродукт , реакция смещена влево

d ln K

0, Ka f T

6) Расчет среднего и истинного теплового эффекта химической реакции:

Аналитический расчет

Графический расчет

Средний тепловой эффект реакции

График в координатах lnKa=f(1/T)

ln K

H o 1

Const

H o tg R

a 2

H o

r H o

RT T

a 2

lnKa

1 2 ln

Ka1

Истинный тепловой эффект реакции

График в координатах

Ka=f(T)

lnKa=f(T)

d ln K

r Cp,T

r H o RT 2 tg

H o RT 2tg

r HT

rUTo

lnKa

2,303

lg Ka ln Ka

r STo

r GT

r T

12) Правило фаз Гиббса:

f K n

13)

Различные формы уравнения Клапейрона-Клаузиуса и анализ:


			1
	фп S	фп H
dp	фп S	фп H

dT	V	T V
	фп	фп	2
	фп	фп

испарение и возгонка :

H 0, V 0,

0, с T p

фп

А ж

тв , плV Vж Vтв

0, с T p

тв

плавление : пл H 0

Б ж

тв , плV Vж Vтв

0, с T p

тв

dp	фп H	p	d ln p	фп H
dT	RT 2		dT	RT 2

упрощения, которые применимы для процессов испарения и возгонки

dp	p	пл H	p	пл H	T
dT	T	T V	p	T V	T
		пл		пл
упрощения, которые применимы для процесса плавления

14) Методика определения координат тройной точки:
ln p		A	B
ln p		A
	тв		T		T3	p3
			T		условие тройной точки	подстановка T3
ln p		A B			ln pтв ln pж	в любую зависимость
					ln pтв ln pж	в любую зависимость
	ж
	ж			T
				T

15) Правило Трутона:

Мольные энтропии испарения различных неполярных, неассоциированных в паровой фазе жидкостей (бензол и его гомологи, сероуглерод, тетрахлорметан, хлорид титана (IV), нафталин) при температуре нормального кипения одинаковы:

16) Расчет среднего и истинного теплового эффекта процессов фазовых превращений:

Аналитический расчет

Графический расчет

Процессы испарения и возгонки

Средний тепловой эффект

График в координатах lnp=f(1/T)

ln p

фп H

Const

H tg R

фп

фп H 1

фп H

RT T

lnp

1 2

T2 T1

Истинный тепловой эффект

График в координатах

p=f(T)

lnp=f(T)

фп HT

RT 2

H RT 2tg

фпCp,T

фп

lg p ln p

d ln p

фпUT

lnp

2,303

фп

фп ST

Процессы плавления

dp	пл H	пл H T плV	dp
dT	T плV		dT

	dp			пл H			tg пл H T плVtg
	dT			T плV			tg пл H T плVtg
	dT			T плV
ln p			A		B
ln p			A		T			возг H BR tg R
		тв			T			возг H BR tg R
		тв

ln p			A			B		исп H B R tg R
ln p			A					исп H B R tg R
		ж				T
						T

пл H возг H исп H

lnp

17) Необходимые таблицы из справочника А.А. Равделя:

№	Страница	Название таблицы
24	30	Температуры возгонки или кипения некоторых веществ при давлении ниже атмосферного или равном
24	30	ему
		ему
28	38	Равновесия фаз в одно-, двух- и трехкомпонентных системах
41	63	Термодинамические константы равновесия важнейших газовых реакций в зависимости от температуры
44	72	Термодинамические свойства простых веществ, соединений и ионов в водном растворе и жидком ам-
44	72	миаке
		миаке
45	92	Величина Mn для вычисления стандартного изменения энергии Гиббса по методу Темкина и Шварцмана
49	97	Логарифмы констант равновесия реакций образования некоторых веществ
50	102	Приведенная энергия Гиббса, приращение энтальпии и стандартная теплота образования (при T=0 К)
50	102	некоторых веществ в состоянии идеального газа
		некоторых веществ в состоянии идеального газа

Памятка с необходимыми формулами в разделе: «Термодинамика растворов»

Мы будем обозначать компоненты в соответствии с системой «растворитель- растворенное вещество»

1) Способы выражения концентрации раствора формулы:

2 x2

1000n2

1000g2

M2 g1

M 2

mM1

CM1

n n

C M

2 M 2

1 M1

mM1 1000

2 x2

x2 M 2

mM 2

CM 2

g1 g2

x1M1 x2 M 2

mM2 1000

1000n2

1000g2

1000x2

1000C

M2 g1

x1M1

x1M 2

CM2

1000m

x1M1 x2 M 2

M 2

mM2 1000

2) Свойства растворов:

парциальная молярная величина (свойство) (ПМВ или ПМС):

;

ni p,T ,n

j i

относительная парциальная молярная величина (свойство) (ОПМВ или ОПМС): Li Li Loi ;

функция смешения: mix L n1 L1 n2 L2 .

Первое уравнение Гиббса-Дюгема:

L1n1 L2n2

4) Функции смешения и различные законы для растворов:

Идеальные

Предельно

Реальные

разбавленные

mixV 0

i xi

p po a

V n1V1

n2V2

p1 p1 x1

RT ln a

mix H 0

H n1H1

n2 H2

p2 K Г x2

mixG RT n1 ln x1 n2 ln x2

V n V

n V

V n V n V

закон Генри

mix

S o

R ln x

V1o

mix H n1 H

1 n2 H

H n1H

n2 H

mixG n1 1 n2 2

RT n1 ln a1

n2 ln a2

R n ln x n ln x

R ln x1

S n S n S

mix

S n

H T

RT ln x1

косвенный

pi pi xi

mix

2 2

путь

mix

RT n ln

n ln

закон Рауля

mix

5) Коллигативные свойства растворов неэлектролитов:

Понижение давления насыщенного пара над раствором:

1 x

;

p g

Повышение температуры кипения раствора:

Tкипo

,1 2 M1

m Em M

g 1000E

;

кип

1000 исп H1

g1 кипT

E эбуллиоскопическая

постоянная

Понижение температуры отвердевания (замерзания):

Tплo ,1 2 M1

m Km

g 1000K

;

отв

1000 пл H1

g1 отвT

К криоскопическая

постоянная

Осмотическое давление: CRT M2

g2 RT

1 / 21 2 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке 2 семестр (+ подготовка к экзу)

#
29.09.202217.59 Mб337Ответы на вопросы экзамена фх 2 семестр.pdf
#
29.09.2022912.51 Кб37Приложения в помощь.pdf
#
29.09.20222.37 Mб19Электрохимия Белик.pdf