- •Тема 1. Второй закон термодинамики.
- •94. Определите изменение энтропии для реакции
- •Решение.
- •Решение.
- •121. Рассчитайте давления, при которых графит и алмаз находятся в равновесии для интервала температур 298—4000 к. При расчете используйте следующие данные для равновесия с (графит) с (алмаз):
- •Решение.
- •Решение.
- •Многовариантные задачи
- •Решение.
- •Тема 2. Характеристические функции
- •Решение:
- •Решение.
- •Решение.
- •Решение.
Тема 2. Характеристические функции
1. Определить изменение энтропии и изобарно-изотермического потенциала при стандартных условиях для реакции:
Fe304 + СО = ЗFeО + С02 если стандартные энтропии FeO,CO2, Fe304 СО соответственно равны: 58,79; 213,6; 151,46; 197,4 Дж/мольК, а стандартные величины равны: -216,0; -394,89; -1010; -137,4 кДж/моль. Возможен ли данный процесс при стандартных условиях?
Решение.
Вычисляем реакции
Вычисляем реакции:
Так как > 0, то при стандартных условиях данный процесс невозможен.
Ответ:
2. Определите изменение изобарно-изотермического потенциала для реакции Ni + 2Н2О(Ж) = NH4NO2 и дайте заключение о возможности ее протекания при стандартных условиях, если G°(H20(ж))= -237,5 кДж/моль и G°(NH4N02)=+115,94 кДж/моль.
Решение.
G°=G°(NH4N02)-G°(H20(ж))=115,94-2(237,5)=590,94 кДж/моль
Ответ: 590,94 кДж/моль
3. Вычислите стандартное изменение изобарного потенциала Δдля реакции хлорирования метана СН4 + Сl2 = СНзС1(г) + НС1, используя табличные значения ΔН и ΔS для всех веществ, участвующих в данной реакции.
Решение.
Δ
Δ
Ответ: -102,73 кДж/моль
4. Вычислите стандартное изменение изобарного потенциала язя реакции горения ацетона СНз-СО-СНз(г), + 402= ЗСО2 + ЗН2Ож). Необходимые величины энтальпии и энтропии реагирующих веществ возьмите из справочника.
Решение.
Δ
Δ
Ответ: -1742,9 кДж/моль
5. Выясните возможность получения металлического кадмия из сульфида кадмия (II) восстановлением оксидом углерода (II) по реакции:
2CdS (кр.) +2СO (г.)=CO2 (г.)+СS2 (г.)+2Сd
Решение.
для СO2 (г.)- кДж/моль
для CS2 (г.)- кДж/моль
для - кДж/моль
для CdS (кр.)- кДж/моль
для СO (г.)- кДж/моль
Воспользовавшись следствием из закона Гесса, получаем:
кДж/моль
Таким образом, данная реакция при нормальных условиях самопроизвольно протекать не может.
Ответ: реакция протекать не может.
6. Установлено, что химические процессы, для которых , можно использовать в химической технологии. Определите температурные границы технологического использования реакции:
C2H6 (г.)=С2H4 (г.)+H2 (г.)
Решение.
По данным задачи требуется определить выполнение условия:
Значения и определим, воспользовавшись следствиями из закона Гесса. Находим:
для C2H6 (г.) - кДж/моль; Дж/моль ∙К;
для С2H4 (г.) - кДж/моль; Дж/моль ∙К;
для H2 (г.) - кДж/моль; Дж/моль ∙К
Далее, воспользовавшись ранее выведенным выражением, получаем: T136,97/ 120,48=1137 K=868
Ответ: 868
7. Пользуясь зависимостью: (Дж/моль)
Справедливой для неполярных веществ, и принимая пар за идеальный газ, рассчитайте теплоту, работу и изменения энтропии, энтальпии и внутренней энергии при испарении 1 моль нижеприведенных веществ при нормальном давлении:
а) изопрен, б) бензол, в) циклогексан, г) гексан, д) стирол,
Решение.
Дж/моль
Дж/К
25,87=x+1∙8,314∙309∙
X=23,3
кДж
A= кДж
Ответ: для а) 25,87 кДж; 2,55 кДж; 84,21 Дж/К; 25,87 кДж; 23,32 кДж.
8. Рассчитайте ΔG, если температура кипения 351 К для процессов:
C2H6O (ж, Р=1,01∙105Па)= C2H6O (г, Р=9,09∙104Па),
C2H6O (ж, Р=1,01∙105Па)= C2H6O (г, Р=1,01∙105Па),
C2H6O (ж, Р=1,01∙105Па)= C2H6O (г, Р=1,11∙105Па).
Решение.
ΔG1=RKlnp2/p1=8,314∙351n9,09∙104/1,01∙105=-307,46Дж/моль
ΔG2=8,314∙351ln1=0
ΔG3=8,314∙351ln1,11∙105/1,01∙105=275,5 Дж/моль
Ответ: -307,46Дж/моль, 0, 275,5 Дж/моль
9. Вычислить изменение изобарного потенциала для процесса перехода 1 моль жидкого бензола при температуре кипения 80,1°С и давлении P1 в газообразный при Р2 и обратно для трех случаев: 1) P1 = 1,013∙105 н/м2 и Р2=9,11∙104 н/м2; 2) P1=1,013∙105 н/м2 и Р2 = 1,013∙105 н/м2; 3) Р1 = 101,3∙105 н/м2 и Р2= 1,114∙105 н/м2.
Решение.
1)
2)
3)
Ответ: -311,56;0;-13240,27
10-15. Найти изменение изобарного потенциала при сжатии 1 моль указанной жидкости от P1 до Р2 при 0°С. Сжимаемостью жидкости в указанном интервале давлений пренебречь.
Номер Задачи |
Жидкость |
Плотность г/см3 |
Давление, н/м2∙ |
|
10 |
Четырёххлористый Углерод |
1,633 |
1,013 |
10,13 |
11 |
Анилин |
1,039 |
0,506 |
4,05 |
12 |
Нитробензол |
1,223 |
1,013 |
6,078 |
13 |
Хлорбензол |
1,128 |
1,216 |
9,72 |
14 |
Хлороформ |
1,526 |
1,013 |
8,10 |
15 |
Бензол |
0,879 |
1,013 |
5,065 |