Збірник задач
.pdf
Другий закон термодинаміки
3. Знайдіть зміну ентропії при нагріванні 1 моль ацетону від 25 до 100 °С, якщо питома теплота випаровування ацетону дорівнює 514,6 Дж/г, температура кипіння становить 56°С, молярні теплоємності рідкого ацетону
Ср(р) = 125 Дж/(моль·К),
пари ацетону
Ср(п) = 22,47+ 201,8·10–3 T – 63,5 10–6 T 2 Дж/(моль·К).
4. При зберіганні хлороформу в результаті окислення киснем повітря може утворитись домішка отруйного газу фосгену, який знешкоджують добавкою невеликої кількості етилового спирту:
COCl |
(г) 2C H OH (p) |
C H |
|
O (p) 2HCl (г) . |
|
2 |
2 |
5 |
5 |
10 |
3 |
Розрахуйте зміну ентропії в результаті реакції за стандартних умов.
5. Знайдіть зміну ентропії при нагріванні 1 моль 2,2-диме- токсипропану, який використовують у синтезі вітамінів А та Е, від 20 до 50°С, якщо залежність молярної теплоємності 2,2-диметок- сипропану від температури описується рівнянням
3 |
10 |
5 2 |
C 2,7597 7,898 10 Т 1,9 |
Т Дж/(моль K). |
p
6. Обчисліть зміну ентропії при нагріванні 1 моль хлороформу від 25 до 80 °С, якщо молярна теплота випаровування хлороформу дорівнює 28,39 кДж/моль, температура кипіння 61,3 °С, молярні теплоємності рідкого хлороформу
Ср (р) = 116,3 Дж/(моль К),
пари хлороформу
Ср(п) = 29,50 + 148,90·10–3 Т – 90,70·10–6 Т2 Дж/(моль К).
7.Обчисліть зміну ентропії при плавленні 12 г протигрибкового антибіотика гризеофульвіну, якщо його питома теплота плавлення становить 99,0 Дж/г, а температура плавлення — 217 °С.
8.При 25 °С ентропії ромбічної і моноклінної сірки дорівнюють відповідно 31,88 і 32,55 Дж/(моль К), а теплоти утворення становлять 0,00 і 0,30 кДж/моль. Розрахуйте G для процесу
Sромб ο Sмон при 25 °С.
21
Збірник задач з фізичної та колоїдної хімії
9. Біохімічний процес бродіння глюкози іде за рівнянням
C H |
|
O |
(кр) ο 2С Н ОН (р) 2СО (г). |
||
6 |
12 |
6 |
2 |
5 |
2 |
Розрахуйте зміну енергії Гіббса цієї реакції за стандартних умов, використовуючи дані для ентальпій утворення і абсолютних ентропій (дод. 1).
10.Обчисліть ентропію активації ацетолізу діазокетону (протипухлинного препарату) при 298 К, якщо вільна енергія і ентальпія активації дорівнюють відповідно 94,26 і 77,87 кДж/моль.
11.При біохімічному процесі гліколізу відбуваються такі реак-
ції:
3-фосфогліцерат 3– ο 2-фосфогліцерат3–, Gχ = 4,44 кДж/моль;
2-фосфогліцерат3–ο2-фосфоенолпіруват3–+ Н2О, Gχ = = –2,68 кДж/моль;
3-фосфоенолпіруват3– + АДФ3– + Н+ ο піруват– + АТФ4–, Gχ = = – 25,52 кДж/моль
(cимвол Gχ означає, що G0 розраховується для реакції при фізіологічному значенні рН = 7). Розрахуйте Gχ для реакції
3-фосфогліцерат3– + АДФ3– + Н+ ο піруват– + АТФ4– + Н2О. Який висновок можна зробити стосовно напрямку реакції?
12.За даними таблиці стандартних термодинамічних величин (дод. 1) розрахуйте Н, S, G для реакції окислення 1 моль глюкози за стандартних умов.
13.Яка максимальна механічна робота може бути виконана людиною в результаті окислення 2 г глюкози, якщо ККД живого організму дорівнює 0,4?
14.Гексаметилентетрамін (уротропін) одержують за реакцією
6СН2О (г) + 4NH3 (г) = (СН2)6N4 (кр) + 6Н2О (р). Розрахуйте зміну енергії Гіббса в результаті реакції за стандарт-
них умов за даними дод. 1.
15. Обчисліть зміну енергії Гіббса для реакції утворення карбаміду СО(NH2)2 (кр) за такими даними:
22
Другий закон термодинаміки
СО2(г) + 2NH3(г) = Н2О(г) + СО(NH2)2 (кр), G298 = 1,906 кДж (1);
Н |
|
О(г) = Н (г) + |
1 |
О (г), |
G = 228,61 кДж (2); |
2 |
|
||||
|
2 |
2 |
298 |
||
|
|
|
2 |
|
|
С(графіт) + О2(г) = СО2(г), |
G298 = –394,37 кДж (3); |
||||
N2(г) + 3Н2(г) = 2NH3(г), |
G298 = –32,96 кДж (4). |
||||
16. Оксид миш'яку (III) можна одержати за реакцією
2As S (кр) 9О (г) |
2As O (кр) 6SO (г) |
. |
||||
2 |
3 |
2 |
2 |
3 |
2 |
|
За рівнянням Гіббса — Гельмгольца розрахуйте зміну енергії Гіббса в результаті реакції за стандартних умов.
17. Розрахуйте Gχ для реакції синтезу гліцерол-1-фосфату: гліцерин + АТФ4– ο гліцерол–1–Ф2– + АДФ3– + Н+,
використовуючи дані для гідролізу гліцерол-1-фосфату і АТФ:
АТФ4– + Н2О ο АДФ3– + Ф2– + Н+, Gχ = –29,29 кДж/моль;
Н
гліцерол–1–Ф2– + Н2О ο гліцерин + Ф2– , Gχ = –9,62 кДж/моль.
Н
(символ Gχ означає, що G0 визначається при рН = 7).
18.При вивченні кінетики гідролізу протипухлинного препарату 6-фторурацилу були визначені вільна енергія і ентальпія активації, що становлять відповідно 125,52 і 103,54 кДж/моль. Чому дорівнює ентропія активації гідролізу?
19.Розрахуйте значення Gχ для гідролізу АТФ:
АТФ4– + Н2О ο АДФ3– + Н+ + НРО2– ,
4
використовуючи такі дані:
Ge H OοGa 2- NH , G' 15,69 кДж |
|
|
, |
2 |
4 |
глутамін |
глутамат |
Ga 2- ATФ4– NH ο Ge АДФ3 Н HPO2 ,
4 |
4 |
G' –15,36 кДж,
(символ Gχ означає, що G0 визначено при рН = 7).
20. Обчисліть стандартну зміну енергії Гіббса для хімічної реакції при 25 °C за стандартними значеннями ентальпій утворення і абсолютних ентропій за даними таблиці стандартних величин (дод. 1):
23
Збірник задач з фізичної та колоїдної хімії
Номер
Реакція
варіанту
20.1СО2 (г) + 4Н2 (г) = СН4 (г) + 2Н2О (р)
20.2SO2 (г) + Cl2 (г) = SO2Cl2 (г)
20.3СО (г) + Cl2 (г) = COCl2 (г)
20.4СН3СООН (г) + 2Н2 (г) = 2СН3ОН (г)
20.5Н2 (г) + НСОН (г) = СН3ОН (г)
20.6С2Н5ОН (р) = С2Н4 (г) + Н2О (р)
20.7СН4 (г) + 2Н2S (г) = СS2 (p) + 4H2 (г)
21.Розрахуйте стандартні зміни енергії Гіббса для наведених нижче біохімічних процесів за даними таблиці стандартних термодинамічних величин (дод. 2):
сукцинат2– + 1 О2 ο фумарат2– + Н2О;
2
фумарат2– + Н |
О ο малат2–; |
||||
|
|
|
2 |
|
|
аланін+– + |
1 |
О ο піруват– |
+ NH ; |
||
|
|||||
|
2 |
|
2 |
4 |
|
глікоген + Н |
О ο 2лактат– |
+ 2Н+; |
|||
|
|
2 |
|
|
|
піруват– + Н+ ο ацетальдегід + СО2.
24
|
|
|
Термодинаміка хімічної рівноваги |
|
||||||||||
G |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Глава 3 |
|
|
||||
|
|
|
|
ТЕРМОДИНАМІКА ХІМІЧНОЇ |
||||||||||
Шлях процесуο |
|
|
|
|
РІВНОВАГИ |
|
||||||||
|
|
|
3.1. Константа рівноваги |
|
||||||||||
Константа рівноваги реакції |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
Θ A Θ A |
|
Θ A Θ A , |
(3.1) |
||||||||
|
|
|
1 |
1 |
2 |
2 |
|
|
3 |
|
3 |
4 |
4 |
|
яка відбувається між ідеальними газами, |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
Θ |
|
Θ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p 3 |
p 4 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
K p |
Θ |
|
Θ |
|
, |
|
|
(3.2) |
|
|
|
|
|
|
|
p 1 |
p 2 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
2 |
|
|
|
|
|
де p , p , p , p — рівноважні парціальні тиски. |
|
|||||||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Якщо концентрації реагуючих речовин дані в моль/л або в |
||||||||||||||
молярних частках, то і константу рівноваги виражають через ці |
||||||||||||||
величини: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
cΘ3 |
cΘ 4 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
K |
3 |
|
4 |
|
; |
|
|
(3.3) |
|
|
|
|
|
|
c |
ν |
|
Θ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
c 1 |
c 2 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
xΘ 3 |
xΘ |
4 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
K |
3 |
|
4 . |
|
|
(3.4) |
||
|
|
|
|
|
|
x |
xΘ1 |
xΘ 2 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
2 |
|
|
|
|
|
Константи рівноваги K , K , K |
зв'язані співвідношенням |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
p |
c |
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
K |
|
K (RT) Θ |
|
|
K |
pΘ , |
(3.5) |
|||
|
|
|
|
p |
|
c |
|
|
|
|
x |
заг |
|
|
де pзаг — загальний тиск; Θ — зміна числа молів газоподібних |
||||||||||||||
речовин у результаті реакції. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
3.2. Рівняння ізотерми хімічної реакції |
|
||||||||||||
Зміну енергії Гіббса реакції (3.1) можна обчислити за рівнян- |
||||||||||||||
ням ізотерми: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
25 |
Збірник задач з фізичної та колоїдної хімії
|
p |
Θ |
|
p |
Θ |
|
|
|
|
|
|
3 |
|
4 |
|
|
|
||||
G RT ln |
|
3 |
|
|
4 |
|
ln K |
|
, |
(3.6) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
ν |
Θ |
|
|
p |
|
|
||
|
p |
1 |
p |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
де p , p , p , p — початкові парціальні тиски реагуючих ре-
1 2 3 4
човин.
Якщо початкові парціальні тиски дорівнюють одиниці, то
G0 RT ln K , |
(3.7) |
p |
|
де 'G0 — стандартна зміна енергії Гіббса.
При використанні міжнародної системи одиниць початкові парціальні тиски дорівнюють 1,013·105 (1 атм = 1,013·105 Па). Тоді рівняння (3.7) переходить у
'G0 |
RT ln K p RT ln (1,013 105 ) |
Θ ; |
'G0 |
RT ln K p 95,828 'Θ T , |
(3.8) |
де 'Θ — зміна числа молів газоподібних речовин у результаті реакції (95,828 = 8,314 ln 1,01325 105).
Обчисливши стандартну зміну енергії Гіббса за рівнянням (2.8) або (2.9), визначають константу рівноваги реакції за стандартних умов за рівнянням (3.7) або (3.8).
Знак 'G дозволяє зробити висновок про можливість перебігу даної реакції. Якщо згідно із розрахунком 'G < 0, то реакція може проходити спонтанно в прямому напрямку. Якщо 'G > 0, то дана реакція спонтанно в прямому напрямку не йде, але процес можливий у зворотному напрямку. При 'G = 0 система перебуває у рівновазі.
3.3. Залежність константи рівноваги від
температури
Вплив температури на константу рівноваги виражають рівнянням
d ln K |
|
'H |
|
|
p |
|
. |
(3.9) |
|
|
|
|||
dT |
|
RT 2 |
|
|
Якщо припустити, що в невеликому інтервалі температур 'H = const, інтегрування (3.9) в межах від Т1 до Т2 дає
|
K |
'H |
|
1 |
|
1 |
|
|
|
|
p,2 |
|
|||||||
ln |
|
. |
(3.10) |
||||||
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
K |
R |
|
T |
|
T |
|
|
|
|
p,1 |
|
1 |
2 |
|
||||
26
|
|
Термодинаміка хімічної рівноваги |
|
|
||||||||||
При точному інтегруванні слід ураховувати залежність теплового |
||||||||||||||
ефекту реакції від температури (1.16). |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
Приклади розв’язання задач |
|
|
||||||||||
1. Для реакції РCl5 |
|
|
PCl3 + Cl2 при 523 K і 1,8 105 Па |
|||||||||||
ступінь дисоціації PCl5 становить 0,71. В якому напрямку буде |
||||||||||||||
йти процес, якщо початковий парціальний тиск кожного з газів |
||||||||||||||
дорівнює 1,013 104 Па? |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Р о з в ' я з а н н я . Визначимо константу рівноваги: |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
РCl5 |
|
|
|
|
PCl3 + Cl2 ; |
|
|
|
||
|
|
|
|
n (1 – |
|
) |
|
|
n |
|
n |
|
|
|
|
|
∑ |
n n (1 ) n n |
n (1 ) ; |
|
|
||||||||
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p |
|
p |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
PCl |
|
Cl |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
K |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
PCl |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
(рі — рівноважні тиски реагентів); |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
n (1 |
) |
|
|
|
p |
p |
|
|
|
|
p |
|
; |
p |
|
(1 |
p |
, |
|
PCl |
|
Cl |
|
|
|
заг |
|
PCl |
|
заг |
|
||
|
3 |
|
|
2 |
|
|
) |
|
|
|
5 |
) |
|
|
|
|
|
|
n (1 |
|
|
|
n |
|
|||||
звідси |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
2 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
p |
|
(1 |
) |
|
p |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
заг |
|
|
|
|
заг |
|
|
|
|
|
|
K |
|
(1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
, |
|
|
|
|
|
p |
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
) |
p |
(1 |
) |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
заг |
|
|
|
|
|
|
|
або |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,8 10 |
0,71 |
|
|
5 |
|
|
||||
|
|
K |
|
|
|
|
|
|
|
1,830 10 |
Па. |
|
|
|
|
|
p |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 0,71 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
Знайдемо зміну енергії Гіббса за рівнянням (3.6): |
|
|||||||||||||
G |
8,314 |
|
|
(1,013 10 4 ) 2 |
|
|
|
|
||||||
523 ln |
|
1,013 10 4 |
ln (1,830 10 5 ) |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
12853 |
Дж |
–12,58 |
кДж. |
|
|
|
|
|
|
|||||
Процес іде в прямому напрямку, бо G < 0. |
|
|
||||||||||||
2. Розрахуйте константу рівноваги Kp при 600 К для реакції: |
||||||||||||||
|
|
|
|
2H2 + CO |
|
|
CH3OH (г), |
|
|
|||||
якщо при цій температурі для реакції |
|
|
|
|
||||||||||
|
СН3ОН (г) + СО (г) |
|
|
СН3СООН (г) |
(1) |
|||||||||
|
|
|
|
K |
|
= 2,78 10–9 Па–1, |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
р,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
27 |
|
Збірник задач з фізичної та колоїдної хімії |
|
|||||||||||
а для реакції |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2Н2 + СН3СООН (г) |
2СН3ОН (г) |
(2) |
||||||||
|
|
|
|
K |
|
|
= 6,5 10–6 Па–1. |
|
|
|
|||
|
|
|
|
р, 2 |
|
|
|
|
|
|
|
||
Р о з в ' я з а н н я . При додаванні рівняння (2) до рівняння (1) |
|||||||||||||
одержимо |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2Н2 + СО |
СН3ОН (г). |
|
|
|||||||
Отже, G0 |
G0 G0 . Враховуючи співвідношення (3.7), |
||||||||||||
|
|
|
|
1 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
маємо |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
RT ln K p |
|
RT ln K p,1 RT ln K p, 2 . |
|
|||||||||
Звідси |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ln K p |
|
|
ln K p,1 ln K p, 2 , |
|
|
||||
або |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
K |
K |
K |
|
2,78 10–9 6,5 10–6 |
1,81 10 14 |
Па –2 . |
|||||||
p |
p,1 |
|
p, 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3. Теплоти згоряння водню та оксиду вуглецю (ІІ) дорівнюють |
|||||||||||||
відповідно –241,8 і –283,0 кДж/моль. Визначте склад водяного |
|||||||||||||
газу, що утворився з 1 моль водяної пари і 1 моль оксиду вуглецю |
|||||||||||||
(ІІ) за реакцією |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
Н2О + СО |
|
СО2 + Н2 |
|
|
|
||||
при 600 °С, якщо Kp = 1,39 при 1000 °С. |
|
|
|
|
|||||||||
Р о з в ' я з а н н я . Знаходимо тепловий ефект реакції за рів- |
|||||||||||||
нянням (1.13): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
Н = –283,0 + 241,8 = –41,2 кДж. |
|
||||||||||
Константу рівноваги при 600 °С визначаємо за рівнянням (3.10): |
|||||||||||||
|
ln K |
|
ln 1,39 + |
41,2 103 |
|
400 |
|
2,1126; |
|||||
|
p, |
1 |
|
|
|
|
|
|
873 1273 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
8,314 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
K p,1 |
= 8,27. |
|
|
|
|
||
Визначаємо склад водяного газу при 600 °С: |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
Н2О + СО |
|
СО2 + Н2; |
|
|
|||||
|
|
|
|
1 - х |
1 - х |
|
х |
х |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8,27 = |
|
|
|
; |
x = 0,74; |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
(1- x)2 |
|
|
|
|
|
||
|
>CO |
>H |
0,74 моль; |
>Н О |
>СО |
0,26 моль. |
|||||||
|
2 |
|
2 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
28 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Термодинаміка хімічної рівноваги |
|
|
|
|||||||||
|
4. Розрахуйте константу рівноваги реакції |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
СН3СНО (г) + Н2 |
|
С2Н5ОН (г) |
|
|
||||||||
при 500 К за даними таблиці стандартних термодинамічних вели- |
||||||||||||||||
чин (дод. 1). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Р о з в ' я з а н н я . Знаходимо необхідні дані табл. 3.1 в таб- |
|||||||||||||||
лицях термодинамічних величин (дод. 1): |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблиця 3.1 |
||
|
|
|
|
H 0 |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
G |
, |
Коефіцієнти рівняння Ср = f(T) |
|||||||||
|
|
|
|
f , 298 |
f , 298 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Речовина |
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
6 |
|
–5 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
КДж/моль |
кДж/моль |
а |
|
|
b 10 |
|
c 10 |
cχ·10 |
|||||
СН3СНО (г) |
–166,0 |
–132,95 |
13 |
|
153,50 |
|
–53,70 |
|
|
|||||||
Н2 (г) |
|
0 |
|
0 |
|
27,28 |
|
3,26 |
|
|
|
0,50 |
||||
С2Н5ОН (г) |
–234,80 |
–167,96 |
10,99 |
204,70 |
|
–74,20 |
|
|
||||||||
|
Обчислюємо стандартну зміну енергії Гіббса за рівнянням |
|||||||||||||||
(2.9): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
G |
= –167,96 + 132,95 = –35,01 кДж. |
|
|
||||||||||
|
Розраховуємо константу рівноваги при 298 К за рівнянням |
|||||||||||||||
(3.8): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Θ |
= –1; – 35010 = – 8,314 298 ln K p,1 |
+ 95,828 (–1) 298; |
|||||||||||||
|
|
|
– 35010 + 95,828 298 |
|
|
|
|
|
|
|
|
–1 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ln K p,1 = |
8,314 |
298 |
|
2,6047; K p,1 |
= 13,527 Па . |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Визначаємо тепловий ефект реакції при 298 К за рівнянням |
|||||||||||||||
(1.12): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
Н298 = –234,80 + 166,0 = –68,80 кДж. |
|
|
|||||||||||
|
Визначаємо тепловий ефект реакції при 500 К за рівнянням |
|||||||||||||||
(1.16): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
H |
|
= –68800 – 29,29(500– 298)+ |
1 47,94 10 3 (5002 2982 ) |
|||||||||||||
|
|
500 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
1 |
|
71610 |
|
||
|
20,5 10 6 (5003 2983 ) 0,50 105 |
|
|
|
Дж = |
|||||||||||
|
3 |
|
|
|
|
|
|
298 |
|
500 |
|
|
|
|||
|
–71,61 кДж. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Знаходимо константу рівноваги при 500 К за рівнянням |
|||||||||||||||
(3.10): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
71610 |
1 |
|
|
1 |
|
|
9,0722; |
|
|
|
|
|
|
ln K p,2 |
= 2,6047 – |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
8,314 298 |
500 |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
–4 |
|
–1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
K p,2 |
= 1,148 10 |
Па . |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
29 |
|
Збірник задач з фізичної та колоїдної хімії |
||
|
Задачі |
|
|
|
1. Метиловий ефір метоксиоцтової кислоти (напівпродукт |
||
виробництва вітаміну В6) одержують за реакцією |
|
||
|
СН3ОСН2СООН + СН3ОН |
СН3ОСН2СООСН3 + Н2О. |
|
|
Обчисліть константу рівноваги Kc реакції, якщо із 1 моль |
||
кислоти і 1 моль спирту до моменту досягнення рівноваги утво- |
|||
рюється 0,562 моль эфіру. |
|
|
|
|
2. При змішуванні 1 моль оцтової кислоти і 1 моль етанолу |
||
відбувається реакція |
|
|
|
|
СН3СООН + С2Н5ОН |
СН3СООС2Н5 + Н2О. |
|
|
При досягненні рівноваги у реакційній суміші містяться |
||
1 |
моль кислоти, 1 моль спирту, 2 моль ефіру і |
2 моль води. |
|
3 |
3 |
3 |
3 |
Розрахуйте кількість ефіру, яка буде у реакційній суміші при |
|||
досягненні рівноваги, якщо взяти 1 моль кислоти і 2 моль спирту. |
|||
|
3. При 375 К константа рівноваги Kc реакції одержання хло- |
||
риду сульфурілу |
|
|
|
|
SO2 + Cl2 |
SO2Cl2 |
|
дорівнює 9,27 л/моль. Визначте рівноважну концентрацію хлориду |
|||
сульфурілу, якщо вихідні концентрації діоксиду сірки і хлору |
|||
дорівнюють 1 моль/л. |
|
|
|
|
4. Розрахуйте константу рівноваги Kc реакції |
|
|
|
2С2Н5ОН + СН3СНО |
СН3СН(ОС2Н5)2 + Н2О, |
|
якщо суміш 1 моль етилового спирту і 0,091 моль ацетальдегіду |
|||
в рівноважному стані при 298 К займає об'єм 63 л. При цьому в |
|||
реакцію вступає 90,72 % ацетальдегіду. |
|
||
|
5. Константа рівноваги Kc реакції: |
|
|
|
Аспартат – – + |
Фумарат – – + NH |
|
|
|
4 |
|
дорівнює 5,1 10–3 моль/л при 300,5 К. Скільки відсотків аспартату |
|||
перетвориться у фумарат, якщо вихідна концентрація аспартату |
|||
становить 0,5 моль/л? |
|
|
|
|
6. Амілен і оцтова кислота реагують згідно з рівнянням |
||
|
С5Н10 + СН3СООН |
СН3СООС5Н11. |
|
30 |
|
|
|