Г.Д. Бахтина, г.П. Духанин, ж.Н. Малышева

Сборник

Примеров и задач

По физической химии

Волгоград 2006

УДК 541.1

Рецензенты: В.Т. Фомичев, А.К. Брель.

Г.Д. Бахтина, Г.П. Духанин, Ж.Н. Малышева. Сборник примеров и задач по физической химии: Учебное пособие/ Волгоград. гос. техн. ун-т.– Волгоград, 2006.– 132 с.

ISBN

Учебное пособие предназначено для практических занятий по дисциплине “Физическая химия”. В пособии кратко изложен теоретический материал по ряду разделов курса, приводятся примеры решения задач, задания для самостоятельной работы, многовариантные задачи для семестровых работ, необходимый справочный материал.

Предназначено для студентов, обучающихся по направлениям 550500, 551800, 651400.

Ил. – . Табл. 32. Библиогр. 10.

Печатается по решению редакционно-издательского совета Волгоградского государственного технического университета

ISBN © Волгоградский

государственный

технический

университет

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНА-

МИКИ И ЕЕ ПРИЛОЖЕНИЕ ДЛЯ РАСЧЕТА РАВНОВЕСИЙ . . . . 6

1.1. Основные понятия термодинамики. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

2. Первый закон термодинамики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7

3. Теплоемкость. Зависимость теплоемкости от температуры.

Расчет количества теплоты, необходимой для нагревания

веществ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

2. Термохимия. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12

   1. Закон Гесса. Расчет тепловых эффектов химических

реакций при стандартных условиях. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

1. Расчет тепловых эффектов химических реакций при нестандартной температуре с применением уравнения Кирхгофа. . . . . . . .18

2. Второй и третий законы термодинамики. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

   1. Расчет изменений энтропии при физических процессах. . . 23

   2. Расчет изменений энтропии химической реакции. . . . . . . . . 28

   3. Определение возможности самопроизвольного протекания

химических процессов. Расчет изменения энергии

Гиббса и изменения энергии Гельмгольца.. . . . . . . . . . . 31

2. Химическое равновесие. Расчет констант равновесия

обратимых химических реакций.. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . .37

2. Фазовые равновесия в однокомпонентных системах.

Уравнение Клапейрона–Клаузиуса и его применение для

расчета теплоты испарения, давления насыщенного пара и

температуры кипения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

2. СВОЙСТВА РАСТВОРОВ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

1. Способы задания концентрации растворов. . . . . . . . . . . . . . . . . . .51

2. Закон Рауля. Расчет характеристик разбавленных

растворов по понижению температуры замерзания и по

повышению температуры кипения.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .54

2. ЭЛЕКТРОХИМИЯ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

   1. Расчет характеристик растворов электролитов . . . . . . . . . . . . . . 60

   2. Электрическая проводимость растворов электролитов . . . . . . . . 65

   3. Расчет термодинамических характеристик гальванических

элементов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

4. Законы электролиза Фарадея и их применение для расчета

количественных характеристик процесса электролиза. . . . . . . . .82

2. ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86

   1. Кинетические уравнения гомогенных химических реакций. . . . .86

   2. Влияние температуры на скорость химических реакций.

Применение правила Вант-Гоффа и уравнения Аррениуса. . . . . 93

5. ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ . . . . . . . . . . . . . . 97

1. Задачи к главе “Основные положения химической термоди-намики и ее приложение для расчета равновесий”. . . . . . . . . . . . 97

2. Задачи к главе “Свойства растворов”. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101

3. Задачи к главе “Электрохимия”. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .102

4. Задачи к главе “Химическая кинетика”. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104

6. МНОГОВАРИАНТНЫЕ СЕМЕСТРОВЫЕ ЗАДАНИЯ. . . . . . . . . . . . 105

6.1. Семестровое задание № 1 “Термодинамика химических

реакций”. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .105

6.2. Семестровое задание № 2 (комплекс задач). . . . . . . . . . . . .108 6.2.1. Расчет концентрации растворов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108

6.2.2. Расчет теплоты испарения и давлений насыщенного

пара ииндивидуальных веществ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110

6.2.3. Расчет термодинамических характеристик химической

реакции, проходящей в гальваническом элементе. . . . . . . . 112

6.2.4. Расчет кинетических характеристик химической

реакции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .114