Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Задачи к экзамену.doc
Скачиваний:
15
Добавлен:
28.03.2016
Размер:
152.06 Кб
Скачать

КонтрольнЫе Задачи для подготовки к государственному экзамену по специальности химиЯ

2010 год

(Решение выделенных задач необходимо представить в письменном виде в экзаменационную комиссию за 5 дней до экзамена)

I Термодинамика, растворы , электрохимия

1 0.85 моль идеального газа, первоначально находившегося под давлением 15 атм при  300 К, расширяется изотермически, пока давление не станет равным 1 атм. Рассчитать совершенную при этом работу, если расширение проводится а) обратимо и б) против постоянного давления.

2 Энергия разрыва связи в молекуле Н2равна 436 кДж/моль, а энергия разрыва связи в молекуле N2равна 941.3 кДж/моль. Какова энтальпия атомизации аммиака, если энтальпия образования аммиака равна –46.2 кДж/моль?

3 Энтальпия растворения безводного сульфата лития равна (– 26,71 кДж/моль), а моногидрата этой соли (– 14,31 кДж/моль). Рассчитайте тепловой эффект образования кристаллогидрата из безводной соли и воды. Определите массовую долю воды в частично выветренном кристаллогидрате, если энтальпия растворения 1 кг его равна (–146,0 кДж).

4 При сгорании 17,2 г гексана выделилось 840 кДж теплоты. При сгорании 41,8 г смеси бутана и пентана выделилось 2058 кДж теплоты. Каково молярное соотношение бутана и пентана в смеси, если известно, что в гомологическом ряду алканов теплота сгорания увеличивается на 660 кДж на каждый моль СН2- групп?

5 При сжигании 1,0 л бутана (н.у.) в избытке кислорода выделяется 128,5 кДж теплоты, а при сгорании 1,0 г циклогексана в тех же условиях выделяется 47,1 кДж теплоты. Вычислите средние энергии связей С – С и С – Н в кДж/моль, если известны теплоты образования ΔfН(Н2О(ж)) = – 286 кДж/моль и ΔfН(СО2) = – 394 кДж/моль, а энергии атомизации графита и диссоциации молекулы водорода равны 715 и 436 кДж/моль соответственно.

6 Оцените энергию связи в молекуле азота, если известны теплоты образования аммиака ΔfН(NH3) = – 46,2 кДж/моль и гидразина ΔfН(N2H4(г)) = 95,4 кДж/моль, а энергия связи N – N в молекуле гидразина равна 160 кДж/моль.

7 Энергия Гельмгольца одного моля некоторого вещества записывается следующим образом:

F = a + T(bcblnTglnV),

где a, b, c, gконстанты. Найдите давление, энтропию и теплоемкость CV этого тела.

8 Давление пара толуола составляет 60 мм рт. ст. при температуре 40.3 оС и 20 мм рт. ст. при 18.4оС. Вычислить теплоту испарения и давление пара при 25оС.

9 Давление пара жидкого нафталина С10Н8равно 10 мм рт.ст. при 85,80С и 40 мм рт.ст. при 119,30С. Определите энтальпию испарения, нормальную точку кипения и энтропию испарения в нормальной точке кипения.

10 Широко применяемый антифриз для радиаторов автомобилей содержит этиленгликоль. В каком объемном соотношении нужно смешать воду и этиленгликоль (плотность этиленгликоля 1,11 г/см3) для получения антифриза, если объем радиатора 7,5 л, а температура воздуха в самый холодный день достигает (–200С).

11 Навеску сахарозы 68,4 г растворили в 1000 г воды. Рассчитайте: а) давление пара; б) осмотическое давление; в) температуру замерзания; г) температуру кипения. Давление пара чистой воды при 20 0С равно 2314,9 Па. Криоскопическая и эбуллиоскопическая константы воды равны 1,86 и 0,51 К·кг/моль, соответственно.

12 Содержание углекислого газа в воздухе составляет 0,032 об%(мол%). Оцените молярную концентрацию СО2 в насыщенной этим газом дождевой воде при 250С и давлении 1 атм, если константа Генри при этой температуре равна 1,67·108 Па. Каково значение рН дождевой воды, если считать, что растворенный углекислый газ превратился в слабую угольную кислоту?

13 При 10000С и общем давлении 30 атм в равновесной смеси

СО2(газ) + С ( тв ) ↔ 2 СО(газ)

содержится 17 мол.% углекислого газа – рассчитать из этого условия константу равновесия, считая для простоты, что для реакции был взят 1 моль СО2.Какая объемная доля СО2(газ) будет в равновесной смеси при общем давлении 20 атм? При каком давлении содержание СО2(газ) в смеси будет 25%?

(В газовых смесях мольные и объемные доли газов равны. Кр=121,57 при 1273К ;

φ (СО2) = 12,57% при 20 атм ; φ (СО2) = 25% при 54,03 атм )

14 Метан можно превратить в ацетилен по реакции:

2СН4 ↔ С2Н2 + 3 Н2

Δf Н0298, кДж/моль - 74,85 226,75 0

S0298, Дж/моль·К 186,27 200,82 130,52

а) Оцените величины ΔG0T в приближении Улиха при трех температурах 1000, 1500, 20000С и по их знаку качественно определите положение равновесия при стандартном давлении 1 атм. Нарисуйте график температурной зависимости ΔG0T и рассчитайте температуру Т*, при которой происходит инверсия знака ΔG0T ( Т* = 1712К ).

б) Оцените значения констант равновесия Кр(Т) при указанных температурах,

в) Запишите выражение для константы равновесия через равновесные парциальные давления участников реакции и на основе закона Дальтона выведите уравнение связи между константой равновесия Кр(Т), общим давлением газовой смеси Робщ [ атм] и степенью превращения метана α, где ν ( прореаг. метана) = α·ν0 , а ν0 – количество взятого для реакции метана.

г) Рассчитайте степень превращения метана при трех указанных температурах и Робщ = 1 атм и полученные результаты соотнесите с принципом Ле Шателье.

д) Рассчитайте степени превращения метана при 15000С и общих давлениях 0,1 ; 1,0 и 10 атм и полученные результаты соотнесите с принципом Ле Шателье.

( α (0,1 атм) = 0,961 ; α ( 1 атм) = 0,740 ; α ( 10 атм ) = 0,3285 )

15 Каталитический синтез аммиака из простых веществ 3 H2 (газ)+N2 (газ) 2NH3 (газ)

проводят в промышленности при температурах 450 – 5500С и давлениях 200 – 500 атм

( метод Габера - Боша, Ноб. премия по химии 1918 и 1931 г.).

а) На основе выражения для константы равновесия Крвыведите формулу для расчета равновесного выхода продукта реакции при общем давлении газовой смеси Р атм, если исходная смесь реагентов является стехиометрической ( 3моль водорода : 1моль азота ). Равновесный выход обратимой реакции

η = n(NH3/равновесный) /n(NH3/теор. возможный)