Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего, профессионального образования

Казанский государственный технологический университет

Физическая химия

К О Н Т Р О Л Ь Н Ы Е З А Д А Н И Я

Для студентов заочных отделений

технологических специальностей

Казань 2007

УДК 541.18

Физическая химия: Контрольные задания для студентов заочных отделений технологических специальностей/ cост.: М. А. Хусаинов, Д. М. Торсуев. - Казань: Изд-во Казан. Гос. Технол. Ун-та, 2007. 38 с.

Рассмотрены индивидуальные многовариантные контрольные задания для внеаудиторной самостоятельной работы студентов заочных отделений специальностей технологического профиля. Задания составлены в соответствии с программой ГОС ВПО и требованиями к уровню подготовки выпускников химико-технологических специальностей.

Подготовлены на кафедре физической и коллоидной химии.

Печатаются по решению методической комиссии по циклу

общих математических и естественнонаучных дисциплин.

Рецензенты: проф. П. А. Гуревич

доц. А. А. Гайфуллин

Выбор вариантов задач

Вариант каждого номера задачи для конкретной контрольной работы выбирается по двум последним цифрам шифра. Если две последние цифры шифра больше числа вариантов задачи, две последние цифры шифра делим на число вариантов задачи углом, т.е. без калькулятора. Остаток от деления и есть номер варианта вашей задачи. Например, две последние цифры шифра 58, а число вариантов задачи 20 деление будет выглядеть так: 58 |20

40 2

18

Остаток от деления получился 18, значит, решается задача 18 варианта.

Если две последние цифры шифра меньше числа вариантов задачи, то число вариантов задачи делим на две последние цифры шифра. Остаток от деления будет выбранным вариантом задачи.

Если деление происходит без остатка, решается задача 10 варианта.

Указания к выполнению работы.

Решение заданий обязательно привести с обоснованием выбора путей решения, ссылками на изучаемые закономерности, правила, законы, следствия из законов. Само решение прокомментировать и пояснить полученные результаты.

Указания к оформлению работы.

Работа должна иметь титульный лист с указанием названия изучаемого предмета, номера контрольной работы, шифра (или № зачётной книжки), факультета, номера группы, фамилии, имени и отчества, домашнего адреса.

Указанные выходные данные для титульного листа должны быть разброчиво написаны от руки или напечатаны на принтере

Работа должна быть представлена написанной от руки на любой тетради, или белых листах формата А-4.

Контрольная работа 1

З а д а ч а 1. Вычислите стандартную теплоту образования соединения из простых веществ, если известна его теплота сгорания при Т= 298К и давлении 1,013310⁵ Па. (табл.1).

Принять, что продукты сгорания  СО₂ (г), Н₂О (ж) и N₂ (г). Теплоты сгорания простых веществ: С_графит + О₂ = СО₂ (г) 393,795  10³ Дж/моль;

Н₂ +¹/₂О₂  Н₂О (ж)  286,043  10³ Дж/моль

Т а б л и ц а 1

Вариант	Вещество	Нсгор10-3, Дж/моль	Вариант	Вещество	Нсгор10-3, Дж/моль
1	СН4NO2 (тв) мочевина	 634,749	11	С4Н10 (г) бутан	 2879,191
2	СН3NO2 (ж) нитрометан	709,278	12	5Н12О (ж) амиловый спирт	 3323,222
3	С2Н5NO2 (ж) нитроэтан	 981,852	13	С6Н6О (тв) фенол	 3024,851
4	С2Н6О2 (ж) этиленгликоль	 1180,315	14	С6Н6О2 (тв) гидрохинон	 2862,519
5	С3Н8О3 (ж) глицерин	 1662,239	15	С6Н7N анилин	 3398,588
6	С2Н7N (ж) диметиламин	 1774,229	16	С7Н6О2 (тв) бензойная кислота	 3229,014
7	С3Н6О (ж) ацетон	 1787,012	17	С5Н5N (ж) пиридин	 2577,140
8	С4Н6 (г) 1,2 бутадиен	 2595,647	18	С5Н10О2 (ж) валериановая кислота	 2853,859
9	С3Н3N (г) акрилонитрил	 1945,699	19	С7Н8 (ж) толуол	 3950,769
10	С3Н8О (ж) пропиловый спирт	 2011,853	20	С8Н18 (г) октан	 5516,163

З а д а ч а 2. Вычислите тепловой эффект реакции при температуре Т и определите, насколько при этой температуре отличается Q_р от Q_v (тепловой эффект реакции при постоянном давлении от теплового эффекта при постоянном объёме).(табл.2).

Т а б л и ц а 2

Вари ант	Реакция	Т, К	Вари ант	Реакция	Т, К
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12	2Н2 + СО = СН3ОН (г) 4НСl + О2 = 2Н2О (г) + Сl2 NH4Cl (тв) = NH3 + HCl 2N2 + 6H2O = 4NH3 + 3O2 4NO + 6H2O (г) = 4NH3+ O2 2NO2 = 2NO + O2 Mg(OH)2 = MgO + H2O CaCO3 = CaO + CO2 N2O4 = 2NO2 Ca(OH)2 = CaO + H2O (г) S + 2H2O (г) = SO2 + 2H2 S + 2CO2 = SO2 + 2CO	500 600 500 950 800 500 400 700 400 350 900 800	13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24	2SO2 + O2 = 2SO3 (г) SO2 + Cl2 = SO2Cl2 (г) СO +3H2 = CH4 + H2O (г) 2CO + SO2 = S (г) +2CO2 CO + Cl2 = COCl2 (г) СО2 + Н2 = СО + Н2О (г) СО2 + 4Н2 = СН4 +2Н2О (г) 2СО2 = 2СО + О2 СН4 + СО2 = 2СО + 2Н2 С2Н6 = С2Н4 + Н2 С2Н5ОН (г) = С2Н4 +Н2О (г) СН3СОН(г) + Н2 = С2Н5ОН (г)	600 400 900 700 400 900 800 500 400 500 400 450

З а д а ч а 3. 1. Найдите изменение энтропии g кг вещества при нагревании (охлаждении) в интервале температур от Т₁ до Т₂, если известны температуры плавления и кипения, средние теплоёмкости, теплоты плавления и испарения (табл.3)

2. Вычислите, чему равны изменения энтропии, энергии Гиббса, энергии Гельмгольца, внутренней энергии, энтальпии и работу расширения, если 1 моль вещества, пары которого подчиняются законам идеальных газов, переходит при нормальной температуре кипения из жидкого в парообразное состояние.

Т а б л и ц а 3

Вариант	вещество (твёрдое)	g, кг	Т1	Т2	Плавление		Испарение		Удельная теплоёмкость Дж/ (кгК)
					Т пл	пл 103, Дж/ моль	Тн.т.к	Нисп 103, Дж/ моль	Сртв 10-3	Срж 10-3	Сpг 10-3
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
1 2 3 4	Br2 Н2О Hg CCl4	20 27 50 15	240 260 220 250	350 400 650 370	265,9 273,2 234,3 250,3	10,551 6,138 2,332 2,512	333,2 373,2 620,2 349,9	20,733 45,069 63,642 30,021	0,674 0,570 0,137 ----	0,461 4,187 0,139 0,846	0,225 1,919 0,104 0,543

Окончание табл. 3

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18	НСООН СН3ОН СН3СООН СНСJ3 (СН3)2СО (С2Н5)2О н - С5Н12 С6Н6 н - С6Н14 С6Н5СН3 С6Н12 С10Н8 С6Н5С2Н5 С8Н10 (ксилол)	20 25 30 20 25 20 40 25 30 50 40 50 25 30	260 175 260 209 160 140 143 260 177 160 260 300 286 277	400 400 430 350 350 350 330 400 350 400 400 350 450 450	281,5 175,3 289,8 209,7 178,6 156,9 143,5 278,7 177,8 178,2 279,7 353,5 286,5 277,9	12,687 3,170 11,724 9,211 5,719 7,537 8,421 9,836 13,038 6,624 2,679 19,302 17,125 11,282	373,7 337,9 391,4 334,4 329,2 307,2 309,3 353,3 341,9 383,8 354,2 491,2 411,4 419,2	23,112 35,296 24,410 29,323 31,886 26,713 25,813 30,774 28,890 33,538 30,733 43,541 36,691 36,720	1,620 ---- 2,039 ---- 2,261 1,256 ---- 1,468 ---- 0,921 1,507 1,612 ---- ----	2,135 2,512 2,057 0,96 2,177 2,215 2,261 1,842 2,248 1,884 1,842 2,094 1,964 1,717	1,058 1,371 1,197 0,545 1,129 1,934 1,667 1,046 1,162 1,281 1,233 1,23 1,891 1,226

Методические указания к выполнению контрольной работы №1.

Для решения задач необходимо разобрать и усвоить следующие вопросы:

Задача 1

1. I закон термодинамики. Формулировки, математическое выражение.

2. Понятия: теплота, работа, внутренняя энергия.

3. Энтальпия и её связь с внутренней энергией.

4. Выражение тепловых эффектов при постоянном объёме и постоянном давлении.

5. Теплоёмкость, зависимость теплоёмкости от температуры.

6. Закон Гесса и следствия из него. Расчёт тепловых эффектов по теплотам образования и теплотам сгорания. Использование таблиц значений Н⁰₂₉₈.

Задача 2

1. Зависимость теплового эффекта реакции от температуры. Закон Кирхгоффа.

2 Теплоёмкость, зависимость теплоёмкости от температуры.

3. Интегрирование уравнения Кирхгоффа и пересчёт тепловых эффектов на заданные температуры.

Задача 3

1. Второй закон термодинамики. Формулировки, математическое выражение.

2. Энтропия и её свойства. Использование энтропии для оценки направления самопроизвольных процессов и состояния равновесия.

3. Расчёт энтропии идеального газа. Расчёт энтропии для реакций.

4. Абсолютная энтропия, постулат Планка. Расчёт абсолютной энтропии для процессов разогрева- охлаждения.

5. Характеристические термодинамические функции. Их использование.