Учебные материалы по физической химии
Задачи по физической химии.Часть 1.Химическая термодинамика

1. Определите конечную температуру и работу, необходимую для обратимого адиабатического сжатия криптона (идеальный газ) от 100 л до 30 л, если начальные температура и давление равны 15 ^оС и 10⁵ Па, соответственно.

2. Найдите _rH⁰ реакции

CH₄ + Cl₂ = CH₃Cl_(г) + HCl_(г),

если известны теплоты сгорания метана ( _cH⁰(CH₄) = –890.3 кДж/моль), хлорметана ( _cH⁰(CH₃Cl) = –689.1 кДж/моль), водорода ( _cH⁰(H₂) = –285.8 кДж/моль) и теплота образования HCl ( _fH⁰(HCl) = –92.3 кДж/моль)).

3. Определите зависимость энтропии от объема для термодинамической системы, которая описывается уравнением состояния (для одного моля)

4. Давление пара (в Па) над твердым и жидким Cl₂ выражается уравнениями

ln P_(тв) = 29.209 – 3762.1/T

ln P_(ж) = 13.763 – 1096.2/T

Рассчитайте температуру, давление и _плH(Cl₂) в тройной точке.

5. Для реакции

PCl_5(газ) = PCl_3(газ) + Cl_2(газ)

G^o = –2508 Дж/моль при 250 ^oC. При каком общем давлении степень разложения PCl₅ при 250 ^o C составит 30%?

6. Когда клетки скелетных мускулов лягушки помещают в растворы NaCl различной концентрации, в микроскоп можно наблюдать, что клетки остаются неизменными в 0.7%-ном растворе, в более концентрированных растворах они сморщиваются, в менее концентрированных – набухают. Рассчитайте равновесное давление на стенки клетки в чистой воде при комнатной температуре.

7. Статистическая сумма некоторой термодинамической системы, состоящей из N одинаковых частиц равна:

.

Найдите энергию Гельмгольца и уравнение состояния этой системы.

1. Один моль дифторметана (идеальный газ), взятый при 0 ^оС и 1 атм, нагрет при постоянном давлении до утроения объема. Рассчитайте изменение энтальпии, внутренней энергии и энтропии в этом процессе, если теплоемкость дифторметана зависит от температуры следующим образом:

C_p = 20.26 + 7.59 10^-2T Дж/(моль^. К).

2. Напишите выражение для бесконечно малого изменения давления как функции энтальпии и энтропии. Найдите частные производные давления по этим переменным и составьте соответствующее уравнение Максвелла.

3. Рассчитайте изменение энергии Гиббса в результате испарения воды при 97 ^оС и 1 атм, энтропия жидкой и газообразной воды при этой температуре равна 87.0 и 186.3 Дж/(моль^. К), соответственно. При каком давлении изменение энергии Гиббса в результате испарения воды будет равно 0 при 97 ^оС?

4. Плотности жидкой и твердой ртути при температуре плавления (–38.87^oC) равны 13.690 и 14.193 г^. см^–3, соответственно. Энтальпия плавления ртути равна 2.33 кал^. г^–1. Определить температуру плавления ртути при давлении 3000 атм.

5. Температура замерзания водного раствора сахара равна –0.216 ^o С. Вычислите осмотическое давление раствора при этой температуре, если криоскопическая константа воды K_H2O = 1.86, а плотность раствора равна 1.01 г/мл.

6. Трехлитровый сосуд, содержащий 1.79 10^–2 моль I₂, нагрели до 973K. Давление в сосуде при равновесии оказалось равно 0.49 атм. Считая газы идеальными, рассчитать константу равновесия при 973 K для реакции

I₂ (г) = 2I (г).

7. В некоторой молекуле есть два электронных уровня энергии, отстоящие друг от друга на 1500 см^–1. Нижний уровень невырожден, верхний – трехкратно вырожден. Найдите среднюю электронную энергию молекулы (в см^–1) при температуре 2000 К. Значение постоянной hc/k = 1.44 см^. К^–1.