Вариант 22

1. Приведите примеры химических реакций, для которых при постоянных температуре и давлении U <   H и U= H. Укажите выбранную Вами модель.

2.  Найдите U, H, S, F и G при обратимом адиабатическом сжатии n молей кислорода, взятого при температуре Т₁ и давлении Р₁ = 1 до давления Р₂. Газ считать идеальным. Нужны ли дополнительные справочные данные для решения этой задачи?

3. Энтальпия испарения воды при 373 К и давлении 1 атм равна 9710 кал/моль, а теплоемкости жидкой воды и пара равны 18,0 и 8,4 кал/моль? К соответственно. Как оценить энтальпию испарения воды при 383 К (Р₂ > 1 атм)? Ответ поясните.

4. Для реакции Н₂О (г) + СО (г) Н₂ (г) + СО₂ (г) температурная зависимость константы равновесия имеет вид lg K_Р = - a + b/T, где a и b - постоянные. Зависит ли энтальпия этой реакции от температуры? Как изменится выход продуктов при увеличении общего давления в системе? Газы считать идеальными.

5. В опыте g₂ г твердого вещества были растворены в g₁ г растворителя, при этом температура кипения увеличилась от Т₁ до Т₂. Найдите молярную массу растворенного вещества, если молярная масса растворителя - М₁, а энтальпия испарения H кДж/моль при Т₁. При каких условиях этот метод можно использовать для определения молярной массы веществ?

6. Предложите гальванический элемент и способ для определения стандартного электродного потенциала при Т = 298 К, если известны значения стандартной энтальпии образования иона Ni²⁺ (р- р) и стандатных энтропий Ni (тв), Ni²⁺ (р- р) и Н₂ (г), а стандартные энтальпия образования и энтропия Н⁺ (р- р) равны 0.

7. Оцените величину энергии активации для химических реакций, к которым применимо правило Вант-Гоффа при 25⁰ С.

Решение варианта 22

1.  U = H - nRT, газы идеальные;

n > 0, U <  H, например: СО(NH₂)₂ (тв.) + Н₂О (ж) = СО₂ (г) + 2NH₃ (г),

n = 3;

n = 0, U = H, например: С₆Н₁₂О₆ (тв.) + 6О₂ (г) = 6СО₂ (г) + 6Н₂О (ж).

2. C_V = 2,5R; C_P = 3,5R; = C_P/C_V = 1,4

T₂ = T₁[P₁/P₂]^{(1/ - 1)}, Т = Т₂ - Т₁,

U = nC_V Т; H = nC_P Т; S = 0; F = U - n Т? S⁰_Т1; G = H - Т nS⁰_Т1,

из справочника нужно взять значение S⁰_Т1 кислорода.

3. Согласно уравнению Клаузиуса-Клапейрона при изменении температуры фазового перехода изменяется и давление, при котором он происходит. Однако для приближенной оценки энтальпии испарения можно использовать формулу Кирхгофа: ( _VH/ T)_P    C_P; поскольку C_P < 0, то энтальпия испарения с увеличением температуры будет уменьшаться: _VH₃₈₃ = _VH₃₇₃ + C_Р Т= 9710 - 96 = 9614 (кал/моль).

4.  H = RT²(d ln K_Р/dT)_Р = 2,303Rb, т.е. не зависит от температуры.

( ln K_N/ P)_T = - V/RT, V = 0, т.е. выход продуктов не изменится при увеличении общего давления, если газы идеальные.

5.  T = E? m, где m - моляльность раствора, E = M₁RT₁²/ H, тогда

М₂ = g₂M₁RT₁²1000/g₁ T? H, при условии термостабильности растворенного вещества при Т₂. Раствор считать идеальным.

6. Pti Nii NiCl₂ (водный р- р) || НСl (водный р- р) | Н₂ | Pt

На левом электроде: Н⁺ + е 0,5Н₂

На правом электроде: 0,5Ni - e 0,5Ni²⁺

= - _rG⁰/nF = (- _rH⁰ + 298? _rS⁰)/F

_rH⁰ = - 0,5 _fH⁰ (Ni²⁺(р- р)); _rS⁰ = - 0,5[S⁰ (Ni²⁺ (р- р)) + S⁰ (Н₂ (г)) - -  S⁰ (Ni (тв.))].

7. Пусть скорость реакции изменилась в 2 раза при увеличении температуры от 298 до 308 К, тогда:.

1. Горшков В.И., Кузнецов И.А. Основы физической химии. М. МГУ, 1993.
2. Уильямс В., Уильямс Х. Физическая химия для биологов. М. Мир, 1976.
3. Даниэльс Ф., Олберти Р. Физическая химия. М. Мир, 1978.
4. Эткинс П. Порядок и беспорядок в природе. М. Мир, 1987.
5. Стромберг А.Г., Лельчук Х.А., Картушинская А.И. Сборник задач по химической термодинамике. М. Высшая школа, 1985.
6. Кудряшов И.В., Каретников Г.С. Сборник примеров и задач по физической химии. М. Высшая школа, 1991.
7. Сборник вопросов и задач по физической химии для самоконтроля. / Под ред. С.Ф. Белевского. М. Высшая школа, 1979.
8. Лабовиц Л., Аренс Дж. Задачи по физической химии с решениями. М. Мир, 1972.
9. Краткий справочник физико-химических величин. / Под ред. А.А. Равделя и А.М. Пономаревой. Л. Химия, 1983.
10. Китаев Л. Е., Рощина Т. М., Рудный Е. Б., Тифлова Л. А. Задачи и вопросы по физической химии. Методическое пособие для студентов биологического факультета МГУ (направление ? Общая биология? ). / Под ред. Н. Е. Кузьменко. М. ООПИ Химфака МГУ, 1999.