И.В. Кудряшов, Г.С. Каретников - Сборник примеров и задач по физической химии, страница 22

Электронная составляющая суммы состояний С1, равна единице. Ое 041 41. Вычислите функцию ~ ' ) хлороводорода при 298 К Т и 1,0!33 10' Па, если межьядерное расстояние 1,2715 10 '" и, а частота колебаний 2,9897 10' и-', Электронная составляющая суммы состояний равна единице, Определите также (14[ав — ггЬа) 42.

Покажите, что при температуре абсолютного нуля, когда все частицы находятся на нулевом энергетическом уровне, молярная энтропия определяется уравнением 5е=!г!п д„где яе — статистический вес нулевого электронного уровня. 43". Определите энтропию водяного пара, находящегося в идеальном газообразом состоянии при 298 К и 1,0133 1О' Па. Молекулярные константы возьмите из справочника [М.). а = 2, 44*. Определите молярную энтропию этилена при 298 К и стандартном давлении.

Молекулярные константы возьмите из справочника [М.). Электронная составляющая суммы состояний равна единице. 45. Определите долю молекул [ЧО, находящихся при 300 К на 20-и вращательном квантовом уровне. Молекулярные константы возьмите из справочника [М.!. 46е. Определите долю молекул 'Н"С1, находящихся при 300 К на первых 15 вращательных квантовых уровнях с точностью до 0,0000!. Определите вращательное квантовое число уровня, на котором находится максимальное число молекул 'Н'вС! при заданных условиях. Вычертите вращательный спектр при 300 К. 1е. Для вещества А, находящегося в состоянии идеального газа при температурах Т„Т, и Т, и при давлении 1,0133 10' Па, определить: 1) составляющие суммы состояний: поступательную, вращательную, колебательную; 2) сумму состояний; 3) составляющие внутренней энергии: поступательную, вращательную н колебательную; 4) внутреннюю энергию (7 — [7,; 5) составляющие теплоемкости: поступательную, вращательную и колебательную; 6) теплоемкость Ср; 7) вывести уравнение зависимости Сй = — 1 (Т) в виде ряда Ср — — а + ЬТ+ +с7", справедливое в интервале температур от Т, до Т,.

Для решения используйте три значения теплоемкости при трех температурах; 8) составляющие энтропии: поступательную, вращательную и колеба1лт — и,~ тельную; 9) энтропию 5~; 10) составляющие функции [ Т ); поступа- 7А,— ие! тельную, вращательную и колебательную; 1!) функцию [ 0 — О 12) функцию [ ' ' ). Данные о частотах колебаний и межъядер- Т ных расстояниях, необходимые для расчета, возьмите нз справочника !С, Х., т. Н.

Учтите, что основное электронное состояние 1Е. 2. Для вещества А определите при температуре Т и давлении 1,0133 1Ов Па: 1) внутреннюю энергию (7 — [74; 2) энтальпию Нов 7 Ат — ив1 — Н3; 3) теплоемкость С)1; 4) энтРопию Ьт, 5) фУнкцию~ т );6) / 474 — Не а! функцию ~ — ). Данные о геометрических параметрах молекулы Т )' А, частотах колебанйй и степенях вырождения возьмите из справочника [М.). 3.

Для двухатомного гомоядерного вещества вращательная сумма по состояниям (Г = 50. Вычислите для 4-го уровня: !) отношение числа молекул на г-м уровне к числу молекул на нулевом уровне; 2) долю (от общего числа) молекул, находящихся на г'-и уровне; 3) долю молекул, находящихся на нулевом уровне.

ая аарнанга . . . 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1О 11 12 13 14 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Ср и+ЬТ+сТ» на основании данных, рассчитанных в п. 4 методом наименьших квадра- тов для всех веществ, участвующих в реакции; 6) определите тепло- вой эффект реакции при 298 К и при постоянном давлении 1,0!33 !Оз Па; 7) выразите уравнением Л На А+ Вт+ Стз+ 0Т» зависимость теплового эффекта химической реакции от температуры; 8) вычертите зависимость теплового эффекта реакции от температуры; 9) определите (Н' — Н!) для всех веществ, участвующих в реакции, при 298 К и в диапазоне температур от 300 до ! 000 К через 100 К; 10) определите (Н' — Нзрз) в диапазоне температур от 300 до 1000 К через 100 К; !!) определите абсолютные энтропии всех веществ, участвующих в реакции, при 298 К и в диапазоне температур от 300 до ! 000 К; 12) определите функции ~, ) для всех веществ, участвующих в реакции, при 298 К и в диапазоне температур от 300 до 1000 К через ! Ве Ое, !00 К; 13) определите функции (( ' ) для всех веществ, участвуют щих в реакциипри 298 К и в диапазоне температур от 300 до ! 000 К через 100 К; !4) определите функции ((Зв — Н,'з,) для всех веществ.

участвующих в реакции, при 298 К и в диапазоне температур от 300 до 1000 К через 100 К; 15) определите изменение энтропии в ходе химической реакции при 298 К н в диапазоне температур от 300 до! 000 К через !00 К; 16) определите АЯ в ходе химической реакции прн 298 К и в диапазоне температур от 300 до 1000 К через !00 К; !7) возможно ли самопроизвольное протекание химической реакции при стандартных условиях в диапазоне температур от 298 до ! 000 КУ № вари. анте № вари- анта Хнмнческак реакнив Химическак резании 2СН4+Оа 42СО+4Н 2снеч~сн — СН + 3 СН4-(- Соз 2СО+2Нз сн,+н,о со+зн, 2 ~ СН4+2НаО~СО~+4Н з ! со+н,о со,+н,' !24 4. Установите характер всех химических связей в молекулах, участвующих в химической реакции: 1) определите геометрическую конфигурацию атомов в равновесном состоянии молекул, участвующих в химической реакции; 2) установите по справочнику !М.! молекулярные константы молекул, участвующих в химической реакции; 3) определите внутреннюю энергию (> — (74 всех веществ, участвующих в реакции, в диапазоне температур от 300 до 1000 К через !00 К и при 298 К; 4) определите теплоемкость С! при 298 К в диапазоне от 300 до 1000 К через ! 00 К для всех веществ, участвующих в реакции; 5) установите уравнение зависимости Ср = > (Т) в виде ГЛАВА !Х ГАЗЫ Основные уравнения и символы 1 К., с.

125 — 129, 131 — 136, 149 — 1561 Свойства идеальных газов описываются уравнением Менделеева— Клапейрона (1Х.!) РУ=н >т»т, где Р— давление; У вЂ” объем, занимаемый л молями газа; и — число молей газа; )г — молярная газовая постоянная; Т вЂ” абсолютная температура. Свойства смеси идеальных газов описываются уравнением Дальтона при Т = сопз1: !»= Рз+ Рз+ Рз+. + Рз — — ~", Рз, 4=! (!х 2) Р;=Рхе, (!х.з> где Р— общее давление газов; Рз — парциальное давление 4-го компонента; х, — молярная доля 4-го компонента; и уравнением Амата У=У»+Уз+Уз+" +Уз= ~ !'ь зьп (!Х.4) У;=Ухо (!Х.Б) где У вЂ” общий объем смеси газов; У, — парциальный объем компонента; х, — молярная доля 4-го компонента; Нз х;= — = —, Ене У (1Х,В) где пз — число молей 4-го компонента; (Р+ —,) (и — Ь>вв Рт; (!х.в> !25 Уз Р= Рз У. (!Х.7) Уравнения (!Х.1) — (1Х,6) применимы к реальным газам при высоких температурах и низких давлениях.

При расчетах свойств газов допустимо применять законы идеальных газов для условий, при которых молярный объем не менее 5 л для одно- и двухатомных газов и не менее 20 л для более высокомолекулярных газов при 298 К. Свойства реальных газов описываются уравнением Ван-дер-Ваальса, Для 1 моль газа: для и молей: (1Х. 9) ( ) ака т Р+ — ~ (У вЂ” аЬ) а ДТ; Р= (1х. ш) У вЂ” аЬ Ук где а — постоянная, учитывающая взаимное притяжение молекул; (1х. ы) 64 Рк Ь вЂ” постоянная, учитывающая собственный объем молекул, э=*7, М,„.

(1Х.12) (1ХДЗ) 8 Рк где Тк — критическая температура газа; Є— критическое давление газа; й(а — постоянная Авогадро; о — кинетический диаметр атомов и молекул газов. Уравнение Ван-дер-Ваальса достаточно точно описывает состояние газа, если газ находится при температуре выше критической и 1 моль его занимает объем не менее 0,3 л.

Другое широко применяемое уравнение, которое описывает свойст- ва реальных газов, к РУ7а 7(Т, (!Х.14) где х — коэффициент сжимаемости. Для идеальных газов х = 1. Фугитивность 7 может быть рассчитана по формуле: 1= Рк 7Рка, (1Х. 15) где Р— давление реального газа; Р, — давление, которым обладал бы газ при данном объеме и температуре, если бы он подчинялся законам идеальных газов.

Уравнение (1Х. 15) применимо только для сравнительно небольших давлений (Р < 50 атм). Коэффициент фугитивности уг выражается соотношением 71 17Р (1Х.16) Для идеальных газов у7 — †!. Коэффициенты г и уг для заданных температуры и давления вычисляют приближенно графически (рис. 13,14). Данные коэффициенты представляют собой функции приведенного давления н и приведенной температуры т: в Р/Рк, т = Т!Тк. Уравнение состояния в вириальной форме: — =1+ — + — + РУ В С (1Х. 17) 7(Т У У® где В и С вЂ” второй и третий вириальные коэффициенты соответственно. 126 х з к о Ю х о о ,й х ОЭ о кв Е к х о» а х к о х о к о к ~п е $ к В к о <О 127 (!Х.20) о о ( о Ф '),Г2 г = — кази, 2 (!Х.24) о м о где лак — поперечное сечение соударений атомов и молекул; число столкновений Г' между разноименными молекулами в единице объема за 1с (!Х.

25) .а -8 о и А Ь о л и о к Р~ где /т', и /)/к — число молекул первого и второго газов в данном объеме; Мт и М, — молекулярные массы первого и второго газов; о, и ок — кинетические диаметры; общее число ударов молекул, приходящихся на единицу поверхности стенки сосуда за ! с, Хо= л' )гг)гТ/(2лМ) (!Х. 26) Уравнение Клапейрона — Менделеева можно применять и для систем, в которых происходит термическая диссоциация газов. Если число молей газа до диссоциации обозначить и, степень днссоциацин при данных условиях а, число молекул или атомов, на которые распадается одна молекула исходного вещества, т, то в состоянии диссоциации число молей исходного вещества, подвергнувшихся распаду, будет равно ап, а число нераспавшихся и — а и = и (1 — а).