Л. Лабовиц, Дж. Аренс - Задачи по физической химии с решениями (1134453), страница 10
Текст из файла (страница 10)
что Ит —, конечен и отличен от Х„.+В Х2 нуля. В некотором растворе коэффициент активности растворенного вещества ум выраженный через моляльность, дается выражением 1пу2 = Апта, где ит — моляльность компонента 2, а А и р — постоянные. а) Выведите выражение для коэффициента активности растварителя у, (в мольных долях) через лт, А, р и л, (и, — число молей на 1 кг растворителя).
6) Какое ограничение следует наложить на возможную величину р, для того чтобы получить наиболее правильный ответ? А и В образуют идеальный раствор. Необходимо выразить его состав через Хв вместо Хв. Попытайтесь определить активность ав и соответственно 1дв и уш основываясь на Хв в том смысле, что Итпав/Хв= 1 2 п!ти а) Хв- 1, б) Хв- О. Покажите связь каждого с 14' — химическим потенциалом чистого В и выв в ведите выражение для каждого ув. Объясните трудности, которые могут возникнуть при этих расчетах. Глава ИП СВОБОДНАЯ ЭНЕРГИЯ И ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ ».вободния энергия и химическое равновесие ?1 У П1-1-7.
Определите стандартную свободную энергию образования иона магния при этой температуре. Используя приведенные ниже данные, вычислите константу равновесия при 25 'С для реакции 3 НС = =СН(г) ~ ~С,Н,(г) Алччлхчл влйлой УШ-И. лар кал ° моль-' 00000 20?00 У П 1-1-2. с,н, С»Н» рэ ~Олар ~ ~ ) 1п Р, й 4,Т» Т, У П 1-1-8. У Ш-1-3. У 1!И-9. У! П-1-4. ЧИ1-1-10. У П 1-1-5. УШ-1-11. У!П-1-12.
У П 1-1-6. ,У ПИ-13. РАЗДЕЛ »СШ-1 Исходя нз уравнения Лб' = — ЯТ! и К выведите уравнение 1п Кр —— + С, где С вЂ” постоянная интегрирования. Перечислите все условия, при которых будет спра- ведлива следующая формула: Зтилен (СэН,) может перевозиться в баллонах или цистернах, а также транспортироваться по трубопроводу. Для реакции СэН4 (г)- 2С (графит)+ 2Нэ(г) при 25'С Лб = — 16 ккал. а) Является ли разложение СэН» самопроизвольным? б) Идет ли разложение при комнатной температуре? в) Объясните кажущееся противоречие между предыдущими ответамн. Из серии измерений [42[ выбраны следующие данные для равновесия при образовании пара натрия (давление 10 атм, температура 1482,53' К): 71,30 вес.3э мономера натрия (14а, г), 28,70 вес.Ъ димера натрия ()ч)аэ, г).
Определите Кр для реакции 2Ыа (г)ия )ч)аэ (г) при этих условиях. 2 По реакции — В1(ж) + — ВПэ(г) — ВП (г) приведены данные [43[ для нескольких различных со. четаний равновесных парциальных давлений В!1э (г) н ВП (г) при некоторой температуре. Логарифмы парциальных давлений 1д Рвп были отложены по оси абсцисс, а 18 Рви,— по осн ординат.
а) Обоснуйте теоретически, почему следует предположить, что график будет прямолинейным. б) Определите величину и физический смысл наклона Й»7йх. Прн 298,2' С стандартная свободная энергия раствора МдС!э бНэО равна — 6!80 кал моль ' и стандартные свободные энергии образования МдС!э 6НэО, НэО и С1 (ас)) равны соответственно — 505410 кал моль-', — 56693 кал моль-' и — 31340 кал ° (г-атом) ' [44), Примите, что газы идеальные.
Можно ли рекомендо- вать этот процесс в качестве практического метода получения бензола? Объясните. При 300' К константа равновесия Кр для реакции Нэ04 (г) 2!)Ов (г) равна 0,174 [45). Каким будет кажущийся молекулярный вес равновесной смеси )ч)эО» и 1)Ом полученной при диссоциации чистой !)э04 под давлением 1 атм при этой температуре? Константа равновесия реакции Реэ04 (тв)+ СО— ЗРеО (тв)+ СОэ при 600'С равна 1,15 [46[.
Смесь 1 моля Ре,04, 2 молей СО, 0,5 моля РеО и 0,3 моля СОэ нагрета до 600' С при общем давлении 5 атм. Определите количество каждого вещества при равновесии. Для реакции 3Ре,О, (тв) ~ч.' 2Реэ04 (тв) + — 0,(г) 1 ЛНээв=55,5 ккал и Лбов=-46,5 ккал. Рассчитайте константу равновесия Кр для этой реакции а) прн 25'С, б) при 125'С и в) укажите использованное при расчете приближение. Для реакции СО(г)+50з (г) — СО,(г)+ 50,(г) ЛНрэв —— — 44,14 ккал и Лбэвв = — 44,72 ккал. Определите а) Лбэм и б) Кр,мв Предположите, что в интервале 298 — 398' К ЛСр —— О. Константа равновесия Кр реакции 2ВьНп (г)+ + 2Нэ(г) 2В»Нгв (г)+ ВэН4 (г) при 100' С равна 1,46, а при 140'С вЂ” 0,54 [47[.
Оцените ЛН' для этой реакции в килокалориях. На основании следующих данных [48) по давлению пара твердого металлического палладин как фун5- цнн тЕМПЕратурЫ ОПрЕдЕЛИтЕ ЛН',тбл — СрЕдНЮЮ ЭИ- тальпию сублимации палладия (ккал моль '); Глава КГГ? 72 ( о — й~т~~т при лооо К, Р ло, илл рт. ст. — ! ИО. ккал моль г. 'к кал'К моль — 61,! 1 -57,29 — 32,74 С,Н СвНл 1!л — 1Гл,52 +! 4,52 0 ЧИ1-1-14.
Некоторое соединение !' имеет следующее давление паров в твердом и жидком состояниях: — (о — и )~г ио -1 ккал моль при воо к, кал К моль давление паров т вад жидким соединеннем давление па!клв т пад тверды» соединением 48,0 27,0 А(г) н(г) -94,000 — 27,000 300'К 150 мм рт. ст. 400'К 300 мн рт.
ст. 200'К 25 мм рт. ст. 250'К 75 мм рт. ст. РАЗДЕЛ УН(-2 Определите энтальпии (кал. моль ') а) сублимации, б) парообразования и в) плавления. Давление пара бромистого метила при — 70'С равно !3 мм рт. сто а при — 36,7'С вЂ” 117 мм рт. ст. Опреде- лите а) мольную энтальпию испарения бромистого метила и б) давление пара при — 50' С. Рассчитайте константу равновесия для реакции 4НС! (г)+ Ов (г) 2С!р (г)+ 2НоО (г) при 25 С, нс" пользуя следующие данные: ЧИ1-2-1. Выведите формулу Ч И1-1-15. ЧИ1-2-2. Ч И 1-1-16. Ч И1-2-3.
(Й йсл)~г при рм,ло' К, кал. К ' ноль — ! ИО, ккал моль — 42,06 — 45,93 — 37,1? — 37,72 От (с) С1,(т) Н,О (г) НС! (г) 0 '0 — 57,! 07 -22,019 ЧШ-2-4. Кр при 1000' К для Ч И 1-1-17, Определите константу равновесия реакции СвН4 (г)+ Н, (г) СрНв (г), используя следующие данные! 1294 1308 !322 1333 1350 1396 1406 Ы26 !459 1488 2,17 3,19 5,23 6,01 8,22 24,5 290 47,8 88,6 !68 Свободнал внергии и химическое равновесие ЧИ1-1-18.
Определите константу равновесия для реакции А (г) 2В (г) при 600' К, используя следующие данные: Определите давление, необходимое для плавления льда при — 1' С. Удельная теплота плавления льда 80 кал град ', плотность жидкости 1,00 г см в; плотность твердого льда 0,92 г см-о, При 298,15'К и ! атм Аб для перехода ромбической серы в моноклинную составляет 18 кал.моль '.
Какое из двух состояний будет стабильным при этих условиях? Плотность ромбической серы 1,96 г см ', плотность моиоклиниой серы 2,07 г.см-'. Оцените минимальное давление, при котором вторая фаза будет стабильна при 298,15' К. Для реакций РеО(тв)+ СО(г) ~~Ре(тв)+ СО,(г) К! =Рсо,(Рсо Рео04(тв) + СО(г) ~~ ЗРОО(тв) )- СО,(г) Кв= Рсо7Роо получены следующие данные [46]: Глава (гН7 Свободнал энергии и химииесное равновесие 7о г,.с ки Ч! 1 1-2-10. 600 0,871 1,15 700 0,678 1,77 800 0,552 2,54 900 .
0,466 3,43 1000 0,403 4,42 Ч Ш-2-5. Ч 11 1-2-6. Ч 11 1-2-7. Ч!11-2-8. Ч 11 1-2-9. Ч ~1-2-11. Определите температуру, при которой ге, геО, гез04. СО и СОх будут находиться в равновесии. Объясните, почему допустимо пренебрежение концентрациямн чистых твердых веществ и жидкостей при расчете К, для гетерогенных реакций. Чистые окись цинка и окись углерода находятся в соприкосновении при 1300' К н общем давлении 1 атм до тех пор, пока реакция ЕпО(тв) + СО(г) Еп(г) + -1- СОх (г) не достигнет равновесия. Плотность газообразной смеси стала равна 0,344 г л-'.
Найдите а) средний (кажущийся) молекулярный вес газа, б) мольную долю СО, прореагировавшей с 7пО, н в) константу равновесия Кр для данной реакции. В реакции Хуз Х + 2У все вещества являются идеальными газами. 1О-литровый сосуд содержал 0,40 моля Хуз. Затем был введен катализатор разложения. После достижения равновесия давление смеси составило 1,20 атм, температура 300'К. Найдите константу равновесия Кр для данной реакции.
250х + Ох 2$0з. 0,1 моля 50з и О,! моля 50з смешаны в 2-литровом сосуде при 27'С. После достижения химического равновесия давление стало равно 2,78 атм. Определите а) мольную долю Оз при равновесии, б) Кр и в). степень диссоциации 50з при условии, что сначала сосуд содержал 0,100 моля 50з и не содержал Оз или 50з. Как известно, в газовой фазе уксусная кислота существует в виде равновесной смеси мономера )!ОАс и димера (НОАС)х в соответствии с уравнением (НОАс)з (г) 2НОАс (г). При 51,2'С в сосуде объемом 359,8 мл давление некоторого количества паров уксусной кислоты составило 25,98 мм рт.
ст. После окончания измерения давления пар был сконденсирован и жидкость оттитрована стандартным раствором Ва(ОН)з. Для титрования потребовалось 13,80 мл 0,0568 н. Ва(ОН),. Вычислите а) степень диссоцнации димера сх при этих условиях и б) константу равновесия диссоциации димера К [49). Кофеин (К) н бензойная кислота (НВг) образуют растворимый в воде комплекс 1:! согласно уравнению К (в растворе)+ НВг (в растворе) — К НВг (в растворе). Для определения константы диссоциации этого комплекса в водном растворе Кс=[НВг1[КУ[К НВг) были выполнена серия опытов следующего типа [50).
1 г бензойной кислоты и точно взвешенное количество кофеина помещали в бутыль со стеклянной пробкой. Затем туда добавлялн 50 мл воды и 50 мл «скеллезольва-С» (продажный растворитель, который не смешивается с водой). Бутыль, содержащая эти вещества, непрерывно встряхивалась при постоянной температуре 0*С в течение 2 ч. Затем из каждого слоя отбирались пробы и титровалнсь спиртовым раствором гидроокиси калия с использованием а-нафтолбензоина в качестве индикатора. Концентрация бензойной кислоты (свободной НВг и связанной К.НВг) в водном слое, исправленная на диссоциацию НВг, составляла 20,40.10 ' моль.л '. Общая концентрация беизойной кислоты (НВг) в слое скеллезольва-С была равна 28,43 10 з моль л '.
Коэффициент распределения Кв бензойной кислоты междуводойи скеллезольвом-С определялся в специальном опыте: (НВг)з (в скеллезольве-С) 2НВг (в воде) !НВх) (в воле) 5 -з ((НВх)г! (в снеллезольве-С) Заметим, что бензойная кислота находится в виде мономера в водном растворе и в виде димера в растворе скеллезольва-С. Общая концентрация кофеина (свободного и находящегося в комплексе) в водном слое равна 2,691 1О-' моль л '. Кофеин и комплекс К НВг не растворимы в скеллезольве-С. Вычислите Кс. Даны следующие свободные энергии образования (ккал.моль ') прн 25'С: СО (г) СО, (г) Н,О (г) Н,О (ж) -32,807 — 94,260 — 54,635 -56,69 а) Найдите Л(г'и константу равновесия Кр для реак- ции СО (г)+ НзО (г) — СО, (г)+На (г) при 25'С. б) Определите давление пара воды при 25'С. Глава )г777 75 77 Свободина энергии и химичеекое равновесие У!11-2-15. Ч! И-2-12, У И 1-2-16.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
