Л. Лабовиц, Дж. Аренс - Задачи по физической химии с решениями (1134453), страница 38
Текст из файла (страница 38)
Примем, что (1 — а)=0 750, тогда а= О 250 и Р=2 атм. Рй= по(! — а) 0 по(! — 2а) пе (2 — а) Р= /, атм; Рз= по (2 — а) Р= /„атм; пе2а 4, Ро Ро= — Р=~/7 атм; Кр= — 2='/0. пе (2 — а) РдРв А(г) +2В(г) «-С(тв)+2Р(г) ! 1 — — х 1 — х 2 х 7 К Р ( ')- — ',) (! .) 2 ) в) В опыте (а) общее давление всегда равно 2 атм. В опыте (б) при равновесии давление меньше, потому что, когда реакция протекает слева направо, три моля газа превращаются в два моля (объем остается постоянным) н давление должно падать.
Увеличение давления благоприятствует ускорению реакции, и поэтому увеличения количества продукта 1л следует ожидать в опыте (а). г) Уравнение третьей степени для Кр часто решается методом подбора. Ищем решение между 0 и "/, = 0,57, получаем х = 0,48 атм = Ро.
а) 21Вг (г) «-. 12(тв) + Вг,(г); 0,50 — 2х=О,!6 атм;-х=0,17 атм (при равновесии); в, (0,)6) б) 21Вг(г)«~12(тв)+ Вг,(г) не П-2о) п,и (число молей при Равновесии) Паба = 120(! (2)! Рв„+ Р(в. 0,50 — 4 10 атм = 0,50 атм; пеа а Рве, ' 0 50= п (! — 2а) 1 — 2а Рв„ ! !В(= 0,50= па(! — а) 2(! — а) Р,вс , =6,64; 14,28ай — 14,28а+ 3,32=0; =-,'( = ~~ —,.'.) Поскольку а < 0,5, подкорениое выражение должно быть выбрано со знаком минус, т.
е. а=0,368. а 0,368 Рве,, О, 0'29 атм 291 290 Глава )гНТ Свободная энергия и химическое равновесае Ч! И-2-14. Ч1И-2-17. лНа "' (' ") 2 'с( 2 ( 2 ) Рагс( !1 а) '0719 Ч1И-2-16. Ч И1-2-18. ЧИ1-2-16. 2ВгС1 (г) ни Вг (ж) -1- С! (г) К = —,=04921; ! 2,032 Рвгс( + Рс(, = 1,000 — 0,281 = 0,719 атм. Пусть л,— число молей ВгС! в начале реакции, тогда при равновесии 1 ивгс(=г(о( а)' иа,=г(о 2 а' ( ВгС! н 2 С!и)' ! 1 лв с(+ ис( = ио(1 — —, а) . а, (! — (г) Рвгс( = 0,719 атм; ,( —,! а) 0,604ай — 1,208а+ 0,354 = 0; а = 0,357.
а) Равновесное давление Г,=(1 — Р) атм; равновес. ное давление РцГо=Р атм. К = — '= =266 ° !О '; Рр 1 Р г Р=265 1О ', Роби( = Рр. р, + Рр, = 1 — Р + Р = 1 атм; 1 — 265 10 е Ррг7Робщ 100= '! ° 100=99,7 мол. 9', Гй; Ррор,)Робш ° 100 = ' = 0,265 мол.,'4 РпГо, 26,5 10 4 ° 100 б) Молекулярный вес РцГо= 353; 1 г РпГо = = 1/353 моля = 0,00283 моля. Пусть и„— необходимое число молей, тогда 0,00265л = 0,00283; и„= 1,07.
а) Н1) (г) + НйО (г) и — Нй(г) +НРО (г) (0,000298 0,5 — х) (0,5 — х) (0,5 + х) х К -- ' — 26. Рноо ' Рн, (0,5+ х) (х) Рно ' 1гн,о (О 000149 — х) (0,5 — х) Поскольку 0,5 )) х, то 0,5+ х = 0,5 — х = 0,5 и можно Записать — * 2 6 х 1 078 ° 10 е атм.
0,000! 49 — 0,000105 Доля оставшегося Н() =,4 =0,275. о оо — ' — — 2,6; х' = 0,0000296. 0 00004 1 — 0,000030 Доля оставшегося Н1) = ' ' =0,074. 0,000149 а) Ь . = — 32,74 — 52,01+ 57,29=* = — 27,46 кал 'К моль ', ЬНо= 54,33 — 14,52=39,81 ккал моль ', — =39,81 кал 'К ° моль о о -( Оо ()'То = Л вЂ” + — = 12,35 кал 'К моль Т Т вЂ” 50' !2,35 303(7Т 2,303. 1,967 К =20 !О'. б) СйН, ч:~ Нй+ СйНй и, ((-а) л,а л,а (число молей при рлвиовесии) иобш = ло (! + а) 1 — а а Рс,н, —.1О атм; Рн,=рс,н,= —, 10 атм.
а=1,41 10 Рн, =, „,4, ! О = О,! 39 атм. 1,41 10 и А + 2В 4м С+Р(тв) л,((-а) л,((-эа) л,а (число молей при рввиоеесяи) ло(7Т вЂ” =1 атм. 'р' а) Рй=ло(! — а) — =1 — а; йТ Рв = ло (1 — 2а) — = 1 — 2а; кТ кТ Рс Рс = лоа — = а; — = Кр', 1'кров (1 — а) (1 — 2а)' =10 1О Глава (тН) Свободная ьнергия и химическое равновесие ЧП-2-20. '4(П1-2-21. Если 2а к. 1, то а=1,0 !О атм=Рс или более точно: 1 — а=0,999; ! — 2а=0,998; а=.1,0 !О ' ° 0,999 0,998=0,995.10 з атм=Рс.
б) и ь, = по(1 — а+ 1 — 2а+ а) =по(2 — 2а); Р= 2 атм; Ря = яг(1 — а) Р=1 атм; но (2 — 2а) но (1 — 2а) 1 — 2а ноа а Рв = Р= —; Рс —— Р= —; яо(2 — 2а) 1 — а ' яг(2 — 2а) 1 — аз !'с . а(! — а) -з К =1 10 Рл Рв (1 — 2а)' Если 2а к.
1, то а=1 10 атм -" Рс. Можно получить более точный результат [как в пункте (а)]: а ' О '099~ О 997. 10 0,999 Рс= 1 а = ' =0,998 10 о, 0,997 ° 1О -з в) Физический смысл. Реакция сопровождается уменьшением числа молей газа. Если объем остается постоянным, конечное давление должно быть меньше 2 атм. Таким образом, реакция, идущая влево (по принцицу Ле-Шетелье), более предпочтительна, чем реакция при постоянном давлении 2,00 атм.
Следовательно, можно ожидать увеличения количества продукта С при постоянном давлении. Математически: а) а, = Кр (! — а,) (1 — 2а,)0; )(р (1 — 2аь) а б) аь=, ', — - "(1 — а)'<!. т ХНт=ЬНзог+ ) ЬСрт(Т вЂ” 1130 5+О 0740(Т вЂ” 298)= = — 1152,6+ 0,0740 Т кДж (при предположении, что ЛСр не зависит от Т). МЗт = 7зНт — КТ Ьггг —— ЬНт + 3НТ = — 1!52 6+ +0,0989 Т кДж (при предположении, что газы идеальные и Р)г незначительно для Н00 (ж)]. т 7037 =58000+ ) — 0(Т= — 388,3+ 74,0!п — = = — 810,0+ 74,01п Т Дж 'К ч 5Сгт = дгНт — Т бает = = — 1152,6 + 0,8840 Т вЂ” 0,0740 Т 1п Т кДж. а) ЛНюз=Π— 94,05 — ( — 52,40) — ( — 26,42)= — 15,23 ккал; ббюз=Π— 94,26 — ( — 45,25) — ( — 32,8!)= — 16,20 ккал.
18 Кр -з 1 !'88! — 56' 16,20 280ЗЙТ 4576 10-0.298 Кр — — 7,6 10". б) ЬСр — — 6,34 + 8,76 — 11,07 — 6,95.= = — 2,92кал.'К ' моль ', дгНт= дгНзчз+ ~ дгСрт(Т= — 15,23 — 2,92 10 з М )((Т-298)= — 14,36 — 2,92 1О 'Т ккал. 400 ) ~в Кр,40о — ~44 Кр,мз+ 2808 ) 74 гоз 1 = 11,88+ 4,576 10 400 , ( ( — 14,86 2,92 !О-'),Т + 1 (' — 14,86 (400 — 298) 4,575. 10 з ! 400 298 2 92 10 1и д ~ 7 32 Кр — — 2,1 10". МНУ = 2 ( — 150000) — ! ( — 250000) = — 50000 кал; комю — — 2 10,00 — ! 30,00= — 10,00 кал 'К '; ЛОаю = ЛНзоо — 300 53зао = — 50000 — 300 ( — 10,00) = = — 47000 кал; ЛС =2(3,00+2,00 10 з Т) — (4,00+5,00 10 зТ)= =2,00 — 1,00. 10 з Т. т, ЛНт, = дг Нт, + ~ ЬС~ 0(Т; т, т ЬНт — — — 50000+ ~ (2,00 — 1,00 10 Т)4)Т= зоо = — 50000+2,00(Т вЂ” 300)- ' (Т' — 3000)= = — 50000 + 2,00Т вЂ” 600 — 5,00 10 з Т + 450; Глава )ГГГ! Свободная энергия и химическое равновесие 295 '(7111-2-23.
Кр „1 ! 3560 4,7 ЛИт = — 50150+ 2,00Т вЂ” 5,00 !О Т кал. т т, т» Дог»зн» Г дндТ Г 50150 Г 2,004Т + „Г „Г дт+ Г т, т, ) тг ) т т т, т, т, т, — ) 5,00 !О зс(Т=50150~ —.. — т )+2,00!о — '— т, — 5,оо 10 (т, — т,), — — + Дог — 47000 Г 1 1 ) Тг т, зоо = ~ т, зоо ) ' зоо = 50150 ~ — — — ) + 2,00 (и — '— — 5,00 ° 10 «(т — 300); — ' = — 23,408 + + Дбг 50150 Тг Тг + 4,6119 Тз — 5,00 ° 10 Тз. Пусть ЛС2= ЛО и Тз= Т, тогда 56 = — 50!50+ 23 408Т вЂ” 4 61 Т !9 Т+ 5 00 ! 0 ' Т кал. а) 'ЬНхэз= 2( — 30 36) — 2( — 22 06) = — !6 60 ккал; Гз(хза) = 2( — 26,22) — 2( — 22,77) = — 6,90 ккал.
2,303НТ 2,303 ° 1,937 ° 10 ' ° 296 К,=(,1 !Оз. б) 2Аи+ 2НС! ч~2АдС!+ Н, л, Н-2а) и,а (числа малей нрн ревнавеснн) нвсви ло(1 — а). а 1 — 2а Рн,= —, 0,50 атм; Рнс)=, 0,50 атм. )гн, а (1 — а) Кр= —,' и г Рйс( (1 — 2а)г. 050 Пусть Р = 1 — 2а, тогда а = О 5 (1 — Р); 1 — а = О 5 (1+()); 52 -з 52 =2,2 ° 10' и 6=2,1. 10 Рнс(= — '=2,09 1О атм; 0,505 -з 1 2 1 -(1-()) 0,5о 2 =0,50 атм.
2 в) Г(Ср= 2 ° !2,61+ 6,80 — 2 6,0! — 2 7,09 = = 5,82 кал 'К ' моль т ЛИТ =АИтзз+ ~ ЛСр с(т = 299 = — 16,60+ 5,82 ° 10 (Т вЂ” 298) = = — 18,33+5,82 10 зТ ккал. т 1 Д)(т '8Кр,т='8Кр.зов+ 23031( ) т' 292 15'59+ Г + 2'93!и Т !аКр,«2,— — — 15,59+ ' ' +2,9318323=4,16; Кр, зз) = 1,4 10'. а) 12 (тв)+ Вгз(г) чн 21Вг(г) л» ((-а) л»2а (числв молей при ревнавесив) п.а =но(1+ а).
ле 2а 2а О,!64 Р(в» = Р=— л,(!+а) !+а л,(1 — а) (1 — а) 0,164 Р(в ло(1+а) 1+а ' и Рв (2а)г ° 0,164 4аг (!+а)(! — а) ' ' 1 — а' =0,164; — =1; а=0,447. 2 ° 0,447 ° 0,164 Р(в" = '144 ' =О 101 атм 1,447 б) ЛСр —— 2 8,7 — ! З,З вЂ” 8,8 = — 4,7 кал 'К ЛНзи)= 2 9,75 — 7,34 = 12,16 ккал= 12160 кал. т Г«Нт —— .ЛН299+ ) ЬСр с)т=!2160 — 4,7 (Т вЂ” 298) ~ 292 = 13560 — 4,7Т кал. д (л К ДН' 1 Г !3560 дт Нтг Н( т' т) Глава 7111 Свободная внереия и химическое равновесие в1!!1-2-25. 281,47 — 188,52 — 204,96 — 170,07 1,дт, т' Кр „, 1 13300.100 398 '1 15 ' —, ! А,~~5 — 1= 2,20; К.
в К .ввв'10 ~=0*164'159'10в=260. в) Энтальпия образования простых веществ ЛН' при некоторой температуре в их стандартном состоянии (стабильное состояние при 1 атм и данной температуре) принята равной нулю. Для Вг, стандартным является жидкое состояние, и для процесса Вгв(ж) — Вгв (г, 1 атм) ЛН равно 7,34 ккал. 2СОв (г) + ЗНвО (ж) -и -и (СНвОН)в (ж) + — О, (г) 273,48 2С (графит) + 20в (г)— -+2СО, (г) — 188,10 ЗНв (г) + — Ов (г) + 3 -+ЗН,О (ж) а) — 119,58 ккал б) — 77,12 ккал в) Ли'= ЛН' — НТЛп1„,= = — 119,58 — 1,987 ° 10 в ° 300( — 4) = = — 117,20 ккал.
г) ЛР'=Лб' — РТЛП„= — 74,74 ккал. д) ЛСр=35,45 — 2 2,04 — 3 6,84 — 6,98= =3,87 10 ' ккал 'К г ЛНТ=ЛНив+ ~ ЛСр с(7— = — 119,58+ 3,87 ° 10 в(Т вЂ” 300) ккал, 280~ (Т ~(370'К е) ЛНввв= — 119,58+ 3,87 ° 10 в ° 50= — 119,39 ккал. — АО' 2,303йт 2,303 ° 1,987 ° 1О 300 а) Индекс „." означает, что идеальный газ, чистые твердое тело или жидкость находятся под давлением 1,00 атм, 6 и Н мало зависят от давления или разбавления, т. е. обычно нет большого различия между У и 6' или между Н и Н'.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
