И.В. Кудряшов, Г.С. Каретников - Сборник примеров и задач по физической химии (1134495), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Количество молей Ь(С1 (и), содержащихся в 5 мл насьпценного раствора, составляет: бв( Р 1О в 5 1,29 46 !О в и — — 0,0697. М 42,4 Моляльность раствора (ив), полученного в результате разбавления 5 мл насыщенного раствора 200 мл воды, равна и !000 0,0697 1000 Шо "н,о + (бв(к-вв и М) 200 1+(5 1,29 — 0,0697 42,4) =-0,34! моль/!000 г. Находим по справочнику (М.! теплоты растворения 1!С! для растворов с моляльностью и, и иг,: /ьН, = — 19,35 кДж/моль, /)Н, = = — 36,14 кДж/моль. Вычисляем по закону Гесса теплоту разбавления ЬН, выделяющуюся при разбавлении раствора от концентрации 19,9 до 0,341 моль/1000 г на ! моль растворенного вещества: ЛН=Л Нвм — 5Н~= — !6,79 кДж/моль. Теплота разбавления 0,0697 моль 1.!С1 составляет — о=А Н и= ( — !6,79) 0,0697= — 1169 Дж= — 1,17 кДж.
Определим !3! для заданной суммарной теплоемкости калориметрической системы: ч 1169 д ! = — = — = О, 936.' 1248 22. Вычислите теплоту образования 1 моль твердого раствора КВг КС1 из индивидуальных веществ при 298 К. Состав твердого раствора: 8 моль КС1 на 1 моль КВг. Теплота растворения 2 г твердого раствора в !00 мл воды 460,0 Дж, а теплота растворения 2 г механической смеси в 100 мл воды 466,0 Дж. Р е ш е н и е.
Рассчитаем теплоту растворения КВг в КС) при образовании 2 г твердого раствора заданного состава: д=466,0 — 460,0=6 Дж. 59 Масса 1 моль раствора составит (средняя молекулярная масса М) М ~~КВГ +~~КС) 79 4 9 Отсюда число молей (Хп)) твердого раствора в 2 г: — = — =- д 2 ' Хл; 79,5 = 0,025!. Вычислим теплоту образования 1 моль твердого раствора д 6 0= — = — =24О Дж/ ь. О,О25! ЗАДАЧИ !. Рассчитайте изменение внутренней энергии при испарении 20 х х 10 ' кг этилового спирта при нормальной температуре кипения, если его удельная теплота испарения 837,38.10' Дж/кг, а удельный объем пара при этой температуре 607 10-' м'/кг.
Объемом жидкости пренебречь. 2, Определите изменение внутренней энергии при испарении 1 кг воды при нормальной температуре кипения, если теплота испарения равна 2258,7 Дж/кг. Считать пар идеальным газом и пренебречь объемом жидкости. 3. При 273 К и 1,0133 10' Па нагревают 5 10 л мл криптона до 873 К при постоянном объеме. Определите конечное давление газа и теплоту, затраченную на нагреванне. 4. В резервуаре вместимостью 5 10 ' м' при 200 К и 0,5 10' Па содержится азот.
Определите теплоту, которую необходимо передать газу, чтобы его давление стало бы 2 10ь Па. Считать азот в указанных условиях идеальным газом. Необходимые для решения данные возьмите из справочника [М.]. 5. При 298 К 1 !О-л кг кислорода сжимаются адиабатически от 8 10 л до 5.10 ' м'. Определите конечную температуру, работу процесса сжатия, изменение внутренней энергии и изменение энтальпии, если Сг = ",, /?, 6. В резервуаре при 298 К находится неизвестный газ. Предполагается, что это азот или аргон. При внезапном расширении 5 10 л м' этого газа до объема 6 1О-л м' его температура снизилась примерно на '20'. Какой газ — аргон или азот — содержится в резервуаре? 7.
Определите конечную температуру газов Аг, Н, и Н,О, если при адиабатическом сжатии давление увеличить (или' объем уменьшить) в 10 раз. Начальная температура 298 К. Считать, что газы находятся в идеальном состоянии. 8. При 298 К одноатомный газ в идеальном состоянии изотермически и обратимо расширяется от 1,5 10л до! 0 10' м', прн этом поглощается 966 10л Дж теплоты. Рассчитайте число молей газа, участвукяцего в процессе. 60 Ср — — 46,94+34,3! ° !О 7 — 11,3 1О /7 !2. Определите изменение энтальпии при нагревании 10 кг газообразного метанола от 400 до 700 К при давлении 1,0133 10ь Па. Зависимость теплоемкости от температуры возьмите из справочника [М.]. 13".
По зависимости теплоемкости твердого гептана от температуры найдите методом графического интегрирования изменение энтальпии (Н)лз,ь — Но) для твердого гептана. Определите изменение энтальпии в процессе С,Н„„, вк- С,Ны,„,лк, если теплота плавления гептана при 182,5 К равна 14,051 ° 10л Дж/моль. сй, дж/!моль К) ср, Дж/!моль К) т. к г. к г. к Дж/(моль К) 36,55 41,95 53,59 65,69 71,34 77,58 83,02 90,35 97,22 ! 05,05 113,67 ! 23,68 133,81 38,43 42,96 47,87 53, !8 65,25 71,86 79,18 15,14 17,52 19,74 21,80 24,00 26,68 34,34 6,28 883 11,43 14,25 17,22 20.66 25,45 30,85 86,56 96,20 106,25 118,55 ! 34,28 151,11 167,88 14. Вычислите в уравнении Дебая Сг = АТ~ коэффициент А для гептана, если при 15,14 Сг = 6,28 Дж/(моль К).
Определите (Н[ь, ы— — Нл) по уравнениюДебая. В интервале температур 15,15 — !82,5К определите графически изменение энтальпин, пользуясь данными задачи 13. Вычислите изменение энтальпии твердого гептана в интервале температур 0 — 182,5 К. 61 9. В сосуде при 273 К и 1,0! 10ь находится 1О' моль одноатомного газа в идеальном состоянии. Рассчитайте конечную температуру, давление газа и работу процесса расширения газа до объема, в 2 раза превышающего первоначальный: а) при медленном изотермическом расширении в цилиндре с поршнем, двигающимся без трения; б) при адиабатическом расширении в аналогичных условиях; в) при мгновенном удалении перегородки между сосудом и вакуумированным пространством того же объема.
Объясните различие результатов, полученных в трех процессах. 1О. Рассчитайте теплоту, необходимую для нагревания 3 !Ол моль аммиака от 273 до 473 К при постоянном давлении. Необходимые данные возьмите из справочника [М.]. !!. Рассчитайте изменение энтальпии при нагревании 2 кг )х-3!Ол от 298 до 800 К, если зависимость теплоемкости от температуры выражается уравнением 15.
Рассчитайте разность (/вНо — Ь(/в) при 1,0133 — 10в Па в следующих процессах: Н +ь/вО,.=НвО (пРи 298 К) (а) СНзСООСзНв+Н,О=СНвСООН+СзНвОН (пРи 298 К) (б) '/вне+в/анв=ннв (пРи 673 К) (в) С+2Нз=СНв (при 1073 К) (г) 16. Воду довели до температуры кипения при давлении 1 атм. Когда через сопротивление, находящееся в тепловом контакте с ней, пропустили электрический ток в 0,5А от 12-вольтового источника в течение 5 мин, было обнаружено, что отогналось, а затем сконденсировалось 0,798 г воды. Рассчитайте изменение молярной внутренней энергии и молярную энтальпию испарения воды (Л(/„,„и ЛН„„). 17.
Определите тепловой эффект реакции СНг ОН+СО+НзО (ж) =СНз=СНСООН (ж) при стандартном давлении и 298 К, если известны теплоты сгорания веществ: Вещество ....... СНээСН СО НвО(ж) СНз=СНСООН(ж) ЬНое взв, кдж/моль . — !299,63 — 283,18 0 — 1368,03 Определите тепловой эффект реакции при постоянном объеме. 18. Рассчитайте теплоты образования метана нз простых веществ при 298 К и стандартном давлении и при У = сопв! на основании следующих данных: для Н,О (ж) ЬН/, звв = — 2%, 84 кДж/мол!6 для СОвЬН/, вав = — 393,51 кДж/мол!0 теплота сгорания СН, ЬН;,, взв —— = — 890,31 кДж/моль.
19. Теплота образования РевОв из простых веществ равна при 298 К и стандартном давлении — 821,32 кДж/моль, а А1,0 = !675,60 кДж/моль. Рассчитайте тепловой эффект реакции восстановления 1 моль РезОв металлическим алюминием. 20. Определите теплоту образования Ав,О, нз простых веществ при 298 К и стандартном давлении, если известны следующие термохимические уравнения: АзвОз+ЗНзО (изб) = 2НвАвОв (раста) +3!,61 кДж (а) Аз+в/зС!в=АвС1в (г) — 270,3 кДж (б) АвС!в (г)+ЗН,О (ивб) =НвАвОв (раств)+ЗНС! (раста) — 73,60 кДж (в) в/ На+в/вс!в=НС! (г) — 92,37 кДж (г) НС! (г)+НзО (изб) НС! (раста) — 72,49 кДж (и) На+в/ Оз=-НвО (ж) — 285,[)4 кДж (е) 2!.
Вычислите тепловой эффект реакции при 298 К и стандартном давлении: СаС, (т )+2Н,О (ж) =Са(ОН), (тв)+С,Н, Данные о теплотах образования возьмите из справочника [М.[ 22. Определите теплоту образования из простых веществ при стандартном давлении и 298 К следующих соединений: а) жидкого бензола С,Н,; б) жидкого гликоля С,Н,О,; в) твердой щавелевой кислоты (СООН),; г) жидкого анилина Свйв ХНв.
Для решения воспользуйтесь справочными данными о теплотах сгорания [М.[. 23. Вычислите тепловые эффекты следующих реакций при 298 К и стандартном давлении: (СООН)з (тв) =НСООН (ж)-,'-СОв (а) СвНвОН (ж)+Ов=СНвСООН (ж) +НвО (ж) (б) 2СН,С1 (г)+Мк (тв) =СвН, (г)+Мис!в (в) зс н (г)=с н (ж) (г) СНв+450зС!в (ж) =-СС!в (ж) +450з-1-4НС1 (л) 24. При сгорании нафталина в калориметрической бомбе при 298 К с образованием воды и диоксида углерода тепловой эффект равен — 5152,96 кДж/моль.
Вычислите теплоту сгорания нафталина при постоянном давлении, если водяной пар, образующийся при сгорании нафталина: а) конденсируется; б) не конденсируется. 25. Генераторный газ имеет объемный состав (%): СΠ— 21,%; СО,— 7,!2; Н,— 13,65; СН,— 3,25; О,— 0,90 и Ыв — 53,23, Определите теплоту, выделяющуюся при сгорании 1 м' генераторного газа, приведенного к условиям Р = 1,0133 10в Па и Т = 298 К, если сгорание газа происходит полностью. Водяной пар не конденсируется. 26. Определите тепловой эффект разбавления водой 100 кг 77,76 %-ной азотной кислоты до концентрации 25,9! %. Для расчета воспользуйтесь справочными данными [М.[. 27.
Определите теплоту, которая выделится при добавлении к 0,3 кг воды 0,1 кг 50%-ной серной кислоты. Данные о теплотах растворения возьмите из справочника [М.[. .28. Рассчитайте тепловой эффект процесса смешения 0,5 кг 20 %- ной серной кислоты и 1 кг 60%-ной серной кислоты.
Для расчета воспользуйтесь данными справочника [М.[. 29. Тепловой эффект растворения безводного сульфата лития — 26,71 кДж/моль. Тепловой эффект растворения кристаллогидрата 1!в5Ов Н,Π— 14,31 кДж/моль при 298 К. Вычислите тепловой эффект образования [.!з5Ов. Н,О из безводной соли и воды. Определите процентное содержание воды в частично выветренном кристаллогидрате сульфата лития, если тепловой эффект растворения 1 кг этой соли равен — 0,146.10в кДж. 30. Вычислите тепловой эффект реакции нейтрализации соляной кислоты гидроксидом натрия в бесконечно разбавленном растворе нз следующих данных: НС! 46,5наО+ИаОН 1065,5нвО=Нас! !112,0Н,Π— 57,903 кДж НС1 46,5НзО+!065,5НвО = НС! ° 1! 12,0 НзΠ— 1,462 кДж НС!.!112,0НвО+ Н О=НС! ооНзо — 0,419 кДж ЫаОН !065,5наО+оонвО=)ЧаОН ооНзΠ— 0,376 кДж )Час) ° 1!12,0НаО+ооНвО=)час!.ооНвΠ— 0,292 кДж 63 31.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
