сроп. ФКХ+СРО+doc+(2). Общие рекомендации по выполнению самостоятельной работы обучающегося
 Скачать 0.82 Mb.
|
|
2.7 Расчёт константы равновесия по термическим данным На основании справочных данных рассчитать константу равновесия для приведённых реакций при заданных температурах
На основании справочных данных по методу Тёмкина – Шварцмана рассчитать константу равновесия для приведённых реакций при заданных температурах
2.8 Термодинамическая теория растворов 2.8.1 Рассчитать парциальное давление азота над Fe-Ni расплавом, если при 1300 К в 0б25 кг расплава растворяется 0,0135 г азота, а постоянная Генри при выражении растворимости азота в % масс. составляет 2,2∙10-6 Па. 2.8.2 Давление насыщенного пара фосфора над Fe- Р расплавом при 2086 К в зависимости от состава расплава в молярных долях приведено в таблице 2.10. Таблица 2.10 – Зависимость парциального давления паров фосфора от состава расплава
Показать, справедлив ли закон Генри для фосфора, растворённого в металле. 2.8.3 Температура кристаллизации кремния из расплава Al-Si, содержащего 20% (по массе) алюминия равна 1550 К. Определить тепловой эффект процесса плавления кремния, если его температура плавления составляет 1663 К 2.8.4 Температура плавления чистого олова составляет 505 К. Температура начала кристаллизации золота из Sn – Tl расплава, содержащего 5,5% по массе Тl составляет 505,5 К. Определить тепловой эффект процесса плавления олова. 2.8.5 Температура кипения чистого железа составляет 3043 К. Тепловой эффект процесса испарения железа при этой температуре составляет 304,8 кДж/моль. Определить температуру кипения расплава Fe – C, содержащего 2% по массе углерода. 2.8.6 Коэффициент распределения фосфора между шлаком и металлом мартеновской плавки составляет 60, если концентрация фосфора в металле выражена массовых процентах. Первоначальное содержание фосфора в металле составляет 0,06%. Какое количество шлака необходимо добавить к 100 т металла, чтобы содержание фосфора в металле понизилось до 0,02%. 2.8.7 Начальная концентрация серы в металле мартеновской плавки составляет 0,09% (по массе). Определить концентрацию серы в металле после смешивания 100 т металла с 10 т шлака, если коэффициент распределения серы между шлаком и металлом составляет 8.5. 2.8.8 Давление пара магния гад чистым магнием при температуре 1000 К составляет 1427 Па. Какое количество алюминия необходимо добавить к магнию, чтобы давление пара магния над расплавом составило 650 Па. Рассчитать состав расплава, считая его совершенным. 2.8.9 Давление насыщенного пара магния над расплавом Mg-Cu, содержащим 12,5% по массе магния при температуре 1000 К составляет 38 Па. Давление насыщенного пара магния над чистым магнием при этой температуре составляет 1427 Па. Определить активность и коэффициент активности магния. 2.8.10 Зависимость давления насыщенного пара цинка в Па от температуры над чистым цинком выражается уравнением lnP = -  + 19,13Рассчитать активность и коэффициент активности цинка при температуре 900 К в расплаве по данным, приведённым в таблице 2.11, если концентрация цинка выражена в молярных долях. Таблица 2.11 – Зависимость давления паров цинка над расплавом от его состава
2.9 Кинетика химических реакций 2.9.1 Разложение перекиси водорода в водном растворе Н2О2 = Н2 +0,5О2 подчиняется закону реакции первого порядка. Константа скорости реакции составляет 0,0508 мин-1. Определить период полураспада реакции, а так же сколько процентов исходного вещества разложится за 30 минут и какое время потребуется для разложения 90% перекиси водорода. 2.9.2 Во сколько раз увеличится скорость разложения газообразного N2O5, если при постоянной температуре уменьшить его объём в два раза? Принять, что скорость реакции разложения описывается кинетическим уравнением реакции первого порядка. 2.9.3 Рассчитать порядок и константу скорости реакции NH4CNO = (NH2)2CO по данным, приведённым в таблице 2.12. Таблица 2.12 – Зависимость периода полураспада реакции от концентрации NH4CNO
2.9.4 Для некоторой реакции второго порядка получена зависимость константы скорости реакции от температуры. Таблица 2.14 – Зависимость константы скорости реакции от температуры
Определить графически энергию активации химической реакции. 2.9.5 Для реакции термического разложения этана получены следующие константы скорости реакции в зависимости от температуры. Таблица 2.15 – Зависимость константы скорости реакции от температуры
Определить графически энергию активации химической реакции. 2.9.6 Начальная скорость реакции второго порядка составляет 5∙10-7 кмоль-1∙м3∙с-1, а исходные концентрации обеих компонентов равны по 0,2 кмоль∙м3. Определить константу скорости химической реакции и сколько времени потребуется для реагирования 80% исходных веществ. 2.9.7 Реакция омыления уксуснометилового эфира протекает как реакция второго порядка по уравнению CH3COOH3 + NaOH = CH4COONa + CH3OH Для этой реакции получены данные: Таблица 2.16 – Зависимость концентрации NaOH в растворе от времени
Определить среднее значение константы скорости реакции и время за которое разложится 50% эфира. 2.9.8 Определить порядок реакции 2СО = СО2 + С если при 589 К за 30 минут в одном опыте давление уменьшилось с 1,05∙105 до 0,94∙105 Па, а в другом опыте с 0,71∙105 до 0,63∙105 Па. 2.9.9 Определить порядок и константу скорости химической реакции, если известны периоды полураспада при различных начальных концентрациях Таблица 2.17- Период полураспада реакции в зависимости от начальной концентрации исходного вещества
2.9.10 Для реакции 2HJ = H2 + J2 константа скорости реакции при 575 и 700 К соответственно равна 1,22∙10-5 и 1,15∙10-3 кмоль-1∙м3∙мин-1. Определить энергию активации реакции и константу равновесия при 625 К и температурный коэффициент скорости реакции. 2.10 Коллоидная химия 2.10.1 Среднеквадратичный сдвиг частицы гидрозоля SiO2 составляет 8 мкм за 3 с. Определить радиус частицы , если вязкость дисперсионной среды при температуре 293 К равна 1∙10-3 Па∙с. 2.10.2 Определить средне квадратичный сдвиг для частицы гидрозоля за 10 с,если радиус частицы 0,05 мкм, температура 293 К и вязкость дисперсной среды равна 1∙10-3 Па∙с. 2.10.3 Среднеквадратичный сдвиг коллоидной частицы составляет 9,26∙10-6 м за 10 с. Вязкость дисперсной среды составляет 1∙10-3 Па∙с. Определить радиус коллоидной частицы. 2.10..4 Коэффициент диффузии коллоидных частиц золя золота в воде при 298 К составляет 2,7∙10-6 м2/сут. Определить дисперсность частиц гидрозоля золота, если вязкость дисперсной среды при 298 К равна 8,94∙10-3 Па∙с. 2.10.5 Определить объём частицы золя золота, если известен коэффициент диффузии частицы золя 2,7∙10-6 м2/сут и вязкость дисперсной среды при 298 К равна 8,94∙10-3 Па∙с. 2.10.6 Определить вес частицы золя золота, если коэффициент диффузии частицы золя 2,7∙10-6 м2/сут, плотность частицы золота 19,3 г/см3 и вязкость дисперсной среды при 298 К равна 8,94∙10-3 Па∙с. 2.10.7 Определить вес частицы золя, если коэффициент диффузии сферических частиц составляет Al2O3, если коэффициент диффузии сферических частиц золя 2∙10-6 м2/сут, плотность Al2O3 4 г/см3, вязкость среды 1∙10-3 Па∙с, температура 293 К 2.10.8 Удельная поверхность сферических частиц гидрозоля кремнезёма составляет 1,1 ∙104 м2/кг. Плотность кремнезёма составляет 2,7 г/см3. Вязкость дисперсной среды при 298 К равна 8,94∙10-3 Па∙с. Определить среднеквадратичный сдвиг частицы за 10 с. 2.10.9 Определить массовую концентрацию золя в коллоидном растворе, если коэффициент диффузии сферических частиц золя составляет 2,7∙10-6 м2/сут, плотность золя 5.6 г/см3, вязкость среды 1∙10-3 Па∙с, температура 298 К, число частиц золя в 1м3 составляет 2,5∙1018. 2.10.10 Определить частичную концентрацию золя золота если массовая концентрация золя 0,8 г/, коэффициент диффузии сферических частиц золя 2,7∙10-7 м2/сут., плотность золота 12 г г/см3, вязкость среды 1∙10-3 Па∙с, температура 298 К. 3 ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ТИПОВЫХ ЗАДАЧ 3.1 Закон Гесса 3.1.1 Определить тепловой эффект химической реакции Fe2O3 + 3CO =2Fe + 3CO2 если известны тепловые эффекты образования участников реакции ΔН  ( Fe2O3) = -822,16 кДж/моль; ΔН ( CO) = - 110,53 кДж/моль; ΔН (CO2)= -393,15 кДж/моль Решение Тепловой эффект химической реакции равен сумме тепловых образования продуктов реакции минус сумму тепловых эффектов исходных веществ с учётом стехиометрических коэффициентов ΔН = 3ΔН (CO2) - ΔН ( Fe2O3) – 3 ΔН ( CO) .После подстановки численных значений получим ΔН = 3(-393,15) – (-822,16) – 3(- 110,53) = -21,7 кДжОтвет: -21,7 кДж 3.1.2 Рассчитать тепловой эффект химической реакции Fe3O4 + 4CO = 3Fe + 4CO2 (1) если известны тепловые эффекты реакций FeO + CO = Fe + CO2 ΔН  = -17,77 кДж (2)3FeO + CO2 = Fe3O4 + CO ΔН  = - 39,96 кДж (3)Решение Комбинируем реакции (2) и (3) таким образов, чтобы их сложение дало реакцию (1). Для этого стехиометрические коэффициенты в реакции (2) необходимо утроить, а реакцию (3) записать в обратном направлении. Тогда тепловые эффекты вновь полученных реакций составят 3FeO + 3CO = 3Fe + 3O2 ΔН *= 3ΔН Fe3O4 + CO = 3FeO + CO2 ΔН *= -ΔН Сложение полученных реакций даёт реакцию (1) Fe3O4 + 4CO = 3Fe + 4CO2 ΔН  Тогда теплово1 эффект реакции (1) составит ΔН = ΔН * + ΔН * = 3ΔН - ΔН После подстановки численных значений получим ΔН = 3(-17,77) + (- 39,96) = -15,35 кДжОтвет: -15,35 кДж |