Задачи для подготовки к экзамену по дисциплине. Задачи для подготовки к экзамену по

• Название: Задачи для подготовки к экзамену по
• Дата: 20.05.2022
• Размер: 333.47 Kb.
• Имя файла: Задачи для подготовки к экзамену по дисциплине.docx
• Тип: Документы; #540537

^Задачи для подготовки к экзамену

по дисциплине «Химическая термодинамика и кинетика»

1. 
   ^{Три моля идеального одноатомного газа (C}V ^{= 3.0 кал/(моль. К)), находящегося при T}1 ^{= 350 K и P}1 ^{= 5 атм, обратимо и адиабатически расширяются до давления P}2 ^{= 1 атм.} Рассчитайте конечные температуру и объем, а также совершенную работу и изменение внутренней энергии и энтальпии в этом процессе.
   
2. 
   ^{Система содержит 0.5 моль идеального одноатомного газа (C}V ^{= 3.0 кал/(моль. К)) при P}1 ^{= 10 атм и V}1 ^{= 1 л. Газ расширяется обратимо и адиабатически до давления P}2 ^{= 1 атм.} Рассчитайте начальную и конечную температуру, конечный объем, совершенную работу, а также изменение внутренней энергии и энтальпии в этом процессе. Рассчитайте эти величины для соответствующего изотермического процесса.
   

3. 
   Один моль метана, взятый при 25 ^оС и 1 атм, нагрет при постоянном давлении до удвоения объема. Мольная теплоемкость метана дается выражением: C_p= 5.34 + 0.0115^. Tкал/(моль^. К).
   

Рассчитайте Uи Hдля этого процесса. Метан можно считать идеальным газом.

4. 
   Рассчитайте мольную энтропию неона при температуре 500 К, если при 298 К и том же объеме энтропия неона равна 146.2 Дж·моль^-1·К^-1.
   

Напишем формулы для мольной энтропии для двух указанных состояний:

S1 = S0 + Cv*lnT1 + R*lnV

S2 = S0 + Cv*lnT2 + R*lnV, где Cv = 3R/2 - теплоемкость неона при постоянном объеме.

Вычтем из второго уравнения первое и получим формулу для S2:

S2 = S1 + Cv*ln(T2/T1) = 146,2 + 1,5*8,31*ln(500/298) = 152,65.

5. 
   Рассчитайте изменение энтропии при нагревании 11,2 л азота от 0 до 50⁰С и одновременном уменьшении давления от 1 атм до 0,01 атм.
   

6. 
   Один моль гелия при температуре 100⁰С и давлении 1 атм смешивают с 0,5 моль неона при 0⁰С и 1 атм. Определите изменение энтропии, если конечное давление равно 1 атм.
   
7. 
   Исходые концентрации оксида углерода (II) и паров воды равны и составляют 0,03 ^{моль/л. Вычислите равновесные концентрации СО, Н}2^{О и Н}2 ^{в системе}
   

^{СО + Н}2^{О ↔СО}2 ^{+ Н}2

^{если равновесная концентрация СО}2 ^{оказалась равной 0,01 моль/л. Вычислите константу} равновесия.

8. 
   При некоторой температуре равновесные концентрации в сиситеме
   

^2SO2 ^{+ O}2 ^{↔ 2SO}3

^{составляли соотвественно [SO}2^{]=0,04 моль/л, [O}2^{] = 0,06 моль/л, [SO}3^{] = 0,02 моль/л.} Вычислите константу равновесия и исходные концентрации оксида серы (IV) и кислорода.

В ТЕТРАДЕ ЛЕКЦИОННОЙ.

9. 
   Вычислите константу равновесия системы
   

^COCl2 ^{↔ CO + Cl}2

^если при некоторой температуре равновесные концентрации оксида углерода (II) и хлора ^{равны соответсвенно и составляют 0,001 моль/л, а [COCl}2^{] = 4,65∙10-5 моль/л.}

В ТЕТРАДЕ ЛЕКЦИОННОЙ.

10. 
    Исходная концентрация оксида углерода (II) и хлора в системе
    

^{2NO + Cl}2 ^{↔ 2 NOCl}
составляют соответственно 0,5 М и 0,2 М.

Вычислите константу равновесия, если к моменту наступления равновесия прореагировало 20 % оксида азота (II) .

11. 
    ^{Вычислите ∆G0 образования CH}4^{, C}2^H4^{, NH}3 ^{исходя из значений ∆Н0}обр ^{и измененеия} энтропии ∆S⁰.
    

12. 
    Вычислите ∆G⁰ следующих реакций и определите в каком направлении они будут протекать, если вещества взяты при нормальных условиях:
    

^{а) 2N}2^{O + O}2 ^{↔ 4NO
б) N}2^{O + NO ↔ NO}2 ^+N2 ^{в) N}2^{O + NO}2 ^{↔ 3NO}

13. 
    Вычислите ∆G⁰ следующих реакций и определите в каком направлении они будут протекать, если вещества взяты при нормальных условиях:
    

^{а) 4HCl + O}2 ^{↔ 2Cl}2 ^+2H2^{O(г)
б) H}2 ^{+ Se(г) ↔ H}2^{Se(г)
в) 2HF + O}3 ^{↔ H}2^{O(г) +F}2 ^+O2 ^.

14. 
    Какие из перечисленных оксидов можно восстановить водородом: ^Li2^{O; CuO; MnO; PbO ?}
    

15. 
    В параллельных реакциях первого порядка
    

k_{1 B}

A

_k2 D
^{выход вещества B равен 53%, а время превращения A на 1/3 равно 40 с. Найдите k}1 ^{и k}2^.

16. 
    Реакция разложения вещества A может протекать параллельно по трем направлениям:
    

B
A C
D

Концентрация продуктов в смеси через 5 мин после начала реакции были равны: [B] = 3.2

^{моль*л-1, [С] = 1.8 моль*л-1, [D] = 4.0 моль*л-1. Определите константы скорости k}1 ^{– k}3^? если период полураспада вещества A равен 10 мин.

17. 
    Для обратимой реакции первого порядка
    


_A^k¹  _B

k₂
^Kравн ^{= 10, а k}1 ^{= 0,2 c-1. Вычислите время, при котором концентрации веществ A и B} станут равными, если начальная концентрация вещества B равна 0.

18. 
    Определите, какие реакции представлены на этих рисунках:
    

Рисунки кинетики сложных реакций


₁A₁  ₂ A₂ ^{r1 }₃ A₃  ₄ A₄

r₂

бимолекулярная обратимая двухстороняя реакция

k_{1 B}

A

_k2 D паролельная


A^k1 B^k2 C
последовательная

19. 
    Вычислите равновесные концентрации в системе
    

^{2NO + O}2 ^{↔ 2NO}2
^{если исходные концентрации NO и O}2 ^{соответственно равны 0,01 и 0,005 моль/л.}

20. 
    ^{Сколько молей H}2 ^{необходимо ввести на каждый моль I}2^{, чтобы в образовавшейся} системе с константой равновесия К = 40
    

^H2 ^{+ I}2^↔2HI
50% иода превратилось в HI.

21. 
    Какое количество теплоты необходимо для повышения температуры 16 г кислорода от 300 до 500 К при давлении 1 атм? Как при этом изменится внутренняя энергия?
    

22. 
    Рассчитайте изменение энтальпии кислорода (идеальный газ) при изобарном расширении от 80 до 200 л при нормальном атмосферном давлении.
    

Дано:

V₁ = 80 л = 80·10⁻³ м³

V₂ = 200 л = 80·10⁻³ м³

i = 5 - число степеней свободы молекулярного кислорода

p = const = 1·10⁵ Па

______________________

ΔН - ?

Изменение энтальпии:

ΔH = ΔU + p·ΔV

Найдем:

p·ΔV = 1·10⁵·(200-80)1·10⁻³ = 12 000 Дж

Изменение внутренней энергии при постоянном давлении:

ΔU = (i/2)·ν·R·ΔT

Дважды запишем уравнение Клапейрона-Менделеева:

p·V₁ = ν·R·T₁     (1)

p·V₂ = ν·R·T₂    (2)

Вычтем из второго уравнения первое:

p·ΔV = ν·R·ΔT

Тогда:

ΔU = (i/2)·ν·R·ΔT = (i/2)·p·ΔV

ΔU = (5/2)·12000 = 30 000 Дж

Окончательно:

ΔH = ΔU + p·ΔV = 30 000 + 12 000 = 42 000 Дж   или  42 кДж

23. 
    В системе протекают две параллельные реакции:
    

^{А + В → продукты (k}1^{), А + С → продукты (k}2<sup>).

Отношение k</sup>1^/k2 ^{= 7. Начальные концентрации веществ В и С одинаковы. К моменту}

времени t прореагировало 50% вещества В. Какая часть вещества С прореагировала к этому моменту?

24. 
    В реакции A + B AB начальная скорость измерялась при различных начальных концентрациях. Получены следующие данные:
    

[A]0, моль/л	[B]0, моль/л	w0, моль/(л. с)
1.0	1.0	0.025
0.1	1.0	0.0025
1.0	0.1	0.00025

Напишите кинетическое уравнение реакции.