Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Zadachi_po_fizicheskoy_khimii

.pdf
Скачиваний:
8
Добавлен:
10.05.2015
Размер:
240.01 Кб
Скачать

7.Рассчитайте при температуре 298 К изменение энергии Гиббса и величину максимальной полезной работы.

8.Рассчитайте изменение энтальпии при протекании химической реакции при температуре 298 К в электрохимическом

элементе А, если температурный коэффициент ЭДС равен 5∙10–4 В∙К.

9.Рассчитайте величину изменения энтропии при протекании химической реакции в электрохимическом элементе А, используя значение температурного коэффициента ЭДС из п. 8.

10.Величина ЭДС при 298 К электрохимического элемента Pt, H2 │раствор ║ KCl │ Hg2Cl2, Hg равна 0,4 В при PH 2 1 атм и

СКСl = 1 М. Определите рН раствора.

КИНЕТИКА ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ

Задание 9

Кинетику химических реакций А (табл. 6) изучали, измеряя общее давление Робщ (Па) газообразной смеси в различные моменты времени протекания реакции t при постоянном объеме V = 1 м3 и температуре Т. Все вещества, участвующие в реакции, являются идеальными газами.

Используя данные зависимости общего давления реакционной смеси от времени протекания реакции, а также данные зависимости константы скорости реакции от температуры, ответьте на нижеследующие вопросы.

1.Выведите формулу для расчета парциального давления исходного вещества химической реакции А, используя величины общего давления реакционной смеси.

2.Напишите уравнение для расчета концентрации исходного вещества в молях на дециметр (моль/дм3), используя уравнение Менделеева – Клапейрона с учетом размерностей используе-

мых величин. По этому уравнению рассчитайте концентрации исходного вещества Сисх (моль/дм3) в различные моменты времени протекания реакции t.

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Время

Давление

Темпера-

 

Реакция А

 

реакционной

Константа

вари-

 

реакции

тура реак-

 

смеси

скорости k

анта

 

 

t, с

 

ции Т, К

 

 

 

Робщ∙10–3, Па

 

 

 

 

0

 

55,444

 

 

 

 

С2Н2 + Н2 С2Н4

 

60∙103

33,138

T1

 

–3

1

 

 

120∙103

30,207

= 748

k 1 = 4,33∙10

Т = 773 К

 

150∙10

3

29,518

T2 = 825

k 2 = 7,114∙10

 

 

 

T3

= 780

2

 

t1 = 170∙103 c

 

240∙103

28,382

 

 

 

 

300∙103

27,977

 

 

 

 

 

(CH2)4

0

 

84,2

 

 

 

 

2H2C=HC–CH=CH2 CH2=C

360

 

80,9

T1

= 513

 

 

 

 

k 1 = 0,751

 

 

600

 

78,9

2

 

(CH2)2

 

T2

= 540

 

1200

 

74,2

k 2 = 2,430

 

 

 

 

T3

= 610

 

T = 599 K

 

1800

 

71,4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3000

 

66,4

 

 

 

 

t1 = 2000 c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

48,00

 

 

 

 

C2H5Br C2H4 + HBr

 

200

 

55,22

T1

= 625

k 1 = 2,27∙10–5

 

 

 

400

 

61,35

3

T = 680 K

 

1600

 

82,96

T2 = 700

k 2 = 2,6∙10–3

 

t1 = 1000 c

 

2400

 

89,21

T3 = 650

 

 

 

 

3600

 

93,41

 

 

 

 

 

 

 

 

Продолжение табл. 6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Время

Давление

Температу-

 

 

Реакция А

реакционной

Константа

вари-

 

реакции

ра реакции

 

смеси

скорости k

анта

 

 

t, с

Т, К

 

 

Робщ∙10–3, Па

 

 

 

 

0

41,604

 

 

 

(CH3)2O

CH4 + H2 + CO

390

54,386

T1 = 760

k 1 = 1,73∙10–4

 

 

 

777

65,050

4

T = 747 K

 

1195

74,915

T2 = 800

k 2 = 1,39∙10–3

 

t1 = 1500 c

2340

97,170

T3 = 770

 

 

 

 

3155

103,841

 

 

 

 

 

0

14,367

 

 

 

(CH3)2N2

C2H6 + N2

800

15,657

T1 = 550

k 1 = 1,49∙10–4

 

 

 

1600

16,831

5

T = 576 K

 

3000

18,650

T2 = 600

k 2 = 6,75 10–2

 

t1 = 2500 c

4000

19,736

T3 = 595

 

 

 

 

5000

20,750

 

 

 

 

 

0

51,834

 

 

 

С2Н2 + Н2

С2Н4

60∙103

34,195

T1 = 748

k 1 = 4,33∙10–3

 

 

 

120∙103

31,128

6

T = 764 K

 

150∙103

30,261

T2 = 825

k 2 = 7,114∙10–2

 

t1 = 200∙103 c

240∙103

28,614

T3 = 819

 

 

 

 

300∙103

28,288

 

 

 

 

 

 

 

 

Продолжение табл. 6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Время

Давление

Температу-

 

Реакция А

 

реакционной

Константа

вари-

 

реакции

ра реакции

 

смеси

скорости k

анта

 

 

 

t, с

Т, К

 

 

 

Робщ∙10–3, Па

 

 

 

 

(CH2)4

0

84,2

 

 

 

2H2C=HC–CH=CH2 CH2=C

860

76,8

T1 = 573

 

 

 

k1 = 9,85

7

(CH2)2

2200

69,5

T2 = 622

 

 

k2 = 44,5

 

T = 599 K

 

 

4080

63,3

T3 = 605

 

 

 

 

 

t1 = 900 c

 

 

5400

60,4

 

 

 

 

 

 

0

46,942

 

 

 

C2H5Br C2H4

+ HBr

 

200

49,90

T1 = 625

k1 = 2,27∙10–5

 

 

 

 

400

52,68

8

T = 665 K

 

 

1600

65,98

T2 = 700

k2 = 2,6∙10–3

 

t1 = 1000 c

 

 

2400

72,36

T3 = 690

 

 

 

 

 

3600

79,34

 

 

 

 

 

 

0

41,979

 

 

 

(CH3)2O CH4

+ H2 + CO

 

390

59,932

T1 = 760

k1 = 1,73∙10–4

 

 

 

 

777

74,031

9

T = 784 K

 

 

1195

86,082

T2 = 800

k2 = 1,39∙10–3

 

t1 = 1500 c

 

 

2340

108,460

T3 = 810

 

 

 

 

 

3150

114,128

 

 

 

 

 

 

 

Продолжение табл. 6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Время

Давление

Температу-

 

 

Реакция А

реакционной

Константа

вари-

 

реакции

ра реакции

 

смеси

скорости k

анта

 

 

t, с

Т, К

 

 

Робщ∙10–3, Па

 

 

 

 

0

1200,0

 

 

 

2 N2O = 2 N2

+ O2

30

1233,0

T1 = 783

k1 = 4,635∙10–6

 

 

 

60

1265,8

10

T = 938 K

 

120

1324,7

T2 = 813

k2 = 1,702∙10–5

 

t1 = 200 c

 

240

1423,3

T3 = 853

 

 

 

 

300

1464,6

 

 

 

 

 

0

4,673

 

 

 

2 F2O = 2 F2

+ O2

1200

5,121

T1 = 523

k1 = 1,45∙10–2

11

 

 

2400

5,425

T = 562 K

 

6000

5,941

T2 = 570

k2 = 0,324

 

 

T3 = 586

 

t1 = 3000 c

 

12000

6,317

 

 

 

 

 

 

 

 

24000

6,603

 

 

 

 

 

0

32,517

 

 

 

HCOH = H2

+ CO

2∙106

33,092

T1 = 720

k1 = 2,91∙10–7

 

 

 

4∙106

33,647

12

T = 764 K

 

8∙106

34,715

T2 = 820

k2 = 1,32∙10–5

 

t1 = 5∙106 c

 

10∙106

35,215

T3 = 827

 

 

 

 

12∙106

35,964

 

 

 

 

 

 

Продолжение табл. 6

 

 

 

 

 

 

 

Время

Давление

Темпера-

 

Реакция А

реакционной

Константа

вари-

реакции

тура реак-

смеси

скорости k

анта

 

t, с

ции Т, К

 

Робщ∙10–3, Па

 

 

 

0

88,738

 

 

 

N2O5 = 0,5 O2 + N2O4

240

104,200

T1 = 320

k1 = 7,35∙10–4

 

 

420

112,150

13

T = 330 K

960

125,130

T2 = 350

k2 = 9,06∙10–3

 

t1 = 500 c

1560

130,350

T3 = 318

 

 

 

2280

132,360

 

 

 

 

0

13,348

 

 

 

2 O3 = 3 O2

30

14,976

T1 = 346

k1 = 6,839∙10–3

 

 

50

15,834

14

T = 349 K

70

16,546

T2 = 369

k2 = 6,457∙10–2

 

t1 = 100 c

120

17,841

T3 = 375

 

 

 

150

18,373

 

 

 

 

0

52,800

 

 

 

C2H2 + H2 C2H4

60∙103

36,979

T1 = 773

k1 = 1,14∙10–2

 

 

120∙103

33,015

15

T = 756 K

150∙103

31,971

T2 = 825

k2 = 7,114∙10–2

 

t1 = 200∙103 c

240∙103

30,181

T3 = 830

 

 

 

300∙103

29,514

 

 

 

 

 

 

 

Продолжение табл. 6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Время

Давление

Температу-

 

 

Реакция А

реакционной

Константа

вари-

 

реакции

ра реакции

 

смеси

скорости k

анта

 

 

t, с

Т, К

 

 

Робщ∙10–3, Па

 

 

 

 

0

1157,5

 

 

 

2 N2O = 2 N2 + O2

30

1166,4

T1 = 783

k1 = 4,635∙10–6

 

 

 

60

1175,2

16

T = 940 K

 

120

1192,4

T2 = 813

k2 = 1,702∙10–5

 

t1 = 200 c

 

240

1225,6

T3 = 820

 

 

 

 

300

1240,9

 

 

 

 

 

0

52,855

 

 

 

(CH3)2O

CH4 + H2 + CO

60

68,915

T1 = 760

k1 = 1,73∙10–4

 

 

 

120

82,535

17

T = 815 K

 

150

88,548

T2 = 800

k2 = 1,39∙10–3

 

t1 = 200 c

 

240

103,882

T3 = 790

 

 

 

 

300

112,190

 

 

 

 

 

0

52,933

 

 

 

(CH3)2CO

C2H4 + H2 + CO

114

58,854

T1 = 780

k1 = 5,05∙10–4

 

 

 

219

63,962

18

T = 780 K

 

299

67,778

T2 = 840

k2 = 9,2∙10–3

 

t1 = 450 c

 

500

76,634

T3 = 820

 

 

 

 

564

79,257

 

 

 

 

 

 

Продолжение табл. 6

 

 

 

 

 

 

 

Время

Давление

Температу-

 

Реакция А

реакционной

Константа

вари-

реакции

ра реакции

смеси

скорости k

анта

 

t, с

Т, К

 

Робщ∙10–3, Па

 

 

 

0

86,856

 

 

 

N2O5 0,5 O2 + N2O4

240

95,830

T1 = 320

k1 = 7,35∙10–4

 

 

420

101,330

19

T = 323 K

960

113,080

T2 = 350

k2 = 9,06∙10–3

 

t1 = 500 c

1560

120,660

T3 = 357

 

 

 

2280

125,470

 

 

 

 

0

33,581

 

 

 

HCHO H2 + CO

2∙106

35,056

T1 = 720

k1 = 2,91∙10–7

 

 

4∙106

36,406

20

T = 789 K

8∙106

38,792

T2 = 820

k2 = 1,32∙10–5

 

t1 = 5∙106 c

10∙106

39,849

T3 = 800

 

 

 

12∙106

40,836

 

 

 

 

0

10,293

 

 

 

(CH3)2N2 C2H6 + N2

500

12,569

T1 = 550

k1 = 1,49∙10–4

 

 

1000

14,367

21

T = 565 K

1500

15,742

T2 = 600

k2 = 6,75∙10–3

 

t1 = 2500 c

3000

18,308

T3 = 604

 

 

 

4000

19,204

 

 

 

 

 

 

Продолжение табл. 6

 

 

 

 

 

 

 

Время

Давление

Температу-

 

Реакция А

реакционной

Константа

вари-

реакции

ра реакции

смеси

скорости k

анта

 

t, с

Т, К

 

Робщ∙10–3, Па

 

 

 

0

19,909

 

 

 

2 O3 = 3 O2

30

22,667

T1 = 343

k1 = 5,0∙10–3

 

 

50

24,331

22

T = 359 K

70

25,336

T2 = 373

k2 = 9,3∙10–2

 

t1 = 80 c

100

26,148

T3 = 368

 

 

 

120

26,431

 

 

 

 

0

4,515

 

 

 

2 F2O = 2 F2 + O2

1,2∙103

4,661

T1 = 523

k1 = 1,45∙10–2

 

 

2,4∙103

4,787

23

T = 543 K

6,0∙103

5,092

T2 = 570

k2 = 0,324

 

t1 = 3∙103 c

12,0∙103

5,432

T3 = 590

 

 

 

24,0∙103

5,820

 

 

 

 

0

4,282

 

 

 

2 Fe2O = 2 Fe2 + O2

1,2∙103

4,302

T1 = 543

k1 = 5,72∙10–2

 

 

2,4∙103

4,322

24

T = 515 K

6,0∙103

4,380

T2 = 583

k2 = 0,6908

 

t1 = 9∙103 c

12,0∙103

4,468

T3 = 560

 

 

 

24,0∙103

4,625

 

 

 

 

 

 

Продолжение табл. 6

 

 

 

 

 

 

 

Время

Давление

Температу-

 

Реакция А

реакционной

Константа

вари-

реакции

ра реакции

смеси

скорости k

анта

 

t, с

Т, К

 

Робщ∙10–3, Па

 

 

 

0

5,213

 

 

 

2 NO2 = 2 NO + O2

30

5,426

T1 = 631

 

 

 

60

5,607

k1 = 3,4

25

T = 627 K

T2 = 673

120

5,898

k2 = 12,8

 

T3 = 650

 

t1 = 200 c

150

6,016

 

 

 

 

 

 

240

6,298

 

 

 

 

0

53,883

 

 

 

(CH3)2CO C2H4 + H2 + CO

114

65,820

T1 = 780

k1 = 5,05∙10–4

 

 

219

75,885

26

T = 794 K

299

82,490

T2 = 840

k2 = 9,2∙10–3

 

t1 = 450 c

500

97,252

T3 = 824

 

 

 

564

101,359

 

 

 

 

0

506,0

 

 

 

2 N2O = 2 N2 + O2

50

515,0

T1 = 830

k1 = 9,2∙10–5

 

 

100

524,0

27

T = 890 K

150

533,0

T2 = 920

k2 = 1,98∙10–3

 

t1 = 300 c

400

572,0

T3 = 900

 

 

 

600

599,0