Zadachi_po_fizicheskoy_khimii
.pdf7.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 |
|
|