Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Тамбовский государственный технический университет»

Контрольные задания

по учебной дисциплине

«Физическая и коллоидная химия»

для студентов, обучающихся по направлению:

260100.62 – Продукты питания из растительного сырья

форма обучения:

очная

составитель:

кафедра «Химия наноматериалов»

к.х.н., доцент Зарапина И.В.

Тамбов 2013

I. ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Приложение I закона термодинамики к идеальным газам

Примеры решения типовых задач

Задача 1.63 г азота находятся при температуре 0⁰С и давлении 1,01310⁵Па. Определить количество теплоты, работу, изменение энтальпии и внутренней энергии: а) при изотермическом расширении объема до 0,2 м³; б) при адиабатном сжатии до 2,02610⁵ Па.

Дано: m (N2) = 63 г; Т1 = 00С = 273 К Р1 = 1,013105Па а) Т = const V2 = 0,2 м3 б) Q = const р2 = 2,026105Па	Решение. Ср – Сv = R Ср = Сv + R Для N2 (как для двухатомных молекул): Сv = (5/2)R = 20,775 Дж/(мольК) Ср = (5/2)R + R = (7/2)R = 3,58,31 = 29,1 Дж/(мольК). а) Для изотермического расширения: U = 0; Q = A = nRTln (V2/V1) n (N2) = m/M = 63г/28(г/моль) = 2,25 моль. Первоначальный объем азота находим из уравнения Менделеева - Клапейрона: = 0,0504 м3, отсюда:
Q ? А  ? Н ?U ?

Q = A = nRTln (V₂/V₁) = 2,258,31273ln (0,2/0,0504) = 7035,55Дж.

H = U + A, т.к. U = 0, тоH = A = 7035,55Дж.

б) Для адиабатного сжатия: Q= 0,

А = U=nC_v(Т₁Т₂)

р₁V₁^= р₂V₂^

 = С_р/С_v= 29,1/20,775 = 1,4.

= или=== 0,0504=0,0307м³.

По уравнению Менделеева-Клапейрона:

= 332,66К.

А = 2,2520,775(273332,66) = 2788,73 Дж,

U =2788,73 Дж.

Н = U + (рV) = U + (р₂V₂р₁V₁) = 2788,73 + (2,02610⁵0,0307  1,01310⁵ 0,0504) = 3903,03 Дж.

Ответ:

а) Q= 7035,55Дж,A= 7035,55Дж,H= 7035,55Дж,U= 0.

б) А = 2788,73 Дж,Н = 3903,03 Дж, U =2788,73 Дж.

Термохимия. Закон Гесса

Примеры решения типовых задач

Задача 1. Пользуясь стандартнымитеплотами образования соединений, вычислить тепловой эффект реакции при 25⁰С:

Fе₂O_3(т) + 3СО_(г) = 2Fe_(т) + 3СО_2(г)

Теплоты образования веществ следующие:

H⁰_обр.(Fe₂O_3(т)) = 821,32 кДж/моль;

H⁰_обр.(СO_(г)) = 110,5 кДж/моль;

H⁰_обр.(СO_{2 (г)}) = 393,51 кДж/моль.

Дано: H0обр.(Fe2O3(т)) = 821,32 кДж/моль; H0обр.(СO(г)) = 110,5 кДж/моль; H0обр.(СO2 (г)) = 393,51 кДж/моль.	Решение. Fе2O3(т) + 3СО (г) = 2Fe(т) + 3СО2(г) H0обр.(Fe(т)) = 0 кДж/моль, т.к. это простое вещество, термодинамически стабильное при заданных условиях. Согласно второму следствию из закона Гесса, искомый тепловой эффект реакции равен:
H0р-ции?

H⁰_р-ции = 2H⁰_обр.(Fe_(т)) + 3H⁰_обр.(СO_2(г)) H⁰_обр.(Fe₂O_3(т))  3H⁰_обр.(СO_(г)) = = 3393,51 + 821,32 + 3110,5 = 27,71 кДж.

Ответ:

H⁰_р-ции =27,71 кДж.

Задача 2. Вычислить тепловой эффект реакции:

C₂Н₅OH_(ж) + СН₃СООН_(ж) = СН₃COOC₂Н_5(ж) + Н₂О_(ж)

при 25⁰С, если стандартные теплоты сгорания веществ следующие: H⁰_сгор.(C₂Н₅OH_(ж)) = 1366,9 кДж/моль;

H⁰_сгор.(СН₃СООН_(ж)) = 873,8 кДж/моль;

H⁰_сгор.(СН₃COOC₂Н_5(ж)) = 2254,2 кДж/моль;

H⁰_сгор.(Н₂О_(ж)) = 0 кДж/моль.

Дано: H0сгор.(C2Н5OH(ж)) = 1366,9 кДж/моль, H0сгор.(СН3СООН(ж)) = 873,8 кДж/моль, H0сгор.(СН3COOC2Н5(ж)) = 2254,2кДж/моль, H0сгор.(Н2О(ж)) = 0 кДж/моль.	Решение. C2Н5OH(ж) + СН3СООН (ж) = = СН3COOC2Н5(ж) + Н2О (ж) Согласно первому следствию из закона Гесса искомый тепловой эффект реакции равен:
H0р-ции?

H⁰_р-ции=H⁰_сгор.(C₂Н₅OH_(ж))+H⁰_сгор.(СН₃СООН_(ж))H⁰_сгор.(СН₃COOC₂Н_5(ж))–H⁰_сгор.(Н₂О _(ж)) =1366,9873,8(2254,2) – 0 = 13,5 кДж.

Ответ:

H⁰_р-ции=13,5 кДж.