Пиши Дома Нужные Работы

Обратная связь

Равновесное давление Р, Па 300 2500 6800 12000 25000

ХИМИЯ, Ч.2

Типовые задачи с решениями

Физическая химия

Пример 1Рассчитать тепловые эффекты двух следующих реакций:

а) ;

б) ,

если известны стандартные теплоты образования всех компонентов данных реакций.

Решение: Выполним расчеты для 250С и давления 1 атм, приняв условие постоянства давления в ходе реакций. В этом случае тепловой эффект должен быть равен изменению энтальпии системы:

а) ;

б) .

Следует помнить, что все исходные для расчетов величины берутся из справочников по физико-химическим свойствам веществ. Стандартная энтальпия образования простых веществ, находящихся в наиболее устойчивой в стандартных условиях аллотропной модификации, принята равной нулю.

Пример 2. Рассчитать тепловой эффект полиморфного превращения 1 моля графита в алмаз при стандартных условиях, если известны стандартные теплоты сгорания графита и алмаза при Т = 298,15 К и Р = 1атм.

а) ;

б)

Решение: Запишем реакцию полиморфного превращения графита в алмаз:

Расчет показывает, что

Следовательно, процесс превращения графита в алмаз при стандартных условиях (если бы он имел место) должен был бы происходить с поглощением небольшого количества тепла.

Пример 3.Как изменится температура кипения воды с ростом давления, если при температуре t = 100 оС ΔНисп = 539,7 кал/г, Vпар = 1651 см3/г, Vж = 1 см3/г.

Решение:

, ,

В отличие от температуры плавления, температура кипения очень сильно зависит от давления, что связано с большой величиной DV, которой сопровождаются процессы испарения и сублимации.

Пример 4.Давление пара жидкости при 10 оС и 20 оС равно, соответственно, 75000 и 107390 Па. Определить молярную теплоту испарения вещества.



Решение: Воспользуемся уравнением Клаузиуса – Клапейрона в виде:

,

где p1 = 75000 Па;

p2 = 107390 Па;

T1 = 273,15 + 10 = 283,15 К;

T2 = 273,15 + 20 = 293,15 К;

R = 8,314 Дж/(моль·К).

Тогда

,

= 24720 Дж/моль.

В отличие от теплоты парообразования, которая изменяется в широких пределах, энтропия парообразования – величина более или менее постоянная. Так, для многих неорганических и органических веществ выполняется правило Трутона:

где Тн.т.кип. – нормальная температура кипения жидкости, т.е. температура кипения при внешнем давлении, равном 1 атм.

Пример 5.Определить изменение энтропии при равновесном переходе 2 кг жидкой воды в пар при P = 1,0133·105 Па. Удельная теплота испарения воды равна ΔНисп = 2260,98 кДж/кг.

Решение: Жидкая вода и пар при давлении 1,0133·105 Па находятся в равновесии при температуре 373,15 К. Тогда

Пример 7.В сосуд для измерения электрической проводимости, заполненный 1/32 н СН3СООН, помещены электроды площадью S = 3·10-4 м2 на расстоянии l = 2·10-2 м друг от друга. При напряжении U = 10 В через раствор идет ток силой I = 4,3058·10-3 А при T = 298 K. Определить степень диссоциации, константу диссоциации и рН раствора, если при указанной температуре предельные подвижности ионов H+ и CH3COO соответственно равны: 34,982·10-3 См м2 моль-экв-1, 4,090·10-3 См м2 моль-экв-1.

Решение.

, æ / C, æ , .

Следовательно

Константа диссоциации

,

Пример 8.Определить рН раствора, если при 298 К ЭДС элемента

равна 0,15 В. Стандартный потенциал хингидронного электрода при этой температуре равен 0,699 В, потенциал каломельного электрода ‑ 0,337 В.

Решение:

;

.

Пример 9.За 14 дней активность Ро210 уменьшилась на 6,85 %. Определить значение константы скорости реакции первого порядка и период полураспада t1/2.

Решение: Из условий задачи N1 = 0,9315·N0, поэтому

дней .

Тогда

дней.

 

Коллоидная химия

Пример 1.Найти средний сдвиг при броуновском движении шарообразных частиц табачного дыма радиусом r = 10-6 м при температуре 293 К за время 10 с. Вязкость воздуха Па с.

Решение: По уравнению Стокса – Эйнштейна находим коэффициент диффузии

 

=

 

По уравнению Эйнштейна – Смолуховского определяем средний сдвиг частиц

Пример 2.Рассчитать осмотическое давление 0,9 % масс. гидрозоля белка сыворотки крови при 293 К. Радиус частиц 1·10-7 м, плотность раствора принять за 1000 кг/м3, плотность частиц белка 1500 кг/м3.

Решение: Расчет осмотического давления проводим по уравнению Вант – Гоффа

.

Находим число частиц в 1 м3 раствора (то есть частичную концентрацию ν). Масса одной частицы радиуса r и плотности ρ равна

Определяем массу всех частиц белка в 1 м3 раствора. В 100 г или 100 см3 раствора содержится 0,9 г белка, следовательно, в объеме 1 м3=106 см3 масса белка равна

Таким образом, частичная концентрация равна

.

Осмотическое давление равно

Пример 3. Используя уравнение Лэнгмюра, вычислить адсорбцию валериановой кислоты и площадь S, приходящуюся на молекулу на поверхности раздела водный раствор-воздух при Т=340 К и концентрации С=0,003 кмоль/м3 , если известны константы уравнения Шишковского: а =18,2 · 10-3; b =20,14.

Решение:По уравнению Шишковского σ = σ0 – a ln (1 + bc);

после дифференцирования получим

 

Подстановка правой части этого уравнения в уравнение

Гиббса для адсорбции приводит к выражению:

При сопоставлении этого уравнения с уравнением Ленгмюра

Г = Гmaxkc/1+kc

видим, что k = b = 20,14:

 

Гmax = a/RT = 18,2·10-3/8314·340 = 6,4·10 моль/м2;

 

S = 1/Гmax· NA = 1/6,4·10-9·6,02·1023 = 26·10-17м2.

 

Пример 4. По экспериментальным данным адсорбции СО2 на цеолите с помощью графического метода определите константы уравнения Ленгмюра:

Равновесное давление Р, Па 300 2500 6800 12000 25000

Адсорбция А·103, кг/кг 30 140 152 176 191

Решение

Экспериментальные данные по определению изотермы адсорбции обычно обрабатывают с помощью уравнения Ленгмюра, записанного в линейной форме:

1/А = 1/Аmax + 1/А К ·1/Р или Р/А = 1/Аmax К + Р/А .

Такая линейная зависимость позволяет графически определить оба постоянных параметра: А и К.

Строим изотерму адсорбции в координатах Р/А = f(P).

Из графика следует, что 1/Аmax·К = 1200; tga=1/Amax=5,09.

Отсюда Аmax = 197·10-3 кг/кг; К = 0,004.

Пример 5. Вычислить радиус частиц гидрозоля Fe(OH)3 при температуре 290 К, вязкости среды 1,1·10-3 Па·с, если среднеквадратичный сдвиг частиц при броуновском движении за t = 10 c составил 7,4·10-6 м.

Решение

Из уравнения Эйнштейна-Смолуховского среднеквадратичный сдвиг частиц пропорционален.

Δ2 = 2RT·t / NA·6πηr = RT·t /3NAπηr,

отсюда радиус частиц r= RT · t/3NApπηΔ2.

Подставив численные значения, получим r = 7,07·10-8 м.






ТОП 5 статей:
Экономическая сущность инвестиций - Экономическая сущность инвестиций – долгосрочные вложения экономических ресурсов сроком более 1 года для получения прибыли путем...
Тема: Федеральный закон от 26.07.2006 N 135-ФЗ - На основании изучения ФЗ № 135, дайте максимально короткое определение следующих понятий с указанием статей и пунктов закона...
Сущность, функции и виды управления в телекоммуникациях - Цели достигаются с помощью различных принципов, функций и методов социально-экономического менеджмента...
Схема построения базисных индексов - Индекс (лат. INDEX – указатель, показатель) - относительная величина, показывающая, во сколько раз уровень изучаемого явления...
Тема 11. Международное космическое право - Правовой режим космического пространства и небесных тел. Принципы деятельности государств по исследованию...



©2015- 2017 pdnr.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.