Учебная работа № 57637. Контрольная Физическая химия. Индивидуальное домашнее задание № 1

Учебная работа № 57637. Контрольная Физическая химия. Индивидуальное домашнее задание № 1

Количество страниц учебной работы: 29
Содержание:
«Задание 1. На основании справочных значений теплоты образования или теплоты сгорания каждого вещества определите тепловой эффект заданной химической реакции при нормальном давлении и при температуре Т, равной 298К с учетом агрегатного состояния всех веществ, участвующих в реакции. СCl4 + 4Н2 = СН4 + 4HCl

Задание 2. На основании справочных данных запишите зависимости теплоемкости каждого вещества от температуры, учитывая коэффициенты a, b, c, c’. Рассчитайте суммы теплоемкостей исходных веществ и суммы теплоемкостей продуктов реакции, на основании которых сделайте вывод об увеличении или уменьшении теплового эффекта химической реакции с увеличением температуры. Рассчитайте тепловой эффект реакции при температурах, равных 298К, 400К, 600К, 1000К. По полученным данным постройте графики зависимостей суммы теплоемкостей исходных веществ и продуктов реакции от температуры, а также теплового эффекта химической реакции от температуры.
СCl4(г) + 4Н2(г) = СН4(г) + 4HCl(г) – 337,39кДж

Задание 3. Для вещества А заданной химической реакции напишите уравнение, выражающее зависимость изменения энтропии в изобарном процессе его нагревания от 0К до 1000К с учетом всех возможных изменений агрегатного состояния. Выразите уравнением зависимость энтропии вещества А от температуры в интервале температур от 298 до 1000К. При выводе уравнения учесть только коэффициенты a, b зависимости теплоемкости вещества от температуры. Определите изменение энтропии в ходе заданной химической реакции, протекающей в идеальном газообразном состоянии при температуре Т=298К. СCl4(г) + 4Н2(г) = СН4(г) + 4HCl(г)

Задание 4. Для одного моля вещества А заданной химической реакции, находящегося в идеальном газообразном состоянии при температуре Т, равной 600К, определите изменение энергии Гиббса и энергии Гельмгольца при изменении давления на 1000Па. Определите изменение энергии Гиббса и энергии Гельмгольца при нагревании этого же вещества от 298 до 600К. На основании справочных значений определите изменение энергии Гиббса и энергии Гельмгольца в ходе заданной химической реакции, протекающей в идеальном газообразном состоянии при температуре Т, равной 298 К.
СCl4(г) + 4Н2(г) = СН4(г) + 4HCl(г)

Задание 5. Для заданной химической реакции, протекающей в идеальном газообразном состоянии, выразите в общем виде константы равновесия Кp, Кc, Кχ, Кn через равновесное количество молей вещества С, равное χ, если исходные вещества А и В взяты в стехиометрических количествах при давлении Р и при температуре Т. Обоснуйте влияние увеличения общего давления на равновесный выход продуктов реакции. Как скажется на равновесном выходе продуктов разбавление реакционной смеси газом, не участвующим в реакции. Проанализируйте, как влияет увеличение температуры на выход продуктов реакции. СCl4(г) + 4Н2(г) = СН4(г) + 4HCl(г)

Задание 6. Какая термодинамическая функция является критерием самопроизвольно протекающих процессов при постоянном давлении и температуре? Каково значение этой функции для заданной химической реакции при 298 и 600К? Сделайте вывод о направлении самопроизвольного процесса при 600К, если парциальные давления всех компонентов равны по 0,5 атм.
СCl4(г) + 4Н2(г) = СН4(г) + 4HCl(г)

Задание 7. Приведите уравнение изобары заданной химической реакции и рассчитайте константы равновесия Кp при 298К, 400К и 600К. На основании этих данных вычислите средний тепловой эффект химической реакции в интервале от 298К до 600К. Сопоставьте его со значениями, вычисленными в задании 2. Постройте график зависимости логарифма константы равновесия от температуры и по нему определите константы равновесия при 700К.
СCl4(г) + 4Н2(г) = СН4(г) + 4HCl(г)

Задание 8. Что называется фазой, компонентом, числом независимых компонентов, числом термодинамических степеней свободы? Приведите их количество для заданной реакции СCl4(г) + 4Н2(г) = СН4(г) + 4HCl(г)

Задание 9 Объясните и проведите разбор диаграммы состояния двухкомпонентной системы. Укажите на диаграмме смысл всех полей, линий и точек. Определите состав химических соединений, если они имеются на диаграмме. Для указанной диаграммы запишите правило фаз Гиббса, определите общее число компонентов, число независимых компонентов, число фаз и число степеней свободы системы в характерных обозначенных точках. Изобразите все виды кривых охлаждения, возможных для системы, при этом укажите, каким составам на диаграмме плавкости они соответствуют. Какой компонент и в каком количестве закристаллизуется, если 2 кг расплава, содержащего 30% компонента В, охладить от температуры 1 до температуры 2?
Задание 10. На основании зависимости общего давления в реакционной смеси от времени протекания реакции А при постоянном объеме v = 1м3 и температуре Т К:
1. Определите парциальное давление исходного вещества в Н/м2 в моменты времени τ (Pисх.).
2. Постройте график зависимости парциального давления исходного вещества от времени.
3. Напишите кинетические уравнения первого, второго и третьего порядков в дифференциальном и интегральном виде (для реакций второго и третьего порядка концентрации исходных веществ одинаковые).
4. Вычислите lg Pисх и I/Pисх для всех значений времени.
5. Постройте графики зависимости и
6. На основании графиков сделайте вывод относительно порядка реакции А.
7. Определите константу скорости реакции А.
8. Запишите кинетическое уравнение для реакции А в дифференциальном и интегральном виде.
9. Определите количество молей исходного вещества, которое прореагировало к моменту времени τ1.
10. Определите общее давление в системе в момент времени τ1.
11. Определите время, за которое прореагирует 10% исходного вещества.
12. Определите период полупревращения для реакции А.
13. Какие факторы влияют на скорость химической реакции?
14. Какие факторы влияют на константу скорости химической реакции?
Реакция А 2F2O = 2F2 + О2
T = 543K, τ1 = 3000c
τ,c P•10-3 Н/м2
0
1200
2400
6000
12000
18000
24000 4,515
4,661
4,787
5,092
5,432
5,659
5,820

Задание 11
1. Какие реакции называются сложными?
2. Какие типы сложных реакций Вы знаете?
3. Напишите формулировки законов, которые лежат в основе изучения кинетики сложных реакций.
4. Определите концентрации веществ А, В и С в периоды времени от 1 до 10ч через каждый час, если в реакционном сосуде протекает при некоторой температуре реакция первого порядка:
Исходная концентрация вещества А 1моль/л.
5. Определите время достижения максимальной концентрации вещества В, τmax.
6. Как изменится τmax, если k2 увеличится, а k1 останется без изменения?
7. Определите максимальную концентрацию вещества В в моль/л.
8. На основании данных, полученных выше, постройте график зависимости концентрации веществ А, В и С от времени.
9. Графически определите концентрации веществ А, В и С при времени 4,5ч.
10. Определите время, за которое прореагирует половина вещества А.
k1, ч-1 0,2
k 2, ч-1 0,1

Задание 12
1. Напишите уравнение зависимости скорости химической реакции от тем-пературы в дифференциальном виде.
2. Что называется экспериментальной энергией активации химической реакции? От каких факторов она зависит? 3. Почему с повышением температуры скорость гомогенной химической реакции возрастает?
4. На основании константы скорости реакции А (задание №10) при температуре Т и констант скорости этой реакции при температурах Т1 и Т2 (k1 и k2) вычертите график зависимости .
5. Определите графически энергию активации реакции А в кДж/моль.
6. Определите аналитически энергию активации реакции А в кДж/моль.
7. Определите предэкспоненциальный множитель в уравнении Аррениуса.
8. Запишите уравнение Аррениуса для реакции А.
9. Определите константу скорости реакции А при температуре T3.
10. Определите температурный коэффициент скорости γ реакции А в интервале температур от T1 до T2.
11. На основании температурного коэффициента скорости реакции определите во сколько раз изменится скорость, если температура повысится на 25⁰С?
Т1 k1 Т2 k2 Т3
523 1,450•10-2 570 0,324 590

Задание 13
1. Изложите основные положения теории абсолютных скоростей реакции.
2. Напишите кинетическое уравнение химической реакции согласно теории абсолютных скоростей реакции в различных формах записи.
3. Изобразите схематично зависимость потенциальной энергии системы от пути реакции при протекании реакции типа: XY + Z = X + YZ.
4. Напишите уравнение, связывающее истинную энергию активации и экс-периментальную, найденную по зависимости .
5. Дайте обоснование предэкспоненциального множителя в уравнении Ар-рениуса с точки зрения теорий химических реакций.
6. Какой множитель в теории переходного состояния соответствует стерическому множителю в теории активных столкновений?
7. Объясните необходимость введения в основное уравнение теории абсо-лютных скоростей реакции трансмиссионного коэффициента.
8. Вычислите энтропию активации на основании экспериментального значения энергии активации и константы скорости реакции Б при температуре Т,К.
9. На основании некоторой предполагаемой структуры активированного комплекса реакции Б, обладающего тремя степенями свободы колебательного движения с характеристическими температурами θ1, θ2, θ3, определите колебательную составляющую энтропии активированного комплекса при температуре Т, К.
10. Определите поступательную составляющую энтропии активированного комплекса при температуре Т, К. При расчете воспользуйтесь уравнением:

11. Определите вращательную составляющую энтропии активированного комплекса при температуре Т, К, зная его момент инерции J и степень сим-метрии σ. При расчете воспользоваться уравнением:
12. Определите абсолютную энтропию активированного комплекса.
13. Сделайте заключение о справедливости предполагаемой модели активированного комплекса.
Реакция Б Молекулярные константы
активированного комплекса Т,К Е•10-3
Дж/моль k•10-10
см3/моль•с
σ J•1040
г/см2 θ1 θ2 θ3
Н+D2→Н-D-D 1 4,92 704 704 3690 500 34,79 0,0015

Задание 14
Химическая реакция протекает в условиях указанных в таблице. Определите с помощью теории столкновения кинетическую характеристику реакции, которая отсутствует в соответствующем варианте.
Реакция Т, К Константа
скорости Энергия акт-ии Е, кДж/моль Стерический
фактор Р Диаметр частиц σср, см
H2 + J2 → 2HJ 700 ? 165,44 0,47 2,0•10-8

Список литературы:

1. Колпакова Н.А. Физическая химия. Часть ΙΙ: учебное пособие / Н.А. Колпакова, С.В. Романенко, В.А. Колпаков. − Томск: Изд-во ТПУ, 2011. – 232 с.

2. Краткий справочник физико-химических величин / под ред. А.А. Равделя; А. М. Пономаревой. – М.: ТИД «»Аз-book»», 2009. – 239 с.

3. Михеева Е.В. Физическая химия: учеб.пособие / Е.В. Михеева, Н.П. Пикула, М.И. Тартынова; Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во ТПУ, 2012. – 212 с.

4. Стромберг А. Г., Семченко Д. П. Физическая химия. – М.: Высшая школа, 2001. — 527 с.

»

Стоимость данной учебной работы: 585 руб.