Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Порядок выполнения семестровых работ




МНОГОВАРИАНТНЫЕ СЕМЕСТРОВЫЕ ЗАДАНИЯ

1. Тема и вариант семестрового задания задаются преподавателем с указанием срока выполнения работы.

2. При необходимости справочные данные могут быть согласованы с преподавателем.

3. Расчеты и оформление работы выполняются вручную.

4. Семестровая работа оформляется на листах формата А4.

5. На титульном листе указываются наименование университета, кафедры, выполняемой работы с указанием темы; номер варианта; фамилия и инициалы студента, группа, в которой обучается студент; должность, фамилия и инициалы преподавателя. Внизу титульного листа указывается год выполнения семестровой работы.

6. В работе должны быть приведены в форме таблиц необходимые справочные данные, пояснения, расчетные формулы. Графики могут быть выполнены на миллиметровой бумаге. Разрешается выполнение графиков на компьютере с приложением соответствующих распечаток.

7. По предложению преподавателя возможна проверка расчетов на компьютере в компьютерном классе кафедры (ауд. ГУК–305) с получением распечатки результатов расчета.

8. Семестровая работа оценивается преподавателем после ее проверки и опроса по соответствующим темам курса физической химии.

 

6.2. Семестровое задание № 1. “Термодинамика химических реакций”

 

При выполнении семестровой работы изучается и используется материал, изложенный в разделах 1.3; 1.4; 1.5.2; 1.5.3; 1.6 главы 1 настоящего пособия; примеры решения задач 1.7; 1.14; 1.15, 1.18, 1.19.

 

Для химической реакции заданного варианта (табл. 6.1), протекающей при P = const (ключевая температура Т задается преподавателем из одного из столбцов данного варианта):

1) вывести аналитическую зависимость изменения теплоемкости от температуры ∆Ср = f(T), рассчитать ∆Ср при 5 температурах (К): 298, указанной в таблице температуре Т и трех температурах, взятых из интервала (298÷Т); по полученным данным построить график зависимости ∆Ср = f(T);

2) рассчитать изменение энтальпии (тепловой эффект реакции при Р = const) по теплотам образования веществ, изменение энтропии, изменение свободной энергии Гиббса при стандартных условиях (∆Но298, ∆Sо298, ∆Gо298);

3) вывести аналитическую зависимость изменения энтальпии от температуры ∆НоT = f(Т), рассчитать изменение энтальпии при тех же температурах, которые указаны в п. 1, построить график зависимости ∆НоT = f(Т);

4) рассчитать ∆S0T ; ∆G0T при заданной температуре Т;

5) рассчитать константу равновесия (Ко) при температуре 298 К и при заданной температуре Т.

6) записать закон действующих масс для химической реакции.



 

На основании проведенных расчетов сделать следующие выводы:

1) какая это реакция – экзо- или эндотермическая (выделяется или поглощается теплота при прохождении реакции);

2) как влияет температура на величину теплового эффекта реакции;

3) в какую сторону смещено химическое равновесие при заданных температурах (298 К и Т);

4) как влияет температура на положение равновесия (на константу равновесия);

5) как влияет давление на положение равновесия.

Выводы должны быть обоснованы с привлечением соответствующих законов (уравнения Кирхгофа, принципа Ле-Шателье, уравнения изобары Вант-Гоффа).

При расчетах должно быть учтено фазовое состояние веществ, участвующих в химической реакции (фазовое состояние отдельных веществ указано в табл. 6.1, остальные вещества принять находящимися в газообразном или жидком состоянии).

Таблица 6.1

Вариант Химическая реакция Варианты ключевых температур (Т, К)
H2 + F2 = 2 HF
H2 + Cl2 = 2 HCl
H2 + Br2 = 2 HBr
H2 + I2 = 2 HI
2 H2 + O2 = 2 H2O
2 CO + O2 = 2 CO2
CO + Cl2 = COCl2
C(графит) + S2 = CS2
N2 + O2 = 2 NO
2 NO2 = 2 NO + O2
N2 + 3 H2 = 2 NH3
Продолжение табл. 6.1
Вариант Химическая реакция Варианты ключевых температур (Т, К)
S2 + 2 O2 = 2 SO2
2 SO2 + O2 = 2 SO3
2 H2 + S2 = 2 H2S
PCl3 + Cl2 = PCl5
2 H2O = 2 H2 + O2
С2H2 + H2 = C2H4
C3H6 + H2 = C3H8 пропен пропан
C4H8 = C4H6 + H2 1-бутен 1,2-бутадиен
C4H8 + H2 = C4H10 1-бутен бутан
C6H6 + 3 H2 = C6H12 бензол циклогексан
CO + 2 H2 = CH3OH метанол
CH2O + H2 = CH3OH формальдегид метанол
CHCl3 + Cl2 = = CCl4 + + HCl
CH3Cl + 2 Cl2 = = CHCl3 + 2 HCl
C2H4 +H2O = C2H5OH этилен этанол
2 NO + O2 = 2 NO2
C2H4 + H2 = C2H6
2 NO + O2 = 2 NO2
CH3CHO + H2 = С2H5OH ацетальдегид этанол
CH4+CO2= СH3COOH уксусная кислота
2 H2 + CO2 = H2O + + CH2O формальдегид
CO2 + H2 = HCOOH муравьиная кислота
Окончание табл. 6.1
Вариант Химическая реакция Варианты ключевых температур (Т, К)
CO + H2O = HCOOH муравьиная кислота
CO2 + 3 H2 = = CH3OH + H2O метанол
C2H6+CO=CH3COCH3 этан ацетон
SO2 + Cl2 = SO2Cl2
C2H6 = C2H4 + H2
Ca(OH)2(тв.) = CaO(тв.) + + H2O
CaCO3(тв.) = CaO(тв.) + + CO2
Mg(OH)2(тв.) =MgO(тв.) + + H2O
S + 2 CO2 = SO2+ 2 CO
MgCO3(тв.) = MgO(тв.) + + CO2
CO2 + 4 H2 = CH4 + + 2 H2O
2 CO + 2 H2 = CH4 + + CO2
CO2 + H2 = CO + H2O
4 HCl + O2 = 2 H2O + + 2 Cl2
2 N2 + 6 H2O = 4 NH3+ + 3 O2
CO + 3 H2 = CH4 + + H2O
SnO2(тв.) + 2 H2 = 2 H2O+ + Sn(тв.)

 

6.3. Семестровое задание № 2 (комплекс задач)

 

6.3.1. Расчет концентрации растворов

Материал для решения данной задачи представлен в разделе 2.1 главы 2 настоящего пособия (пример решения 2.1).

 

Для растворов веществ А и В заданной массовой концентрации (%), имеющих плотность ρ (г/см3) при Т = 293 К (табл. 6.2) определить:

1) молярную концентрацию – число молей растворенного вещества в 1 л раствора;

2) моляльную концентрацию – количество молей растворенного вещества, приходящееся на 1000 г растворителя в растворе;

3) молярные доли компонентов в растворе;

4) количество молей растворителя, приходящееся на 1 моль растворенного вещества.

Таблица 6.2

Вариант Компоненты раствора Массовое содержание компонента А, % Плотность раствора ρ, г/см3
А В
HNO3 H2O 1,031
HNO3 H2O 1,115
HNO3 H2O 1,167
HNO3 H2O 1,246
HNO3 H2O 1,310
H2SO4 H2O 1,052
H2SO4 H2O 1,095
H2SO4 H2O 1,124
H2SO4 H2O 1,170
H2SO4 H2O 1,219
H2SO4 H2O 1,303
HCl H2O 1,018
HCl H2O 1,047
HCl H2O 1,078
HCl H2O 1,098
HCl H2O 1,119
HCl H2O 1,179
H3PO4 H2O 1,031
H3PO4 H2O 1,053
H3PO4 H2O 1,076
Окончание табл. 6.2
Вариант Компоненты раствора Массовое содержание компонента А, % Плотность раствора ρ, г/см3
А В
H3PO4 H2O 1,101
H3PO4 H2O 1,140
HBr H2O 1,258
CH3COOH H2O 1,006
CH3COOH H2O 1,026
CH3COOH H2O 1,044
CH3COOH H2O 1,053
HCOOH H2O 1,037
HCOOH H2O 1,061
HCOOH H2O 1,096
NaOH H2O 1,065
NaOH H2O 1,131
NaOH H2O 1,285
NaOH H2O 1,349
KOH H2O 1,062
KOH H2O 1,082
KOH H2O 1,137
KOH H2O 1,196
KOH H2O 1,361
AgNO3 H2O 1,069
BaCl2 H2O 1,092
CaCl2 H2O 1,031
CaCl2 H2O 1,281
CuSO4 H2O 1,107
FeCl3 H2O 1,049
KCl H2O 1,050
MgSO4 H2O 1,219
Na2CO3 H2O 1,019
ZnCl2 H2O 1,089
ZnSO4 H2O 1,378

 

 

6.3.2. Расчет теплоты испарения и давлений насыщенного пара индивидуальных веществ

Материал для решения данной задачи представлен в разделе 1.7 главы 1 настоящего пособия (пример 1.22).

Рассчитать теплоту испарения вещества и его давление насыщенного пара при температуре Т3, если известны давления насыщенного пара Р1 и Р2 при температурах Т1 и Т2, соответственно (табл. 6.3).

Таблица 6.3

Вариант Т1, К Р1, Па Т2, К Р2, Па Т3, К
272,2 533,2 283,2 982,0 300,0
275,2 656,0 288,3 1610,0 315,0
260,0 23327,0 270,0 31860,0 290,0
265,0 27190,0 278,0 40290,0 345,0
60,0 12663,0 69,0 31992,0 75,0
105,0 17329,0 112,0 29653,0 120,0
114,0 34738,0 116,0 46435,0 110,0
273,2 4786,0 298,2 12697,0 285,0
282,5 6665,0 306,7 16396,0 300,0
312,5 18929,0 316,5 21328,0 325,0
190,0 31192,0 200,0 46655,0 220,0
196,0 38657,0 215,0 69476,0 235,0
207,0 55986,0 221,0 77314,0 240,0
220,0 648480,0 239,0 1005114,0 270,0
212,0 592751,0 223,0 674824,0 300,0
223,0 674824,0 241,0 1065237,0 290,0
277,2 1826,0 281,4 2372,0 350,0
285,2 2932,0 288,7 3279,0 340,0
236,0 63315,0 249,0 86645,0 295,0
246,0 78647,0 252,5 96942,0 310,0
1832,0 187,0 1905,0 387,0 2050,0
Окончание табл. 6.3
Вариант Т1, К Р1, Па Т2, К Р2, Па Т3, К
1956,0 573,0 2040,0 973,0 2100,0
303,0 37724,0 311,0 51729,0 400,0
293,0 26660,0 316,0 63317,0 370,0
275,2 4000,0 278,2 4530,0 300,0
275,7 4878,0 285,2 6932,0 420,0
363,3 186,6 395,2 733,1 450,0
219,0 55319,0 229,0 75981,0 350,0
248,0 1046,0 364,0 1656,0 420,0
446,0 47000,0 460,0 55986,0 520,0
448,0 47454,0 470,0 63317,0 600,0
451,0 49987,0 480,0 71345,0 550,0
244,0 1200,0 270,0 2465,0 350,0
253,0 1319,0 282,0 3865,0 400,0
286,0 4398,0 244,0 1200,0 500,0
490,0 5332,0 612,0 101308,0 750,0
504,0 8020,0 552, 0 26600,0 620,0
523,0 13300,0 583,0 53320,0 740,0
552,0 26600,0 490,0 5332,0 800,0
373,0 10662,0 388,0 12397,0 298,0
392,0 13997,0 397,0 16929,0 300,0
373,0 10662,0 401,0 19462,0 450,0
354,0 1266,0 369,0 4066,0 320,0
369,0 4066,0 374,0 5400,0 480,0
145,0 8664,0 151,0 15996,0 200,0
283,0 6250,0 292,0 8200,0 350,0
250,0 88970,0 265,0 120510,0 298,0
1920,0 410,0 1980,0 765,0 2100,0
310,0 49180,0 315,0 59970,0 400,0
205,0 59410,0 220,0 75360,0 450,0

6.3.3. Расчет термодинамических характеристик химической реакции, проходящей в гальваническом элементе

Материал для решения задачи представлен в разделе 3.3 главы 3 настоящего пособия (пример 3.15).

 

Для реакции, протекающей обратимо в гальваническом элементе, дано уравнение зависимости ЭДС от температуры (табл. 6.4). При заданной температуре Твычислить ЭДС Е, изменение энергии Гиббса ΔG, изменение энтальпии ΔН, изменение энтропии ΔS, изменение энергии Гельмгольца ΔF (ΔA) и теплоту Q, выделяющуюся или поглощающуюся в этом процессе (указать, выделяется или поглощается теплота при работе рассматриваемого гальванического элемента). Расчет производится для 1 моля реагирующего вещества.

Таблица 6.4

Вариант Реакция Уравнение Е = f(T) Температура Т, К
C6H4O2 + 2H+ = = C6H4(OH)2 + 2e Е = 0,6990 – 7,4·10-4(Т – 298)
C6H4O2 + 2H+ = = C6H4(OH)2 + 2e Е = 0,6990 – 7,4·10-4(Т – 298)
C6H4O2 + 2H+ = = C6H4(OH)2 + 2e E = 0,6990 – 7,4·10-4(T – 298)
C6H4O2 + 2H+ = = C6H4(OH)2 + 2e E = 0,6990 – 7,4·10-4(T – 298)
Zn + 2AgCl = ZnCl2 + 2Ag E = 1,25 – 4,02·10-4 · Т
Zn + 2AgCl = ZnCl2 + 2Ag E = 1,25 – 4,02·10-4 · Т
Zn + 2AgCl = ZnCl2 + 2Ag E = 1,25 – 4,02·10-4 · Т
Zn + 2AgCl = ZnCl2 + 2Ag E = 1,25 – 4,02·10-4 · Т
Zn + Hg2SO4 = = ZnSO4 + 2Hg E =1,4328 – 1,19·10-3(T – 298)
Zn + Hg2SO4 = = ZnSO4 + 2Hg E = 1,4328– 1,19·10-3(T – 298)
Zn + Hg2SO4 = = ZnSO4 + 2Hg E =1,4328 – 1,19·10-3(T – 298)
Zn + Hg2SO4 = = ZnSO4 + 2Hg E =1,4328 – 1,19·10-3(T – 298)
Ag + Cl- = AgCl Е = 0,2224 – 6,4·10-4(Т – 298)
Окончание табл. 6.4
Вариант Реакция Уравнение Е = f(T) Температура Т, К
Ag + Cl- = AgCl Е = 0,2224 – 6,4·10-4(Т – 298)
Ag + Cl- = AgCl Е = 0,2224 – 6,4·10-4(Т – 298)
Ag + Cl- = AgCl Е = 0,2224 – 6,4·10-4(Т – 298)
Cd + Hg2SO4 = CdSO4 + 2Hg Е =1,0183 – 4,06·10-5(T – 293)
Cd + Hg2SO4 = CdSO4 + 2Hg Е =1,0183 – 4,06·10-5(T – 293)
Cd + Hg2SO4 = CdSO4 + 2Hg Е =1,0183 – 4,06·10-5(T – 293)
Cd + Hg2SO4 = CdSO4 + 2Hg Е =1,0183 – 4,06·10-5(T – 293)
Cd + 2AgCl = CdCl2 + Ag E = 0,869 – 6,5·10-4 ·T
Cd + 2AgCl = CdCl2 + Ag E = 0,869 – 6,5·10-4 ·T
Cd + 2AgCl = CdCl2 + Ag E = 0,869 – 6,5·10-4 ·T
Cd + 2AgCl = CdCl2 + Ag E = 0,869 – 6,5·10-4 ·T
Cd + PbCl2 = CdCl2 + Pb E = 0,331 – 4,8·10-4 ·T
Cd + PbCl2 = CdCl2 + Pb E = 0,331 – 4,8·10-4 ·T
Cd + PbCl2 = CdCl2 + Pb E = 0,331 – 4,8·10-4 ·T
Cd + PbCl2 = CdCl2 + Pb E = 0,331 – 4,8·10-4 ·T
2Hg + ZnCl2 = Hg2Cl2 + Zn E = 1 + 9,4·10-5(T – 288)
2Hg + ZnCl2 = Hg2Cl2 + Zn E = 1 + 9,4·10-5(T – 288)
2Hg + ZnCl2 = Hg2Cl2 + Zn E = 1 + 9,4·10-5(T – 288)
2Hg + ZnCl2 = Hg2Cl2 + Zn E = 1 + 9,4·10-5(T – 288)
2Hg + SO42– = Hg2SO4 + 2e E =0,6151 – 8,02·10-4(T – 298)
2Hg + SO42– = Hg2SO4 + 2e E =0,6151 – 8,02·10-4(T – 298)
2Hg + SO42– = Hg2SO4 + 2e E =0,6151 – 8,02·10-4(T – 298)
2Hg + SO42– = Hg2SO4 + 2e E =0,6151 – 8,02·10-4(T – 298)
Pb + 2AgI = PbI2 + 2Ag E = 0,259 – 1,38·10-4 ·T
Pb + 2AgI = PbI2 + 2Ag E = 0,259 – 1,38·10-4 ·T
Pb + 2AgI = PbI2 + 2Ag E = 0,259 – 1,38·10-4 ·T
Pb + 2AgI = PbI2 + 2Ag E = 0,259 – 1,38·10-4 ·T
2Hg + 2Cl- = Hg2Cl2 + 2e E = 0,2438 – 6,5·10-4(T – 298)
2Hg + 2Cl- = Hg2Cl2 + 2e E = 0,2438 – 6,5·10-4(T – 298)
2Hg + 2Cl- = Hg2Cl2 + 2e E = 0,2438 – 6,5·10-4(T – 298)
2Ag + Hg2Cl2 = 2AgCl + 2Hg E = 0,556 – 3,388·10-4 ·T  
2Ag + Hg2Cl2 = 2AgCl + 2Hg E = 0,556 – 3,388·10-4 ·T
Hg2Cl2 + 2KOH = = Hg2O + 2KCl + H2O E = 0,0947 – 8,37·10-4 ·T
Hg2Cl2 + 2KOH = = Hg2O + 2KCl + H2O E = 0,0947 – 8,37·10-4 ·T
Hg2Cl2 + 2KOH = = Hg2O + 2KCl + H2O E = 0,0947 – 8,37·10-4 ·T
Pb + Hg2Cl2 = PbCl2 + 2Hg E = 0,5353 – 1,45·10-4 ·T
Pb + Hg2Cl2 = PbCl2 + 2Hg E = 0,5353 – 1,45·10-4 ·T

6.3.4. Расчет кинетических характеристик химической реакции

При выполнении задания изучается и используется материал, изложенный в разделе 4 настоящего пособия (примеры 4.1; 4.3; 4.5).

 

По значениям констант скоростей К1 и К2 при двух температурах Т1и Т2, представленных в табл. 6.5, определить:

– энергию активации указанной реакции;

– константу скорости реакции при температуре Т3 ;

– температурный коэффициент константы скорости реакции γ;

– установить подчиненность данной реакции правилу Вант–Гоффа;

– период полупревращения (период полураспада);

– концентрацию реагентов и израсходованное количество вещества за время t при температуре Т3. если исходная концентрация равна со (табл. 6.5).

 

Принять, что порядок реакции и молекулярность совпадают,

а константы скорости К имеют следующие размерности:

для реакций первого порядка – мин–1;

для реакций второго порядка – л·моль–1 · мин–1.


Таблица 6.5

Вариант Реакция Т1, К Т2, К Т3, К Время t, мин Со, моль/л
H2+Br2 ® 2 HBr 0,0856 0,00036 574,2 497,2 483,0 0,03
H2+Br2 ® 2 HBr 0,0159 0,0026 550,0 524,0 568,0 0,10
H2+I2 ® 2 HI 0,00146 0,0568 599,0 672,0 648,0 1,83
H2+I2 ® 2 HI 0,0859 0,375 683,0 716,0 693,0 1,83
2 HI ® H2 + I2 9,42*10-7 0,0031 456,0 700,0 923,0 2,38
2 HI ® H2 + I2 8,09*10-5 0,1259 628,0 780,0 976,0 1,87
2 NO ® N2 + O2 1526,0 1251,0 1423,0 2,83
2 N2O ® 2 N2 + O2 6,72 986,0 1165,0 1059,0 1,75
N2O5 ® N2O4 + 1/2 O2 0,00203 0,000475 298,0 288,0 338,0 0,93
PH3 ® P + 3/2 H2 0,0183 0,0038 953,0 918,0 988,0 0,87
SOCl2 ® SO2 + Cl2 6,09*10-5 0,00132 552,0 593,0 688,0 2,50
C2H5ONa + C2H5I ® C2H5OC2H5 + NaI 1,0 7,15 283,0 305,0 383,0 1,67
CO + H2O ® CO2 + H2 0,00032 0,00815 288,0 313,0 303,0 3,85
COCl2 ® CO + Cl2 0,0052 0,00676 655,0 745,0 698,0 104,5 0,80
C2H5ONa + CH3I ® C2H5OCH3 + NaI 0,0336 2,125 273,0 303,0 288,0 0,87
CH2OHCH2Cl+KOH®CH2OHCH2OH + KCl 0,68 5,23 298,0 317,0 303,0 0,96
Продолжение табл. 6.5
Вариант Реакция К1 К2 Т1, К Т2, К Т3, К Время t, мин С0,моль/л
CH2ClCOOH+H2O® CH2OHCOOH+ HCl 2,22*10-5 0,00237 353,0 403,0 423,0 0,50
CH3CO2C2H5+NaOH®CH3CO2Na + C2H5OH 2,306 21,65 282,0 318,0 343,0 0,95
CH3CO2CH3+H2O ® CH3COOH + CH3OH 0,029 1,04 273,0 298,0 285,0 3,89
C6H5CH2Br + + C2H5OH® C6H5CH2OC2H5+ HBr 1,44 2,01 298,0 338,0 318,0 2,67
C12H22O11 + H2O ® C6H12O6 + C6H12O6 0,765 36,5 298,0 328,0 313,0 2,60
CH3C6H4N2Cl+H2O ® CH3C6H4OH +N2+HCl 0,0066 0,165 298,0 313,0 353,0 0,65
NaBO3 + H2O ® NaH2BO3 + 1/2O2 0,00125 0,105 288,0 313,0 365,0 1,55
2H2O2 ® H2O +1/2 O2 0,125 5,88 273,0 298,0 303,0 1,58
2NCl3 ® N2 + 3/2 Cl2 2,53 10,88 298,0 313,0 353,0 12,5 6,5

 





Дата добавления: 2017-01-14; Просмотров: 21; Нарушение авторских прав?;


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



ПОИСК ПО САЙТУ:





studopedia.su - Студопедия (2013 - 2017) год. Не является автором материалов, а предоставляет студентам возможность бесплатного обучения и использования! Последнее добавление ‚аш ip: 54.224.143.233
Генерация страницы за: 0.188 сек.