Контрольная работа №1

Методические указания к контрольным работам по дисциплине физическая и коллоидная химия.

Данные методические указания составлены на основе рабочей программы по специальности 240134 «Переработка нефти и газа» в соответствии ФГОС-03. Методические указания не включают весь курс дисциплины. Поэтому, при изучении тем разделов необходимо пользоваться учебным пособием.

В методические указания входят примеры решения типовых задач и вопросы для самоконтроля студентов для усвоения и закрепления знаний, умений и навыков.

Для контроля знаний студентов – заочников проводится одна контрольная работа. Она состоит из 10 вариантов по 8 заданий в каждом варианте.

Каждый студент выполняет только свой вариант. Номер варианта соответствует списочному составу группы. Работа, выполненная не по своему варианту, не рецензируется.

Контрольная работа должна выполняться в тетради с полями, в конце работы оставлять 1 страницу для рецензии. Написание контрольной работы допускается только синий или фиолетовой ручкой.

Каждая контрольная задача начинается с новой страницы, выписывается полностью условие задачи, делается краткая запись условия задания, перевод параметров в систему СИ, решение, ответ. Решение задач необходимо сопровождать кратким пояснением (по какому уравнению или закону решается данная задача). Вычисления излагаются подробно. Все справочные данные указаны в конце методических рекомендаций в приложениях.

Задания для контрольных работ

Вариант № 1

Задача 1

2,00 ×10^-4кг вещества, испарившись при 22°C и 405 мм.рт.ст., заняло объём в 9,5 × 10^{-5 м3}. Какова молярная масса этого вещества? Определить плотность его паров при 25°С и давление 745 мм.рт.ст.

Задача 2

Определить изохорный тепловой эффект реакции, если изобарный тепловой эффект равен 314,22 кДж/моль при 25°С

NH₄Cl_Г = NН₃ + HCl

Задача 3

Вычислить тепловой эффект реакции, являющейся частью технологического процесса, если она протекает по уравнению:

2СН_4Г ® С₂Н_4Г + 2Н_2Г при 1450°С

Задача 4

Вычислить на сколько градусов необходимо повысить температуру, чтобы скорость реакции возросла в 50 раз, если температурный коэффициент скорости реакции равен 3.

Задача 5

В какую сторону сместиться равновесие реакции СО + 2Н₂ СН₃ОН_Г + 113 кДж

а) при повышении Т;

б) при понижении Р.

Задача 6

Для реакции РCl₃ + Cl₂ PCl₅

при 500 К К_р = 2,962×10^-5. Будет ли происходить образование PCl₅ в газовой смеси, если даны парциальные давления веществ?

Р (PCl₃) = 101325 Па

P (PCl₅) = 50662,5 Па

Р (Сl₂) = 202650 Па.

Задача 7

Рассчитать состав пара при 30°С в молярных долях над смесью бензола и толуола, содержащих 0,6 молярных долей бензола. При 30°С давление пара чистого бензола 15756 Па, а толуола 4892 Па.

Задача 8

Вычислить потенциал серебряного электрода в 1моляльном растворе AgNO₃ при 25°С.

Вариант № 2

Задача 1

Плотность оксида углерода CO при 800°C равно 7,1 кг/м³.Определить концентрацию и давление.

Задача 2

Температура реактора синтеза винилхлорида равна 200°С за счёт теплоотвода охлаждающим маслом. Определить расход масла на 1 кг продукта, если при образовании 1 кг винилхлорида выделяется теплота 112 кДж/кг, температура масла повышается от 20 до 180°С, теплоёмкость масла равна 2,6 кДж/кг×К.

Задача 3

Вычислить тепловой эффект реакции, являющейся частью технологического процесса, если она протекает по уравнению:

2CH_4Г + O_2Г ® 2CH₃OH_Г при 520°С

Задача 4

В результате осуществления кругового процесса получена работа, равная 70 кДж, а отдано холодильнику 47 кДж теплоты. Определить КПД тепловой машины и количество теплоты, сообщённое рабочему телу от нагревателя.

Задача 5

Во сколько раз увеличится скорость прямой реакции 2SO₂ + O₂ 2SO₃, протекающей в закрытом сосуде, если увеличить давление в 5 раз без изменения температуры.

Задача 6

Изменением каких факторов можно осуществить сдвиг равновесия вправо для реакции: 2СО + 2Н₂ СН₄ + СО₂ + Q.

Задача 7

Вычислить молярную массу уксусной кислоты в эфире, если при 30°С давление пара раствора, содержащего 120 г уксусной кислоты в 740 г эфира (С₂Н₅)₂О равно 90000 Па, а давление чистого эфира при той же t° равно 9,2×10⁴ Па.

Задача 8

Вычислить потенциал цинкового электрода, погружённого в 0,1 моляльный раствор ZnSO₄, и потенциал этого же электрода при разбавлении раствора в 10 раз (t = 25°С).

Вариант № 3

Задача 1

Плотность воздуха при н.у. 1,293 кг/м³. Какова его плотность при 273 К и 742 мм рт. ст.

Задача 2

Определить расход воды для охлаждения 2000 кг бутанола от 100 до 60°С, если температура воды в теплообменнике при этом повышается от 20 до 70°С, если с_m (бутанола) = 125 Дж/(моль×К), а температурная зависимость воды выражается линейным уравнением:

с_m = 39,02 + 76,64×10^-3Т (Дж/моль×К).

Задача 3

Вычислить тепловой эффект реакции, являющейся частью технологического процесса, если она протекает по уравнению:

CH_4Г + О_2Г ® НСНО_Г + Н₂О при 520°С

Задача 4

Выяснить возможность протекания данной реакции при стандартных условиях по стандартной энергии Гиббса

4Al + 3SiO₂ ® 3Si + 2Al₂O₃

Задача 5

Константа скорости омыления этилацетата едким натром при 9,4°С равна 2,37, а при 14,4°С равна 3,204. Рассчитать температурный коэффициент и энергию активации.

Задача 6

Изменением каких факторов можно осуществить сдвиг равновесия вправо для реакции:

MgCO_3ТВ MgO_ТВ + СО₂ - Q

Задача 7

0,5 моляльный водный раствор сульфата алюминия замерзает при t = – 4,19°С. Определить степень диссоциации. К_к(Н₂О)=1,85

Задача 8

Вычислить при 25°С ЭДС элемента, образованного цинковым электродом погружённым в 0,05 моляльный раствор ZnSO₄, и медным элетродом, погруженным в 0,02 моляльный раствор CuSO₄.

Вариант № 4

Задача 1

При давлении 2,026×10⁵ Па и 0°С концентрация азота 0,08944 кмоль/м³. Вычислить, при какой температуре и том же давлении масса 3 м³ азота будет равна 8,4 кг.

Задача 2

В баллоне вместимостью 20л при 18°С находится смесь из 28 кг кислорода и 24 г аммиака. Определить парциальные давления каждого из газов и общее давление смеси.

Задача 3

Определить расход тепла на разогревание 3000 кг магнетитовой руды от 20 до 1200°С, если состав Fe₃O₄, если теплоёмкость выражается линейным уравнением

с_Р,m = 86,27 + 208,92×10^-3T (Дж/моль×К)

Задача 4

Вычислить тепловой эффект реакции, являющейся частью технологического процесса, если она протекает по уравнению:

CH_4Г + 2Н₂О_Г ® СО_2Г + 4Н_2Г при 825°С

Задача 5

При нагревании оксида азота (IV) в закрытом сосуде до некоторой t° равновесие реакции 2NO₂ 2NО + O₂

устанавливается при концентрации NO₂ 0,3 моль/л NО 1,2 моль/л, O₂ 0,6 моль/л. Вычислить константу равновесия реакции для этой температуры и исходную концентрацию оксида азота (IV).

Задача 6

В какую сторону сместиться равновесие реакции N₂ + О₂ 2NО – 181 кДж.

а) при повышении Т;

б) при понижении Р.

Задача 7

Сколько граммов этилового спирта С₂Н₅ОН необходимо растворить в 200 см³ воды, чтобы осмотическое давление раствора при 17°С было 2,026×10⁵ Па

Задача 8

При электролизе раствора Сr(NO₃)₃ в течение 12 мин на катоде выделится 0,29 г хрома. Вычислить силу тока.

Вариант № 5

Задача 1

Плотность паров вещества при 25°С и 70 мм.рт.ст. равна 1,85 кг/м³. Какова молярная масса этого вещества?

Задача 2

Под давлением 1,325×10⁶ Па 200г воздуха занимает объём 80л. Определить произведённую воздухом работу, если объём его при Р = const увеличится в 2 раза.

Задача 3

Вычислить тепловой эффект реакции, являющейся частью технологического процесса, если она протекает по уравнению:

2СН_4Г + 3О_2Г ® 2НСООН_Г + 2Н₂О_Г при 520°С

Задача 4

Выяснить возможность получения пропена из пропанола по стандартной энергии Гиббса для реакции:

С₃Н₇ОН_ж ® С₃Н_6Г + Н₂О_ж

Задача 5

Константа равновесия К_Р реакции СО + Cl₂ COCl₂ при 600°С равна 1,67×10^-6. Вычислить К_С реакции при этой же температуре.

Задача 6

Изменением каких факторов можно осуществить сдвиг равновесия вправо для реакции:

4HCl_Г + О₂ 2Н₂О_ПАР + 2Сl₂ + Q

Задача 7

Определить осмотическое давление 0,3 молярного раствора ZnSO₄ при 27°С. Степень диссоциации ZnSO₄ 40%.

Задача 8

Какое количество фенола можно извлечь из 100 мл водного раствора, содержащего 8 г фенола, экстракцией 50 мл амиловым спиртом. Коэффициент распределения = 0,0667.

Вариант № 6

Задача 1

Рассчитать парциальное давление и молярные концентрации компонентов газовой смеси ниже приведённого состава, если её температура 300°С, давление 2,5×10⁶ Па:

С₆Н₆ = 47,5; С₃Н₆ = 15,8; С₃Н₈ = 36,7 (об %).

Задача 2

Вычислить по формуле Коновалова теплоту сгорания 1 моля коричного альдегида

O // 2C6H5-CH=CH-C \ H

+ 21O2 ®

18CO2 + 8H2O

Задача 3

Вычислить тепловой эффект реакции, являющейся частью технологического процесса, если она протекает по уравнению:

СН_4Г + СО_2Г ® 2СО_Г + 2Н_2Г при 850°С.

Задача 4

При низких температурах (стандартных условиях) серная кислота устойчива, а при высоких температурах диссоциирует

Н₂SO_4Ж ® Н₂О_Ж + SO_3Г.

Рассчитать температуру, при которой реакция возможна

Задача 5

В растворе, содержащем 1 моль хлорида олова (II) и 2 моль хлорида железа (III) протекает по уравнению SnCl₂ + 2FeCl₃ SnCl₄ + 2FeCl₂.

Во сколько раз уменьшиться скорость прямой реакции после того, как прореагирует 0,65 моль SnCl₂.

Задача 6

Изменением, каких факторов можно осуществить сдвиг равновесия вправо для реакции:

С₂Н₂ + СО + 2Н₂ С₃Н₆О_Г

Задача 7

В 115,8 г воды содержится 34,2 г тростникового сахара С₁₂Н₂₂О₁₁. Вычислить давление пара этого раствора при 30°С, если давление пара воды при 30°С равно 4242,3 Па.

Задача 8

Вычислить ЭДС гальванического элемента при 25°С:

Cd | CdSO₄ ║ZnSO₄ | Zn

m₁ m₂

Моляльная концентрация сульфата кадмия в растворе m ₁ равна

0,1 моль/1 кг Н₂О, а сульфата цинка 0,2, моль/1 кг Н₂О

Вариант № 7

Задача 1

Определить, во сколько раз увеличится объём оболочки стратостата при подъёме, если температура при старте была – 10°С, давление 1,02×10⁵ Па, на высоте 22 км температура стала – 55°С, а давление 5332 Па.

Задача 2

Какое количество теплоты потребуется для нагревания 100 м³ от 100°С до 200°С при нормальном давлении, если температурная зависимость объёмной теплоёмкости выражается формулой: с_об = 1,62 + 3,56×10^-3Т (кДж/(м³×К))

Задача 3

Тепловой эффект реакции N₂ + 3H₂ = 2NH₃ при Р = const равен 46,26 кДж/моль при 25°С. Определить Q_v.

Задача 4

Вычислить тепловой эффект реакции, являющейся частью технологического процесса, если она протекает по уравнению:

CH_4Г ® С(графит) + 2Н_2Г при 1450°С

Задача 5

Вычислить по правилу Вант – Гоффа константу скорости разложения йодистого водорода при 400°С, если при t = 360°С она равна 2,82×10^-4, а температурный коэффициент скорости реакции равен 2.

Задача 6

В какую сторону сместиться равновесие реакции NH₄Cl_ТВ NH_3Г + НСl – Q_X

а) при повышении Т;

б) при повышении Р.

Задача 7

Осмотическое давление 0,125 моль/л раствора бромида калия равна 5,63×10⁵ Па при 25°С. Определить степень диссоциации KBr.

Задача 8

Определить молярную массу растворённого вещества (неэлектролита), если раствор, содержащий 9,2 г растворённого вещества в 100 г воды, замерзает при температуре – 3,72°С, К_К(Н₂О) = 1,85.

Вариант № 8

Задача 1

При н.у. объём газа равен 100 м³. До какой температуры нужно нагреть этот газ, чтобы при 9,852×10⁴ Па объём его стал равен 122 м³?

Задача 2

Промышленный способ получения 1,2 дихлорэтана основан на хлорировании этилена.

С₂Н₄ + Сl₂ ® 1,2C₂H₄Cl₂

Теплота образования продукта равна – 217,32 кДж/моль. Каким должен быть теплосъём (теплота) с реактора, рассчитанного на производство 5,0 тонн в час дихлорэтана?

Задача 3

Вычислить тепловой эффект реакции, являющейся частью технологического процесса, если она протекает по уравнению:

2СН_4Г + О_2Г ® 2СО_Г + 4Н_2Г при 1400°С

Задача 4

При низких температурах (стандартных условиях) окисление азота кислородом

N_2Г + О_2Г ® 2NO_Г

не происходит, а при высоких температурах эта реакция идёт самопроизвольно. Определить температуру, выше которой эта реакция может быть использована в химической технологии

Задача 5

При нагревании водорода и йода в закрытом сосуде до 444°С протекает реакция

Н₂ + I₂ 2HI.

Равновесная смесь состоит из 9,48 моль НI; 0,56 моль I₂ и 3,2 моль водорода. Вычислить константу равновесия данной реакции при 444°С, определить исходные концентрации водорода и йода.

Задача 6

Изменением, каких факторов можно осуществить сдвиг равновесия вправо для реакции:

Н₂ + I_2(Г) 2НI – 52кДж

Задача 7

Рассчитать Т кристаллизации хладагента, приготовленного смешением 6л глицерина с 20л Н₂О. r глицерина = 1,26×10³ кг/м³, r воды = 1×10³ кг/м³, К_К (Н₂О) = 1,85.

Задача 8

Осмотическое давление 0,2 молярного раствора NaCl равно 6×10⁵ Па при 25°С. Определить степень диссоциации.

Вариант № 9

Задача 1

При 39°С и давлении 98740 Па масса 640 см³ газа равна 1,73 г. Вычислить молярную массу газа и его плотность.

Задача 2

Определить по формуле Коновалова теплоту сгорания 1 моля метана

2CH_4Г + 3O₂ ® 2HCOOH + 2H₂O

Задача 3

Вычислить тепловой эффект реакции, являющейся частью технологического процесса, если она протекает по уравнению:

CH_4Г + О_2Г ® СО_Г + Н₂О_Г + Н_2Г при 1500°С

Задача 4

Определить изменение энтропии при охлаждении 5 моль алюминия от 0 до – 100°С, если теплоёмкость в указанном интервале равна с_Р = 812,9 Дж/кг×К.

Задача 5

Разложение оксида азота на поверхности золота при высоких температурах протекает по уравнению N₂O N₂ + O

Константа скорости данной реакции при 900°С равна 5×10^-4. Начальная концентрация N₂O 3,2 моль/л. Определить скорость реакции при данной t° в начальный момент и когда прореагирует 78% начального количества оксида.

Задача 6 Изменением каких факторов можно осуществить сдвиг равновесия вправо для реакции:

NH₄Cl_ТВ NH_3Г + НСl_Г – Q

Задача 7

0,3 моляльный раствор сульфата аммония замерзает при – 1°С. Определить степень диссоциации. К_К(Н₂О) = 1,85.

Задача 8

Коэффициент распределения йода между амиловым спиртом и водой равен 230. Исходный раствор – амиловый спирт, объёмом 0,4 л, содержащий 2,5 г йода. Экстрагент – вода, объёмом 1л. Определить количество йода, перешедшее в водный слой.

Вариант № 10

Задача 1

Определить, во сколько раз увеличится объём оболочки стратостата при подъёме, если температура при старте была – 10°С, давление 1,02×10⁵ Па, на высоте 22 км температура стала – 55°С, а давление 5332 Па.

Задача 2

Какую работу могут совершить 12 кг водорода при повышении температуры на 12К при Р = const?

Задача 3

Вычислить тепловой эффект реакции, являющейся частью технологического процесса, если она протекает по уравнению:

2CH_4Г + 2NH_3Г + 3О_2Г ® 2НСN_Г + 6Н₂О_Г при 1000°С

Задача 4

Определить изменение энтропии 5 кг магнетитовой руды (Fe₃O₄) при нагревании от 25°С до 150°С, если с_Р,m = 150,79 Дж/моль×К.

Задача 5

Муравьиная кислота разлагается на диоксид углерода и водород на поверхности золота. Константа скорости этой реакции при 140°С равна 5,5×10^-4, а при 180°С равна 9,2×10^-3. Вычислить температурный коэффициент скорости реакции в указанном интервале температур.

Задача 6

В какое сторону сместится равновесия реакции 2Н₂S 2Н₂ + S₂ (пар) – 42кДж

а) при понижении Т;

б) при увеличении концентрации [H₂S]

Задача 7

Осмотическое давление 0,2 молярного раствора NaCl равно 6×10⁵ Па при 25°С. Определить степень диссоциации.

Задача 8

Медный электрод погружён в 0,1 моляльный раствор CuSO₄, а таллиевый – 0,01 моляльный раствор TlCl. Вычислить ЭДС гальванического элемента из указанных электродов при 25°С. Учесть коэффициенты активности γ± электролитов при заданных температуре и концентрациях солей в растворах

Приложения

Приложение 1

Дата добавления: 2014-11-18