ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Федеральное агентство по образованию
ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет УПИ»
ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
Сборник задач домашних заданий по 1 части курса
для направления 240400 – Технология органических веществ и топлив
специальностей: 240401 – химическая технология органических веществ
и для направления 240900 – Биотехнология
специальности 240901– биотехнология
Екатеринбург 2007
УДК 544(076)С79
Составитель: Е.И.Степановских
Научный редактор доц., к.х.н. Брусницына Л.А.
Физическая химия. Сборник задач домашних заданий по 1 части курса /
Степановских Е.И. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУУПИ, 2007. 89 с
В данном пособии приведено
30 вариантов
домашних заданий для
студентов химико-технологического факультета и факультета строительного
материаловедения
по курсу:
«Физическая
химия» (1 часть). В каждом
варианте имеется 13 задач, которые составляют 4 домашних задания по
физической химии: (№ 1 – первый и второй законы термодинамики; № 2 –
свойства растворов; № 3 – химическое равновесие; № 4 – гетерогенное
равновесие). Точное указание, к какому именно домашнему заданию относится
каждая задача приведено в начале сборника. Кроме того, все задачи разделены
по уровню сложности на два больших класса: первый – обязательный для
решения, второй – желательный, содержащий более сложные задачи.
Соответственно этому делению полное домашнее задание разделено на ОДЗ
(обязательное домашнее задание) и РДЗ (рейтинговое домашнее задание).
Указаны
требования
к
оформлению
домашнего
задания,
ссылки
на
использованную литературу.
Библиогр.: 9 назв.
Подготовлено кафедрой «Физическая и коллоидная химия»
© Уральский государственный
технический университет –УПИ, 2007
2
3
Пояснения к домашним заданиям
Соответствие задач типу домашнего задания приведено ниже.
Номера задач
ДЗ № 1
ДЗ № 2
ОДЗ
РДЗ
ОДЗ
1; 4
2; 3
2; 3
ДЗ № 3
ДЗ № 4
РДЗ
ОДЗ
ОДЗ
1
5
4
6; 7
5; 6
Сборник задач предназначен для самостоятельной работы студентов по
усвоению материала курса физической химии. Начинать работу нужно с
решения задач обязательного домашнего задания (ОДЗ).
Решение
обязательного домашнего задания вместе с отчетами по прохождению
лабораторных работ является допуском до экзамена по физической химии.
При оформлении решений задач ОДЗ учтите, что задачи можно сдавать по
мере решения каждой задачи, а не все задачи единовременно, поэтому
оформлять их лучше на отдельных листах из тетради, а не в целой тетради.
Вместо условия задач можно приложить ксерокопию варианта домашнего
задания. Краткое условие задачи обязательно. Расчет производится в СИ .
Для углубленного изучения курса нужно решить рейтинговое домашнее
задание (РДЗ). В этом виде домашнего задания сгруппированы более сложные
задачи,
требующие пояснений при решении, графических отображений
зависимостей, анализа полученных результатов.
Требования к оформлению этого вида задания (РДЗ).
1. Рейтинговое домашнее задание сдается на проверку целиком.
2. Запись решения задач осуществляется на листах бумаги формата А4, с одной
стороны листа. Листы не сшиваются,
и без всяких скрепок сдаются
преподавателю на проверку в файл-папке.
3. Титульного листа не делается, однако на каждом листе сверху (2 см)
проводится
горизонтальная черта, над которой указывается необходимая
информация: Например, Петров П. гр. Х-359, РДЗ- 4, задача 3, лист 2.
(РДЗ-4 – означает 4 вариант рейтингового домашнего задания,
4
лист 2 -
обозначает номер листа, соответствующего решению 3 задачи, а не общее
количество листов).
4. Допускается полное условие задачи приводить в виде ксерокопии домашнего
задания Вашего варианта. Краткое условие задачи обязательно.
5. В начале решения нужно привести необходимые уравнения и формулы с
пояснениями обозначений величин и смысла формул. Уравнения нужно
пронумеровать. Уместны словесные связки между формулами, чтобы была
понятна логика решения задачи. Искомые величины нужно найти в общем виде
в буквенных обозначениях. При подстановке данных обязательно получение
необходимых размерностей. Во все расчетные формулы должны входить
только те величины, которые заданы в условии.
6. Рисунки выполняются с использованием чертежных принадлежностей на
миллиметровой бумаге. На плоскости рисунка допускается лишь цифровое или
буквенное обозначение линий (если их больше одной) и необходимые для
решения задачи графические построения. Названия рисунков и расшифровка
обозначений приводятся внизу. Нумерация уравнений, таблиц и рисунков
относится непосредственно к решаемой задаче.
Решение
условием
рейтингового
домашнего
задания
является
необходимым
получения студентом экзаменационной оценки досрочно, до
сессии.
5
Вариант 1
Обязательное домашнее задание.
1. а) Определить энергию активации вязкого течения бензола.
б). Изобразите графически температурную зависимость мольной изобарной
теплоемкости ацетона в интервале от 0 до 120 C, привлекая для этого [4].
2. Раствор, полученный смешением аммиака с водой, имеет массу 1,258 кг. Его
мольный объем и плотность числа молей аммиака в нем равны соответственно
1,983105 м3/моль и 16100 моль/м3 . Определить общее число молей и объем
раствора, его мольную массу и удельное число молей, плотности массы и
плотность общего числа молей, удельный объем, числа молей и массы
компонентов, их мольные и массовые доли, плотности масс, а также плотность
числа молей воды в растворе.
3. Определить графически парциальный мольный объем воды и рассчитать
парциальный мольный объем сульфата меди в водном растворе с мольной
долей его, равной 0,0085 , по следующим данным:
2
0,01 0,04 0,06 0,08 0,10
vуд104, м3/кг
9,91 9,62
9,42 9,23 9,03
4. Рассчитать мольную энтропию оксида углерода при 473 К и 50 атм.
Необходимые для расчета данные взять из справочника [4].
5. Вычислить состав равновесной смеси, образующейся в результате
протекания в газовой фазе при 600 К и 1 атм следующей реакции
C 6 H 11 CH 3  C 6 H 5 CH 3  3H 2 . Исходные вещества взяты в
стехиометрических количествах , lg K rp =1,27 , газы близки к идеальным.
6. Удельная теплота испарения амилового спирта С5Н11ОН при температуре
кипения 138 C и давлении 1,013 10
5
Па равна 592 кДж/кг. Определить
давление при 140 C.
7. При 298 К давление насыщенного пара над чистой водой равно 23,76 мм рт.
ст. Рассчитать ( выразить в Па)
давление насыщенного пара при той же
температуре над раствором 6 г мочевины в 180 г воды, считая раствор
6
идеальным.
Рейтинговое домашнее задание.
1. В таблице приведена зависимость плотности массы  двухкомпонентного
жидкого раствора вода H2O (1 компонент) – этанол С2Н6О (2 компонент) от
массовой доли  2 второго компонента ( Т= 298 К, р = 1 атм)
2
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
, кг/м3
997,1
966,4
931,5
887,0
839,1
785,1
Постройте график зависимости объема раствора
V
от числа молей
n2
компонента 2 при постоянной массе воды 0,20 кг и найдите с помощью
полученного графика парциальные мольные объемы
v1
и
v
2
обоих
компонентов 1 и 2 в растворе, где мольная доля второго компонента N2 = 0,280;
вычислите для тех же компонентов 1 и 2 при той же N2 парциальные мольные
объемы смешения Δ v 1m и Δ v 2 m.
2. Жидкая вода массой 0,18 кг имела ( 1 атм) при температуре 303 К мольный
объем 1,807 10–5 м3/моль.
При постоянном давлении 1 атм ее перевели в
конечное состояние с температурой 363 К. Полагая, что коэффициент
изобарной расширяемости ( 0,262  10–3) и мольная изобарная теплоемкость в
данном интервале температур постоянны,
вычислите мольные и полные
изменения объема, энтропии и энтальпии при переходе в конечное состояние.
3. При температуре 687 К
рассчитать значения стандартной мольной
энтальпии, стандартной мольной энтропии, стандартной мольной энергии
SO 2 Cl 2  SO 2  Cl 2 .
Гиббса реакции
Определить,
самопроизвольное протекание газовой реакции
возможно ли
слева направо при
этой
температуре. В какую сторону будет смещаться равновесие данной реакции при
изобарическом повышении
температуры?
Исходная смесь соответствует
стехиометрическому составу, газы близки по свойствам к идеальным.
4. При 600 К
и давлении 1 атм
возможно одновременное протекание
следующих реакций:
1. CH 3 Cl  H 2 O  CH 3 OH  HCl
K 1p = 0,00154
7
2. 2CH 3 OH  CH 3 OCH 3  H 2 O
Найти состав
K 2p = 10,6
равновесной смеси, если
начальные количества исходных
веществ равны стехиометрическим, а продуктов реакции вначале нет.
5.
Для
чистой
воды
известны
температурные
зависимости
давления
p, Па 871,2
1704,1 3166,3
5621,7
8955
Т, К
278,2
288,2
298,2
308,2
317,5
p, Па
40,5
73,7
134
247
Т, К
244
250
256
насыщенного пара при равновесии
жидкость-пар
Кристаллы-пар
263
609,9
273,2
В тройной точке плотности массы чистой воды в кристаллическом и жидком
агрегатном состоянии равны соответственно 918 и 1000 кг/ м 3. Определите
графически координаты тройной точки и величины мольных теплот испарения
и возгонки;
определите мольную теплоту плавления, мольную энтропию
плавления и мольную энергию Гиббса плавления;
найдите температуру
плавления вещества при давлении 88100 Па.
6. При 318 К парожидкостное равновесие в двухкомпонентной системе : водаперекись водорода, где паровая фаза близка к идеальному газовому раствору,
характеризуются следующими данными:
р, Па
9384
3066
1040
массовая доля перекиси водорода в паровой фазе
0
0,28
1,0
массовая доля перекиси водорода в жидкой фазе
0
0,74
1,0
Найти коэффициент активности перекиси водорода для жидкой фазы с
массовой долей перекиси водорода в ней 0,74.
Вариант 2
Обязательное домашнее задание
1.
а) Определить энергию активации вязкого течения ацетона.
б) изобразите графически температурную зависимость мольной изобар-
8
ной теплоемкости этанола в интервале от 0 до 120 C, привлекая для этого [4].
2. Общее число молей в растворе, состоящем из воды и серной кислоты, равно
28,32 моль. Плотность массы раствора и плотность массы серной кислоты в нем
составляют соответственно 1730 кг/ м3 и 1389 кг/ м3 . Вычислить массу и объем
раствора, его мольную массу и удельное число молей, плотность общего числа
молей, мольный и удельный объемы, массы и числа молей того и другого
компонентов, их массовые и мольные доли, плотности чисел молей и плотности
массы воды в растворе.
3. а). Плотность массы раствора вода-метанол при 293 К и 105 Па составляет
989,6 кг/м3 при массовой доле метанола 0,6. Парциальный мольный объем
спирта в растворе равен 3,937 105
м3 /моль. Рассчитать парциальный
мольный объем воды.
б)
Плотность массы раствора вода-этанол (с массовой долей этанола 0,4),
плотности масс воды и этанола в чистом виде равны
соответственно: 935,5;
997,1; 785,1 (кг/ м3). Рассчитать мольное изменение объема при смешении.
4. Рассчитать мольное изменение энтропии бензола при его нагреве от 298 до
373К. Необходимые для расчета данные взять из справочника [4].
5. Вычислить состав равновесной смеси, образующейся в результате
протекания в газовой фазе
при
C 6 H 5CH 3  4H 2  C 7 H16 .
799 К и
10 атм следующей реакции
Исходные вещества взяты в стехиометрических
количествах , lg K rp = - 4,613, газы близки к идеальным.
6. Под каким давлением будет кипеть диэтиламин при 20 C, если нормальная
температура кипения его 58 C, а теплота парообразования 27,844 кДж/моль?
7. При давлении
1,013  10
5
Па определить температуру кипения раствора
нелетучего вещества с мольной долей N2 = 0,01 в бензоле
9
Рейтинговое домашнее задание.
В
1.
таблице
двухкомпонентного
приведена
зависимость
изобарной
теплоемкости
(1 компонент)  ацетон
жидкого раствора вода
(2
компонент) от массы кислоты m2 при постоянной массе воды m1=0,5 кг
m2, кг
0,000
0,125
0,333
0,750
2,00
Сp, Дж/К
2090
2551
3227
4394
7430
(Т = 298 К, р = 1 атм):
Постройте график зависимости изобарной теплоемкости смешения раствора
С
р
m
от числа молей ацетона n2 , имея в виду, что удельные изобарные
теплоемкости чистых компонентов 1 и 2 равны 4180 и 2153 Дж/Ккг;
Определите для обоих компонентов их парциальные мольные изобарные
теплоемкости смешения 
с p,1
m
и  с p,2 m при мольной доле 2-го компонента N2 =
0,3; вычислите для тех же компонентов при той же N2 парциальные мольные
изобарные теплоемкости ñ p,1 и ñ p,2 .
2.Жидкий бензол массой 1,17 кг имел в начальном состоянии ( 1 атм) при
температуре 283 К
мольный объем 8,76 105 м3/моль. При постоянном
давлении 1 атм его перевели в конечное состояние с температурой 335 К.
Полагая, что коэффициент изобарной расширяемости ( 1,19  103) и мольная
изобарная теплоемкость в данном интервале температур постоянны , вычислите
мольные и полные изменения объема, энтропии и энтальпии при переходе из
начального состояния в конечное.
3. При температуре 744 К
рассчитать значения стандартной мольной
энтальпии, стандартной мольной энтропии , стандартной мольной энергии
Гиббса
реакции
2H 2  S2  2H 2S .
Определить,
самопроизвольное протекание газовой реакции
возможно
слева направо при
ли
этой
температуре. В какую сторону будет смещаться равновесие данной реакции при
изобарическом повышении
температуры?
Исходная смесь соответствует
стехиометрическому составу, газы близки по свойствам к идеальным.
10
4. Определить равновесный состав системы, в которой при температуре 700 К,
давлении 5 атм , при стехиометрическом начальном составе и отсутствии
продуктов в исходной смеси протекают следующие реакции
1. Ñ6 H 6  C3 H 6  C 6 H 5C3 H 7 (êóìîë)
K 1p = 0,685
2. Ñ6 H 5C3 H 7  C3 H 6  C 6 H 4 (C 3 H 7 ) 2
K 2p = 0,239.
5.
Для
чистой
воды
известны
температурные
зависимости
давления
насыщенного пара при равновесии
жидкость-пар
Кристаллы-пар
p, Па
871,2
3166,3 4023
6634
12335
Т, К
278,2
298,2
303
312,5
323,2
p, Па
22,2
73,7
181
347
Т, К
238
250
259,7
266,7 273,2
609,9
В тройной точке плотности массы чистой воды в кристаллическом и жидком
агрегатном состоянии равны соответственно 918 и 1000 кг/ м 3. Определите
графически координаты тройной точки и величины мольных теплот испарения
и возгонки;
определите мольную теплоту плавления, мольную энтропию
плавления и мольную энергию Гиббса плавления;
найдите температуру
плавления вещества при давлении 90100 Па.
6. Равновесная гетерогенная ( жидкость-пар) двухкомпонентная ( ацетонсероуглерод) система при 316 К и 1 атм имеет следующий состав: мольная
доля сероуглерода в жидкой фазе 0,26, мольная доля сероуглерода в системе
0,40. Масса жидкой фазы 1,0 кг, масса паровой фазы 1,4 кг. Найти мольную
долю ацетона в паровой фазе.
Вариант 3
Обязательное домашнее задание
1. а) Определить энергию активации вязкого течения бромбензола.
б). Изобразите графически температурную зависимость мольной изобарной
теплоемкости метанола в интервале от 0 до 120 C, привлекая для этого [4].
2. В растворе вода-хлороводород с общим числом молей 38,45 моль и
11
плотностью массы 1100 кг/ м3 массовая доля хлороводорода составляет 0,210.
Найти массу и объем раствора, его мольную массу и удельное число молей,
мольный и удельный объемы, плотность общего числа молей, массы и числа
молей компонентов, их мольные доли, плотности масс и чисел молей, а также
массовую долю воды.
3. Определить графически парциальный мольный объем воды и рассчитать
парциальный мольный объем хлорида калия в водном растворе с мольной
долей его, равной 0,0085 , по следующим данным:

0,01 0,04 0,06
v уд ·104, м3/кг
9,95 9,77
0,08
9,64 9,52
0,1
9,40
4. Найти изменение энтропии при нагревании 1 моль ацетона от 298 до 373 К.
Необходимые для расчета данные взять из справочника [4].
5. Вычислить состав равновесной смеси, образующейся в результате
протекания в газовой фазе при 600 К и 2 атм следующей реакции
C3H 6  èçî  C 4 H10  CH3  CH  CH  CH 2  CH3
CH3 CH3
Исходные вещества взяты в стехиометрических количествах , lg K rp = 0,014,
газы идеальны.
6. Температура кипения жидкого метанола при 0,267 10
5
Па равна 34,7C, а
при давлении 0,533 10 5 Па равна 49,9 C. Вычислить температуру кипения при
нормальном давлении.
7. Температура кристаллизации водного раствора серной кислоты при значении
ее массовой доли равной 0,129 составляет 271 К. Рассчитать коэффициент
активности воды в этом растворе, если мольная теплота плавления чистой
воды равна 6020 Дж/моль.
12
Рейтинговое домашнее задание.
1. Для двухкомпонентного жидкого раствора ацетон С3Н6О (1компонент) 
трихлорметан СНCl3 (2 компонент) имеется в табличной форме опытная
зависимость мольного объема v от мольной доли 2-го компонента N2
(Т = 298 К, р = 1 атм):
N2
v 105, м3/моль
0,000
0,255
0,424
0,617
0,870
1,000
7,400
7,982
8,359
8,790
9,379
9,690
Постройте график зависимости мольного объема смешения раствора  v m от N2
и определите для обоих компонентов парциальные мольные объемы смешения
 v 1m и  v
2
m
при N2 = 0,500; вычислите для тех же компонентов при той же N2
парциальные мольные объемы v 1 и v 2.
2. Кристаллическая соль KNO3 массой 0,101 кг имела в начальном состоянии
( 1 атм) при температуре 273 К мольный объем 4,78 10–5 м3/моль и мольную
изобарную теплоемкость 96,29 Дж/(К моль). При постоянном давлении 1 атм
ее перевели в конечное состояние с температурой 333 К. Полагая, что
коэффициент изобарной расширяемости ( 0,181  10–3) и мольная изобарная
теплоемкость в данном интервале температур постоянны, вычислите мольные и
полные изменения объема, энтропии и энтальпии при переходе из начального
состояния в конечное.
3. При температуре 865 К
рассчитать значения стандартной мольной
энтальпии, стандартной мольной энтропии, стандартной мольной энергии
Гиббса
реакции
2NO  N 2  O 2
.
Определить,
самопроизвольное протекание газовой реакции
возможно
слева направо при
ли
этой
температуре. В какую сторону будет смещаться равновесие данной реакции при
изобарическом повышении
температуры?
Исходная смесь соответствует
стехиометрическому составу, газы близки по свойствам к идеальным.
4. Рассчитать равновесный состав системы, в которой протекает алкилирование
и полимеризация
1. Ñ3 H 6  C 4 H10  C 7 H16 (2,3-диметилпентан)
13
K 1p = 34,5
2. 2C 3 H 6  C 6 H 12 ( 1-гексен)
K 2p = 7,19
Температура 500 К, давление 1 атм, исходные вещества взяты в
стехиометрических количествах, продуктов реакции в начальный момент нет.
5. На основании приведенных данных о составах жидкой и паровой фаз при
различных температурах
постройте диаграмму фазового состояния системы
бензол ( 1 компонент) – пропанол -2 ( 2 компонент)
Т, К
353
349
346
345
344,5
346
349
355
N 2æ
0
0,03
0,06
0,2
0,41
0,7
0,85
1
N 2ï
0
0,15
0,27
0,35
0,41
0,53
0,67
1
Обозначьте все поля, линии и характерные точки на этой диаграмме и укажите,
сколько компонентов и фаз, находится в равновесии и чему равно число
степеней свободы в каждой из указанных позиций.
Ответьте,
есть ли
отклонения от закона Рауля и, если есть, то какие. Определите, какой
компонент и в каком количестве нужно при 346 К добавить в систему (N2 = 0,2,
масса системы
2 кг) , чтобы перевести ее в пар.
6. Равновесная гетерогенная ( жидкость-пар) двухкомпонентная ( ацетонсероуглерод) система при 316 К и 1 атм имеет следующий состав: мольная
доля сероуглерода в жидкой фазе 0,26, мольная доля сероуглерода в системе
0,40. Масса жидкой фазы 1,0 кг, масса паровой фазы 1,4 кг. Найти мольную
долю сероуглерода в паровой фазе.
Вариант 4
Обязательное домашнее задание
1. а) Определить энергию активации вязкого течения 1-бутанола.
б). Изобразите графически температурную зависимость мольной изобарной
теплоемкости толуола в интервале от 0 до 130 C, привлекая для этого [4].
2. Имеется раствор вода-гидроксид калия с массой 0,845 кг и мольным объемом
1,756 10
– 5
м3/моль . Мольная доля гидроксида калия в нем равна 0,074.
14
Определить общее число молей и объем раствора, его удельный объем,
мольную массу и удельное число молей, плотности массы и плотность общего
числа молей, массы и числа молей компонентов, их массовые доли, плотности
чисел молей и масс.
3.а) Плотность массы раствора вода-пропанол при 293 К и 105 Па составляет
886,9 кг/ м3 при массовой доле пропанола 0,6. Парциальный мольный объем
спирта в растворе равен 7,501 10–5 м3 /моль. Рассчитать парциальный мольный
объем воды.
б). Плотность массы раствора вода-этанол (с массовой долей этанола 0,6),
плотности масс воды и этанола в чистом виде равны
соответственно: 887,0;
997,1; 785,1 ( кг/ м3). Рассчитать мольное изменение объема при смешении.
4. Как изменится энтропия при нагревании 1 моль хлорида натрия от 298 до
1094 К. Мольная изобарная теплоемкость жидкого хлорида натрия равна
66,53 Дж/(моль К). Необходимые для расчета данные взять из [4].
5. Вычислить состав равновесной смеси, образующейся в результате
протекания в газовой фазе
C 6 H 6  C3 H 6  í  C 6 H 5C3 H 7 .
при
500 К и
Исходные
1 атм следующей реакции
вещества
взяты
в
стехиометрических количествах , lg K rp = 1,295, газы близки к идеальным.
6. Давление пара этанола при 70 C и 80 C соответственно равно 0,750 10 5 Па
и 1,082 10 5 Па. Рассчитать удельную теплоту испарения.
7. При 298 К давление насыщенного пара над чистой водой равно 23,76 мм
рт.ст. Рассчитать (выразить в Па) давление насыщенного пара при той же
температуре над раствором 5 г мочевины в 210 г воды, считая раствор
идеальным.
Рейтинговое домашнее задание
1. В таблице приведены данные о зависимости удельной изобарной
теплоемкости двухкомпонентного жидкого раствора вода (1 компонент) 
этанол
15
(2 компонент) от массы этанола m2 при постоянной массе воды m1 = 0,5 кг
(Т = 298К, р = 1 атм):
m2, кг
с p,уд ,
0,000
0,056
0,125
0,214
0,333

4180
4320
4375
4294
4104
2440
Дж/К· кг
Постройте график зависимости изобарной теплоемкости раствора Ср (Дж/К) от
числа молей этанола n2 в табличной форме и построить ее график; определите
парциальные мольные изобарные теплоемкости обоих компонентов при
мольной доле 2-го компонента N2 = 0,10; вычислите для тех же компонентов
при той же N2 парциальные мольные изобарные теплоемкости смешения  с p,1 m
и  с p,2 m.
2. Кристаллическая соль KCl массой 0, 745 кг имела в начальном состоянии
(1 атм)
при
температуре 303 К
мольный объем 3,76 10–5 м3/моль. При
постоянном давлении 1 атм ее перевели в конечное состояние с температурой
252 К. Полагая, что коэффициент изобарной расширяемости ( 0,108  10–3) и
мольная изобарная теплоемкость в данном интервале температур постоянны,
вычислите мольные и полные изменения объема, энтропии и энтальпии при
переходе из начального состояния в конечное.
2. При температуре 598 К
рассчитать значения стандартной мольной
энтальпии, стандартной мольной энтропии , стандартной мольной энергии
Гиббса
реакции
2NO 2  2NO  O 2 .
Определить,
самопроизвольное протекание газовой реакции
возможно
слева направо при
ли
этой
температуре. В какую сторону будет смещаться равновесие данной реакции при
изобарическом повышении
температуры?
Исходная смесь соответствует
стехиометрическому составу, газы близки по свойствам к идеальным.
3. При
500 К и
1
атм в системе протекают
характеризующие полимеризацию пропилена:
1. 2C 3 H 6  í  C 6 H12
K 1p = 7,19
16
следующие реакции,
2. í  C 6 H12  C 6 H12 ( транс-2-гексен)
Найти
равновесный
состав,
K 2p = 8,9
если
исходные
вещества
взяты
в
стехиометрических количествах, продуктов реакции в начальный момент нет.
5.
Для
чистой
воды
известны
температурные
зависимости
давления
насыщенного пара при равновесии
жидкость-пар
Кристаллы-пар
p, Па
871,2
2440
4023
5622 8955
Т, К
278
294
303
308
317,5
103
247
562
610
p, Па
54,6
Т, К
247
253
263
272
273
В тройной точке плотности массы чистой воды в кристаллическом и жидком
агрегатном состоянии равны соответственно 918 и 1000 кг/ м 3. Определите
графически координаты тройной точки и величины мольных теплот испарения
и возгонки;
определите мольную теплоту плавления, мольную энтропию
плавления и мольную энергию Гиббса плавления;
найдите температуру
плавления вещества при давлении 120100 Па.
6. Гетерогенная система (жидкость-пар) содержит два компонента – ацетон и
сероуглерод и равновесна при 316 К и 1 атм . Масса сероуглерода в жидкой
фазе
2,0 кг, масса сероуглерода в паровой фазе 1,8 кг. Мольная доля
сероуглерода в жидкой фазе 0,26, мольная доля сероуглерода в паровой фазе
0,51. Найти массу системы.
Вариант 5
Обязательное домашнее задание
1. а) Определить энергию активации вязкого течения воды.
б). Изобразите графически температурную зависимость мольной изобарной
теплоемкости о-ксилол в интервале от 0 до 200 C, привлекая для этого [4].
2. Водно-глицериновый раствор, занимающий объем 5,245 10
-3
м3, имеет
плотность массы 1208 кг/ м3 . Мольная доля глицерина в нем составляет 0,435.
Рассчитать массу и общее число молей раствора, его мольный и удельный
17
объемы, плотность общего числа молей, мольную массу и удельное число
молей, массы и числа молей компонентов, их массовые доли, плотности масс и
чисел молей, мольную долю воды.
3.Определить графически парциальный мольный объем воды и рассчитать
парциальный мольный объем сульфата калия в водном растворе с мольной
долей его, равной 0,0085 , по следующим данным:
2
0,01
v уд 104, м3/кг
0,04
0,06 0,08 0,10
9,94 9,7
9,55 9,40 9,25
4. Вычислить изменение энтропии нагревания до 323 К одного моля аргона (газ
считать идеальным), занимающего при 15 оС объем 23,64 л, если конечный
объем 26,51 л.
5. Вычислить состав равновесной смеси, образующейся в результате
протекания в газовой фазе
при 700 К и
1 атм следующей реакции
C9 H 20  í  C 6 H 5C3 H 7  4H 2 . Исходные вещества взяты в стехиометрических
количествах , lg K rp = 4,718, газы идеальные.
6. Давление пара бензола при 20 C и 30 C соответственно равно 0,1 10 5 Па и
0,15710 5 Па. Рассчитать мольную теплоту испарения.
7. При давлении
1,013  10
5
Па определить температуру кипения раствора
нелетучего вещества с мольной долей N2 = 0,02 в толуоле
Рейтинговое домашнее задание
1. В таблице приведена зависимость плотности массы  двухкомпонентного
жидкого раствора метанол (1 компонент) – ацетон (2 компонент) от массовой
доли  2 второго компонента ( Т= 298 К, р = 1 атм)
2
0,00
0,08
0,32
0,50
0,76
0,88
1,00
, кг/м3
796
797,6
800,5
801,5
800,7
799,2
790,0
Постройте график зависимости объема раствора
V
от числа молей
n2
компонента 2 при постоянной массе метанола 0,20 кг и найдите с помощью
полученного графика парциальные мольные объемы v 1 и v 2 обоих
18
компонентов 1 и 2 в растворе, где мольная доля второго компонента N2 = 0,25;
вычислите для тех же компонентов 1 и 2 при той же N2 парциальные мольные
объемы смешения Δ v 1m и Δ v 2 m
2.Жидкий метанол массой 0,32 кг имел в начальном состоянии ( 1 атм) при
температуре 273 К
мольный объем 3,95 10–5 м3/моль. При постоянном
давлении 1 атм его перевели в конечное состояние с температурой 323 К.
Полагая, что коэффициент изобарной расширяемости ( 1,19  10–3) и мольная
изобарная теплоемкость в данном интервале температур постоянны, вычислите
мольные и полные изменения объема, энтропии и энтальпии при переходе из
начального состояния в конечное.
3. При температуре 833 К
рассчитать значения стандартной мольной
энтальпии, стандартной мольной энтропии , стандартной мольной энергии
Гиббса реакции N 2 O 4  2NO 2 . Определить, возможно ли самопроизвольное
протекание газовой реакции слева направо при этой температуре. В какую
сторону будет смещаться равновесие данной реакции при изобарическом
повышении температуры? Исходная смесь соответствует стехиометрическому
составу, газы близки по свойствам к идеальным.
4. При 800 К и 1 атм протекает гидрокрекинг н-додекана. Возможны реакции:
1) C12 H 26  H 2  2í  C 6 H14
K 1p = 35,6
2) C12 H 26  H 2  í  C 4 H10  í  C8 H18
K 2p = 33,6
Известно, что исходные вещества взяты в стехиометрических количествах,
продуктов в начальный момент нет. Рассчитать равновесный состав.
5. На основании приведенных данных о составах жидкой и паровой фаз при
различных температурах
постройте диаграмму фазового состояния системы
бензол ( 1 компонент) – пропанол -2 ( 2 компонент)
Т, К
353
349
346
345
344,5
346
349
355
N 2æ
0
0,03
0,06
0,2
0,41
0,7
0,85
1
N 2ï
0
0,15
0,27
0,35
0,41
0,53
0,67
1
19
Обозначьте все поля, линии и характерные точки на этой диаграмме и укажите,
сколько компонентов и фаз, находится в равновесии и чему равно число
степеней свободы в каждой из указанных позиций.
Ответьте,
есть ли
отклонения от закона Рауля и, если есть, то какие. Определите, какой
компонент и в каком количестве нужно при 348 К добавить в систему (N2 = 0,1,
масса системы 2 кг) , чтобы перевести ее в пар
6. Гетерогенная система (жидкость-пар) содержит два компонента – этанол и
воду и равновесна при 343 К и 0,65 атм . Масса воды в жидкой фазе 2,5 кг,
масса воды в паровой фазе 1,61 кг. Мольная доля воды в жидкой фазе 0,612,
мольная доля воды в паровой фазе 0,386. Найти мольную долю воды в системе.
Вариант 6
Обязательное домашнее задание
1. а) Определить энергию активации вязкого течения гексана
б). Изобразите графически температурную зависимость мольной изобарной
теплоемкости воды в интервале от 0 до 150 C, привлекая для этого [4].
2. Водный раствор уксусной кислоты, содержит 0,109 кг воды и имеет объем
0,500 10
-3
м3 . Плотность массы уксусной кислоты в нем равна 855,9 кг/ м3.
Определить общее число молей и массу раствора, его мольный и удельный
объемы, мольную массу и удельное число молей, плотности числа молей и
массы, плотности чисел молей компонентов, их мольные и массовые доли,
числа молей, плотность массы воды и массу уксусной кислоты.
3. а) Мольный объем раствора вода-пропанол при 293 К и 105 Па составляет
3,503 10–5 м3 /моль при массовой доле пропанола 0,6. Парциальный мольный
объем спирта в растворе равен 7,501 10–5 м3 /моль. Рассчитать парциальный
мольный объем воды.
б). Плотность массы раствора вода-этанол (с массовой долей этанола 0,8),
плотности масс воды и этанола в чистом виде равны
соответственно: 839,1;
997,1; 785,1 ( кг/ м3). Рассчитать мольное изменение объема при смешении.
20
4. Найти изменение энтропии при нагревании от 150 до 200 оС одного моля
водорода ( газ считать идеальным) с давлением 5 атм, если при постоянном
объеме конечное давление достигнет 5,59 атм.
5. Вычислить состав равновесной смеси, образующейся в результате
протекания в газовой фазе при 1300 К и 0,5 атм следующей реакции
3CH 3C  CH  C 6 H 3 (CH 3 ) 3 (триметилбензол).
Исходные вещества взяты
в
стехиометрических количествах , lg K rp =3,74, газы идеальные.
6. Температура кипения бутанола под давлением 1,01310 5 Па равна 117,8 C и
удельная теплота испарения 591,2 кДж/кг. Какая температура кипения бутанола
при давлении 1,000 10 5 Па?
7. Температура кристаллизации водного раствора серной кислоты при значении
ее массовой доли равной 0,118 составляет 274,3 К. Рассчитать коэффициент
активности воды в этом растворе, если мольная теплота плавления чистой
воды равна 6020 Дж/моль.
Рейтинговое домашнее задание
1.
В
таблице
приведена
зависимость
изобарной
теплоемкости
двухкомпонентного жидкого раствора вода (1 компонент)  гидроокись калия
(2 компонент) от массы КОН m2 при постоянной массе воды m1=0,5 кг
m2, кг
0,000
0,081
0,125
0,174
0,307
0,500
Сp, Дж/К
2090
2010
2031
2056
2242
2491
(Т = 298 К, р = 1 атм):
Постройте график зависимости изобарной теплоемкости смешения раствора
С
р
m
от числа молей гидроокиси калия n2
, имея в виду, что удельные
изобарные теплоемкости чистых компонентов 1 и 2 равны 4180 и 2432 Дж/Ккг;
Определите для обоих компонентов их парциальные мольные изобарные
теплоемкости смешения 
с p,1 m
и  с p,2 m при мольной доле 2-го компонента N2 =
0,2; вычислите для тех же компонентов при той же N2 парциальные мольные
изобарные теплоемкости
с p,1
и
с p,2 .
21
2. Жидкая вода (10,5 кг) имела при температуре 303 К и 1 атм плотность
массы 996 кг/ м3. При постоянном давлении 1 атм ее перевели в конечное
состояние с температурой 353 К. Полагая, что коэффициент
изобарной
расширяемости ( 0,262  10–3) и мольная изобарная теплоемкость в данном
интервале температур постоянны , вычислите мольные и полные изменения
объема, энтропии и энтальпии при переходе из начального состояния в
конечное.
3. При температуре
951 К
рассчитать значения стандартной мольной
энтальпии, стандартной мольной энтропии , стандартной мольной энергии
Гиббса реакции
4NH 3  5O 2  4NO  6H 2 O .
Определить,
самопроизвольное протекание газовой реакции
возможно ли
слева направо при
этой
температуре. В какую сторону будет смещаться равновесие данной реакции при
изобарическом повышении
температуры?
Исходная смесь соответствует
стехиометрическому составу, газы близки по свойствам к идеальным.
4. При 900 К и 1 атм протекает гидрокрекинг н-додекана. Возможны реакции:
1) C12 H 26  H 2  2í  C 6 H14
K 1p = 1,32
2) C12 H 26  H 2  í  C 4 H10  í  C8 H18
K 2p = 1,07
Известно, что исходные вещества взяты в стехиометрических количествах,
продуктов в начальный момент нет. Рассчитать равновесный состав.
5. Для чистого бензола известны температурные зависимости давления
насыщенного пара при равновесии
жидкость-пар
Кристаллы-пар
p, Па
5330
6974 10404
Т, К
280
285,7
294,1
p, Па
190,6
667
1333
2666 5330
253,6 262
270,6 280
Т, К
239,8
16317 26660
303
315,4
В тройной точке плотности массы чистого бензола в кристаллическом и
жидком агрегатном состоянии равны соответственно 893 и 890 кг/м3
.
Постройте график зависимости давления насыщенного пара от температуры и
график зависимости логарифма давления насыщенного пара от обратной
22
температуры. Определите координаты тройной точки. Рассчитайте графически
мольные теплоты испарения и возгонки, полагая, что они не зависят от
температуры. Определите мольную теплоту плавления. Найдите температуру
плавления вещества при давлении 87107 Па.
6. В равновесии при 316 К и 1 атм находится парожидкостная
двухкомпонентная система «ацетон -сероуглерод ». Масса жидкой фазы 5,0 кг,
масса паровой фазы 5,0 кг. Мольная доля сероуглерода в жидкой фазе 0,26,
мольная доля сероуглерода в паровой фазе 0,51. Найти массу ацетона в системе.
Вариант 7
Обязательное домашнее задание
1. а) Определить энергию активации вязкого течения диэтилового эфира.
б). Изобразите графически температурную зависимость мольной изобарной
теплоемкости толуола в интервале от 0 до 140 C, привлекая для этого [4].
2. Водно-этаноловый раствор с массовой долей этанола 0,360 содержит 0,366 кг
воды и занимает объем 0,800  103 м3 . Рассчитать общее число молей и массу
раствора, его мольную массу и удельное число молей и массы, числа молей
компонентов, их мольные доли, плотности чисел молей и масс, массу этанола и
массовую долю воды.
3. Определить графически парциальный мольный объем воды и рассчитать
парциальный мольный объем нитрата калия в водном растворе с мольной долей
его, равной 0,0085 , по следующим данным:
2
v уд 104, м3/кг
0,01 0,04 0,06 0,08 0,10
9,96 9,77 9,65 9,53 9,41
4. Найти изменение энтропии при переходе двух молей водорода от объема
30 л под давлением 2 атм к объему 100 л под давлением 1 атм. Водород считать
идеальным газом.
5. Вычислить состав равновесной смеси, образующейся в результате
протекания в газовой фазе при 500 К и 15 атм следующей реакции
23
C 3 H 6  H 2 O  èçî  C 3 H 7 OH .Исходные вещества взяты в стехиометрических
количествах , lg K rp =  2,145, газы считать идеальными.
6. Удельная теплота испарения
диэтилового эфира 360,2 кДж/кг при
температуре кипения 34,66 C под давлением 1,013 10 5 Па.
Определить давление пара при 36,5 C.
7. При 298 К давление насыщенного пара над чистой водой равно 23,76 мм рт.
ст. Рассчитать
(выразить в Па) давление насыщенного пара при той же
температуре над раствором 12 г глюкозы в 120 г воды, считая раствор
идеальным.
Рейтинговое домашнее задание
1. Для двухкомпонентного жидкого раствора метанол (1компонент)  ацетон
(2 компонент) имеется в табличной форме опытная зависимость мольного
объема v от мольной доли 2-го компонента N2 (Т = 298 К, р = 1 атм):
N2
v 105,
0,00
0,05
0,20
0,36
0,64
0,80
1,00
4,025
4,166
4,663
5,163
6,071
6,624
7,352
м3/моль
Постройте график зависимости мольного объема смешения раствора  v m от N2
и определите для обоих компонентов парциальные мольные объемы смешения
 v 1m и  v
2
m
при N2 = 0,4; вычислите для тех же компонентов при той же N2
парциальные мольные объемы v 1 и v 2.
2. Жидкий бензол массой 0,78 кг имел в начальном состоянии ( 1 атм) при
температуре 293 К плотность массы 879 кг/м3 .При постоянном давлении 1 атм
его перевели в конечное состояние с температурой 340 К. Полагая, что
коэффициент изобарной расширяемости ( 1,21  10–3) и мольная изобарная
теплоемкость в данном интервале температур постоянны , вычислите мольные
и полные
изменения объема, энтропии и энтальпии при переходе из
начального состояния в конечное.
24
3. При температуре 679 К
рассчитать значения стандартной мольной
энтальпии, стандартной мольной энтропии , стандартной мольной энергии
Гиббса реакции
2NH 3  N 2  3H 2
.
Определить,
самопроизвольное протекание газовой реакции
возможно ли
слева направо при
этой
температуре. В какую сторону будет смещаться равновесие данной реакции при
изобарическом повышении
температуры?
Исходная смесь соответствует
стехиометрическому составу, газы близки по свойствам к идеальным.
4. Рассчитать равновесный состав системы, в которой протекает алкилирование
и полимеризация
1. Ñ3 H 6  C 4 H10  C 7 H16 (2,3-диметилпентан)
K 1p =34,5
2. 2C 3 H 6  C 6 H12 ( 1-гексен)
K 2p =7,19
Температура 500 К, давление 1 атм, Начальное количество пропена 3 моль,
бутана 1 моль, продуктов реакции в начальный момент нет.
5. Для чистого бензола известны температурные зависимости давления
насыщенного пара при равновесии
жидкость-пар
Кристаллы-пар
p, Па
5330
7999 16317 26660 53330
Т, К
280
288,6 303
p, Па
133
284
Т, К
236,5
244
315,4
333,8
854
1333
5330
256,4
262
280
В тройной точке плотности массы чистого бензола в кристаллическом и
жидком агрегатном состоянии равны соответственно 893 и 890 кг/ м3 .
Определите графически координаты тройной точки
теплот испарения и возгонки;
и величины мольных
определите мольную теплоту плавления,
мольную энтропию плавления и мольную энергию Гиббса плавления; найдите
температуру плавления вещества при давлении 82500 Па.
6. В равновесии при 332 К и 1 атм
находится парожидкостная
двухкомпонентная система «сероуглерод – бензол». Масса жидкой фазы 2,5 кг,
масса паровой фазы 2,5 кг. Мольная доля бензола в жидкой фазе 0,642, мольная
25
доля бензола в паровой фазе 0,338. Найти мольную долю бензола в системе и
массу сероуглерода в системе .
Вариант 8
Обязательное домашнее задание
1. а) Определить энергию активации вязкого течения о-ксилола.
б). Изобразите графически температурную зависимость мольной изобарной
теплоемкости гексана в интервале от 0 до 120 C, привлекая для этого [4].
2. Концентрация метанола в водно-метаноловом растворе равна 21172 моль/ м3.
Раствор массой 1,25 кг содержит 13,333 моль воды. Определить общее число
молей и объем раствора, его мольную массу и удельное число молей, мольный
и удельный объем, плотности общего числа молей и массы, плотности масс
компонентов, их массы, мольные и массовые доли, число молей метанола.
3. а). Мольный объем раствора вода-этанол при 293 К и 105 Па составляет
2,846 10–5 м3 /моль при мольной доле этанола 0,2811. Парциальный мольный
объем спирта в растворе равен 5,687 10–5 м3 /моль. Рассчитать парциальный
мольный объем воды
б). Плотность массы раствора вода–пропанол (с массовой долей пропанола
0,5), плотности масс воды и пропанола в чистом виде равны соответственно:
910,4; 998, 2
и 1258 ( кг/ м3). Рассчитать мольное изменение объема при
смешении.
4. Рассчитать изменение энтропии при нагревании 1 моль этанола от 298 до
400 К. Необходимые для расчета данные взять из справочника [4].
5.
Вычислить состав равновесной смеси, образующейся в результате
протекания в газовой фазе
при
ÑH3CHOHCH 3  CH 3COCH 3  H 2 .
464 К и
Исходные
1 атм следующей реакции
вещества
взяты
в
стехиометрических количествах , lg K rp = - 0,126, газы считать идеальными.
6. Давление пара CCl4 0,828 10
5
Па при 70 C и 1,122 10
5
Па при 80 C.
Рассчитать мольную теплоту испарения четыреххлористого углерода.
26
7. При давлении
1,013  10
5
Па определить температуру кипения раствора
нелетучего вещества с мольной долей N2 = 0,01 в бензоле .
Рейтинговое домашнее задание
1. В таблице приведены данные о зависимости удельной изобарной
теплоемкости
двухкомпонентного жидкого раствора вода (1 компонент) 
ацетон
(2 компонент) от массы ацетона m2 при постоянной массе воды m1 = 0,5 кг
(Т = 298К, р =1 атм):
m2, кг
с p,уд ,
Дж/К· кг
0,000
0,125
0,333
0,75
2,0

4180
4082
3872
3515
2972
2153
Постройте график зависимости изобарной теплоемкости раствора Ср (Дж/К) от
числа молей ацетона n2 в табличной форме и построить ее график; определите
парциальные мольные изобарные теплоемкости обоих компонентов при
мольной доле 2-го компонента N2 =0,1; вычислите для тех же компонентов при
той же N2 парциальные мольные изобарные теплоемкости смешения  с p,1 m и
 с p,2 m.
2. Кристаллическая соль KNO3 массой 3,45 кг имела в начальном состоянии
( 1 атм) при температуре 283 К плотность массы 2107 кг/ м3 и мольную
изобарную теплоемкость 96,29 Дж/(К моль). При постоянном давлении 1 атм
ее перевели в конечное состояние с температурой 353 К. Полагая, что
коэффициент изобарной расширяемости
( 0,186  10–3) и мольная изобарная теплоемкость в данном интервале
температур постоянны, вычислите мольные и полные
изменения объема,
энтропии и энтальпии при переходе из начального состояния в конечное.
3. При температуре 742 К
рассчитать значения стандартной мольной
энтальпии, стандартной мольной энтропии , стандартной мольной энергии
Гиббса реакции
CO  H 2 O  H 2  CO 2 .
Определить,
самопроизвольное протекание газовой реакции
27
возможно ли
слева направо при
этой
температуре. В какую сторону будет смещаться равновесие данной реакции при
изобарическом повышении
температуры?
Исходная смесь соответствует
стехиометрическому составу, газы близки по свойствам к идеальным.
4. Найти равновесный состав системы, в которой при 600 К и давлении 1 атм
протекает процесс ароматизации н-октана, согласно следующим реакциям:
1. Ñ8 H18  ì  C 6 H 4 (CH 3 ) 2  4H 2
K 1p = 216
2. Ñ8 H18  o  C 6 H 4 (CH 3 ) 2  4H 2
K 2p = 104
Известно, что
исходное вещество взято в количестве 1 моль, продуктов
реакции в начальный момент времени нет.
5. На основании приведенных данных о составах жидкой и паровой фаз при
различных температурах
постройте диаграмму фазового состояния системы
бензол ( 1 компонент) - метанол ( 2 компонент)
Т, К
404
398
392
390
389
388
389
391
N 2æ
0
0,08
0,20
0,34
0,45
0,67
0,85
1
N 2ï
0
0,23
0,41
0,50
0,57
0,67
0,77
1
Обозначьте все поля, линии и характерные точки на этой диаграмме и укажите,
сколько компонентов и фаз, находится в равновесии и чему равно число
степеней свободы в каждой из указанных позиций.
Ответьте,
есть ли
отклонения от закона Рауля и, если есть, то какие. Определите, какой
компонент и в каком количестве нужно при 393 К добавить в систему (N2 = 0,3;
масса системы
1 кг) , чтобы перевести ее в пар
6. При 318 К парожидкостное равновесие в двухкомпонентной системе : водаперекись водорода, где паровая фаза близка к идеальному газовому раствору,
характеризуются следующими данными:
р, Па
9384
3066
1040
массовая доля перекиси водорода в паровой фазе
0
0,28
1,0
массовая доля перекиси водорода в жидкой фазе
0
0,74
1,0
28
Найти коэффициент активности воды для жидкой фазы с массовой долей
перекиси водорода в ней 0,74.
Вариант 9
Обязательное домашнее задание
1. а) Определить энергию активации вязкого течения метанола.
б). Изобразите графически температурную зависимость мольной изобарной
теплоемкости циклогексана в интервале от 0 до 100 C, привлекая для этого
справочные данные [4].
2. Массовая доля и плотность числа молей глицерина в водно-глицериновом
растворе с общим числом молей 45,680 равны соответственно 0,105 единиц и
7520 моль/ м3. Рассчитать массу и объем раствора, его мольный и удельный
объемы, мольную массу и удельное число молей, плотности массы и общего
числа молей, массы и числа молей компонентов, их плотности масс, мольные
доли, плотности числа молей .
3. Определить графически парциальный мольный объем воды и рассчитать
парциальный мольный объем нитрата натрия в водном растворе с мольной
долей его, равной 0,0085 , по следующим данным:
2
0,01 0,04 0,06
v уд 104, м3/кг
0,08
9,95 9,75 9,62 9,49
0,10
9,37
4. Как изменится энтропия 2 моль гексана, если его охладить от 380 К до 298К?
Необходимые для расчета данные взять из справочника [4].
5. Вычислить состав равновесной смеси, образующейся в результате
протекания в газовой фазе
при
400 К и
0,5 атм следующей реакции
Ñ4 H8  HCl  C 4 H 9 Cl . Исходные вещества взяты
в стехиометрических
количествах , lg K rp =1,15 , газы подчиняются законам идеальных газов.
6. Давление пара этиламина при 5,8 C и 16,2 C соответственно равно
0,642 10
5
Па и 1,000 10
5
Па. Рассчитать мольную теплоту испарения
этиламина .
29
7. Температура кристаллизации водного раствора серной кислоты при значении
ее массовой доли равной 0,109 составляет 276,2 К. Рассчитать коэффициент
активности воды в этом растворе, если мольная теплота плавления чистой воды
равна 6020 Дж/моль.
Рейтинговое домашнее задание
1. В таблице приведена зависимость плотности массы  двухкомпонентного
жидкого раствора сероуглерод (1 компонент) – ацетон
(2 компонент)
от
массовой доли  2 второго компонента ( Т= 298 К, р = 1 атм)
2
0,00
0,13
0,29
0,35
0,48
0,60
0,87
1,0
, кг/м3
1257
1153
1058
1024
962,1
914,9
824
788
Постройте график зависимости объема раствора
V
от числа молей
n2
компонента 2 при постоянной массе сероуглерода 0,20 кг и найдите с
помощью полученного графика парциальные мольные объемы v 1 и v 2 обоих
компонентов 1 и 2 в растворе, где мольная доля второго компонента N2 = 0,5;
вычислите при той же N2 парциальные мольные объемы смешения Δ v 1m и Δ v
2
m
.
2. Кристаллическая соль KCl массой 12,8 кг имела в начальном состоянии
( 1 атм) при температуре 283 К плотность массы 1990 кг/ м 3 .При постоянном
давлении 1 атм ее перевели в конечное состояние с температурой 343 К.
Полагая, что коэффициент изобарной расширяемости ( 0,106  10–3) и мольная
изобарная теплоемкость в данном интервале температур постоянны, вычислите
мольные и полные изменения объема, энтропии и энтальпии при переходе из
начального состояния в конечное.
3. При температуре 1000 К
рассчитать значения стандартной мольной
энтальпии, стандартной мольной энтропии , стандартной мольной энергии
Гиббса реакции
2CO  2H 2  CH 4  CO 2 .
самопроизвольное протекание газовой реакции
Определить,
возможно ли
слева направо при
этой
температуре. В какую сторону будет смещаться равновесие данной реакции при
30
изобарическом повышении
температуры?
Исходная смесь соответствует
стехиометрическому составу, газы близки по свойствам к идеальным.
4. Найти равновесный состав системы, в которой при 1000 К и давлении 1 атм
протекает пиролиз пропана, согласно следующим реакциям:
1. C3 H 8  C3 H 6  H 2
K 1p = 2,41
2. C 3 H 8  C 2 H 4  CH 4
K 2p = 639
Известно, что в начальный момент количество пропана равно 1 моль,
продуктов реакции в начальный момент нет.
5. Для чистого бензола известны температурные зависимости давления
насыщенного пара при равновесии
жидкость-пар
Кристаллы-пар
p, Па
5330 10404
Т, К
281
p, Па
284
667 1152
2666
5330
Т, К
244
257
270,6
280
294
13330
25591 53330
299,3
312,5 333,8
260
В тройной точке плотности массы чистого бензола в кристаллическом и
жидком агрегатном состоянии равны соответственно 893 и 890 кг/ м3 .
Определите графически координаты тройной точки
теплот испарения и возгонки;
и величины мольных
определите мольную теплоту плавления,
мольную энтропию плавления и мольную энергию Гиббса плавления; найдите
температуру плавления вещества при давлении 102500 Па.
6. Равновесная гетерогенная ( жидкость-пар) двухкомпонентная ( пиридин –
метанол) система при 318 К и 0,2 атм имеет следующий состав: мольная доля
метанола в жидкой фазе 0,34, мольная доля метанола в системе 0,50. Масса
жидкой фазы 2,0 кг, масса паровой фазы 0,82 кг. Найти массу пиридина в
системе и мольную долю метанола в паровой фазе..
Вариант 10
Обязательное домашнее задание
1. а) Определить энергию активации вязкого течения нитробензола.
31
б). Изобразите графически температурную зависимость мольной изобарной
теплоемкости перекиси водорода в интервале от 0 до 200 C, привлекая [4].
2. Водно-аммиачный раствор, где мольная доля и плотность числа молей
аммиака равны соответственно 0,220 единиц и 11280 моль/ м3, обладает массой
0,825 кг. Определить общее число молей и объем раствора, его мольную массу
и удельное число молей, мольный и удельный объемы, плотности общего числа
молей и массы, числа молей и массы компонентов, их плотности масс,
массовые доли, плотность числа молей и мольную долю воды.
3. а) Удельный объем раствора вода-этанол при 293 К и 105 Па составляет
1,099 10–3 м3/кг при массовой доле этанола 0,5. Парциальный мольный объем
спирта в растворе равен 5,687
10–5
м3 /моль. Рассчитать парциальный
мольный объем воды.
б). Плотность массы раствора вода–пропанол (с массовой долей пропанола
0,7), плотности масс воды и пропанола в чистом виде равны соответственно:
863,4; 998, 2
и 1258 ( кг/ м3). Рассчитать мольное изменение объема при
смешении.
4.
Циклогексан в количестве 2 моль нагревается от 298 до 390 К. Найти
изменение энтропии. Необходимые для расчета данные взять из [4].
5. Вычислить состав равновесной смеси, образующейся в результате
протекания в газовой фазе
при
500 К и
2 атм следующей реакции.
C 2 H 2  2HCl  C 2 H 4 Cl 2 Исходные вещества взяты
в стехиометрических
количествах , lg K rp = 2,941, газы считать идеальными.
6. Давление пара четыреххлористого углерода 0,828 10 5 Па при 70 C, теплота
испарения 1 кмоль ССl4 30781,688 кДж/кмоль. Рассчитать нормальную
температуру кипения.
7. При 298 К давление насыщенного пара над чистой водой равно 23,76 мм рт.
ст. Рассчитать
(выразить в Па) давление насыщенного пара при той же
температуре над раствором 11 г глюкозы в 120 г воды, считая раствор
идеальным.
32
Рейтинговое домашнее задание
В
1.
таблице
приведена
зависимость
изобарной
теплоемкости
двухкомпонентного жидкого раствора вода (1 компонент)  этанол
(2 компонент) от массы этанола m2 при постоянной массе воды m1=0,5 кг
(Т = 298 К, р = 1 атм):
m2, кг
0,000
0,057
0,125
0,214
0,333
0,500
Сp, Дж/К
2090
2400
2734
3067
3420
4152
Постройте график зависимости изобарной теплоемкости смешения раствора
С
р
m
от числа молей этанола n2 , имея в виду, что удельные изобарные
теплоемкости чистых компонентов 1 и 2 равны 4180 и 2432 Дж/Ккг;
Определите для обоих компонентов их парциальные мольные изобарные
теплоемкости смешения 
с p,1
m
и  с p,2 m при мольной доле 2-го компонента N2
= 0,2; вычислите для тех же компонентов при той же N2 парциальные мольные
изобарные теплоемкости ñ p,1 и ñ p,2 .
2. Жидкий метанол массой 8,95 кг имел в начальном состоянии ( 1 атм) при
температуре 283 К плотность массы 801 кг/м3. При постоянном давлении
1 атм его перевели в конечное состояние с температурой 333 К. Полагая, что
коэффициент изобарной расширяемости ( 1,21  10–3) и мольная изобарная
теплоемкость в данном интервале температур постоянны, вычислите мольные и
полные изменения объема, энтропии и энтальпии при переходе из начального
состояния в конечное.
3. При температуре 438 К
рассчитать значения стандартной мольной
энтальпии, стандартной мольной энтропии, стандартной мольной энергии
Гиббса реакции
CO  3H 2  CH 4  H 2 O .
Определить,
самопроизвольное протекание газовой реакции
возможно ли
слева направо при
этой
температуре. В какую сторону будет смещаться равновесие данной реакции при
изобарическом повышении
температуры?
Исходная смесь соответствует
стехиометрическому составу, газы близки по свойствам к идеальным.
33
4. Рассчитать равновесный состав системы, где при 500 К и 1 атм
осуществляется процесс изомеризации 1-бутена по следующим реакциям:
1. Ñ4 H 8  CH 3  CH  CH  CH 3 (цис)
K 1p = 2,05
2. Ñ4 H 8  CH 3  CH  CH  CH 3 (транс)
K 2p =3,60
Известно, что начальное количество бутена равно 1 моль, продуктов реакции в
начальный момент нет.
5. Для чистого брома известны температурные зависимости давления
насыщенного пара при равновесии
жидкость-пар
Кристаллы-пар
p, Па
7999
Т, К
272,6
p, Па
133
Т, К
224,5 237
17154 26660 46630 76880
288
518
297,5 311,5 324,7
854
1808
5333
242,4 251,5
265
В тройной точке плотности массы чистого брома в кристаллическом и жидком
агрегатном состоянии равны соответственно 3190 и 3120 кг/м3 . Определите
графически координаты тройной точки и величины мольных теплот испарения
и возгонки;
определите мольную теплоту плавления, мольную энтропию
плавления и мольную энергию Гиббса плавления;
найдите температуру
плавления вещества при давлении 182500 Па
6. Равновесная гетерогенная ( жидкость-пар) двухкомпонентная ( ацетонсероуглерод) система при 320 К и 1 атм имеет следующий состав: мольная
доля сероуглерода в жидкой фазе 0,14, мольная доля сероуглерода в системе
0,25. Масса жидкой фазы 2,0 кг, масса паровой фазы 2 кг. Найти мольную
долю сероуглерода в паровой фазе.
Вариант 11
Обязательное домашнее задание
1. а) Определить энергию активации вязкого течения октана.
34
б). Изобразите графически температурную зависимость мольной изобарной
теплоемкости пентана в интервале от 0 до 110 C, привлекая для этого [4].
2. Раствор, полученный смешением воды и уксусной кислоты, имеет массу
0,675 кг и мольный объем 2,917 10
-5
м3/моль. Массовая доля кислоты в нем
равна 0,55. Рассчитать общее число молей и объем раствора, его мольный и
удельный объемы, мольную массу и удельное число молей, плотности массы и
общего числа молей, массы и числа молей компонентов, их плотности масс и
чисел молей, мольные доли .
3. Определить графически парциальный мольный объем воды и рассчитать
парциальный мольный объем сульфата лития в водном растворе с мольной
долей его, равной 0,0085 , по следующим данным:
2
v уд 104, м3/кг
0,01 0,04
0,06
9,93 9,68
0,08
9,52
0,10
9,36 9,21
4. Один моль аммиака, находящегося при 298 К и 1 атм нагревают
изобарически до тех пор, пока его объем не увеличится втрое. Определить
изменение энтропии при этом, считая аммиак идеальным газом.
5 Вычислить состав равновесной смеси, образующейся в результате
протекания в газовой фазе при 900 К и 0,4 атм следующей реакции
CH 4  NH 3  HCN  3H 2 .
Исходные вещества взяты в стехиометрических
количествах , lg K rp =  2,361, газы считать идеальными.
6. Определить давление насыщенного пара четыреххлористого углерода при
60 C, если ССl4 кипит при 75 C и 1,013 10
5
Па и мольная теплота
парообразования равна 30833 Дж/моль.
7. При давлении
1,013  10
5
Па определить температуру кипения раствора
нелетучего вещества с мольной долей N2 = 0,02 в циклогексане.
Рейтинговое домашнее задание
35
1. Для двухкомпонентного жидкого раствора сероуглерод (1компонент) 
ацетон (2 компонент) имеется в табличной форме опытная зависимость
мольного объема v от мольной доли 2-го компонента N2 (Т = 298 К, р = 1 атм):
N2
0,00
0,165
0,347
0,549
0,659
0,759
1,00
v 105, м3/моль 6,056
6,336
6,603
6,882
7,019
7,135
7,371
Постройте график зависимости мольного объема смешения раствора  v m от N2
и определите для обоих компонентов парциальные мольные объемы смешения
 v 1m и  v
2
m
при N2 = 0,4; вычислите для тех же компонентов при той же N2
парциальные мольные объемы v 1 и v 2.
2. Жидкая вода массой 0,22 кг имела в начальном состоянии ( 1 атм) при
температуре 303 К
мольный объем 1,807 10–5 м3/моль. При постоянном
давлении 1 атм ее перевели в конечное состояние с температурой 373 К.
Полагая, что коэффициент изобарной расширяемости ( 0,262  10–3) и мольная
изобарная теплоемкость в данном интервале температур постоянны, вычислите
мольные и полные изменения объема, энтропии и энтальпии при переходе из
начального состояния в конечное.
3. При температуре 950 К
рассчитать значения стандартной мольной
энтальпии, стандартной мольной энтропии , стандартной мольной энергии
Гиббса реакции
2CH 4  C 2 H 2  H 2  2C 2 H 6 .
самопроизвольное протекание газовой реакции
Определить,
возможно ли
слева направо при
этой
температуре. В какую сторону будет смещаться равновесие данной реакции при
изобарическом повышении
температуры?
Исходная смесь соответствует
стехиометрическому составу, газы близки по свойствам к идеальным.
4. Гидрокрекинг н-додекана протекает при 900 К, 1 атм и может быть описан
следующими реакциями:
1.
Ñ12 H 26  H 2  2í  C 6 H14
K 1p =1,32
2.
Ñ12 H 26  H 2  í  C5 H12  í  C 7 H16
K 2p =0,98
Найти равновесный состав, если, начальные количества исходных веществ
равны стехиометрическим, продуктов реакции в начальный момент нет.
36
5. На основании приведенных данных о составах жидкой и паровой фаз при
различных температурах
постройте диаграмму фазового состояния системы
бензол ( 1 компонент)  метанол ( 2 компонент)
Т, К
404
398
392
390
389
388
389
391
N 2æ
0
0,08
0,20
0,34
0,45
0,67
0,85
1
N 2ï
0
0,23
0,41
0,50
0,57
0,67
0,77
1
Обозначьте все поля, линии и характерные точки на этой диаграмме и укажите,
сколько компонентов и фаз, находится в равновесии и чему равно число
степеней свободы в каждой из указанных позиций.
Ответьте,
есть ли
отклонения от закона Рауля и, если есть, то какие. Определите, какой
компонент и в каком количестве нужно при 394 К добавить в систему (N2 = 0,3;
масса системы 1 кг) , чтобы перевести ее в пар
6. Гетерогенная система (жидкость-пар) содержит два компонента – ацетон и
сероуглерод и равновесна при 320 К и 1 атм . Масса сероуглерода в жидкой
фазе 2,5 кг, масса сероуглерода в паровой фазе 1,8 кг. Мольная доля
сероуглерода в жидкой фазе 0,14, мольная доля сероуглерода в паровой фазе
0,36.
Найти массу системы.
Вариант 12
Обязательное домашнее задание
1. а) Определить энергию активации вязкого течения тетрахлорметана.
б). Изобразите графически температурную зависимость мольной изобарной
теплоемкости ацетона в интервале от 0 до 130 C, привлекая для этого [4].
2. Водно-этаноловый раствор с массовой долей этанола 0,55 содержит 25,25
моль воды. Плотность массы этанола в растворе равна 374,1 кг/ м3. Найти
общее число молей, массу и объем раствора, его мольную массу и удельное
число молей, удельный и мольный объемы, плотности массы и общего числа
молей, массы компонентов, их мольные и массовые доли, плотности чисел
37
молей, плотности массы воды.
3. а). Плотность массы раствора вода-этанол при 293 К и 105 Па составляет
909,9 кг/ м3 при массовой доле этанола 0,5. Парциальный мольный объем
10–5
спирта в растворе равен 5,687
м3 /моль. Рассчитать парциальный
мольный объем воды.
б). Плотность массы раствора вода– метиловый спирт (с массовой долей
метанола 0,4), плотности масс воды и метанола в чистом виде равны
соответственно: 934,5; 998,2 и 791,7 ( кг/ м3). Рассчитать мольный
объем
смешения.
4. Найти изменение энтропии при смешении 250 см3 азота с 500 см3 кислорода
под давлением 800 мм рт ст. при температуре 273 К Газы считать идеальными.
5. Вычислить состав равновесной смеси, образующейся в результате
протекания в газовой фазе
при
C3 H 6  CO  H 2  (CH 3 ) 2 CHCHO .
500 К и
Исходные
5 атм следующей реакции
вещества
взяты
в
стехиометрических количествах , lg K rp = 0,192 , газы идеальны.
6. Давление пара этилового эфира при 0 C равно 0,246 10 5 Па, а при 10 C
0,383 10 5 Па. Определить мольную теплоту испарения эфира.
7. Температура кристаллизации водного раствора серной кислоты при значении
ее массовой доли равной 0,091 составляет 283,7 К. Рассчитать коэффициент
активности воды в этом растворе, если ее мольная теплота плавления чистой
воды равна 6020 Дж/моль.
Рейтинговое домашнее задание
1. В таблице приведены данные о зависимости удельной изобарной
теплоемкости
двухкомпонентного жидкого раствора вода (1 компонент) 
уксусная кислота (2 компонент) от массы кислоты m2 при постоянной массе
воды
m1 = 0,5 кг (Т=298К, р=1 атм):
m2, кг
с p,уд ,
Дж/К· кг
0,000
0,0275
0,057
0,088
0,1231
0,2601

4180
4102
4018
3934
3648
3529
2056
38
Постройте график зависимости изобарной теплоемкости раствора Ср (Дж/К) от
числа молей кислоты n2 в табличной форме и построить ее график; определите
парциальные мольные изобарные теплоемкости обоих компонентов при
мольной доле 2-го компонента N2 =0,05; вычислите для тех же компонентов при
той же N2 парциальные мольные изобарные теплоемкости смешения  с p,1 m и
 с p,2 m.
2. Жидкий бензол массой 0,88 кг имел в начальном состоянии ( 1 атм) при
мольный объем 8,76 10–5 м3/моль .При постоянном
температуре 283 К
давлении 1 атм его перевели в конечное состояние с температурой 345 К.
Полагая, что коэффициент изобарной расширяемости ( 1,19  10–3) и мольная
изобарная теплоемкость в данном интервале температур постоянны, вычислите
мольные и полные изменения объема, энтропии и энтальпии при переходе из
начального состояния в конечное.
3. При температуре 730 К
рассчитать значения стандартной мольной
энтальпии, стандартной мольной энтропии , стандартной мольной энергии
Гиббса реакции
CH 4  2H 2 O  CO 2  4H 2 .
самопроизвольное протекание газовой реакции
Определить,
возможно ли
слева направо при
этой
температуре. В какую сторону будет смещаться равновесие данной реакции при
изобарическом повышении
температуры?
Исходная смесь соответствует
стехиометрическому составу, газы близки по свойствам к идеальным.
4. Найти равновесный состав системы, в которой при 800 К и давлении 1 атм
протекает пиролиз пропана, согласно следующим реакциям:
1. C3 H 8  C3 H 6  H 2
K 1p = 0,0561
2. C 3 H 8  C 2 H 4  CH 4
K 2p = 60,4
Известно, что в начальный момент количество пропана равно 1 моль,
продуктов реакции в начальный момент нет.
5. На основании приведенных данных о составах жидкой и паровой фаз при
различных температурах
постройте диаграмму фазового состояния системы
пропанон ( 1 компонент)  трихлорметан( 2 компонент)
39
Т, К
329
330
333
335
336
337
337,6
N 2æ
0
0,1
0,20
0,35
0,43
0,53
0,67
337
336
334
0,85
1
0,91
1
0,73
N 2ï
0
0,05
0,11
0,22
0,32
0,47
0,67
0,8
Обозначьте все поля, линии и характерные точки на этой диаграмме и укажите,
сколько компонентов и фаз, находится в равновесии и чему равно число
степеней свободы в каждой из указанных позиций.
Ответьте,
есть ли
отклонения от закона Рауля и, если есть, то какие. Определите, какой
компонент и в каком количестве нужно при 331 К добавить в систему (N2 = 0,1;
масса системы
5 кг) , чтобы перевести ее в пар.
6. Гетерогенная система (жидкость-пар) содержит два компонента – ацетон и
сероуглерод и равновесна при 316 К и 1 атм . Масса сероуглерода в жидкой
фазе 2,0 кг, масса сероуглерода в паровой фазе 1,8 кг. Мольная доля
сероуглерода в жидкой фазе 0,26, мольная доля сероуглерода в паровой фазе
0,51. Найти мольную долю сероуглерода в системе.
Вариант 13
Обязательное домашнее задание
1. а) Определить энергию активации вязкого течения толуола.
б). Изобразите графически температурную зависимость мольной изобарной
теплоемкости циклопентана в интервале от 0 до 100 C, привлекая [4].
2. Водно-метаноловый раствор с плотностью массы метанола 536,8 кг/ м3 имеет
массу 2,10 кг и мольный объем 2,728 10
–5
м3/моль. Определить общее число
молей и объем раствора, его мольную массу и удельное число молей, плотности
общего числа молей и массы, удельный объем, числа молей и массы
компонентов, их массовые и мольные доли, плотности чисел молей и плотность
массы воды.
40
3. Определить графически парциальный мольный объем воды и рассчитать
парциальный мольный объем сульфата лития в водном растворе с мольной
долей его, равной 0,0075 , по следующим данным:
2
0,01 0,04
 , кг/м3
1007
0,06
0,08
1032 1051
0,10
1068 1086
4. Сравнить изменения энтропии при нагревании 10 г азота ( считать азот
идеальным газом) от 273 до 373 К в случае двух процессов: а) нагрев при
постоянном давлении; б) нагрев при постоянном объеме.
5. Вычислить состав равновесной смеси, образующейся в результате
протекания в газовой фазе
2C 5 H10  C10 H 20 .
при
400 К и
1 атм следующей реакции
Исходные вещества взяты
в стехиометрических
количествах , lg K rp = 2,617 , газы подчиняются законам идеальных газов
6. Давление пара этилового эфира при 20 C равно 0,57710
5
Па, а при 30 C
0,846 10 5 Па. Определить мольную теплоту испарения эфира.
7. При давлении
1,013  10
5
Па определить температуру кипения раствора
нелетучего вещества с мольной долей N2 = 0,01 в метаноле.
Рейтинговое домашнее задание
1. В таблице приведена зависимость плотности массы  двухкомпонентного
жидкого раствора ацетон (1 компонент) – диэтиловый эфир (2 компонент) от
массовой доли  2 второго компонента ( Т= 298 К, р = 1 атм)
2
0
0,07
0,23
0,36
0,54
0,69
0,80
1,00
, кг/м3
785,9
779,2
764,0
758,5
738,5
728,0
720,9
708,0
Постройте график зависимости объема раствора
V
от числа молей
n2
компонента 2 при постоянной массе ацетона 0,20 кг и найдите с помощью
полученного графика парциальные мольные объемы
v
1
и
v
2
обоих
компонентов 1 и 2 в растворе, где мольная доля второго компонента N2 = 0,4;
41
вычислите при той же N2 парциальные мольные объемы смешения Δ v 1m и Δ v
2
m
2. Кристаллическая соль KNO3 массой 0,55 кг имела в начальном состоянии
( 1 атм) при температуре 273 К мольный объем 4,78 10–5 м3/моль и мольную
изобарную теплоемкость 96,29 Дж/(К моль). При постоянном давлении 1 атм ее
перевели в конечное состояние с температурой 343 К. Полагая, что
коэффициент изобарной расширяемости ( 0,181  10–3) и мольная изобарная
теплоемкость в данном интервале температур постоянны, вычислите мольные и
полные изменения объема, энтропии и энтальпии при переходе из начального
состояния в конечное.
3. При температуре
951 К
рассчитать значения стандартной мольной
энтальпии, стандартной мольной энтропии , стандартной мольной энергии
Гиббса реакции
4NH 3  5O 2  4NO  6H 2 O .
Определить,
самопроизвольное протекание газовой реакции
возможно ли
слева направо при
этой
температуре. В какую сторону будет смещаться равновесие данной реакции при
изобарическом повышении
температуры?
Исходная смесь соответствует
стехиометрическому составу, газы близки по свойствам к идеальным.
4. При 900 К и 1 атм в системе протекают следующие реакции
1. ÑH3 (CH 2 ) 2 CH 3  1  áóòåí  H 2
K 1p = 0,471
2. ÑH3 (CH 2 ) 2 CH 3  öèñ  2  áóòåí  H 2
K 2p =0,482
Известно, что в начальный момент времени количество исходного вещества
равно 1 моль, продуктов реакции в начальный момент нет.
Рассчитать равновесный состав.
5. Для чистого брома известны температурные зависимости давления
насыщенного пара при равновесии
жидкость-пар
Кристаллы-пар
p, Па 7999 13330
22026 53330 101320
Т, К
272,6 282,5
293,2
314,2 331,4
p, Па
190,6
667
1333
2666
Т, К
226,7
240,4
42
248,2
5333
256,4 265
В тройной точке плотности массы чистого брома в кристаллическом и жидком
агрегатном состоянии равны соответственно 3190 и 3120 кг/м3 . Определите
графически координаты тройной точки и величины мольных теплот испарения
и возгонки;
определите мольную теплоту плавления, мольную энтропию
плавления и мольную энергию Гиббса плавления;
найдите температуру
плавления вещества при давлении 150500 Па.
6. В равновесии при 322К и 1 атм находится парожидкостная
двухкомпонентная система «ацетон -сероуглерод ». Масса жидкой фазы 2,0 кг,
масса паровой фазы 2,0 кг. Мольная доля сероуглерода в жидкой фазе 0,10,
мольная доля сероуглерода в паровой фазе 0,28. Найти массу сероуглерода в
системе.
Вариант 14
Обязательное домашнее задание
1. а) Определить энергию активации вязкого течения уксусной кислоты.
б). Изобразите графически температурную зависимость мольной изобарной
теплоемкости муравьиной кислоты в интервале от 0 до 80 C, привлекая [4].
2. Раствор, полученный смешением аммиака с водой, имеет массу 1,258 кг. Его
мольный объем и плотность числа молей аммиака в нем равны соответственно
1,983  10–5 м3/моль и 15900 моль/ м3. Определить общее число молей и объем
раствора, его мольную массу и удельное число молей, плотности массы и
плотность общего числа молей, удельный объем, числа молей и массы
компонентов, их мольные и массовые доли, плотности масс, а также плотность
числа молей воды в растворе.
3. а). Плотность массы раствора вода-метанол при 293 К и 105 Па составляет
989,6 кг/ м3 при мольной доле метанола 0,4575. Парциальный мольный объем
спирта в растворе равен 3,937 10–5 м3 /моль. Найти парциальный мольный
объем воды.
б). Плотность массы
раствора вода– метиловый спирт (с массовой долей
метанола 0,6), плотности масс воды и метанола в чистом виде равны
43
соответственно: 894,6; 998,2 и 791,7 ( кг/ м3). Рассчитать мольный объем
смешения.
4. Найти изменение энтропии в процессе превращения 100 г воды, взятой при
273 К в пар при 393 К. Необходимые для расчета данные взять из [4].
5. Вычислить состав равновесной смеси, образующейся в результате
протекания в газовой фазе при
600 К и
Ñ6 H11CH3  C6 H 5CH3  3H 2 .
1 атм следующей реакции
Исходные вещества взяты
в
стехиометрических количествах , lg K rp =1,27 , газы считать идеальными.
6. Давление пара этилового эфира при 10 C равно 0,38210
5
Па, а при 20 C
0,577 10 5 Па. Определить мольную теплоту испарения эфира.
7. При 298 К давление насыщенного пара над чистой водой равно 23,76 мм рт.
ст. Рассчитать
(выразить в Па) давление насыщенного пара при той же
температуре над раствором 13 г глюкозы в 120 г воды, считая раствор
идеальным.
Рейтинговое домашнее задание
1.
В
таблице
приведена
зависимость
изобарной
теплоемкости
двухкомпонентного жидкого раствора вода (1 компонент)  азотная кислота (2
компонент) от массы кислоты m2 при постоянной массе воды m1 = 0,5 кг
(Т = 298 К, р = 1 атм):
m2, кг
0,000
0,125
0,214
0,333
0,75
2,0
Сp, Дж/К
2090
2094
2272
2508
3360
5650
Постройте график зависимости изобарной теплоемкости смешения раствора
С
р
m
от числа молей кислоты n2 , имея в виду, что удельные изобарные
теплоемкости чистых компонентов 1 и 2 равны 4180 и 1760 Дж/Ккг;
Определите для обоих компонентов их парциальные мольные изобарные
теплоемкости смешения 
с p,1
m
и  с p,2 m при мольной доле 2-го компонента N2
44
= 0,25; вычислите
для тех же компонентов при той же N2 парциальные
мольные изобарные теплоемкости
с p,1
и
с p,2 .
2. Жидкий метанол массой 3,66 кг имел в начальном состоянии ( 1 атм) при
температуре 283 К плотность массы 801 кг/м3 .При постоянном давлении
1 атм его перевели в конечное состояние с температурой 323 К. Полагая, что
коэффициент изобарной расширяемости ( 1,21  10–3) и мольная изобарная
теплоемкость в данном интервале температур постоянны, вычислите мольные
и полные
изменения объема, энтропии и энтальпии при переходе из
начального состояния в конечное.
3. При температуре 837 К
рассчитать значения стандартной мольной
энтальпии, стандартной мольной энтропии , стандартной мольной энергии
Гиббса реакции
C 2 H 5OH  C 2 H 4  H 2 O .
Определить,
самопроизвольное протекание газовой реакции
возможно ли
слева направо при
этой
температуре. В какую сторону будет смещаться равновесие данной реакции при
изобарическом повышении
температуры?
Исходная смесь соответствует
стехиометрическому составу, газы близки по свойствам к идеальным.
4. Гидрокрекинг н-додекана протекает при 700 К, 1 атм и может быть описан
следующими реакциями:
1.
Ñ12 H 26  H 2  2í  C 6 H14
K 1p =827
2.
Ñ12 H 26  H 2  í  C5 H12  í  C 7 H16
K 2p =763
Найти равновесный состав, если, начальные количества исходных веществ
равны стехиометрическим, продуктов реакции в начальный момент нет.
5. На основании приведенных данных о составах жидкой и паровой фаз при
различных температурах
постройте диаграмму фазового состояния системы
бензол ( 1 компонент)  метанол ( 2 компонент)
Т, К
404
398
392
390
389
388
389
391
N 2æ
0
0,08
0,20
0,34
0,45
0,67
0,85
1
N 2ï
0
0,23
0,41
0,50
0,57
0,67
0,77
1
Обозначьте все поля, линии и характерные точки на этой диаграмме и укажите,
45
сколько компонентов и фаз, находится в равновесии и чему равно число
степеней свободы в каждой из указанных позиций.
Ответьте,
есть ли
отклонения от закона Рауля и, если есть, то какие. Определите, какой
компонент и в каком количестве нужно при 398 К добавить в систему (N2 = 0,2;
масса системы
1 кг) , чтобы перевести ее в пар.
6.
В
равновесии
при
332К
и
1
атм
находится
парожидкостная
двухкомпонентная система «сероуглерод – бензол». Масса жидкой фазы 2,5 кг,
масса паровой фазы 2,5 кг. Мольная доля бензола в жидкой фазе 0,642, мольная
доля бензола в паровой фазе 0,338. Найти массу бензола в системе.
Вариант 15
Обязательное домашнее задание
1. а) Определить энергию активации вязкого течения хлорбензола.
б). Изобразите графически температурную зависимость мольной изобарной
теплоемкости SO2Cl2 в интервале от 0 до 120 C, привлекая для этого [4].
2. Общее число молей в растворе, состоящем из воды и серной кислоты, равно
28,520 моль. Плотность массы раствора и плотность массы серной кислоты в
нем составляют соответственно 1730 кг/ м3 и 1389 кг/ м3 . Вычислить массу и
объем раствора, его мольную массу и удельное число молей, плотность общего
числа молей, мольный и удельный объемы, массы и числа молей того и другого
компонентов, их массовые и мольные доли, плотности чисел молей и плотности
массы воды в растворе.
3. Определить графически парциальный мольный объем воды и рассчитать
парциальный мольный объем сульфата калия в водном растворе с мольной
долей его, равной 0,0085 , по следующим данным:
2
 , кг/м3
0,01 0,04
0,06
0,08
0,10
1006 1031 1047
1064
1081
4. Найти изменение энтропии при переходе трех молей кислорода от объема
33,6 л под давлением в 2 атм к объему 67,2 л под давлением 1 атм. Считать
46
кислород идеальным газом.
5. Вычислить состав равновесной смеси, образующейся в результате
протекания в газовой фазе
при
400 К и
2Ñ2 H 5OH  C 4 H 6  2H 2 O  H 2 .
1 атм следующей реакции
Исходные вещества взяты
в
стехиометрических количествах , lg K rp = - 0,578 , газы считать идеальными.
6. Определить нормальную температуру кипения этилового эфира,
давление его паров при 30 C равно 0,846 10
5
Па,
если
а мольная теплота
испарения
28367,52 кДж/кмоль.
7. При давлении
1,013  10
5
Па определить температуру кипения раствора
нелетучего вещества с мольной долей N2 = 0,01 в этаноле
Рейтинговое домашнее задание
1. Для двухкомпонентного жидкого раствора ацетон (1компонент)

диэтиловый эфир (2 компонент) имеется в табличной форме опытная
зависимость мольного объема v от мольной доли 2-го компонента N2 (Т = 298
К, р = 1 атм):
N2
0,00
v 105, м3/моль
7,39
0,052
0,188
0,309
0,483
0,749
1,00
7,562
7,996
8,374
8,909
9,717
10,46
Постройте график зависимости мольного объема смешения раствора v m от N2
и определите для обоих компонентов парциальные мольные объемы смешения
 v 1m и  v
2
m
при N2 = 0,6; вычислите для тех же компонентов при той же N2
парциальные мольные объемы v 1 и v 2.
2. Кристаллическая соль KCl массой 6,8 кг имела в начальном состоянии
( 1 атм) при температуре 283 К плотность массы 1990 кг/м 3. При постоянном
давлении 1 атм ее перевели в конечное состояние с температурой 353 К.
Полагая, что коэффициент изобарной расширяемости ( 0,106  10–3) и мольная
изобарная теплоемкость в данном интервале температур постоянны, вычислите
мольные и полные изменения объема, энтропии и энтальпии при переходе из
начального состояния в конечное.
47
3. При температуре 578 К
рассчитать значения стандартной мольной
энтальпии, стандартной мольной энтропии, стандартной мольной энергии
Гиббса реакции 2H 2O  2Cl 2  4HCl  O 2 .
Определить,
самопроизвольное протекание газовой реакции
возможно ли
слева направо при
этой
температуре. В какую сторону будет смещаться равновесие данной реакции при
изобарическом повышении
температуры?
Исходная смесь соответствует
стехиометрическому составу, газы близки по свойствам к идеальным.
4. Найти равновесный состав системы, в которой при 900 К и давлении 1 атм
протекает пиролиз пропана, согласно следующим реакциям:
1. C3 H 8  C3 H 6  H 2
K 1p = 0,459
2. C 3 H 8  C 2 H 4  CH 4
K 2p = 226
Известно, что в начальный момент количество пропана равно 1 моль,
продуктов реакции в начальный момент нет.
5. Для чистого брома известны температурные зависимости давления
насыщенного пара при равновесии
жидкость-пар
Кристаллы-пар
p, Па
7999 10404
Т, К
272,6
284
p, Па
190,6
518
Т, К
226,7
237
36815 59874 101320
305,3 318,5
1096
245,4
331,4
1808
5333
251,5
265
В тройной точке плотности массы чистого брома в кристаллическом и жидком
агрегатном состоянии равны соответственно 3190 и 3120 кг/м3 . Определите
графически координаты тройной точки и величины мольных теплот испарения
и возгонки;
определите мольную теплоту плавления, мольную энтропию
плавления и мольную энергию Гиббса плавления;
найдите температуру
плавления вещества при давлении 190000 Па.
6. В равновесии при 322К и 1 атм находится парожидкостная
двухкомпонентная система «ацетон -сероуглерод ». Масса жидкой фазы 2,0 кг,
масса паровой фазы 2,0 кг. Мольная доля сероуглерода в жидкой фазе 0,10,
мольная доля сероуглерода в паровой фазе 0,28. Найти массу ацетона в системе.
48
Вариант 16
Обязательное домашнее задание
1. а) Определить энергию активации вязкого течения хлороформа.
б). Изобразите графически температурную зависимость мольной изобарной
теплоемкости этанола в интервале от 0 до 170 C, привлекая для этого [4].
2. В растворе вода-хлороводород с общим числом молей 38,45 моль и
плотностью массы 1100 кг/ м3 массовая доля хлороводорода составляет 0,200.
Найти массу и объем раствора, его мольную массу и удельное число молей,
мольный и удельный объемы, плотность общего числа молей, массы и числа
молей компонентов, их мольные доли, плотности масс и чисел молей, а также
массовую долю воды.
3. а) Мольный объем раствора вода-метанол при 293 К и 105 Па составляет
42,731 10–5
м3 /моль при мольной доле метанола 0,4575. Парциальный
мольный объем спирта в растворе равен 3,937 10–5
м3 /моль. Рассчитать
парциальный мольный объем воды.
б). Плотность массы раствора вода – метиловый спирт (с массовой долей
метанола 0,8), плотности масс воды и метанола в чистом виде равны
соответственно: 846,9; 998,2 и 791,7 (кг/ м3). Рассчитать мольный объем
смешения.
4. Найти возрастание энтропии при смешении 0,0001 м3 водорода при 303 К с
0,0002 м3 азота при 290 К ( давление обоих газов 1 атм, их можно считать
идеальными смешение происходит в сосуде с постоянным объемом).
5. Вычислить состав равновесной смеси, образующейся в результате
протекания в газовой фазе
при
900 К и
1 атм следующей реакции
2CH 4  C 2 H 2  H 2  2C 2 H 6 Исходные вещества взяты в стехиометрических
количествах , lg K rp = 1,398 , газы считать идеальными.
49
6. Давление пара хлороформа при 50 C равно 0,713 10 5 Па, мольная теплота
испарения хлороформа 30836 Дж/моль. Определить нормальную температуру
кипения хлороформа.
7. При 298 К давление насыщенного пара над чистой водой равно 23,76 мм рт.
ст. Рассчитать
(выразить в Па) давление насыщенного пара при той же
температуре над раствором 9 г тиомочевины в 180 г воды, считая раствор
идеальным.
Рейтинговое домашнее задание
1. В таблице приведены данные о зависимости удельной изобарной
теплоемкости двухкомпонентного жидкого раствора вода (1 компонент) 
азотная кислота (2 компонент) от массы кислоты m2 при постоянной массе воды
m1 = 0,5 кг (Т = 298К, р = 1 атм):
m2, кг
ñp,óä ,
Дж/К· кг
0,000
0,125
0,214
0,333
0,50
2,0

4180
3350
3180
3010
2630
2260
1760
Постройте график зависимости изобарной теплоемкости раствора Ср (Дж/К) от
числа молей кислоты n2 и определите парциальные мольные изобарные
теплоемкости обоих компонентов при мольной доле 2-го компонента N2 =0,6;
вычислите для тех же компонентов при той же N2 парциальные мольные
изобарные теплоемкости смешения  ñ p,1 m и  ñ p,2 m.
2. Кристаллическая соль KNO3 массой 1,66 кг имела в начальном состоянии (
1 атм) при температуре 283 К плотность массы 2107 кг/ м3 и мольную
изобарную теплоемкость 96, 26 Дж/(К моль). При постоянном давлении 1 атм
ее перевели в конечное состояние с температурой 343 К. Полагая, что
коэффициент изобарной расширяемости ( 0,186  10–3) и мольная изобарная
теплоемкость в данном интервале температур постоянны, вычислите мольные и
полные изменения объема, энтропии и энтальпии при переходе из начального
состояния в конечное.
50
3. При температуре 693 К
рассчитать значения стандартной мольной
энтальпии, стандартной мольной энтропии, стандартной мольной энергии
Гиббса
C2H4  H2  C2H6.
реакции
Определить,
самопроизвольное протекание газовой реакции
возможно
слева направо при
ли
этой
температуре. В какую сторону будет смещаться равновесие данной реакции при
изобарическом повышении
температуры?
Исходная смесь соответствует
стехиометрическому составу, газы близки по свойствам к идеальным.
4. При 900 К и 1 атм в системе протекают следующие реакции
1. ÑH 3 (CH 2 ) 2 CH 3  òðàíñ  2  áóòåí  H 2
K 1p = 0,416
2. ÑH 3 (CH 2 ) 2 CH 3  öèñ  2  áóòåí  H 2
K 2p =0,482
Известно, что в начальный момент времени количество исходного вещества
равно 1 моль, продуктов реакции в начальный момент нет. Рассчитать
равновесный состав.
5. На основании приведенных данных о составах жидкой и паровой фаз при
различных температурах
постройте диаграмму фазового состояния системы
бензол ( 1 компонент) - пропанол-2 ( 2 компонент)
Т, К
353
349
346
345
344,5
346
349
355
N 2æ
0
0,03
0,06
0,2
0,41
0,7
0,85
1
N 2ï
0
0,15
0,27
0,35
0,41
0,53
0,67
1
Обозначьте все поля, линии и характерные точки на этой диаграмме и укажите,
сколько компонентов и фаз, находится в равновесии и чему равно число
степеней свободы в каждой из указанных позиций.
Ответьте,
есть ли
отклонения от закона Рауля и, если есть, то какие. Определите, какой
компонент и в каком количестве нужно при 350 К добавить в систему (N2 = 0,8,
масса системы 2 кг) , чтобы перевести ее в пар
6. В равновесии при 316К и 1 атм находится парожидкостная
двухкомпонентная система «ацетон -сероуглерод ». Масса жидкой фазы 5,0 кг,
масса паровой фазы 5,0 кг. Мольная доля сероуглерода в жидкой фазе 0,26,
51
мольная доля сероуглерода в паровой фазе 0,51. Найти мольную долю
сероуглерода в системе.
Вариант 17
Обязательное домашнее задание
1. а) Определить энергию активации вязкого течения циклогексана.
б). Изобразите графически температурную зависимость мольной изобарной
теплоемкости метанола в интервале от 0 до 140 C, привлекая для этого [4].
2. Имеется раствор вода-гидроксид калия с массой 0,845 кг и мольным объемом
1,756 10
–5
м3/моль . Мольная доля гидроксида калия в нем равна 0,078 .
Определить общее число молей и объем раствора, его удельный объем,
мольную массу и удельное число молей, плотности массы и плотность общего
числа молей, массы и числа молей компонентов, их массовые доли, плотности
чисел молей и масс.
3. Определить графически парциальный мольный объем воды и рассчитать
парциальный мольный объем сульфата меди в водном растворе с мольной
долей его, равной 0,0085 , по следующим данным:
2

0,01
,кг/м3
1009
0,04
0,06
1040 1062
0,08
0,10
1084 1107
4. Определить возрастание энтропии при нагревании 1 моль бензола от 298 до
400 К. Необходимые данные взять из справочника [4] .
5. Вычислить состав равновесной смеси, образующейся в результате
протекания в газовой фазе
при
900 К и
1 атм следующей реакции
ÑH 4  2H 2 O  CO 2  4H 2 .Исходные вещества взяты
в стехиометрических
количествах , lg K rp = 0,639 , газы считать идеальными.
6. Давление пара хлороформа при 20 C равно 0,215 10 5 Па, а при 30 C
0,331 10 5 Па. Определить мольную теплоту испарения хлороформа.
7. Температура кристаллизации водного раствора серной кислоты при значении
ее массовой доли равной 0,105 составляет 277,7 К. Рассчитать коэффициент
активности воды в этом растворе, если мольная теплота плавления чистой
52
воды равна 6020 Дж/моль.
Рейтинговое домашнее задание
1. В таблице приведена зависимость плотности массы  двухкомпонентного
жидкого раствора вода
(1 компонент) – метанол (2 компонент) от массовой
доли  2 второго компонента ( Т= 298 К, р = 1 атм)
2
0
0,2
0,4
0,6
0,7
0,8
1,0
, кг/м3
998,2
966,6
934,5
894,6
871,5
846,9
791,7
Постройте график зависимости объема раствора
V
от числа молей
n2
компонента 2 при постоянной массе воды 0,20 кг и найдите с помощью
полученного графика парциальные мольные объемы
v1
и
v2 обоих
компонентов 1 и 2 в растворе, где мольная доля второго компонента N2 = 0,4;
вычислите при той же N2 парциальные мольные объемы смешения Δ v 1m и Δ v
2
m
2. Жидкий метанол массой 0,57 кг имел в начальном состоянии ( 1 атм) при
температуре 273 К
мольный объем 3,95 10–5 м3/моль. При постоянном
давлении 1 атм его перевели в конечное состояние с температурой 313 К.
Полагая, что коэффициент изобарной расширяемости ( 1,19  10–3) и мольная
изобарная теплоемкость в данном интервале температур постоянны, вычислите
мольные и полные изменения объема, энтропии и энтальпии при переходе из
начального состояния в конечное.
3. При температуре 628 К
рассчитать значения стандартной мольной
энтальпии, стандартной мольной энтропии, стандартной мольной энергии
Гиббса реакции
CH 3 OH  CO  2H 2
.
Определить,
самопроизвольное протекание газовой реакции
возможно ли
слева направо при
этой
температуре. В какую сторону будет смещаться равновесие данной реакции при
изобарическом повышении
температуры?
Исходная смесь соответствует
стехиометрическому составу, газы близки по свойствам к идеальным.
4. Найти равновесный состав системы, в которой при 600 К и давлении 1 атм
53
протекает процесс ароматизации н-октана, согласно следующим реакциям:
1. Ñ8 H18  ì  C 6 H 4 (CH 3 ) 2  4H 2
K 1p = 216
2. Ñ8 H 18  ï  C 6 H 4 (CH 3 ) 2  4H 2
K 2p = 97,2
Известно, что
исходное вещество взято в количестве 1 моль, продуктов
реакции в начальный момент времени нет.
5. На основании приведенных данных о составах жидкой и паровой фаз при
различных температурах
постройте диаграмму фазового состояния системы
пропанон ( 1 компонент) - трихлорметан( 2 компонент)
Т, К
329
330
333
335
336
337
337,6
337
N 2æ
0
0,1
0,20
0,35
0,43
0,53
0,67
0,73 0,85
1
N 2ï
0
0,05
0,11
0,22
0,32
0,47
0,67
0,8
1
336
334
0,91
Обозначьте все поля, линии и характерные точки на этой диаграмме и укажите,
сколько компонентов и фаз, находится в равновесии и чему равно число
степеней свободы в каждой из указанных позиций.
Ответьте,
есть ли
отклонения от закона Рауля и, если есть, то какие. Определите, какой
компонент и в каком количестве нужно при 334 К добавить в систему (N2 = 0,2;
масса системы 5 кг) , чтобы перевести ее в пар
6. В равновесии при 322К и 1 атм находится парожидкостная
двухкомпонентная система «ацетон -сероуглерод ». Масса жидкой фазы 2,0 кг,
масса паровой фазы 2,0 кг. Мольная доля сероуглерода в жидкой фазе 0,10,
мольная доля сероуглерода в паровой фазе 0,28. Найти мольную долю
сероуглерода в системе.
Вариант 18
Обязательное домашнее задание
1. а) Определить энергию активации вязкого течения этанола.
б). Изобразите графически температурную зависимость мольной изобарной
теплоемкости толуола в интервале от 0 до 170 C, привлекая для этого [4].
2. Водно-глицериновый раствор, занимающий объем 5,245 10
54
–3
м3 , имеет
плотность массы 1208 кг/ м3 . Мольная доля глицерина в нем составляет 0,442.
Рассчитать массу и общее число молей раствора, его мольный и удельный
объемы, плотность общего числа молей, мольную массу и удельное число
молей, массы и числа молей компонентов, их массовые доли, плотности масс и
чисел молей, мольную долю воды.
3. а) Удельный объем раствора вода-метанол при 293 К и 105 Па составляет
1,112 10–3 м3/кг при массовой доле метанола 0,6. Парциальный мольный объем
спирта в растворе равен 3,937 10–5 м3 /моль. Рассчитать парциальный мольный
объем воды.
б). Плотность массы раствора вода-ацетон (с массовой долей ацетона 0,4),
плотности масс воды и ацетона в чистом виде равны соответственно: 937; 997
и 786 ( кг/ м3). Рассчитать мольное изменение объема при смешении.
4. Найти возрастание энтропии при смешении
0,0007 м3 азота при 290 К
(давление 1 атм) с 0,0009 м3 хлора при 299 К ( давление хлора 1,9 атм, газы
можно считать идеальными).
5. Вычислить состав равновесной смеси, образующейся в результате
протекания в газовой фазе при 600 К и 1 атм следующей реакции
C 6 H 11 CH 3  C 6 H 5 CH 3  3H 2 .Исходные вещества взяты в стехиометрических
количествах , lg K rp =1,27 , газы подчиняются законам идеальных газов.
6. Давление пара хлороформа при 30 C равно 0,331 10 5 Па, а при 40 C равно
0,492 10 5 Па. Рассчитать мольную теплоту испарения хлороформа.
7. При давлении
1,013  10
5
Па определить температуру кипения раствора
нелетучего вещества с мольной долей N2 = 0,01 в ацетоне.
Рейтинговое домашнее задание
1.
В
таблице
приведена
зависимость
изобарной
теплоемкости
двухкомпонентного жидкого раствора вода (1 компонент)  серная кислота
(2 компонент) от массы кислоты m2 при постоянной массе воды m1=0,5 кг
(Т = 298 К, р = 1 атм):
55
m2, кг
0,000
0,125
0,333
0,50
0,75
2,0
Сp, Дж/К
2090
2144
2333
2530
2850
4572
Постройте график зависимости изобарной теплоемкости смешения раствора
С
р
m
от числа молей кислоты n2 , имея в виду, что удельные изобарные
теплоемкости чистых компонентов 1 и 2 равны 4180 и 1415 Дж/Ккг;
Определите для обоих компонентов их парциальные мольные изобарные
теплоемкости смешения  ñ p,1 m и  ñ p,2 m при мольной доле 2-го компонента N2
= 0,2; вычислите для тех же компонентов при той же N2 парциальные мольные
изобарные теплоемкости ñ p,1 и ñ p,2 .
2. Кристаллическая соль KCl массой 0, 560 кг имела в начальном состоянии ( 1
атм)
при
температуре 303 К
мольный объем 3,76 10–5 м3/моль. При
постоянном давлении 1 атм ее перевели в конечное состояние с температурой
272 К. Полагая, что коэффициент изобарной расширяемости ( 0,108  10–3) и
мольная изобарная теплоемкость в данном интервале температур постоянны,
вычислите мольные и полные изменения объема, энтропии и энтальпии при
переходе из начального состояния в конечное.
3. При температуре 513 К
рассчитать значения стандартной мольной
энтальпии, стандартной мольной энтропии , стандартной мольной энергии
Гиббса реакции ÑH 3 COOH  2CO  2H 2 .
Определить,
самопроизвольное протекание газовой реакции
возможно ли
слева направо при
этой
температуре. В какую сторону будет смещаться равновесие данной реакции при
изобарическом повышении
температуры?
Исходная смесь соответствует
стехиометрическому составу, газы близки по свойствам к идеальным.
4. Гидрокрекинг н-додекана протекает при 900 К, 1 атм и может быть описан
следующими реакциями:
1.
Ñ12 H 26  H 2  2í  C 6 H 14
K 1p =1,32
2.
Ñ12 H 26  H 2  í  C 5 H12  í  C 7 H 16
K 2p =0,98
Найти равновесный состав, если, начальные количества исходных веществ
56
равны стехиометрическим, продуктов реакции в начальный момент нет.
5. На основании приведенных данных о составах жидкой и паровой фаз при
различных температурах
постройте диаграмму фазового состояния системы
бензол ( 1 компонент)  метанол ( 2 компонент)
Т, К
404
398
392
390
389
388
389
391
N 2æ
0
0,08
0,20
0,34
0,45
0,67
0,85
1
N 2ï
0
0,23
0,41
0,50
0,57
0,67
0,77
1
Обозначьте все поля, линии и характерные точки на этой диаграмме и укажите,
сколько компонентов и фаз, находится в равновесии и чему равно число
степеней свободы в каждой из указанных позиций.
Ответьте,
есть ли
отклонения от закона Рауля и, если есть, то какие. Определите, какой
компонент и в каком количестве нужно при 398 К добавить в систему (N2 =
0,15; масса системы 1 кг) , чтобы перевести ее в пар
6. В равновесии при 332К и 1 атм находится парожидкостная
двухкомпонентная система «сероуглерод – бензол». Масса жидкой фазы 2,5 кг,
масса паровой фазы 2,5 кг. Мольная доля бензола в жидкой фазе 0,642, мольная
доля бензола в паровой фазе 0,338. Найти массу сероуглерода в системе.
Вариант 19
Обязательное домашнее задание
1. а) Определить энергию активации вязкого течения бензола.
б). Изобразите графически температурную зависимость мольной изобарной
теплоемкости о-ксилол в интервале от 0 до 200 C, привлекая для этого [4].
2. Раствор, компонентами которого являются вода и уксусная кислота,
содержит 0,105 кг воды и имеет объем 0,500 10
–3
м3 .Плотность массы
уксусной кислоты в нем равна 855,9 кг/ м3. Определить общее число молей и
массу раствора, его мольный и удельный объемы, мольную массу и удельное
число молей, плотности числа молей и массы, плотности чисел молей
компонентов, их мольные и массовые доли, числа молей, плотность массы воды
57
и массу кислоты.
3. Определить графически парциальный мольный объем воды и рассчитать
парциальный мольный объем хлорида натрия в водном растворе с мольной
долей его, равной 0,0085 , по следующим данным:
2

0,01 0,04
, кг/м3
1005
0,06
0,08
1027 1041
0,10
1056 1071
4. Найти возрастание энтропии при смешении 0,0002 м3 криптона при 278К,
давлении 1 атм с 0,0007 м3 окиси углерода при 308 К давлении 1 атм. Газы
можно считать идеальными, смешение происходит при постоянном объеме.
5. Вычислить состав равновесной смеси, образующейся в результате
протекания в газовой фазе при 500 К и 1 атм следующей реакции
Ñ2 H 5 OH  C 2 H 4  H 2 O .
lg K rp = 1,95
Исходные вещества взяты в
стехиометрических количествах , газы подчиняются законам идеальных газов
6. Давление пара хлороформа при 40 C равно 0,492 10 5 Па, а при 50 C
равно 0,713 10 5 Па. Вычислить мольную теплоту испарения хлороформа.
7 При 298 К давление насыщенного пара над чистой водой равно 23,76 мм рт.
ст. Рассчитать
(выразить в Па) давление насыщенного пара при той же
температуре над раствором 8 г тиомочевины в 200 г воды, считая раствор
идеальным.
Рейтинговое домашнее задание
1. Для двухкомпонентного жидкого раствора вода (1компонент)  метанол
(2 компонент) имеется в табличной форме опытная зависимость мольного
объема v от мольной доли 2-го компонента N2 (Т = 298 К, р = 1 атм):
N2
v 105,
0,00
0,123
0,273
0,36
0,46
0,69
1,00
1,805
2,043
2,337
2,519
2,731
3,274
4,047
м3/моль
Постройте график зависимости мольного объема смешения раствора  v m от N2
и определите для обоих компонентов парциальные мольные объемы смешения
58
 v 1m и  v
2
m
при N2 = 0,6; вычислите для тех же компонентов при той же N2
парциальные мольные объемы v 1 и v 2.
2. Жидкая вода массой 0,18 кг имела в начальном состоянии ( 1 атм) при
температуре 303 К
мольный объем 1,807 10–5 м3/моль.
При постоянном
давлении 1 атм ее перевели в конечное состояние с температурой 363 К.
Полагая, что коэффициент изобарной расширяемости ( 0,262  10–3) и мольная
изобарная теплоемкость в данном интервале температур постоянны, вычислите
мольные и полные изменения объема, энтропии и энтальпии при переходе из
начального состояния в конечное.
3. При температуре 923 К
рассчитать значения стандартной мольной
энтальпии, стандартной мольной энтропии , стандартной мольной энергии
Гиббса реакции
C6 H12 öèêë  C6 H 6  3H 2
. Определить,
самопроизвольное протекание газовой реакции
возможно ли
слева направо при
этой
температуре. В какую сторону будет смещаться равновесие данной реакции при
изобарическом повышении
температуры?
Исходная смесь соответствует
стехиометрическому составу, газы близки по свойствам к идеальным.
4. При 1000 К и 1 атм в системе протекают следующие реакции
1. ÑH 3 (CH 2 ) 2 CH 3  òðàíñ  2  áóòåí  H 2
K 1p = 1,91
2. ÑH 3 (CH 2 ) 2 CH 3  öèñ  2  áóòåí  H 2
K 2p = 2,77
Известно, что в начальный момент времени количество исходного вещества
равно 1 моль, продуктов реакции в начальный момент нет. Рассчитать
равновесный состав.
5. На основании приведенных данных о составах жидкой и паровой фаз при
различных температурах
постройте диаграмму фазового состояния системы
пропанон ( 1 компонент)  трихлорметан( 2 компонент)
Т, К
329
330
333
335
336
337
337,6
337
N 2æ
0
0,1
0,20
0,35
0,43
0,53
0,67
0,73 0,85
1
N 2ï
0
0,05
0,11
0,22
0,32
0,47
0,67
0,8
1
59
336
0,91
334
Обозначьте все поля, линии и характерные точки на этой диаграмме и укажите,
сколько компонентов и фаз, находится в равновесии и чему равно число
степеней свободы в каждой из указанных позиций.
Ответьте,
есть ли
отклонения от закона Рауля и, если есть, то какие. Определите, какой
компонент и в каком количестве нужно при 332 К добавить в систему (N2 =
0,15; масса системы 5 кг) , чтобы перевести ее в пар
6. В равновесии при 316К и 1 атм находится парожидкостная
двухкомпонентная система «ацетон -сероуглерод ». Масса жидкой фазы 5,0 кг,
масса паровой фазы 5,0 кг. Мольная доля сероуглерода в жидкой фазе 0,26,
мольная доля сероуглерода в паровой фазе 0,51. Найти массу сероуглерода в
системе.
Вариант 20
Обязательное домашнее задание
1. а) Определить энергию активации вязкого течения хлорбензола.
б). Изобразите графически температурную зависимость мольной изобарной
теплоемкости SO2Cl2 в интервале от 0 до 130 C, привлекая для этого [4].
2. Водно-этаноловый раствор с массовой долей этанола 0,460 содержит 0,366 кг
воды и занимает объем 0,800 10
–3
м3 . Рассчитать общее число молей и массу
раствора, его мольную массу и удельное число молей и массы, числа молей
компонентов, их мольные доли, плотности чисел молей и масс, массу этанола и
массовую долю воды.
3 а) Плотность массы раствора вода-этанол при 293 К и 105 Па составляет 909
кг/м3 при мольной доле этанола 0,2811. Парциальный мольный объем спирта в
растворе равен 5,68 10–5
м3 /моль. Рассчитать парциальный мольный объем
воды.
б). Плотность массы раствора вода-ацетон (с массовой долей ацетона 0,5),
плотности масс воды и ацетона в чистом виде равны соответственно: 916; 997
и 786 ( кг/ м3). Рассчитать мольное изменение объема при смешении.
60
4. Азот ( 11,2 л) нагревают от 273 до 323 К и одновременно уменьшают
давление от 1 до 0,01 атм. Считая азот идеальным газом, найти изменение
энтропии при этом.
5. Вычислить состав равновесной смеси, образующейся в результате
протекания в газовой фазе
C2H4  H2  C2H6.
при
900 К и
1 атм следующей реакции
Исходные вещества взяты
в стехиометрических
количествах , lg K rp =1,32 , газы подчиняются законам идеальных газов
6. Давление пара этиламина при –5,6 C и + 5,8 C соответственно равно
0,376 10
5
Па и 0,641 10
5
Па. Определить мольную теплоту испарения
5
Па определить температуру кипения раствора
этиламина.
7. При давлении
1,013  10
нелетучего вещества с мольной долей N2 = 0,01 в хлороформе
Рейтинговое домашнее задание
1. В таблице приведены данные о зависимости удельной изобарной
теплоемкости двухкомпонентного жидкого раствора вода (1 компонент) 
серная кислота (2 компонент) от массы этанола m2 при постоянной массе воды
m1 = 0,5 кг (Т=298К, р=1 атм):
m2, кг
с p,уд ,
Дж/К· кг
0,000
0,125
0,333
0,50
0,75
2,00

4180
3430
2600
2530
2280
1829
1415
Постройте график зависимости изобарной теплоемкости раствора Ср (Дж/К) от
числа молей этанола n2 в табличной форме и построить ее график; определите
парциальные мольные изобарные теплоемкости обоих компонентов при
мольной доле 2-го компонента N2 =0,6; вычислите для тех же компонентов при
той же N2 парциальные мольные изобарные теплоемкости смешения  с p,1 m и
 с p,2 m.
2. Жидкая вода массой 5,7 кг имела в начальном состоянии ( 1 атм) при
температуре 303 К плотность массы 996 кг/ м3. При постоянном давлении 1 атм
ее перевели в конечное состояние с температурой 343 К. Полагая, что
61
коэффициент изобарной расширяемости ( 0,262  10–3) и мольная изобарная
теплоемкость в данном интервале температур постоянны, вычислите мольные и
полные изменения объема, энтропии и энтальпии при переходе из начального
состояния в конечное.
3. При температуре 748 К
рассчитать значения стандартной мольной
энтальпии, стандартной мольной энтропии, стандартной мольной энергии
Гиббса
реакции
2SO 2  O 2  2SO 3 .
Определить,
самопроизвольное протекание газовой реакции
возможно
слева направо при
ли
этой
температуре. В какую сторону будет смещаться равновесие данной реакции при
изобарическом повышении
температуры?
Исходная смесь соответствует
стехиометрическому составу, газы близки по свойствам к идеальным.
4 Гидрокрекинг н-додекана протекает при 700 К, 1 атм и может быть описан
следующими реакциями:
1.
Ñ12 H 26  H 2  2í  C 6 H 14
K 1p =827
2.
Ñ12 H 26  H 2  í  C 5 H12  í  C 7 H16
K 2p =763
Найти равновесный состав, если, начальные количества исходных веществ
равны стехиометрическим, продуктов реакции в начальный момент нет.
5. На основании приведенных данных о составах жидкой и паровой фаз при
различных температурах
постройте диаграмму фазового состояния системы
бензол ( 1 компонент) – пропанол -2 ( 2 компонент)
Т, К
353
349
346
345
344,5
346
349
355
N 2æ
0
0,03
0,06
0,2
0,41
0,7
0,85
1
N 2ï
0
0,15
0,27
0,35
0,41
0,53
0,67
1
Обозначьте все поля, линии и характерные точки на этой диаграмме и укажите,
сколько компонентов и фаз, находится в равновесии и чему равно число
степеней свободы в каждой из указанных позиций.
Ответьте,
есть ли
отклонения от закона Рауля и, если есть, то какие. Определите, какой
компонент и в каком количестве нужно при 348 К добавить в систему (N2 = 0,1,
62
масса системы 2 кг) , чтобы перевести ее в пар.
6. Гетерогенная система (жидкость-пар) содержит два компонента – ацетон и
сероуглерод и равновесна при 322 К и 1 атм . Масса сероуглерода в жидкой
фазе 1,5 кг, масса сероуглерода в паровой фазе 1,3 кг. Мольная доля
сероуглерода в жидкой фазе 0,10, мольная доля сероуглерода в паровой фазе
0,28. Найти мольную долю сероуглерода в системе.
Вариант 21
Обязательное домашнее задание
1. а) Определить энергию активации вязкого течения нитробензола.
б). Изобразите графически температурную зависимость мольной изобарной
теплоемкости муравьиной кислоты в интервале от 0 до 90 C, привлекая для
этого [4].
2 Водно-этаноловый раствор с массовой долей этанола 0,65 содержит 25,25
моль воды. Плотность массы этанола в растворе равна 374,1 кг/м3. Найти общее
число молей, массу и объем раствора, его мольную массу и удельное число
молей, удельный и мольный объемы, плотности массы и общего числа молей,
массы компонентов, их мольные и массовые доли, плотности чисел молей,
плотности массы воды и число молей этанола.
3. Определить графически парциальный мольный объем воды и рассчитать
парциальный мольный объем сульфата калия в водном растворе с мольной
долей его, равной 0,0085 , по следующим данным:
2
0,01 0,04
0,06
 , кг/м3 1006 1031 1047
0,08
0,10
1064
1081
4. Найти изменение энтропии при смешении 750 см3 азота с 500 см3 водорода
под давлением 800 мм рт ст. при температуре 273 К. Оба газа считать
идеальными.
5. Вычислить состав равновесной смеси, образующейся в результате
протекания в газовой фазе
при
900 К и
1 атм следующей реакции
2CH 4  C 2 H 2  H 2  2C 2 H 6 Исходные вещества взяты в стехиометрических
63
количествах , lg K rp = 1,398 , газы считать идеальными.
6. Определить давление насыщенного пара четыреххлористого углерода при
60 C, если ССl4 кипит при 75 C и 1,013 10
5
Па и мольная теплота
парообразования равна 30833 Дж/моль.
7.Температура кристаллизации водного раствора серной кислоты при значении
ее массовой доли равной 0,091 составляет 283,7 К. Рассчитать коэффициент
активности воды в этом растворе, если ее мольная теплота плавления чистой
воды равна 6020 Дж/моль
Рейтинговое домашнее задание
1. В таблице приведена зависимость плотности массы  двухкомпонентного
жидкого раствора вода (1 компонент) – ацетон (2 компонент) от массовой доли
 2 второго компонента ( Т= 298 К, р = 1 атм)
2
0
0,2
0,4
0,6
0,7
0,8
1,0
, кг/м3
997,0
969,0
937,0
893,0
869,0
843,0
786,0
Постройте график зависимости объема раствора
V
от числа молей
n2
компонента 2 при постоянной массе воды 0,20 кг и найдите с помощью
полученного графика парциальные мольные объемы v 1 и v 2 обоих
компонентов 1 и 2 в растворе, где мольная доля второго компонента N2 = 0,25;
вычислите при той же N2 парциальные мольные объемы смешения Δ v 1m и Δ v
2
m
2. Жидкая вода массой 0,18 кг имела в начальном состоянии ( 1 атм) при
температуре 303 К
мольный объем 1,807 10–5 м3/моль.
При постоянном
давлении 1 атм ее перевели в конечное состояние с температурой 363 К.
Полагая, что коэффициент изобарной расширяемости ( 0,262  10–3) и мольная
изобарная теплоемкость в данном интервале температур постоянны, вычислите
мольные и полные изменения объема, энтропии и энтальпии при переходе из
начального состояния в конечное.
64
3. При температуре 723К рассчитать значения стандартной мольной энтальпии,
стандартной мольной энтропии , стандартной мольной энергии Гиббса реакции
CH 3 COOH  2CO  2H 2 .
Определить,
возможно ли самопроизвольное
протекание газовой реакции слева направо при этой температуре. В какую
сторону будет смещаться равновесие данной реакции при изобарическом
повышении температуры? Исходная смесь соответствует стехиометрическому
составу, газы близки по свойствам к идеальным.
4. Найти равновесный состав системы, в которой при 600 К и давлении 1 атм
протекает процесс ароматизации н-октана, согласно следующим реакциям:
1. Ñ8 H 18  ï  C 6 H 4 (CH 3 ) 2  4H 2
K 1p = 97,2
2. Ñ8 H18  Ñ6 H 5 C 2 H 5  4H 2
K 2p = 25,3
Известно, что
исходное вещество взято в количестве 1 моль, продуктов
реакции в начальный момент времени нет.
5. Для чистого аммиака известны температурные зависимости давления
насыщенного пара при равновесии
жидкость-пар
Кристаллы-пар
p, Па 7999 18033 26660 40134 73130
Т, К
198,9 208,3
p, Па
181,3 667
1333 2666
Т, К
166,7 176
181
216,2 222,2 232,6
5333
187,4
194
В тройной точке плотности массы чистого аммиака в кристаллическом и
жидком агрегатном состоянии равны соответственно 827 и 817 кг/м3
Определите графически координаты тройной точки
теплот испарения и возгонки;
.
и величины мольных
определите мольную теплоту плавления,
мольную энтропию плавления и мольную энергию Гиббса плавления; найдите
температуру плавления вещества при давлении 230500 Па.
6. Гетерогенная система (жидкость-пар) содержит два компонента – этанол и
воду и равновесна при 343 К и 0,65 атм . Масса воды в жидкой фазе 2,5 кг,
масса воды в паровой фазе 1,61 кг. Мольная доля воды в жидкой фазе 0,612,
мольная доля воды в паровой фазе 0,386. Найти массу системы.
65
Вариант 22
Обязательное домашнее задание
1. а) Определить энергию активации вязкого течения бромбензола.
б). Изобразите графически температурную зависимость мольной изобарной
теплоемкости циклопентана в интервале от 0 до 110 C, привлекая [4].
2 . Раствор, полученный смешением воды и уксусной кислоты, имеет массу
0,675 кг и мольный объем 2,91710-5 м3/моль. Массовая доля кислоты в нем
равна 0,65 единиц. Рассчитать общее число молей и объем раствора, его
мольный и удельный объемы, мольную массу и удельное число молей,
плотности массы и общего числа молей, массы и числа молей компонентов, их
плотности масс и чисел молей, мольные доли и массовую долю воды.
3. Определить графически парциальный мольный объем воды и рассчитать
парциальный мольный объем сульфата лития в водном растворе с мольной
долей его, равной 0,0085 , по следующим данным:
2
v
óä
0,01 0,04 0,06 0,08 0,10
104, м3/кг
9,93 9,68
9,52 9,36 9,21
4. Найти изменение энтропии при смешении 500 см3 азота с 750 см3 кислорода
под давлением 800 мм рт ст. при температуре 273 К. Оба газа считать
идеальными.
5. Вычислить состав равновесной смеси, образующейся в результате
протекания в газовой фазе при 600 К и 1 атм следующей реакции
C 6 H 11 CH 3  C 6 H 5 CH 3  3H 2 .Исходные вещества взяты в стехиометрических
количествах , lg K rp =1,27 , газы подчиняются законам идеальных газов.
6. Давление пара этилового эфира при 20 C равно 0,57710
5
Па, а при 30 C
0,846 10 5 Па. Определить мольную теплоту испарения эфира.
7. При 298 К давление насыщенного пара над чистой водой равно 23,76 мм рт.
ст. Рассчитать
(выразить в Па) давление насыщенного пара при той же
температуре над раствором 13 г глюкозы в 120 г воды, считая раствор
66
идеальным.
Рейтинговое домашнее задание
1. Для двухкомпонентного жидкого раствора вода (1компонент)  ацетон
(2 компонент) имеется в табличной форме опытная зависимость мольного
объема v от мольной доли 2-го компонента N2 (Т = 298 К, р = 1 атм):
N2
0,00
v 105, м3/моль
1,807
0,17
0,27
0,36
0,46
0,69
1,00
2,654
3,00
3,44
4,01
4,77
7,39
Постройте график зависимости мольного объема смешения раствора  v m от N2
и определите для обоих компонентов парциальные мольные объемы смешения
v
1
m
иv
2
m
при N2 = 0,5; вычислите для тех же компонентов при той же N2
парциальные мольные объемы v 1 и v 2.
2. Жидкая вода массой 5,7 кг имела в начальном состоянии ( 1 атм) при
температуре 303 К плотность массы 996 кг/ м3. При постоянном давлении 1 атм
ее перевели в конечное состояние с температурой 343 К. Полагая, что
коэффициент изобарной расширяемости ( 0,262  10–3) и мольная изобарная
теплоемкость в данном интервале температур постоянны, вычислите мольные и
полные изменения объема, энтропии и энтальпии при переходе из начального
состояния в конечное.
3. При температуре 495 К
рассчитать значения стандартной мольной
энтальпии, стандартной мольной энтропии , стандартной мольной энергии
Гиббса реакции
Ñ2 H 5 OH  C 2 H 4  H 2 O .
Определить,
самопроизвольное протекание газовой реакции
возможно ли
слева направо при
этой
температуре. В какую сторону будет смещаться равновесие данной реакции при
изобарическом повышении
температуры?
Исходная смесь соответствует
стехиометрическому составу, газы близки по свойствам к идеальным.
4. Найти равновесный состав системы, в которой при 600 К и давлении 1 атм
протекает процесс ароматизации н-октана, согласно следующим реакциям:
1. Ñ8 H 18  ï  C 6 H 4 (CH 3 ) 2  4H 2
K 1p = 97,2
67
2. Ñ8 H 18  o  C 6 H 4 (CH 3 ) 2  4H 2
Известно, что
K 2p = 104
исходное вещество взято в количестве 1 моль, продуктов
реакции в начальный момент времени нет.
5. На основании приведенных данных о составах жидкой и паровой фаз при
различных температурах
постройте диаграмму фазового состояния системы
бензол ( 1 компонент)  метанол ( 2 компонент)
Т, К
404
398
392
390
389
388
389
391
N 2æ
0
0,08
0,20
0,34
0,45
0,67
0,85
1
N 2ï
0
0,23
0,41
0,50
0,57
0,67
0,77
1
Обозначьте все поля, линии и характерные точки на этой диаграмме и укажите,
сколько компонентов и фаз, находится в равновесии и чему равно число
степеней свободы в каждой из указанных позиций.
Ответьте,
есть ли
отклонения от закона Рауля и, если есть, то какие. Определите, какой
компонент и в каком количестве нужно при 394 К добавить в систему (N2 = 0,2;
масса системы 1 кг) , чтобы перевести ее в пар
6. Равновесная гетерогенная ( жидкость-пар) двухкомпонентная ( пиридин –
метанол) система при 318 К и 0,2 атм имеет следующий состав: мольная доля
метанола в жидкой фазе 0,34, мольная доля метанола в системе 0,50. Масса
жидкой фазы 2,0 кг, масса паровой фазы 0,82 кг. Найти мольную долю
метанола в паровой фазе.
Вариант 23
Обязательное домашнее задание
1. а) Определить энергию активации вязкого течения воды.
б). Изобразите графически температурную зависимость мольной изобарной
теплоемкости пентана в интервале от 0 до 120 C, привлекая для этого [4].
2. Водно-аммиачный раствор, где мольная доля и плотность числа молей
аммиака равны соответственно 0,215 единиц и 11280 моль/м3 (298 К, 1 атм),
обладает массой 0,825 кг. Определить общее число молей и объем раствора, его
68
мольную массу и удельное число молей, мольный и удельный объемы,
плотности общего числа молей и массы, числа молей и массы компонентов, их
плотности масс, массовые доли, плотность числа молей и мольную долю воды.
3.Определить графически парциальный мольный объем воды и рассчитать
парциальный мольный объем сульфата меди в водном растворе с мольной
долей его, равной 0,0085 , по следующим данным:
2
0,01
0,04
 , кг/м3
1009
1040 1062
0,06
0,08
0,10
1084 1107
4. Вычислить изменение энтропии нагревания до 373 К одного моля ксенона
(газ считать идеальным), занимающего при 15 оС объем 23,64 л, если конечный
объем 26,51 л.
5. Вычислить состав равновесной смеси, образующейся в результате
протекания в газовой фазе при 400 К и 1,0 атм следующей реакции
2C 2 H 5 OH  C 4 H 6  2H 2 O  H 2 .
Исходные
вещества
взяты
в
стехиометрических количествах , lg K rp =  0,578 , газы идеальны.
6. Определить нормальную температуру кипения этилового эфира,
давление его паров при 30 C равно 0,846 10
5
Па,
если
а мольная теплота
испарения 28367,52 кДж/кмоль.
7. .При 298 К давление насыщенного пара над чистой водой равно 23,76 мм рт.
ст. Рассчитать
(выразить в Па) давление насыщенного пара при той же
температуре над раствором 9 г тиомочевины в 180 г воды, считая раствор
идеальным.
Рейтинговое домашнее задание
1. В таблице приведена зависимость плотности массы  двухкомпонентного
жидкого раствора сероуглерод (1 компонент) – ацетон
(2 компонент)
массовой доли  2 второго компонента ( Т= 298 К, р = 1 атм)
2
0,00
0,13
0,29
0,35
0,48
0,60
0,87
1,0
, кг/м3
1257
1153
1058
1024
962,1
914,9
824
788
69
от
Постройте график зависимости объема раствора
V
от числа молей
n2
компонента 2 при постоянной массе сероуглерода 0,20 кг и найдите с
помощью полученного графика парциальные мольные объемы v 1 и v 2 обоих
компонентов 1 и 2 в растворе, где мольная доля второго компонента N2 = 0,6;
вычислите при той же N2 парциальные мольные объемы смешения Δ v 1m и Δ v
2
m
2.Жидкий бензол массой 1,2 кг имел в начальном состоянии ( 1 атм) при
температуре 293 К плотность массы 879 кг/м3. При постоянном давлении 1 атм
его перевели в конечное состояние с температурой 330 К. Полагая, что
коэффициент изобарной расширяемости ( 1,21  10–3) и мольная изобарная
теплоемкость в данном интервале температур постоянны, вычислите мольные и
полные изменения объема, энтропии и энтальпии при переходе из начального
состояния в конечное.
3. При температуре 433 К
рассчитать значения стандартной мольной
энтальпии, стандартной мольной энтропии , стандартной мольной энергии
Гиббса реакции
2H 2 O  2Cl 2  4HCl  O 2 . Определить,
самопроизвольное протекание газовой реакции
возможно ли
слева направо при
этой
температуре. В какую сторону будет смещаться равновесие данной реакции при
изобарическом повышении
температуры?
Исходная смесь соответствует
стехиометрическому составу, газы близки по свойствам к идеальным.
4. Рассчитать равновесный состав системы, в которой при 900 К и 1 атм
протекает процесс изомеризации этилбензола по следующим реакциям:
1. Ñ2 H 5 C 6 H 5  o  C 6 H 4 (CH 3 ) 2
K 1p =3,14
2. Ñ 2 H 5 C 6 H 5  ì  C 6 H 4 (CH 3 ) 2
K 2p = 3,65
Начальное количество этилбензола 1 моль, продуктов реакции в начальный
момент нет.
5. Для чистого аммиака известны температурные зависимости давления
насыщенного пара при равновесии
70
жидкость-пар
Кристаллы-пар
p, Па
7999 18033 26660 53330 101320
Т, К
198,9 208,3 216,2 227,8 239,6
p, Па
133
Т, К
164,1 172,4
403,4 1333 4447
5333
181,3 192,3
194
В тройной точке плотности массы чистого аммиака в кристаллическом и
жидком агрегатном состоянии равны соответственно 827 и 817 кг/м3
Определите графически координаты тройной точки
теплот испарения и возгонки;
.
и величины мольных
определите мольную теплоту плавления,
мольную энтропию плавления и мольную энергию Гиббса плавления; найдите
температуру плавления вещества при давлении 130500 Па.
6. Равновесная гетерогенная ( жидкость-пар) двухкомпонентная ( ацетонсероуглерод) система при 322К и 1 атм имеет следующий состав: мольная доля
сероуглерода в жидкой фазе 0,10, мольная доля сероуглерода в системе 0,20.
Масса жидкой фазы 2,0 кг, масса паровой фазы 1,6 кг. Найти мольную долю
сероуглерода в паровой фазе.
Вариант 24
Обязательное домашнее задание
1. а) Определить энергию активации вязкого течения октана.
б). Изобразите графически температурную зависимость мольной изобарной
теплоемкости перекиси водорода в интервале от 0 до 210 C, привлекая [4].
2. Массовая доля и плотность числа молей глицерина в водноглицериновом
растворе с общим числом молей 45,680 равны соответственно 0,110 единиц и
7520 моль/м3. Рассчитать массу и объем раствора, его мольный и удельный
объемы, мольную массу и удельное число молей, плотности массы и общего
числа молей, массы и числа молей компонентов, их плотности масс, мольные
доли, плотности числа молей и массовую долю воды.
3. Определить графически парциальный мольный объем воды и рассчитать
парциальный мольный объем хлорида натрия в водном растворе с мольной
долей его, равной 0,0085 , по следующим данным:
71
2
0,01
0,04
 , кг/м3
1005
1027 1041
0,06
0,08
0,10
1056 1071
4. Вычислить изменение энтропии нагревания до 423 К одного моля неона (газ
считать идеальным), занимающего при 15 оС объем 23,64 л, если конечный
объем 26,51 л.
5. Вычислить состав равновесной смеси, образующейся в результате
протекания в газовой фазе
при
2Ñ5 H10  C10 H 20 .
вещества
Исходные
400 К и
1атм следующей реакции
взяты
в
стехиометрических
количествах , lg K rp = 2,617 , газы подчиняются законам идеальных газов.
6. Давление пара хлороформа при 20 C равно 0,215 10 5 Па, а при 30 C равно
0,331 10 5 Па. Определить мольную теплоту испарения хлороформа.
7. При давлении
1,013  10
5
Па определить температуру кипения раствора
нелетучего вещества с мольной долей N2 = 0,01 в ацетоне.
Рейтинговое домашнее задание
1. В таблице приведена зависимость плотности массы  двухкомпонентного
жидкого раствора вода H2O (1 компонент) – этанол С2Н6О (2 компонент) от
массовой доли  2 второго компонента ( Т= 298 К, р = 1 атм)
2
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
, кг/м3
997,1
966,4
931,5
887,0
839,1
785,1
Постройте график зависимости объема раствора
V
от числа молей
n2
компонента 2 при постоянной массе воды 0,20 кг и найдите с помощью
полученного графика парциальные мольные объемы v 1 и
v 2 обоих компонентов 1 и 2 в растворе, где мольная доля второго компонента
N2 = 0,32; вычислите для тех же компонентов 1 и 2 при той же N2 парциальные
мольные объемы смешения Δ v 1m и Δ v 2 m.
2.Жидкий бензол массой 1,2 кг имел в начальном состоянии ( 1 атм) при
температуре 293 К плотность массы 879 кг/м3. При постоянном давлении 1 атм
72
его перевели в конечное состояние с температурой 330 К. Полагая, что
коэффициент изобарной расширяемости ( 1,21  10–3) и мольная изобарная
теплоемкость в данном интервале температур постоянны, вычислите мольные и
полные изменения объема, энтропии и энтальпии при переходе из начального
состояния в конечное.
3. При температуре
588 К
рассчитать значения стандартной мольной
энтальпии, стандартной мольной энтропии , стандартной мольной энергии
Гиббса реакции
ÑH 4  NH 3  HCN  3H 2
.
самопроизвольное протекание газовой реакции
Определить,
возможно ли
слева направо при
этой
температуре. В какую сторону будет смещаться равновесие данной реакции при
изобарическом повышении
температуры?
Исходная смесь соответствует
стехиометрическому составу, газы близки по свойствам к идеальным.
4. Рассчитать равновесный состав системы, где при 500 К и 1 атм
осуществляется процесс изомеризации 1-бутена по следующим реакциям:
1. Ñ 4 H 8  CH 3  CH  CH  CH 3 (цис)
K 1p = 2,05
2. Ñ 4 H 8  CH 2  CH(CH 3 ) 2
K 2p =10,3
Известно, что начальное количество бутена равно стехиометрическому,
продуктов реакции в начальный момент нет.
5. На основании приведенных данных о составах жидкой и паровой фаз при
различных температурах постройте диаграмму фазового состояния системы
пропанон ( 1 компонент) трихлорметан( 2 компонент)
Т, К
329
330
333
335
336
337
337,6
337
N 2æ
0
0,1
0,20
0,35
0,43
0,53
0,67
0,73 0,85
1
N 2ï
0
0,05
0,11
0,22
0,32
0,47
0,67
0,8
1
336
0,91
334
Обозначьте все поля, линии и характерные точки на этой диаграмме и укажите,
сколько компонентов и фаз, находится в равновесии и чему равно число
степеней свободы в каждой из указанных позиций.
Ответьте,
есть ли
отклонения от закона Рауля и, если есть, то какие. Определите, какой
компонент и в каком количестве нужно при 334 К добавить в систему (N2 =
73
0,25; масса системы 5 кг) , чтобы перевести ее в пар.
6. Равновесная гетерогенная ( жидкость-пар) двухкомпонентная ( ацетонсероуглерод) система при 322К и 1 атм имеет следующий состав: мольная доля
сероуглерода в жидкой фазе 0,10, мольная доля сероуглерода в системе 0,20.
Масса жидкой фазы 2,0 кг, масса паровой фазы 1,6 кг. Найти массу ацетона в
системе.
Вариант 25
Обязательное домашнее задание
1. а) Определить энергию активации вязкого течения толуола.
б). Изобразите графически температурную зависимость мольной изобарной
теплоемкости циклогексана в интервале от 0 до 110 C, привлекая [4].
2. Концентрация метанола в водно-метаноловом растворе составляет 21172
моль/м3. Раствор содержит 13,333 моль воды и имеет массу 1,15 кг. Определить
общее число молей и объем раствора, его мольную массу и удельное число
молей, мольный и удельный объем, плотности общего числа молей и массы,
плотности масс компонентов, их массы, мольные и массовые доли, число молей
метанола и плотность числа молей воды.
3. а) Мольный объем раствора вода-пропанол при 293 К и 105 Па составляет
3,503 10–5 м3 /моль при массовой доле пропанола 0,6. Парциальный мольный
объем спирта в растворе равен 7,501 10–5 м3 /моль. Рассчитать парциальный
мольный объем воды.
б). Плотность массы раствора вода– метиловый спирт (с массовой долей
метанола 0,4), плотности масс воды и метанола в чистом виде равны
соответственно: 934,5; 998,2 и 791,7 ( кг/ м3). Рассчитать мольное изменение
объема при смешении.
4. Как изменится энтропия при нагревании 1 моль хлорида натрия от 298 до
1194 К. Мольная изобарная теплоемкость жидкого хлорида натрия равна 66,53
Дж/(моль К). Необходимые для расчета данные взять из справочника.
5. Вычислить состав равновесной смеси, образующейся в результате
74
протекания в газовой фазе
при
900 К и
0,4 атм следующей реакции
ÑH 4  NH 3  HCN  3H 2 . Исходные вещества взяты
в стехиометрических
количествах , lg K rp = 2,361, газы считать идеальными.
6. Давление пара хлороформа при 40 C равно 0,492 10 5 Па, а при 50 C
0,713 10 5 Па. Вычислить мольную теплоту испарения хлороформа.
7. При давлении
1,013  10
5
Па определить температуру кипения раствора
нелетучего вещества с мольной долей N2 = 0,01 в хлороформе.
Рейтинговое домашнее задание
1. В таблице приведена зависимость плотности массы  двухкомпонентного
жидкого раствора метанол (1 компонент) – ацетон (2 компонент) от массовой
доли  2 второго компонента ( Т= 298 К, р = 1 атм)
2
0,00
0,08
0,32
0,50
0,76
0,88
1,00
, кг/м3
796
797,6
800,5
801,5
800,7
799,2
790,0
Постройте график зависимости объема раствора
V
от числа молей
n2
компонента 2 при постоянной массе метанола 0,20 кг и найдите с помощью
полученного графика парциальные мольные объемы v 1 и v 2 обоих
компонентов 1 и 2 в растворе, где мольная доля второго компонента N2 = 0,4;
вычислите при той же N2 парциальные мольные объемы смешения
Δ v 1m и Δ v 2 m
2. Жидкая вода массой 5,7 кг имела в начальном состоянии ( 1 атм) при
температуре 303 К плотность массы 996 кг/ м3. При постоянном давлении 1 атм
ее перевели в конечное состояние с температурой 343 К. Полагая, что
коэффициент изобарной расширяемости ( 0,262  10–3) и мольная изобарная
теплоемкость в данном интервале температур постоянны, вычислите мольные и
полные изменения объема, энтропии и энтальпии при переходе из начального
состояния в конечное.
3. При температуре 773 К
рассчитать значения стандартной мольной
энтальпии, стандартной мольной энтропии , стандартной мольной энергии
75
Гиббса реакции
2CH 4  C 2 H 2  H 2  2C 2 H 6 .
самопроизвольное протекание газовой реакции
Определить,
возможно ли
слева направо при
этой
температуре. В какую сторону будет смещаться равновесие данной реакции при
изобарическом повышении
температуры?
Исходная смесь соответствует
стехиометрическому составу, газы близки по свойствам к идеальным.
4. Рассчитать равновесный состав системы, в которой при 700 К и 1 атм
протекает процесс изомеризации этилбензола по следующим реакциям:
1. Ñ2 H 5 C 6 H 5  o  C 6 H 4 (CH 3 ) 2
K 1p =3,36
2. Ñ2 H 5 C 6 H 5  ï  C 6 H 4 (CH 3 ) 2
K 2p = 2,70
Начальное количество этилбензола 1 моль, продуктов реакции в начальный
момент нет.
5 Для чистого аммиака известны температурные зависимости давления
насыщенного пара при равновесии
жидкость-пар
Кристаллы-пар
p, Па
7999 13330 23155 29732 53330
Т, К
198,9
204,8 212,8 217,4 227,8
p, Па 133
403,4
897,8
1998
5333
Т, К 164
172,4
178,6
185
194
В тройной точке плотности массы чистого аммиака в кристаллическом и
жидком агрегатном состоянии равны соответственно 827 и 817 кг/м3
Определите графически координаты тройной точки
теплот испарения и возгонки;
.
и величины мольных
определите мольную теплоту плавления,
мольную энтропию плавления и мольную энергию Гиббса плавления; найдите
температуру плавления вещества при давлении 160500 Па.
6. Гетерогенная система (жидкость-пар) содержит два компонента – ацетон и
сероуглерод и равновесна при 322 К и 1 атм . Масса сероуглерода в жидкой
фазе 1,5 кг, масса сероуглерода в паровой фазе 1,3 кг. Мольная доля
сероуглерода в жидкой фазе 0,10, мольная доля сероуглерода в паровой фазе
0,28. Найти массу системы.
76
Вариант 26
Обязательное домашнее задание
1. а) Определить энергию активации вязкого течения гексана.
б). Изобразите графически температурную зависимость мольной изобарной
теплоемкости гексана в интервале от 0 до 130 C, привлекая для этого [4].
2. Концентрация метанола в водно-метаноловом растворе составляет
21172 моль/м3. Раствор содержит 13,333 моль воды и имеет массу 1,15 кг.
Определить общее число молей и объем раствора, его мольную массу и
удельное число молей, мольный и удельный объем, плотности общего числа
молей и массы, плотности масс компонентов, их массы, мольные и массовые
доли, число молей метанола и плотность числа молей воды.
3. а). Плотность массы раствора вода-этанол при 293 К и 105 Па составляет
909,9 кг/ м3 при массовой доле этанола 0,5. Парциальный мольный объем
спирта в растворе равен 5,687
10–5
м3 /моль. Рассчитать парциальный
мольный объем воды.
б). Плотность массы
раствора вода– метиловый спирт (с массовой долей
метанола 0,6), плотности масс воды и метанола в чистом виде равны
соответственно: 894,6; 998,2 и 791,7 ( кг/ м3). Рассчитать мольное изменение
объема при смешении.
4. Рассчитать мольное изменение энтропии бензола при его нагреве от 298 до
500 К. Необходимые для расчета данные взять из справочника.
5. Вычислить состав равновесной смеси, образующейся в результате
протекания в газовой фазе при 600 К и 1 атм следующей реакции
C 6 H 11 CH 3  C 6 H 5 CH 3  3H 2 .Исходные вещества взяты в стехиометрических
количествах , lg K rp =1,27 , газы подчиняются законам идеальных газов.
6. Давление пара этиламина при 5,8 C равно 0,642 10 5 Па , а при 16,2 C
равно 1,000 10 5 Па. Рассчитать мольную теплоту испарения этиламина
7. При 298 К давление насыщенного пара над чистой водой равно 23,76 мм рт.
ст. Рассчитать
(выразить в Па) давление насыщенного пара при той же
77
температуре над раствором 11 г глюкозы в 120 г воды, считая раствор
идеальным.
Рейтинговое домашнее задание
1. В таблице приведена зависимость плотности массы  двухкомпонентного
жидкого раствора метанол (1 компонент) – ацетон (2 компонент) от массовой
доли  2 второго компонента ( Т= 298 К, р = 1 атм)
2
0,00
0,08
0,32
0,50
0,76
0,88
1,00
, кг/м3
796
797,6
800,5
801,5
800,7
799,2
790,0
Постройте график зависимости объема раствора
V
от числа молей
n2
компонента 2 при постоянной массе сероуглерода 0,20 кг и найдите с
помощью полученного графика парциальные мольные объемы v 1 и v 2 обоих
компонентов 1 и 2 в растворе, где мольная доля второго компонента N2 = 0,4;
вычислите для компонентов 1 и 2 при той же N2 парциальные мольные объемы
смешения Δ v 1m и Δ v 2 m
2.Жидкий бензол массой 1,2 кг имел в начальном состоянии ( 1 атм) при
температуре 293 К плотность массы 879 кг/м3. При постоянном давлении 1 атм
его перевели в конечное состояние с температурой 330 К. Полагая, что
коэффициент изобарной расширяемости ( 1,21  10–3) и мольная изобарная
теплоемкость в данном интервале температур постоянны, вычислите мольные и
полные изменения объема, энтропии и энтальпии при переходе из начального
состояния в конечное.
3. При температуре 773 К
рассчитать значения стандартной мольной
энтальпии, стандартной мольной энтропии , стандартной мольной энергии
Гиббса реакции
2CH 4  C 2 H 2  H 2  2C 2 H 6 .
самопроизвольное протекание газовой реакции
Определить,
возможно ли
слева направо при
этой
температуре. В какую сторону будет смещаться равновесие данной реакции при
изобарическом повышении
температуры?
Исходная смесь соответствует
стехиометрическому составу, газы близки по свойствам к идеальным.
78
4. Рассчитать равновесный состав системы, в которой при 700 К и 1 атм
протекает процесс изомеризации этилбензола по следующим реакциям:
1. Ñ2 H 5 C 6 H 5  o  C 6 H 4 (CH 3 ) 2
K 1p =3,36
2. Ñ2 H 5 C 6 H 5  ï  C 6 H 4 (CH 3 ) 2
K 2p = 2,70
Начальное количество этилбензола 1 моль, продуктов реакции в начальный
момент нет.
5. На основании приведенных данных о составах жидкой и паровой фаз при
различных температурах
постройте диаграмму фазового состояния системы
пропанон ( 1 компонент)  трихлорметан( 2 компонент)
Т, К
329
330
333
335
336
337
337,6
337
N 2æ
0
0,1
0,20
0,35
0,43
0,53
0,67
0,73 0,85
1
N 2ï
0
0,05
0,11
0,22
0,32
0,47
0,67
0,8
1
336
0,91
334
Обозначьте все поля, линии и характерные точки на этой диаграмме и укажите,
сколько компонентов и фаз, находится в равновесии и чему равно число
степеней свободы в каждой из указанных позиций.
Ответьте,
есть ли
отклонения от закона Рауля и, если есть, то какие. Определите, какой
компонент и в каком количестве нужно при 334 К добавить в систему (N2 =
0,25; масса системы 5 кг) , чтобы перевести ее в пар
6. Гетерогенная система (жидкость-пар) содержит два компонента – ацетон и
сероуглерод и равновесна при 320 К и 1 атм . Масса сероуглерода в жидкой
фазе 2,5 кг, масса сероуглерода в паровой фазе 1,8 кг. Мольная доля
сероуглерода в жидкой фазе 0,14, мольная доля сероуглерода в паровой фазе
0,36. Найти мольную долю сероуглерода в системе.
Вариант 27
Обязательное домашнее задание
1. а) Определить энергию активации вязкого течения хлороформа.
79
б). Изобразите графически температурную зависимость мольной изобарной
теплоемкости толуола в интервале от 0 до 150 C, привлекая для этого [4].
2. Раствор, компонентами которого являются вода и уксусная кислота,
содержит 0,109 кг воды и имеет объем 0,500 10
3
м3 . Плотность массы
уксусной кислоты в нем равна 855,9 кг/ м3. Определить общее число молей и
массу раствора, его мольный и удельный объемы, мольную массу и удельное
число молей,
плотности числа молей и массы, плотности чисел молей
компонентов, их мольные и массовые доли, числа молей, плотность массы воды
и массу кислоты.
3. а). Плотность массы раствора вода-метанол при 293 К и 105 Па составляет
989,6 кг/ м3 при мольной доле метанола 0,4575. Парциальный мольный объем
спирта в растворе равен 3,937 10–5 м3 /моль. Рассчитать парциальный мольный
объем воды.
б). Плотность массы раствора вода-этанол (с массовой долей этанола 0,6 ),
плотности масс воды и этанола в чистом виде равны
соответственно: 887,0;
997,1; 785,1 ( кг/ м3). Рассчитать мольное изменение объема при смешении.
4. Рассчитать мольную энтропию водорода при 473 К и 15 атм. Необходимые
для расчета данные взять из справочника.
5. Вычислить состав равновесной смеси, образующейся в результате
протекания в газовой фазе при 500 К и 15 атм следующей реакции
C 3 H 6  H 2 O  èçî  C 3 H 7 OH .Исходные вещества взяты в стехиометрических
количествах , lg K rp =  2,145, газы считать идеальными.
6. Удельная теплота испарения
диэтилового эфира 360,2 кДж/кг при
температуре кипения 34,66 C под давлением 1,013 10
5
Па. Определить
давление пара при 36,5 C.
7. При давлении
1,013  10
5
Па определить температуру кипения раствора
нелетучего вещества с мольной долей N2 = 0,01 в бензоле
Рейтинговое домашнее задание
80
1. В таблице приведена зависимость плотности массы  двухкомпонентного
жидкого раствора вода
(1 компонент) – метанол (2 компонент) от массовой
доли  2 второго компонента ( Т= 298 К, р = 1 атм)
2
0
0,2
0,4
0,6
0,7
0,8
1,0
, кг/м3
998,2
966,6
934,5
894,6
871,5
846,9
791,7
Постройте график зависимости объема раствора
V
от числа молей
n2
компонента 2 при постоянной массе воды 0,20 кг и найдите с помощью
полученного графика парциальные мольные объемы v 1 и v 2 обоих
компонентов 1 и 2 в растворе, где мольная доля второго компонента N2 = 0,5;
вычислите при той же N2 парциальные мольные объемы смешения Δ v 1m и Δ v
2
m
2. Жидкая вода массой 5,7 кг имела в начальном состоянии ( 1 атм) при
температуре 303 К плотность массы 996 кг/ м3. При постоянном давлении 1 атм
ее перевели в конечное состояние с температурой 343 К. Полагая, что
коэффициент изобарной расширяемости ( 0,262  10–3) и мольная изобарная
теплоемкость в данном интервале температур постоянны, вычислите мольные и
полные изменения объема, энтропии и энтальпии при переходе из начального
состояния в конечное.
3. При температуре 478 К
рассчитать значения стандартной мольной
энтальпии, стандартной мольной энтропии , стандартной мольной энергии
Гиббса
реакции
2NH 3  N 2  3H 2 .
Определить,
самопроизвольное протекание газовой реакции
возможно
слева направо при
ли
этой
температуре. В какую сторону будет смещаться равновесие данной реакции при
изобарическом повышении
температуры?
Исходная смесь соответствует
стехиометрическому составу, газы близки по свойствам к идеальным.
4 При 1000 К и 1 атм в системе протекают следующие реакции
1. ÑH 3 (CH 2 ) 2 CH 3  1  áóòåí  H 2
K 1p = 2,77
2. ÑH 3 (CH 2 ) 2 CH 3  öèñ  2  áóòåí  H 2
K 2p =5,29
81
Известно, что в начальный момент времени количество исходного вещества
равно 1 моль, продуктов реакции в начальный момент нет. Рассчитать
равновесный состав.
5. Известны
температурные зависимости давления насыщенного пара над
жидким и твердым чистым веществом с мольной массой М= 0,032 кг/моль .
Плотности масс вещества в жидком и твердом виде равны, соответственно 827
кг/м3 и 837 кг/м3 (в тройной точке на диаграмме состояния).
жидкость-пар
Кристаллы-пар
p, Па
4789
6100
9000
13000
18000
Т, К
273
280
290
300
310
p, Па
133
695
1333
2966
4789
Т, К
229
248
257
267
273
Определите графически координаты тройной точки
теплот испарения и возгонки;
и величины мольных
определите мольную теплоту плавления,
мольную энтропию плавления и мольную энергию Гиббса плавления; найдите
температуру плавления вещества при давлении 90500 , Па.
6. Равновесная гетерогенная ( жидкость-пар) двухкомпонентная ( ацетонсероуглерод) система при 320 К и 1 атм имеет следующий состав: мольная
доля сероуглерода в жидкой фазе 0,14, мольная доля сероуглерода в системе
0,25. Масса жидкой фазы 2,0 кг, масса паровой фазы 2 кг. Найти массу ацетона
в системе.
Вариант 28
Обязательное домашнее задание
1. а) Определить энергию активации вязкого течения уксусной кислоты.
б). Изобразите графически температурную зависимость мольной изобарной
теплоемкости толуола в интервале от 0 до 150 C, привлекая для этого [4].
2. Раствор, полученный смешением воды и уксусной кислоты, имеет массу
0,675 кг и мольный объем 2,917 10
5
м3/моль. Массовая доля кислоты в нем
82
равна 0,55 единиц. Рассчитать общее число молей и объем раствора, его
мольный и удельный объемы, мольную массу и удельное число молей,
плотности массы и общего числа молей, массы и числа молей компонентов, их
плотности масс и чисел молей, мольные доли .
3. Определить графически парциальный мольный объем воды и рассчитать
парциальный мольный объем нитрата натрия в водном растворе с мольной
долей его, равной 0,0085 , по следующим данным:
2
0,01 0,04
v уд 104, м3/кг
9,95
0,06
9,75 9,62
0,08
0,10
9,49 9,37
4. Рассчитать мольную энтропию азота при 473 К и 10 атм. Необходимые для
расчета данные взять из справочника.
5. Вычислить состав равновесной смеси, образующейся в результате
протекания в газовой фазе при 500 К и 1 атм следующей реакции
C 6 H 6  C 3 H 6  í  C 6 H 5 C 3 H 7 .Исходные
вещества
стехиометрических количествах , lg K rp =1,295,
взяты
в
газы подчиняются законам
идеальных газов
6. Давление пара бензола при 20 C и 30 C соответственно равно 0,1 10 5 Па и
0,15710 5 Па. Рассчитать мольную теплоту испарения.
7. Температура кристаллизации водного раствора серной кислоты при значении
ее массовой доли равной 0,118 составляет 274,3 К. Рассчитать коэффициент
активности воды в этом растворе, если мольная теплота плавления чистой
воды равна 6020 Дж/моль.
Рейтинговое домашнее задание
1. Для двухкомпонентного жидкого раствора вода (1компонент)  пропанол (2
компонент) имеется в табличной форме опытная зависимость мольного объема
v от мольной доли 2-го компонента N2 (Т = 298 К, р = 1 атм):
83
N2
v 105,
0,00
0,07
0,114
0,23
0,41
0,54
0,79
1,00
1,807
2,155
2,392
3,045
4,01
4,88
5,97
7,16
м3/моль
Постройте график зависимости мольного объема смешения раствора  v m от N2
и определите для обоих компонентов парциальные мольные объемы смешения
 v 1m и  v
2
m
при N2 = 0,6; вычислите для тех же компонентов при той же N2
парциальные мольные объемы v 1 и v 2.
2.Жидкий бензол массой 1,2 кг имел в начальном состоянии ( 1 атм) при
температуре 293 К плотность массы 879 кг/м3. При постоянном давлении 1 атм
его перевели в конечное состояние с температурой 330 К. Полагая, что
коэффициент изобарной расширяемости ( 1,21  10–3) и мольная изобарная
теплоемкость в данном интервале температур постоянны, вычислите мольные и
полные изменения объема, энтропии и энтальпии при переходе из начального
состояния в конечное.
3. При температуре 563 К
рассчитать значения стандартной мольной
энтальпии, стандартной мольной энтропии , стандартной мольной энергии
Гиббса газовой реакции
2H 2  S 2  2H 2 S
.
самопроизвольное протекание газовой реакции
Определить,
возможно ли
слева направо при
этой
температуре. В какую сторону будет смещаться равновесие данной реакции при
изобарическом повышении
температуры?
Исходная смесь соответствует
стехиометрическому составу, газы близки по свойствам к идеальным.
4. Рассчитать равновесный состав системы, в которой при 700 К и 1 атм
протекает процесс изомеризации этилбензола по следующим реакциям:
1. Ñ2 H 5 C 6 H 5  o  C 6 H 4 (CH 3 ) 2
K 1p =3,36
2. Ñ 2 H 5 C 6 H 5  ì  C 6 H 4 (CH 3 ) 2
K 2p = 5,93
Начальное количество этилбензола 1 моль, продуктов реакции в начальный
момент нет.
84
5. Известны температурные зависимости давления насыщенного пара
над жидким и твердым чистым веществом с мольной массой
М= 0,058 кг/моль.
жидкость-пар
p, Па 26660 30000
Т, К
Кристаллы-пар
соответственно
297
p, Па 1333
Т, К
Плотности
293
масс
33500
39500
300
305
2666
5332
242
252
264
вещества
в
812 кг/м3 и
жидком
49000
310
7998 13300 26600
271
и
281
293
твердом
виде
равны,
822 кг/м3 (в тройной точке на диаграмме
состояния).
Определите графически координаты тройной точки
теплот испарения и возгонки;
и величины мольных
определите мольную теплоту плавления,
мольную энтропию плавления и мольную энергию Гиббса плавления; найдите
температуру плавления вещества при давлении 860000 Па.
6. В равновесии при 320К и 1 атм находится парожидкостная
двухкомпонентная система «ацетон -сероуглерод ». Масса жидкой фазы 1,0 кг,
масса паровой фазы 1,0 кг. Мольная доля сероуглерода в жидкой фазе 0,14,
мольная доля сероуглерода в паровой фазе 0,36. Найти мольную долю
сероуглерода в системе.
Вариант 29
Обязательное домашнее задание
1. а) Определить энергию активации вязкого течения тетрахлорметана.
б). Изобразите графически температурную зависимость мольной изобарной
теплоемкости воды в интервале от 0 до 160 C, привлекая для этого [4].
2 . Массовая доля и плотность числа молей глицерина в водно-глицериновом
растворе с общим числом молей 45,680 равны соответственно 0,105 единиц и
7520 моль/ м3. Рассчитать массу и объем раствора, его мольный и удельный
объемы, мольную массу и удельное число молей, плотности массы и общего
85
числа молей, массы и числа молей компонентов, их плотности масс, мольные
доли, плотности числа молей .
3. а). Плотность массы раствора вода-метанол при 293 К и 105 Па составляет
989,6 кг/м3 при массовой доле метанола 0,6. Парциальный мольный объем
спирта в растворе равен 3,937 10–5
м3 /моль. Рассчитать парциальный
мольный объем воды.
б). Плотность массы раствора вода-этанол (с массовой долей этанола 0,6 ),
плотности масс воды и этанола в чистом виде равны
соответственно: 887,0;
997,1; 785,1 ( кг/ м3). Рассчитать мольное изменение объема при смешении.
4. Рассчитать мольное изменение энтропии бензола при его охлаждении от
400 до 298 К. Необходимые для расчета данные взять из справочника.
5. Вычислить состав равновесной смеси, образующейся в результате
протекания в газовой фазе при 799 К и 10 атм следующей реакции
C 6 H 5 CH 3  4H 2  C 7 H16 .Исходные вещества взяты
в стехиометрических
количествах , lg K rp =  4,613, газы подчиняются законам идеальных газов.
6. Температура кипения жидкого метанола при 0,267 10
5
Па равна 34,7C, а
при давлении 0,533 10 5 Па равна 49,9 C. Вычислить температуру кипения при
нормальном давлении.
7. При 298 К давление насыщенного пара над чистой водой равно 23,76 мм
рт.ст. Рассчитать (выразить в Па) давление насыщенного пара при той же
температуре над раствором 5 г мочевины в 210 г воды, считая раствор
идеальным.
Рейтинговое домашнее задание
1. В таблице приведена зависимость плотности массы  двухкомпонентного
жидкого раствора вода (1 компонент) – ацетон (2 компонент) от массовой доли
 2 второго компонента ( Т= 298 К, р = 1 атм)
2
0
0,2
0,4
0,6
0,7
0,8
1,0
, кг/м3
997,0
969,0
937,0
893,0
869,0
843,0
786,0
86
Постройте график зависимости объема раствора
V
от числа молей
n2
компонента 2 при постоянной массе воды 0,20 кг и найдите с помощью
полученного графика парциальные мольные объемы v 1 и v 2 обоих
компонентов 1 и 2 в растворе, где мольная доля второго компонента N2 = 0,35;
вычислите при той же N2 парциальные мольные объемы смешения Δ v 1m и Δ v
2
m
2. Кристаллическая соль KNO3 массой 1,66 кг имела в начальном состоянии
(1 атм) при температуре 283 К плотность массы 2107 кг/ м3 и мольную
изобарную теплоемкость 96, 26 Дж/(К моль). При постоянном давлении 1 атм
ее перевели в конечное состояние с температурой 343 К. Полагая, что
коэффициент изобарной расширяемости ( 0,186  10–3) и мольная изобарная
теплоемкость в данном интервале температур постоянны, вычислите мольные и
полные изменения объема, энтропии и энтальпии при переходе из начального
состояния в конечное.
3. При температуре 763 К
рассчитать значения стандартной мольной
энтальпии, стандартной мольной энтропии , стандартной мольной энергии
Гиббса
реакции
2NO 2  2NO O 2
.
Определить,
самопроизвольное протекание газовой реакции
возможно
слева направо при
ли
этой
температуре. В какую сторону будет смещаться равновесие данной реакции при
изобарическом повышении
температуры?
Исходная смесь соответствует
стехиометрическому составу, газы близки по свойствам к идеальным.
4. Гидрокрекинг н-додекана протекает при 800 К, 1 атм и может быть описан
следующими реакциями:
1.
Ñ12 H 26  H 2  2í  C 6 H 14
K 1p =35,6
2.
Ñ12 H 26  H 2  í  C 5 H12  í  C 7 H16
K 2p =30,1
Найти равновесный состав , если, начальные количества исходных веществ
равны стехиометрическим, продуктов реакции в начальный момент нет.
87
5. На основании приведенных данных о составах жидкой и паровой фаз при
различных температурах
постройте диаграмму фазового состояния системы
пропанон ( 1 компонент)  трихлорметан( 2 компонент)
Т, К
329
330
333
335
336
337
337,6
337
N 2æ
0
0,1
0,20
0,35
0,43
0,53
0,67
0,73 0,85
1
N 2ï
0
0,05
0,11
0,22
0,32
0,47
0,67
0,8
1
336
334
0,91
Обозначьте все поля, линии и характерные точки на этой диаграмме и укажите,
сколько компонентов и фаз, находится в равновесии и чему равно число
степеней свободы в каждой из указанных позиций.
Ответьте,
есть ли
отклонения от закона Рауля и, если есть, то какие. Определите, какой
компонент и в каком количестве нужно при 335 К добавить в систему (N2 = 0,3;
масса системы 5 кг) , чтобы перевести ее в пар
6.
В
равновесии
при
320К
и
1
атм
находится
парожидкостная
двухкомпонентная система «ацетон -сероуглерод ». Масса жидкой фазы 1,0 кг,
масса паровой фазы 1,0 кг. Мольная доля сероуглерода в жидкой фазе 0,14,
мольная доля сероуглерода в паровой фазе 0,36. Найти массу ацетона в системе.
Вариант 30
Обязательное домашнее задание
1. а) Определить энергию активации вязкого течения о-ксилола.
б). Изобразите графически температурную зависимость мольной изобарной
теплоемкости воды в интервале от 0 до 160 C, привлекая для этого [4].
2. Водно-метаноловый раствор с плотностью массы метанола 536,8 кг/ м 3 имеет
массу 2,10 кг и мольный объем 2,728 10
–5
м3/моль. Определить общее число
молей и объем раствора, его мольную массу и удельное число молей, плотности
общего числа молей и массы, удельный объем, числа молей и массы
компонентов, их массовые и мольные доли, плотности чисел молей и плотность
массы воды.
3. Определить графически парциальный мольный объем воды и рассчитать
88
парциальный мольный объем сульфата меди в водном растворе с мольной
долей его, равной 0,0085 , по следующим данным:
2
v
óä
0,01 0,04 0,06 0,08 0,10
104, м3/кг
9,91 9,62
9,42 9,23 9,03
4. Рассчитать мольную энтропию оксида углерода при 373 К и 5 атм.
Необходимые для расчета данные взять из справочника.
5. Вычислить состав равновесной смеси, образующейся в результате
протекания в газовой фазе при 600 К и 1 атм следующей реакции
C 6 H 11 CH 3  C 6 H 5 CH 3  3H 2 .Исходные вещества взяты в стехиометрических
количествах , lg K rp = 1,27 , газы подчиняются законам идеальных газов.
6. Удельная теплота испарения амилового спирта С5Н11ОН при температуре
кипения 138 C и давлении 1,013 10
5
Па равна 592 кДж/кг. Определить
давление при 140 C.
7. При давлении
1,013  10
5
Па определить температуру кипения раствора
нелетучего вещества с мольной долей N2 = 0,01 в бензоле
Рейтинговое домашнее задание
1. В таблице приведена зависимость плотности массы  двухкомпонентного
жидкого раствора вода (1 компонент) – пропанол (2 компонент) от массовой
доли  2 второго компонента ( Т= 298 К, р = 1 атм)
2
0
0,2
0,3
0,5
0,7
0,8
1,0
, кг/м3
997,0
972,3
953,6
910,4
863,4
839,7
789,1
Постройте график зависимости объема раствора
V
от числа молей
n2
компонента 2 при постоянной массе воды 0,20 кг и найдите с помощью
полученного графика парциальные мольные объемы v 1 и v 2 обоих
компонентов 1 и 2 в растворе, где мольная доля второго компонента N2 = 0,30;
89
вычислите при той же N2 парциальные мольные объемы смешения Δ v 1m и Δ v
2
m
2. Жидкий метанол массой 0,57 кг имел в начальном состоянии ( 1 атм) при
температуре 273 К
мольный объем 3,95 10–5 м3/моль. При постоянном
давлении 1 атм его перевели в конечное состояние с температурой 313 К.
Полагая, что коэффициент изобарной расширяемости ( 1,19  10–3) и мольная
изобарная теплоемкость в данном интервале температур постоянны, вычислите
мольные и полные изменения объема, энтропии и энтальпии при переходе из
начального состояния в конечное.
3. При температуре 823 К
рассчитать значения стандартной мольной
энтальпии, стандартной мольной энтропии , стандартной мольной энергии
Гиббса реакции
SO 2 Cl 2  SO 2  Cl 2 .
Определить,
самопроизвольное протекание газовой реакции
возможно ли
слева направо при
этой
температуре. В какую сторону будет смещаться равновесие данной реакции при
изобарическом повышении
температуры?
Исходная смесь соответствует
стехиометрическому составу, газы близки по свойствам к идеальным.
4. Рассчитать равновесный состав системы, где при 500 К и 1 атм
осуществляется процесс изомеризации 1-бутена по следующим реакциям:
1. Ñ 4 H 8  CH 3  CH  CH  CH 3 (транс)
K 1p = 3,60
2. Ñ 4 H 8  CH 2  CH(CH 3 ) 2
K 2p =10,3
Известно, что начальное количество бутена равно стехиометрическому,
продуктов реакции в начальный момент нет
5. Известны температурные зависимости давления насыщенного пара
над жидким и твердым чистым веществом с мольной массой М = 0,046 кг/моль.
жидкость-пар
Кристаллы-пар
p, Па
1826
2070
2350
2626
2780
Т, К
277
279
281
283
284
p, Па
1413
1706
1870
2066
2372
Т, К
277
278
279
280
281,4
90
Плотности масс вещества в жидком и твердом виде равны, соответственно
1290 кг/м3 и 1240 кг/м3 (в тройной точке на диаграмме состояния). Определите
графически координаты тройной точки и величины мольных теплот испарения
и возгонки;
определите мольную теплоту плавления, мольную энтропию
плавления и мольную энергию Гиббса плавления;
найдите температуру
плавления вещества при давлении 960000 , Па.
6. В равновесии при 320К и 1 атм находится парожидкостная
двухкомпонентная система «ацетон -сероуглерод ». Масса жидкой фазы 1,0 кг,
масса паровой фазы 1,0 кг. Мольная доля сероуглерода в жидкой фазе 0,14,
мольная доля сероуглерода в паровой фазе 0,36. Найти массу сероуглерода в
системе.
91
Библиографический список
1.Киселева Е.В., Каретников Г.С, Кудряшов И.В. Сборник примеров и задач по
физической химии. М.: Высшая школа ,1983. 456 с.
2. Стромберг А.Г., Лельчук Х.А., Картушинская А.И. Сборник задач по
химической термодинамике, М.: Высшая школа, 1985. 190 с.
3. Казанская А.С., Скобло В.А. Расчеты химических равновесий. Сборник
примеров и задач. М.: Высшая школа, 1974.
4. Физическая химия : справочные материалы. Ч.1 /Степановских Е.И.
Екатеринбург: УГТУ, 1996. 30с
5. Физическая химия : справочные материалы. Ч.2 / Степановских Е.И.
Екатеринбург: УГТУ, 1996. 28с
6. Расчет интенсивных и экстенсивных свойств однородных систем:
Методические указания к практическим занятиям по физической химии
/Булатов Н.К., Лундин А.Б. Екатеринбург: изд. УПИ, 1993. 32 с.
7. Парциальные мольные свойства компонентов: Задачи для самостоятельной
работы по физической химии / Булатов Н.К., Больщикова Т.П., Урицкая А.А ,
Лундин А.Б. Свердловск. Изд-во УПИ, 1989, 44с
8. Функции смешения и растворения: Задачи для самостоятельной работы по
физической химии/ Булатов Н.К., Больщикова Т.П., Урицкая А.А., Лундин А.Б.
Свердловск. Изд-во УПИ, 1990, 44 с.
9. Физическая химия. Часть 1: Сборник задач / Е.И.Степановских.
Екатеринбург: изд. УГТУ, 1999, 25 с.
Компьютерная верстка Степановских Е.И.
_______________ _______________________________________
Подписано в печать
Формат 60Х84 1/16
Бумага типографская
Офсетная печать
Усл.п.л.
Уч.-изд. л.
Тираж Заказ
Цена «С»
Издательство УГТУ- УПИ
620002 , Екатеринбург, ул. Мира, 19
92