2 часть типовые задачи для самоподготовки к экзамену

ТИПОВЫЕ ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОПОДГОТОВКИ К ЭКЗАМЕНУ
по дисциплине
ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
Часть 1
1.
Имеется m, г известного газа, который находится при температуре Т1, К и
давлении р1, Па. Считая данный газ идеальным, необходимо вычислить поглощенную
энергию в виде теплоты (Q), работу (A) и изменение внутренней энергии ( U ) при
протекании следующих процессов:
 изотермическое расширение от V1 до объема V2;
 изохорное увеличение давления до р2;
 изобарное расширение от V1 до объема V2.
2.
Азот массой 200 г находится при 0 ºС и давлении 1,013105 Па. Принимая
C p ( N )  29,12 Дж/(мольК) и считая азот идеальным газом, необходимо вычислить
2
теплоту (Q), работу (A) и изменение внутренней энергии ( U ) при протекании следующих процессов:
1. изотермическое расширение до объема 200 л;
2. изохорное увеличение давления до 2,026105 Па;
3. изобарное расширение в два раза.
3.
Какое количество теплоты необходимо для нагревания 20 г паров ртути на
15 ºС при постоянном давлении? (Пары ртути одноатомны).
4.
Определите изменение энтальпии при нагревании от 150 до 527 ºС
15 кг Fe2O3 при давлении 1,0133  10 Па. Данные для зависимости теплоемкости
5
от температуры возьмите из справочника.
5.
Вычислить стандартную теплоту образования SO3 , если даны стандартные
теплоты реакций:1) S  O2  SO2 , H 298  297,1 кДж / моль
o
o
2) SO2  1 O2  SO3 , H 298  96,2 кДж / моль .
2
6.
Рассчитать тепловой эффект реакции 2 NO2  2 NO  O2 при температуре
298 К.
7.
Рассчитать тепловой эффект реакции C2 H 6( г )  C2 H 4( г )  H 2( г ) , если известна теплота сгорания веществ при Т=298 К и давлении 101325 Па.
8.
Вычислить стандартную теплоту образования соединения C5 H 5 N ( ж ) из простых
веществ,
если
его
теплота
сгорания
o
b H 298(
C5 H5 N( ж ) ) 
 2577,14 кДж / моль при Т = 298 К и давлении 101325 Па. Принять, что продукты сгорания
–
Теплоты
сгорания
простых
веществ:
СO2 , H 2O( ж) и N2( г ) .
C  O2  CO2( г )  393,795 кДж / моль , H 2( г )  1 O2  H 2O( ж ) 
2
286,043 кДж / моль .
9.
Рассчитать тепловой эффект реакции 2 NO2  2 NO  O2 при температу-
рах 400 К и 1500 К. Данные зависимости Ср = f(Т) взять из справочника.
10. Определить, на сколько отличаются тепловые эффекты при постоянном
давлении Q p и постоянном объеме Qv реакции C  CO2  2CO при температуре
600 К.
11. Рассчитайте изменение внутренней энергии при испарении 1 кмоль муравьиной
кислоты при 373 К, пользуясь справочными данными.
12.
При 298 К и давлении 1,0133  10 Па испаряются 1 г воды и 1 г метанола.
5
Рассчитайте, для какого из этих веществ и на сколько больше теплоты потребуется на
испарение. Используйте справочные данные.
13. При 373 К конденсируется 0,43 кг водяного пара. Теплота испарения воды
2253 кДж/кг. Вычислите работу, тепловой эффект и изменение внутренней энергии
при конденсации данного количества водяного пара, считая, что пар подчиняется закону идеального газообразного состояния.
14. Рассчитайте тепловой эффект реакции 2СО  3Н 2  С2 Н 2  2Н 2О( г ) , протекающей при 1200 К и постоянном объеме, пользуясь справочными данными.
15. При 300 К газ в идеальном состоянии изотермически и обратимо расширяется
от 0,01 до 0,1 м3. Количество поглощенного при этом тепла 17,26 кДж. Сколько моль
газа участвует в этом процессе?
16. Определите изменение энтальпии при нагревании 0,064 кг газообразного метилового спирта от 300 до 700 К, пользуясь справочными данными.
17.
Рассчитайте тепловой эффект (  r Н T ) реакции
o
CH 4  Cl2  CH 3Cl  HCl ,
если при данной температуре известны тепловые эффекты следующих реакций:
СН 4  2О2  СО2  2 Н 2О  892,0 кДж
СH 3Cl  3 O2  CO2  H 2O( ж)  687,0 кДж
2
H 2  1 O2  H 2O( ж)  286,0 кДж
2
1 Н  1 Cl  HCl  92,5 кДж
2 2
2 2
18. Рассчитайте молярную теплоту испарения бензола при 353 К, если при 273 К она
равна 32645 Дж/моль. Средняя удельная теплоемкость газообразного бензола в этом интеркДж /( моль  К ) ,
вале
температур
равна
1,25
а жидкого – 1,72 кДж /( моль  К ) .
19.
Определите стандартную теплоту сгорания дифенила
 С6 Н5 2
при 298 К,
пользуясь справочными данными.
20. Какое количество теплоты выделится при 298 К и стандартных условиях в результате полного сгорания аммиака по уравнению
o
,
4 NH 2  3O2  6 H 2O( ж)  2 N 2   r H 298
если
при
данной
температуре
известны
стандартные
теплоты
образования
(  f H 298 )аммиака и жидкой воды (взять из справочника).
o
21. Зависимость теплоемкости алюминия от температуры выражается уравне4
нием С р  0,7649  4,581  10 Т Дж /(г  К ) . Алюминий плавится при 958,7 К,
его удельная теплота плавления при этой температуре 386,2 Дж/г. Вычислите, какое
количество теплоты потребуется на то, чтобы получить 500 г расплавленного алюминия при температуре плавления, если начальная его температура была 298 К?
22. Рассчитайте изменение энтропии при испарении 0,5 моль метанола
(1,013  10 Па) без учета зависимости теплоемкости от температуры. Нормальная
5
температура кипения метанола равна 64,7 ºС.
23. Рассчитайте изменение энтропии в процессе изобарного охлаждения 10 г
кристаллического алюминия от Т=600 К до Т=298 К при давлении 1 атм. При расчете
принять, что C p  C p ,298 . Чему равна абсолютная энтропия 1 моль алюминия при
o
o
температуре 600 К и давлении 1 атм?
24. Рассчитайте изменение энтропии при нагревании 58,82 кг В2О3 от 298 К
до 800 К. Данные зависимости теплоемкости от температуры возьмите из справочника.
25. Определить изменение энтропии 30 кг CH3COOH при нагревании в интервале температур от 260 до 430 К, если известны Тпл=289,8 К, Тнтк=391,4 К, Сртв=2039
Дж/(кгК); Срж=2057 Дж/(кгК); Срг=1197 Дж/(кгК), теплоты плавления и испарения соответственно Нпл = 11724 Дж/моль, Нисп = 24410 Дж/моль.
26. Рассчитайте изменение энтропии в процессе изотермического расширения
10 г криптона от объема 0,05 м3 до объема 0,2 м3 при температуре 500 К.
27. Рассчитайте абсолютную энтропию 1 моль этанола
С2 Н6О(ж) 
при
температуре 298 К и давлении 2,5  10 Па.
4
28. Рассчитайте изменение энтропии, происходящее при расширении до 400
см и одновременном нагревании до 50 ºС криптона ( Cv  12,5 Дж /( моль  К ) , объ3
емом 100 см3, содержащегося в контейнере при 25 ºС и давлении 1,013  10 Па.
5
29. Рассчитайте изменение энтропии 0,5 моль кислорода, находящегося в
стандартных условиях, при уменьшении давления до 0,20  10 Па и повышении тем5
пературы
до
500
К.
При
расчетах
C op  C op ,298(O2 )  29,37 Дж /( моль  К ) .
принять,
что
C op  const
и
30. При температуре 27 ºС и давлении 1,013  10 Па в сосуде вместимостью
3
0,1 м находится кислород, в другом вместимостью 0,4 м3 – азот. Найти изменение
энтропии при взаимной диффузии газов из одного сосуда в другой при p, T  const .
5
Считать оба газа идеальными.
31. Вычислить изменение энтропии
 p  const 
при смешении 1 моль аргона,
взятого при температуре TAr  293 K , с 2 моль азота, взятого при температуре
TN 2  323 K . Теплоемкость аргона C p ( Ar )  20,8 Дж /( моль  К )
и азота
C p ( N2 )  29,4 Дж /( моль  К ) .
32. Вычислите изменение энтропии в процессе затвердевания 1 моль воды при
температуре –10 ºС, если при 0 ºС мольная энтальпия плавления воды
о
H пл
 5980 Дж / моль , а мольные теплоемкости при постоянном давлении жид-
кой
воды
С рж( Н 2О )  75,3 Дж /( моль  К )
и
льда
С тв
р ( Н 2О )  37,62 Дж /( моль  К ) .
33. Пользуясь данными таблицы стандартных термодинамических характеристик веществ, определите изменение энтропии химической реакции:
CO  Cl2  COCl2 при температурах 1400 К и стандартных исходных давлениях
реагентов.
34. В результате расширения 20 кг водорода при 300 К объем газа увеличился в
1000 раз. Вычислите изменение энергии Гиббса в этом процессе, считая водород идеальным газом.
35. Рассчитайте величину F при изобарно-изотермическом испарении 1
моль H 2O при 373 К и давлении 1,0133  10 Па .
5
36. При температуре кипения 329,7 К и давлении 1,0133  10 Па испаряется
5
1 моль ацетона, а затем изотермически расширяется до давления 1,0133  10 Па .
4
Рассчитайте величину G в этом процессе.
37. Оценить
термодинамическую вероятность протекания процесса
СO  3H 2  CH 4  H 2O при температуре 900 К и стандартных исходных давлениях реагентов.
38. Рассчитайте изменение энтропии при образовании 1 моль воздуха смешением азота и кислорода при 298 К. Воздух состоит из азота (80 об. %) и кислорода (20 об. %).
39. Нагревают 14 кг азота при 273 К и постоянном объеме до тех пор, пока его
температура не станет равной 373 К. Рассчитайте изменение энтропии в этом процессе,
считая азот идеальным газом. Зависимость теплоемкости азота при постоянном объеме от
температуры выражается уравнением
Сv  19,56  4,27  103Т Дж /( моль  К ) .
40. Рассчитайте величину G при изобарическом нагревании 1 моль газообразного хлороформа от 310 до 360 К, пользуясь справочными данными, считая температурный коэффициент энергии Гиббса (изобарно-изотермического потенциала) величиной постоянной.
41. Рассчитайте абсолютную энтропию 1 моль воды при 473 К и
o
1,0133  105 Па , пользуясь справочными данными. Теплоемкость газообразной воды
С р  34,4 Дж /( моль  К ) .
42. В результате сжатия 16 кг О2 при 400 К давление увеличилось в 100 раз. Вычислите изменение энергии Гельмгольца (изохорно-изотермического потенциала), считая кислород идеальным газом.
43. Рассчитайте стандартные изменения энтропии и энергии Гельмгольца (изохорно-изотермического
потенциала)
при
298
К
для
реакции
4 NO  6H 2O( ж)  4 NH3  5O2 , пользуясь справочными данными.
44. Рассчитайте изменение энтропии при нагревании 8 кг метана от 300 до 500 К
при постоянном давлении. Воспользуйтесь справочными данными, считая, что зависимость
теплоемкости
от
температуры
выражается
уравнением
С р  а  b  Т Дж /( моль  К ) .
45. Под давлением 1,96  10 Па нагревают 0,002 м3 аргона до тех пор, пока его
5
объем не увеличится до 0,012 м3. Каково изменение энтропии в этом процессе, если
начальная температура была 400 К?
46. Для реакции H 2( г )  Cl2( г )  2 HCl( г ) изменение энергии Гиббса при 298 К
равно G298  190,5 кДж . Рассчитайте величину GT для этой реакции при 348
К, пользуясь справочными данными и считая, что изменение энтропии в ходе этой реакции не зависит от температуры.
o
o
47. Определите изменение энтропии в процессе перехода 1 кмоль FeS из  - в
- кристаллическую модификацию, если переход совершается при 411 К, а стандартные теплоты образования -FeS и -FeS соответственно равны: – 95,4 и – 91,0
кДж/моль.
48.
Рассчитайте величину F при изобарно-изотермическом испарении 1
моль воды при 373 К и давлении 1,0133  10 Па .
5
49.
В каком из обратимых процессов с 1 моль идеального газа изменение
энтропии будет наибольшим: 1) изобарическое нагревание от 300 до 400 К; 2) изохорическое нагревание от 300 до 400 К; 3) изотермическое расширение от 300 до 400 м3; 4)
адиабатическое расширение от 300 до 400 м3?
50.
Определите изменение энтропии при смешении 2,3 г этилового спирта
при 343 К и 5,75 г этилового спирта при 163 К. Теплоемкость спирта считать постоянной и равной 111,4 Дж /( моль  К ) . Принять, что изменение объема в процессе
смешения равно нулю.
51.
Определить изменение энергии Гиббса при равновесной конденсации 1
кмоль водяного пара при 373 К и давлении 1,0133  10 Па , если теплота испарения
5
воды равна 40,7  10
6
Дж / кмоль , а изменение энтропии воды при испарении
109  103 Дж /(кмоль  К ) .
52.
При температуре 119,6 К давление пара раствора с массовой долей 5 %
неизвестного нелетучего вещества в жидком растворителе равно 84990 Па, плотность
этого раствора (d) равна 2160 кг/м3:

вычислить молярную массу растворенного вещества (молярная масса
растворителя 83,5 г/моль);
 определить молярную и моляльную концентрации раствора;
 вычислить осмотическое давление раствора;
 построить кривую р=f(Т) для данного раствора и растворителя;
 вычислить эбулиоскопическую постоянную всеми возможными способами
и сравнить эти величины между собой при нормальной температуре кипения;
 вычислить криоскопическую постоянную.
53.
Дана зависимость состава (%, мольные) пара жидкой (х) и газообразной
(у) фаз от температуры (Т) для бинарной жидкой системы при постоянном давлении Р.

определить температуру кипения системы, содержащей а % (масс.) компонента А; каков состав первого пузырька пара; при какой температуре исчезнет последняя капля жидкости и каков ее состав;
 какой компонент и в каком количестве может быть выделен из системы, состоящей из б кг вещества А и в кг вещества В?
 какое количество и какого компонента надо добавить к смеси, указанной в п.
5, чтобы получилась азеотропная смесь?
 какое количество вещества А (кг) будет в парах и в жидкой фазе, если 2 кг
смеси, содержащей а % вещества А, нагреть до температуры Т1?
54. По диаграмму фазового состояния, зная температуру кристаллизации двухкомпонентной системы:
 Обозначить точками: I – жидкий плав, содержащий х % (мольн.) вещества А при
температуре Т K; II – плав, содержащий х % (мольн.) вещества А, находящийся
в равновесии с кристаллами химического соединения; III – систему, состоящую
из твердого вещества А в равновесии с расплавом, содержащим у % (мольн.)
вещества А; IV – равновесие фаз одинакового состава; V – равновесие трех фаз.
 Указать, в каком физическом состоянии находятся системы, содержащие х, у,
а (мольн.% или масс.% ) вещества А при температуре Т K? Что произойдет с
этими системами, если их охладить до температуры Т2 К?
 Рассчитать, какой компонент и в каком количестве кристаллизуется, если 2
кг сплава, содержащего х% и у % (мольн.) вещества А, охладить от Т1 до Т2?
55.
При 1,01  10
5
Па и температуре плавления 234,3 К жидкая ртуть имеет
3
3
плотность 13,69 г / см , а твердая – 14,19 г / см . Рассчитайте температуру плавления ртути при давлении 3,78  10 Па , если теплота плавления равна 9,74 Дж / г .
7
56.
Зависимость температуры плавления нафталина от давления выражается
уравнением t ( C )  79,8  3,7  10
o
7
Р  1,88  1011 Р 2 (давление выражено в паска3
лях). Разность удельных объемов жидкого и твердого нафталина равна 0,146 см / г .
Рассчитайте теплоту ( Дж/ г ) плавления нафталина при давлении 5,07  10
57.
6
Па .
3
Определите молярный объем ( м / кмоль ) жидкого дейтерия при 18,65
К, если при этой температуре
Н пл  196 Дж / моль
и
dp
dT
молярный
 4,1  10 6 Па / К , теплота плавления
объем
кристаллического
дейтерия
Vкр  2,05  10 2 м3 / кмоль .
58.
Определите, на какую величину надо повысить давление, чтобы ртуть плавилась при 236,3 К, если при температуре тройной точки (234,3 К) теплота плавления
Н пл  2266 Дж / моль , а молярные объемы твердой и жидкой фаз соответственно
3
равны 14,14 и 14,65 см / моль .
59.
Понижение давления насыщенного пара над водным раствором нитрата
натрия по сравнению с чистой водой при 293 К равно 0,963 Па . Давление насыщенного пара воды при этой температуре 2338 Па. Раствор содержит 0,0849  10
3
кг
нитрата натрия в 0,1 кг воды. Рассчитайте понижение температуры замерзания раствора, если при 273 К теплота плавления льда Н пл  6,0166 кДж / моль .
60.
Определите, пользуясь справочными данными, на какую величину понизится давление насыщенного пара над 1 кг воды при 298 К, если в ней растворить
17,1  10 3 кг Al 2 ( SO4 ) 3 . Кажущуюся степень диссоциации соли принять равной 0,5.
61.
Раствор, содержащий 0,001 кг нелетучего вещества с молярной массой
186 г/моль в 0,1 кг воды, замерзает на 0,10 С ниже температуры замерзания растворителя. Криоскопическая постоянная воды равна 1,86. Определите степень диссоциации
растворенного вещества, учитывая, что каждая молекула в растворе может распадаться
на три частицы.
62.
Температура замерзания чистого бензола выше температуры замерзания
раствора, содержащего 0,2242  10
С.
3
кг камфоры и 30,55  10 3 кг бензола, на 0,246
Теплота
плавления
бензола
при
температуре
замерзания
равна
Н пл  9,8 кДж / моль . Определите молярную массу камфоры.
63.
Удельная теплота испарения воды при нормальной температуре кипения
равна 2255 кДж / кг . Определите повышение температуры кипения водного раствора, содержащего 0,005 моль растворенного нелетучего вещества в 0,200 кг воды.
Подсчитайте осмотическое давление 0,05М раствора Na 2 SO4 при 300
К, если кажущаяся степень диссоциации сульфата натрия   0,8
65.
По графику
64.
80
60
о
t, С
70
50
40
30
0
20
С6 Н14
40
60
80
100
С5 Н12
состав, мол. %
а) рассчитайте количество моль жидкости и пара, находящихся в равновесии при 60 С, если система содержит 6 моль С5 Н 12 и 14 моль С6 Н14 ;
б) определите температуру начала кипения раствора, содержащего 172 кг
С6 Н14 и 216 кг С5 Н12 .
66.
По графику
о
t, С
118
108
98
0
Н2 О
20
40
60
состав, мол. %
80
100
СН3 СООН
а) укажите температуры начала и конца конденсации системы, содержащей 80
% воды. Каков состав первых капель жидкости в начале конденсации?
б) вычислите в массовых процентах состав раствора, который начнет кипеть
при 105 С.
67.
Определите массу пара и массу жидкости, если 1 кг жидкости, содержащей 30 % (мольн.) СCl 4 , нагрет до 60 С (по графику).
80
t, оС
70
60
50
40
30
0
(С2Н5)2O
40
60
80
состав, мольн. %
100
СCl4
По графику определите:
80
о
t, С
68.
20
70
60
0
С2Н5OH
20
40
60
80
100
СCl4
состав, мольн. %
а) число компонентов К, фаз Ф и степеней свободы С для системы, содержащей 65 % СCl 4 при 63 С.
б) сколько моль спирта перейдет в пар, если систему, содержащую 20 моль
спирта и 20 моль СCl 4 нагреть до 65 С?
в) какой компонент и в каком количестве (кг) можно выделить в пределе в
чистом
виде
при
ректификации
50
кг
смеси,
содержащей
20 масс.% спирта?
69. По графику определите:
130
t, оС
120
110
100
90
80
0
20
40
Н2O
60
80
состав, мольн. %
100
HNO3
а) каков будет в пределе состав дистиллята и кубового остатка в результате ректификационной перегонки раствора, содержащего 85 % H 2O ?
б) рассчитайте количество пара (кг), которое получится при нагревании 10 кг
раствора, содержащего 30 мол.% воды до 115 С.
в) какого компонента и какое количество (кг) нужно добавить к смеси, содержащей 2 моль HNO 3 и 8 моль H 2O , чтобы получить азеотропную смесь?
70. Система, содержащая 80 % А, нагревается, начиная с 100 С:
500
3
о
t, С
400
300
2
200
4
1
5
100
0
A
20
40
60
состав, мольн. %
80
100
B
а) укажите температуры начала и конца плавления, а также состав первых капель жидкости. При каком содержании компонента А (%) система имеет наиболее
низкую температуру плавления?
б) определите по графику, какой компонент и в каком количестве выделится в
твердом состоянии при охлаждении 0,50 кг смеси, содержащей 80 % (мольн.) В, от
400 С до 250 С ( М А  100 г / моль; М В  120 г / моль ).
71. Жидкий расплав, содержащий 60 % А, охлаждают, начиная с 900 С (см.
рис.). При какой температуре начнут выпадать кристаллы химического соединения и при какой – кристаллы компонента В?
900
о
t, С
700
500
300
100
0
A
20
40
60
80
состав, мольн. %
100
B
72. Какие фазы находятся в равновесии в условиях, обозначенных точками 1, 2,
3 и 4 на рисунке?
t, оС
400
1
200
2
4
3
0
0
Bi
20
40
60
состав, мольн. %
80
100
Pb
Часть 2
1. Рассчитать константу равновесия процесса N 2 ( г )  3H 2 ( г )  2 NH 3 ( г ) исходя из
стехиометрического состава исходной смеси. При достижении равновесия в реакционной смеси находится 1,75 моль аммиака и давление установилось 3,15 кПа.
2. Расчет константы равновесия процесса А( г )  2 В( г )  С( г ) исходя из нестехиометрического состава исходной смеси при давлении р. Исходная смесь содержит а
моль вещества А и b моль вещества В.
3. Рассчитать константу равновесия процесса N 2 ( г )  3H 2 ( г )  2 NH 3 ( г ) , если исходные количества азота 2 моль, а водорода 1 моль. При достижении равновесия в реакционной смеси находится 1,25 моль аммиака и установилось давление 3,95 кПа.
4. Константа равновесия реакции окисления СО равна 20,89 при Т  2000 К и
р  1 атм . Определить состав равновесной смеси (мольн. %), если исходная смесь состоит из (мольн. %): 7 % СО , 11 % О2 и 82 % N 2 .
5. Вычислить константы равновесия К р и К с реакции 1 / 2 N 2 O4  NO 2 , если
степень диссоциации   0,533 , а давление 5, 49  10 Па при Т  323 К .
4
6. Константа равновесия реакции CO  H 2 O  CO 2  H 2 при температуре
980 К равна 1. Будет ли протекать реакция, если:

[CO] = 2,0 моль/л; [Н2О] = 5,0 моль/л; [СО2] = 1,5 моль/л; [Н2] = 5,0 моль/л;

[CO] = 1,5 моль/л; [Н2О] = 0,25 моль/л; [СО2] = 4,0 моль/л; [Н2] = 6,0 моль/л;

[CO] = 10,0 моль/л; [Н2О] =2,5 моль/л; [СО2] = 2,5 моль/л; [Н2] = 10,0 моль/л.
7. PbS  2O2  PbO 2  SO2 при температуре 1000 К и стандартных исходных
давлениях реагентов.
8. Рассчитать К р для реакции СO  Cl 2  COCl 2 при температуре 1400 К и
стандартных исходных давлениях реагентов.
9. Расчет теплового эффекта химической реакции исходя из зависимости константы равновесия от температуры.
10.
Давление диссоциации MgCO3 при 813 К равно 0,996  10 Па, а при
843 К – 1,786  10
5
5
Па. Вычислить тепловой эффект реакции разложения магнезита
MgCO 3( тв )  MgO( тв )  CO2( г ) и рассчитать, при какой температуре давление
диссоциации будет равно 1,013  10 Па.
5
Зависимость константы равновесия реакции 2 H 2  CO  CH 3OH ( г ) от
температуры
выражается
уравнением
11.
3724
 9,1298  lg Т  0,00308  Т  3,408 . Определите тепловой эффект реT
о
акции Н при 500 К.
lg K 
Для реакции A( г )  2 B( г )  D( г )  3C( г ) (Кр = 0,6) необходимо определить равновесный выход вещества и степень превращения веществ А и В. Даны
начальные давления исходных веществ А и В, которые соответственно равны 0,4 и 0,8
атм.
13.
K p – константа равновесия реакции 3 / 2 H 2  1 / 2 N 2  NH 3 , а K p –
12.
константа равновесия реакции 3H 2  N 2  2 NH 3 . Будет ли различие в величинах
K p и K p при одинаковой температуре? Напишите математическое соотношение
между K p и K p .
14.
Выразите в общем виде Кр и Кс для реакции CO  2 H 2  CH 3 OH газ ,
если при данной температуре Т и общем давлении в системе Р равновесное количество
моль метанола равно х, а начальные количества компонентов, взятых для реакции, составляют 1 моль СО и 3 моль Н2.
15.
Диссоциация оскида азота (IV) протекает по уравнению N 2 O4  2NO2 .
При 298 К и Р  1,0  10 Па N 2 O4 диссоциировала на 18,5 %. Определите степень
5
диссоциации при той же температуре, если Р  0,5  10 Па .
5
16.
Для реакции N 2 O4  2NO2 при 328 К К р  1,38  10 Па . Сколько
5
моль N 2 O4 следует поместить в сосуд емкостью 1 м3, чтобы при наступлении равновесия концентрация NO2 в нем была 0,1 моль/м3?
17.
Теплота образования PCl 5 ( тв ) в стандартных условиях при 298 К равна
–463,5 кДж/моль. Как нужно изменить давление и температуру, чтобы увеличить равновесный выход пентахлорида фосфора в реакции его образования?
18.
Рассчитайте константу равновесия реакции 2 Ag ( тв )  1 O2  Ag 2O( тв )
2
при 298 К, если давление диссоциации
Ag 2 O при этой температуре равно
5  10 9 Па .
19.
В какую сторону сместится равновесие в реакции COCl 2  CO  Cl 2
при добавлении к равновесной системе инертного газа при постоянном общем давлении?
20.
Для реакции N 2  O2  2 NO зависимость константы равновесия от
температуры выражается уравнением lg K p  
9490,7
 0,02 lg T  1,43 .
T
Выведите уравнение зависимости теплового эффекта этой реакции от температуры.
21.
В вакуумированный сосуд объемом 1 л поместили 5,96  10
3
моль
твердого иода. При нагревании иод возогнался и частично диссоциировал. При 973 К в
сосуде установилось давление 0,497  10 Па . Рассчитайте константу равновесия Кр
5
реакции I 2( газ)  2 I ( газ) при этой температуре.
22.
Пользуясь данными справочника, определите степень превращения угле-
кислого газа по уравнению реакции CO2  H 2  CO  H 2 O , если в сосуд постоянного объема при 298 К было введено 44 кг СO2 и 2 кг Н2.
23.
Общее давление в равновесной системе NH 4Cl( тв )  NH 3газ  HCl( газ)
равно Р.
давление.
24.
Выразите
константу
равновесия
Кр
этой
реакции
через
общее
Константа равновесия Кр реакции Ca(OH ) 2  CaO  H 2O( газ) при
772 К равна 0,4  10 Па , а при 807 К – 0,8  10 Па . Считая величину теплового эф5
5
фекта реакции постоянной в интервале температур от 750 до 810 К, рассчитайте Кр этой
реакции при 750 К.
25.
Рассчитайте, пользуясь справочными данными, стандартное сродство
о
G298
для реакции 2 NO  O2  2 NO2 и определите направление её самопроизволь-
ного протекания в стандартных условиях.
26.
При некоторой температуре общее равновесное давление в системе
NH 4Cl( тв )  NH 3газ  HCl( газ) равно 0,5  10 3 Па . Рассчитайте Кр этой реакции
2
при данной температуре ( Па ).
27.
Рассчитайте, пользуясь справочными данными, константу равновесия Кр
(Па-1) реакции SO2  Cl 2  SO2 Cl 2 при 298 К. Все вещества в идеальном газообразном состоянии.
28.
Определите, пользуясь справочными данными, значение температурного
коэффициента константы равновесия d ln K p / dT для реакции CO  Cl 2  COCl 2
при 298 К.
29.
При 767 К и общем давлении 0,99  10 Па оксид азота (IV) диссоции5
рует по уравнению 2 NO2  2 NO  O2 на 56,5 %. Определите давление, при котором
степень диссоциации NO 2 будет равна 80 %.
30. Начальные концентрации эфира и NaOH в реакции омыления одинаковы –
0,02 моль/л. Концентрация щелочи уменьшалась во времени следующим образом:
Время, мин
СNaOH, моль/л
0
0,02
5
15
0,0128 0,00766
23
0,0054
Найти порядок реакции и константу скорости реакции.
35
0,00426
порядок
и
константу
скорости
реакции
К 2 S 2 O8  2 KJ  2 K 2 SO4  J 2 , протекающей при температуре 298,2 К, пользуясь
следующими данными о ходе процесса во времени  , мин с начала реакции
31.
Определите
Время, мин
5
2,7
V Na2 S 2O3 * ,мл
*
15
7,1

45
15,0
21,5
VNa2 S2O3 – объем израсходованный на титрование 25 мл пробы.
32. Пары вещества А разлагаются по реакции A( г )  В  С
 D(г) .
(г)
(г)
Объем сосуда постоянный. Определите порядок реакции по изменению общего давления в ходе реакции.
Время, мин
Давление Р , Па
0
41,5
6,5
54,3
13,0
64,9
19,9
74,9
33.
Начальные концентрации эфира и NaOH в реакции омыления – одинаковые – 0,02 моль/л. Концентрация щелочи уменьшалась во времени следующим образом
Время, мин
СNaOH, моль/л
0
0,02
5
0,0128
15
0,00766
23
0,0054
35
0,00426
Найти порядок реакции графическим методом и константу скорости реакции.
34. Исследовалась кинетика каталитического распада аммиака на простые вещества на вольфрамовой нити, нагретой до 1100 С, было найдено, что время необходимое для разложения половины всего количества аммиака (причем вначале азот и водород отсутствуют), зависит от начального давления аммиака следующим образом:
 1 , мин
2
Давление Рo , Па
7,6
3,7
1,7
35637
17332
7973
35. Для определения порядка реакции, протекающей по уравнению
A( г )  В ( г )  С ( г )  D ( г ) (начальные количества реагирующих веществ эквивалентны), были проведены три опыта
Объем титранта,
Опыт
Время, ч
израсходованный
на титрование пробы, мл
1
0
60,2
30
15,05
2
0
40,4
45
10,1
3
0
30,3
60
7,58
36.
При взаимодействии веществ A и В были проведены два опыта
Опыт
Время, ч
0
6
0
8,2
1
2
Концентрация, моль/л
0,00646
0,00500
0,00254
0,00179
Определить порядок реакции.
37.
Константы скорости реакции второго порядка при 328,2 и 298,2 К соответ1
1
1
1
ственно равны 0,01 л  моль  мин
и 0,001 л  моль  мин . Вычислите константу скорости этой реакции при 343,2 К, температурный коэффициент.
38. Даны константы скорости реакции разложения органической кислоты в
водном растворе:
Т, К
273,2
293,2
313,2
333,2
k  10 5 , мин1
2,46
47,5
576
5480
Определить графически энергию активации и значение предэкспоненциального
множителя. Определить  1 при температуре 373,2 К.
2
39. Определите энергию активации реакции, для которой при повышении
температуры от 295 до 305 К скорость реакции удваивается.
40. Пользуясь зависимостью между временем полураспада и начальным давлением, определите порядок реакции конверсии параводорода в ортоводород при 923 К
Р о  10 2 , Па
1 ,с
66,65
133,3
266,6
533,2
648
450
318
222
2
41.
Сопоставьте константы скоростей двух реакций второго порядка, если
исходные концентрации обоих реагирующих веществ одинаковы. Значения исходных
концентраций и периоды полупревращения для этих реакций:
Реакция
С о , моль / л
 1 , мин
1-я реакция
2-я реакция
1,5
2,0
200
300
2
42.
Рассчитайте предэкспоненциальный множитель в уравнении Аррениуса
при 393 К, если при этой температуре константа скорости реакции равна
4,02  104 с 1 , при 413 К – 19,83  104 с 1 .
43.
Определите порядок реакции 3 А( газ)  А3( тв ) . Давление исходного вещества в одном опыте упало от 0,252  10 Па до 0,205  10 Па за 31 ч,
5
5
а в другом опыте, который проводился в том же сосуде при той же температуре, – от
0,105  105 Па до 0,102  105 Па за 20 ч.
44.
При 583 К AsH 3( газ) разлагается с образованием As (тв ) и Н 2 . Во время реакции при постоянных объеме и температуре общее давление в системе изменяется следующим образом:
Р  10 3 , Па
97,75
107,41
109,05
111,35
0
5,6
6,5
8,0
1 ,ч
2
Определите порядок данной реакции и рассчитайте ее константу скорости.
45.
При помощи правила Вант-Гоффа вычислите, при какой температуре реакция практически закончится через 15 мин, если при 293 К на это требуется 2 ч. Температурный коэффициент для этой реакции   3 .
46.
Константа скорости реакции омыления уксусноэтилового эфира щело1
1
чью при 283 К равна 2,38 мин  моль  л . Рассчитайте время половинного разложения эфира, если 1 л 0,05н раствора эфира смешать с 1 л 0,1н раствора щелочи. Реакция омыления эфира щелочью подчиняется кинетическому уравнению 2-го порядка.
47.
Скорость реакции второго порядка равна 4,5  10
7
моль /( л  с) при
концентрации одного реагента 0,015 моль/л и другого 0,25 моль/л. Рассчитайте константу скорости в см /( моль  с) .
3
48.
Реакция термического разложения этана является реакцией 1-го порядка.
При 823 К константа скорости этой реакции равна 2,5  10 с
5
1
, а при 903 К –
141,5  105 с 1 . Рассчитайте период полупревращения для этой реакции при 873 К.
49.
В некоторой реакции при изменении начальной концентрации от 1 до 3
моль/л период полупревращения уменьшается с 3 ч до 20 мин. Каков порядок этой реакции и чему равна константа скорости?
В результате взаимодействия формальдегида с перекисью водорода образуется
муравьиная
кислота
(реакция
второго
порядка)
HCHO  H 2O  HCOOH  H 2O . Если смешать равные объемы 1М растворов
50.
H 2 O2 и HCHO , то через 2 ч при 333 К концентрация муравьиной кислоты становится равной 0,214 моль/л. Вычислите константу скорости реакции и определите, через
какое время прореагирует 90 % исходных веществ.
51.
Константа скорости реакции при 298 и 323 К соответственно равна
1
0,0093 и 0,0806 мин . Определите энергию активации этой реакции.
52.
Разложение некоторого вещества является реакцией 2-го порядка с энергией активации 23,1 кДж/моль. При 300 К разложение этого вещества проходит со
скоростью 95 % в 1 ч. Вычислите температуру, при которой это вещество разлагается
со скоростью 77,5 % в 1 мин.
53.
Водный раствор, содержащий массовую долю СаС12, равную 5 %, имеет
при 298 К плотность р = 1,039 г/см3 и удельную электрическую проводимость 6,4310–2
См/см. Определите молярную электрическую проводимость.
54.
В ячейку для измерения электрической проводимости, заполненную 0,06
М раствором СН3СООН, помещены параллельные электроды площадью 3 см2 на расстоянии 2 см друг от друга. При напряжении 10 В через раствор при 298 К идет ток силой 4,30610-3 А. Пренебрегая особенностями конструкции ячейки, определите степень
диссоциации, константу диссоциации и рН раствора, если при указанной температуре
подвижности ионов H  и CH 3COO  соответственно равны 349,8 [См  см2  моль1 ]
1
и 40,90 [См  см  моль ] .
55.
Рассчитайте при 298 К константу равновесия реакции
2
MnO 2  4 H   2 Fe 2  Mn 2  2 Fe 3  2 H 2 O , пользуясь данными справочника о стандартных электродных потенциалах.
56.
По данным о стандартных электродных потенциалах меди и цинка рассчитайте ЭДС элемента, составленного из полуэлементов


Zn  Zn 2 a

 0,02  Сu 2  , a
Zn2
Cu 2

 0,3  Cu .
Выразите константу полной диссоциации угольной кислоты H 2 CO3
через степень диссоциации  и общую концентрацию электролита C .
58.
Раствор слабой кислоты HA при 298 К и разведении 32 л имеет эквива57.
лентную электропроводность 9,2 Ом
нии она равна 389 Ом
1
1
1
 см 2  моль экв
, а при бесконечном разведе-
1
 см 2  моль экв
. Рассчитайте концентрацию ионов водорода
в этом растворе и константу диссоциации кислоты.
59.
Напишите формулу, связывающую удельную электропроводность  ,
константу ячейки  и сопротивление раствора элеткролита R x .
60.
При 291 К удельная электропроводность насыщенного раствора хлорида
серебра в воде равна 1,37  10
6
Ом 1  см 1 . Удельная электропроводность воды при
Ом 1  см 1 . Вычислите концентрацию хлорида
серебра в чистой воде, считая раствор предельно разбавленным и    1 . Воспользуйэтой же температуре равна 4  10
8
тесь данными справочника.
61.
Эквивалентная электропроводность раствора монохлоруксусной кислоты с
разведением 512 л/моль при 298 К равна 219,4 Ом
1
1
 см 2  моль экв
. Определите степень
диссоциации кислоты в этих условиях, если эквивалентная элеткропроводность монохлоруксуснокислого натрия при 298 К и бесконечном разведении равна 89,8
1
Ом 1  см 2  моль экв
. Предельные подвижности ионов натрия и водорода соответ-
ственно равны 50,1 и 349,8 Ом
1
1
 см 2  моль экв
.
62.
Эквивалентная электропроводность цианоуксусной кислоты в воде при
298 К при разных концентрациях равна
С, моль/л
 , Ом
1
 см 
2
0,007335
193,9
1
моль экв
0,001856
282,6
0,000466
347,0
0
386,1
Рассчитайте среднее значение константы диссоциации.
63.
Определите, пользуясь справочными данными, на сколько изменится рН
раствора HClO 4 в воде при 298 К, если концентрацию изменить от 0,1 до 0,5
моль/1000 г воды.
64.
Удельная электропроводность 1 %-ного (масс.) водного раствора пропионовой
кислоты C 2 H 5COOH при 298 К составляет 4,79  10
4
Ом 1  см 1 . Считая, что
3
плотность раствора равна 0,001 кг / см , определите рН этого раствора. Данные о
предельных подвижностях ионов возьмите из справочника.
65.
Эквивалентная электропроводность 0,002н раствора иодида калия в воде
при 298 К равна 146,7 Ом
1
1
 см 2  моль экв
. Чему будет равна эквивалентная элек-
тропроводность 0,001н раствора иодида калия? данные о подвижностях ионов возьмите из справочника.
66.
Напишите уравнение химической реакции (указав ее направление), протекающей в гальваническом элементе в стандартных условиях при 298 К:
Pt Mn2  , MnO4 , H  Co3 , Co2  Pt
67.
Рассчитайте раворимость хлорида серебра в воде при 353 К, если при
этой температуре ЭДС гальванического элемента
Ag
AgCl
нас. р  р
AgNO3 Ag
0,05 М
равна 0,199 В, а коэффициент активности иона Ag

в 0,05М растворе нитрата серебра
при 393 К равен 0,9.
68.
Составьте элемент, в котором протекает следующая химическая реакция
1 Hg2Cl2  1 H 2  Hg  HCl .
2
2
69.
Электродвижущая сила элемента Cd CdCl2 , AgCl Ag Cd при 298
раствор
тв .
К равна 0,675 В, а температурный коэффициент ЭДС этого элемента равен
 6,5  10 4 В / К . Напишите уравнение реакции, протекающей в этом элементе, и
вычислите G, S и H для этой реакции при 298 К.
70.
Рассчитайте произведение растворимости бромида серебра при 323 К,
если при этой температуре стандартные потенциалы бромсеребряного и серебряного
электродов соответственно равны 0,046 и 0,749 В.
71.
Рассчитайте ЭДС гальванического элемента без переноса
Cu CuSO4 , Hg 2 SO4 Hg Cu
раствор
М 1
тв .
при 298 К, пользуясь данными справочника.
72.
Напишите уравнение Нернста для окислительно-восстанови-тельного
электрода, на котором протекает реакция с участием ионов водорода
рОК  qH   ne   rB ( аОК , аВ, а
Н
– активности окисленной и восстановлен-
ной форм и иона водорода в растворе соответственно).
73.
Рассчитайте стандартный электродный
потенциал
полуэлемента
Ag AgJ , KJ при 286 К, если при этой температуре произведение растворимости
тв
16
иодида серебра 0,32  10 , а стандартный электродный потенциал серебряного электрода 0,944 В.
74.
Температурный коэффициент ЭДС гальванического элемента с одноэлектронным переходом равен 0. Чему равен тепловой эффект Н реакции, протекающей в этом элементе, если ЭДС равна 1,1 В?
75.
Для гальванического элемента, работающего в обратимых условиях, ЭДС
при 298 К больше, чем при 273 К. Работает этот элемент с выделением или поглощением тепла?
76.
Пользуясь справочными данными, рассчитайте при 298 К ЭДС следующего элемента:
Pt, H 2
Р Н 2 1 атм
NH 4OH СH 3COOH
раствор
0, 01 моль / л
раствор
0,1 моль / л
Н 2 , Pt
PH 2 1 атм
К какому типу можно отнести этот элемент (концентрационный, химический, с переносом, без переноса)? При расчете воспользуйтесь справочными данными.
77.
Составьте гальванический элемент, в котором протекает реакция по

2

уравнению 5PbO2  J 2  8H  5SO4  5 PbSO 4  2 JO3  4 H 2O .
78.
По данным справочника рассчитайте при 298 К константу равновесия ре
2

акции 5PbO2  J 2  8H  5SO4  5 PbSO 4  2 JO3  4 H 2O .
79.
Гальванический элемент
Hg , Hg 2Cl2  KCl(aq)  MnO4 , Mn 2  , H   Pt
C=1M
использовали для определения рН раствора. Если активности ионов MnO 4 и Mn 2 
равны 0,1 и 0,01 моль/л соответственно, то ЭДС этого элемента 1,07 В. Определите
рН раствора. Данные о стандартных электродных потенциалах возьмите в приложении.
80.
Для
окислительно-восстановительного
элемента
типа
Pt MnO4 , MnO42 MnO4 , Mn 2 Pt при температуре 298 К, по данным, приведенным в
приложении о стандартных электродных потенциалах полуэлементов, написать уравнения и вычислить константу равновесия реакции окисления–восстановления и электродвижущую силу элемента, если активности веществ в растворе равны:
a  =0,009; a 2  =0,014; a  =0,001; a 2 =0,07.
MnO4
MnO4
MnO4
Mn
81. На основании приведенных данных для насыщенного раствора трудно
растворимой соли MgC2O4 (Т=281К) найдите растворимость соли в воде и произведение растворимости:
Молярные электрические проводимости веществ
r  10 4 , Ом/м
MgC2O4
Н2О
0,005
0,537
82.
в  ва
при бесконечном разведении,  
Mg (ClO3 ) 2 – 20,16; H 2C2O4 – 75,4; HClO3 – 22,83
Для реакции
C6 H 4O2  2 H   2e  C6 H 4 (OH ) 2 , протекающей
обратимо в гальваническом элементе, дано уравнение зависимости электродвижущей
силы от температуры:
E  0,6990  7,4  10 4 (Т  298) .
При температуре 273 К
вычислить электродвижущую силу (Е), изменение энергии Гиббса, изменение энтальпии, изменение энтропии, изменение энергии Гельмгольца. Расчет производите для 1
кмоль реагирующего вещества.
83. Для элементарной реакции nA B обозначим период полураспада A через
t 1/2, а время распада A на 75% - через t 3/4. Докажите, что отношение t 3/4 / t 1/2 не зависит от начальной концентрации, а определяется только порядком реакции n.
84. Скорость бактериального гидролиза мышц рыб удваивается при переходе от
температуры -1.1о С к температуре +2.2 оС. Оцените энергию активации этой реакции.
85. Для реакции H2 + I2
2HI константа скорости при температуре 683 К равна
0,0659 л/(моль. мин), а при температуре 716 К - 0,375 л/(моль. мин). Найдите энергию
активации этой реакции и константу скорости при температуре 700 К.
86.
Выведите в общем виде константу равновесия Кр реакции:
2А +3В =С + 2D если общее давление в системе –Р, а исходные числа молей А и В равны соответственно 3 и 4.
Константа равновесия реакции 2CO  2 H 2  CO 2  CH 4 может быть
11088
 3,113  lg T  0,002852T  1,483 . Определите
найдена по уравнению: lg K (атм) 
T
тепловой эффект реакции при 600К.
88. При 494 С и общем давлении 742 мм рт. ст. оксид азота (IV) диссоциирует
по уравнению 2NO2=2NO+O2 на 56,5%. Определите давление (в Па), при котором степень диссоциации оксида азота (IV) будет равна 80%.
87.