Контрольная работа на тему Контрольная работа 150219-08

Задачи

10. С помощью стандартных теплот сгорания (табл. 6.3 приложение 6) вычислить тепловой эффект при 298 К реакции разложения глюкозы C6H12O6 (т) = 2C2H5OH (ж) + 2CO2 (г) при постоянном давлении ((H) и постоянном объёме ((U).
Решение:
Из табл. 6.3 приложение 6 выпишем стандартные теплоты сгорания веществ участвующих в реакции:

?Нсгор0, кДж/моль

C6H12O6 (т)
-2802

C2H5OH (ж)
-1371

CO2 (г)
-393,51


Определим тепловой эффект реакции при постоянном давлении исходя из следствия закона Гесса:


Далее определяем тепловой эффект при постоянном объеме:


где ?n – разность числа молей продуктов реакции и числа молей исходных веществ в газообразном состоянии.
?n = -2
R – универсальная газовая постоянная, R = 8,314 Дж/моль·К;
Т – температура, К.


Ответ: ?Н = 727,02 кДж; ?U = 731,98 кДж.
107-110. Определить константы равновесия КР и КС при 300 К для реакции, указанной в таблице ниже, зная равновесное общее давление газообразных партнеров А, В, и Z 8,0?104 Па и равновесное количество продукта Z, указанное в таблице (nZ). Начальные количества молей реагентов А и В равны соответствующим стехиометрическим коэффициентам, начальное количество продукта Z равно 0.
108
А + В = 1/2Z
0,45

Решение:
По определению, константами равновесия КР и КС реакции А + В = 1/2Z называются величины:


где рА, рВ и рZ – равновесные парциальные давления А, В и Z, СА, СВ и СZ – равновесные молярные концентрации А, В и Z.
Сосредоточимся сначала на константе КР. По закону Дальтона общее давление газовой смеси равно сумме парциальных давлений компонентов:
р = рА + рВ + рZ
причем парциальное давление любого компонента может быть найдено из общего давления, если известна мольная доля компонента в смеси:
рА = хАр, рВ = хВр, рZ = хZр
(мольная доля х – отношение числа молей данного компонента к числу молей всех компонент). Если парциальные давления в формуле для КР выразить через общее давление, то получится


Таким образом, начинать решение следует с вычисления равновесных чисел молей компонентов.
Для вычисления мольных долей компонентов, необходимо найти равновесные числа молей nА и nВ (nZизвестно из условия). Чтобы найти их, воспользуемся свойством стехиометрического уравнения, по которому изменения чисел молей ?ni реагирующих веществ не независимы, а связаны между собой через химическую переменную x:




где ni – конечные (равновесные) числа молей участников реакции, ni,0 – их числа молей. Так как известны все начальные числа молей и известно равновесное число молей Z, то можно вычислить x по данным для Z:


С помощью (4) вычисляем затем:
nА = nА,0 – аx = 1 – 1·0,9 = 0,1 моль
nВ = nВ,0 – bx = 1 – 1·0,9 = 0,1 моль,
Общее число молей в смеси при равновесии составляет n = nA + nB + nZ = 0,1 + 0,1 + 0,45 =0,650 моль. Поэтому
xA = 0,1/0,650 = 0,154, xB = 0,1/0,650 = 0,154, xZ = 0,45/0,650 = 0,692.
Подставив эти значения в уравнение (2), получим:


Для вычисления КС необходимо знать, как давление газа связано с его концентрацией. Так как в условии задачи об этом не сказано ничего, предположим, что компоненты смеси имеют свойства идеального газа. Для идеального газа pV = nRT, откуда следует n/V = p/RT и C = p/RT, так как n/V (число молей/объем) = С (молярная концентрация), то есть СА = pА/RT, СВ = pВ/RT, СZ = pZ/RT. Подставляя эти выражения в определяющее уравнение для КC (уравнение 1), получим:


Ответ: КР = 1,55·10-6 Па-3/2, КС = 1,93 (моль/м3)-3/2.
217. При температуре 27 °С осмотическое давление раствора сахара в воде равно 1,064(105 Па. Определить осмотическое давление этого раствора при 0 °С. (Пренебрегите влиянием температуры на плотность раствора).
Решение:
Для расчета осмотического давления используем формулу Вант-Гоффа:


где росм – осмотическое давление раствора;
С – концентрация раствора, моль/л;
R – газовая постоянная, 8,314 Дж/моль·К;
Т – температура, К.
Определим концентрацию рас