Друге і третє начало термодинаміки

51. Розрахуйте зміну ентропії при 25^оС для реакції: .

52. Складіть вираз, що дозволяє розрахувати абсолютну ентропію 1 моля чистої речовини при температурі Т.

53. Нарисуйте графік зміни ентропії води від температури в інтервалі від 10^оС до 110^оС і сталому тиску.

54. У термодинаміці існує таке співвідношення: , яке називається співвідношенням Максвела. Використовуючи це рівняння і рівняння стану ідеального газу виведіть рівняння для розрахунку зміни ентропії в ізотермічному процесі розширення.

55. Часткова похідна ентропії за температурою визначається рівнянням: .

Використовуючи це рівняння виведіть рівняння для розрахунку зміни ентропії при ізобарному нагріванні 1 моля газу від Т₁ до Т₂.

56. Використовуючи співвідношення: , виведіть рівняння для розрахунку зміни ентропії при ізотермічному стисненні 1 моля ідеального газу від р₁ до р₂.

57. При плавленні ентропія зростає на величину . Як при цьому змінюється ентропія навколишнього середовища, якщо процес плавлення оборотний?

58. Використовуючи довідкові дані, розрахуйте стандартну зміну ентропії в реакції: Н₂ + 0,5О₂ = Н₂О_(г), а) при 25^оС, б) при 300^оС.

59. У якому з процесів: ізотермічному, адіабатичному, ізохоричному чи ізобаричному при оборотному їхньому перебігу не відбувається зміни ентропії і чому?

60. Розрахуйте зміну ентропії 14 г СО при ізобарному нагріванні від Т₁ = 298 К до Т₂ = 400 К.

61. Обчисліть зміну ентропії реакції: СаС₂ + 2Н₂О_(г) = Са(ОН)₂ + С₂Н₂, при температурі 500 К і тиску 1,013^.10⁵ Па.

62. Для газоподібного бензолу С_р як функція температури виражається рівнянням: С_р = -33,94 + 0,472Т – 2,99^.10^-4Т² Дж/мольК. Знайдіть зміну ентропії 1 моля газоподібного бензолу при нагріванні його від 298 К до 1000 К. Знайдіть абсолютну ентропію бензолу при 1000К.

63. Серед перелічених параметрів назвіть інтенсивні: U, H, p, S, T, C_p, V, G, μ.

64. Якщо прямий процес самодовільний, то чи може зворотний процес теж бути самодовільним?

65. За допомогою співвідношення: δW' ≤ TdS – dU – pdV, знайдіть термодинамічну функцію, яка є критерієм самодовільного процесу і рівноваги в умовах сталості V і Т.

66. Система знаходиться при сталій температурі і об’ємі. Яку термодинамічну функцію необхідно вибрати у якості критерію рівноваги для цієї системи? Які умови рівноваги і самодовільного перебігу процесу при сталих Т і V?

67. Знайдіть зміну  при стисненні 1 моля рідкого бензолу від р₁ = 1,013^.10⁵ Па до р₂ = 5,065^.10⁵ Па при 0^оС. Стисливістю рідини у зазначеному інтервалі тиску знехтувати. Густина рідкого бензолу при 0^оС дорівнює 0,879 г/см³.

68. Обчисліть зміну ізобарного потенціалу 1 моля N₂ при ізотермічному стисненні його рід р₁ = 1,013^.10⁵ Па до р₂ = 3,04^.10⁵ Па. Газ вважати ідеальним, Т = 273 К.

69. Визначте рівноважний тиск для перетворення графіту в алмаз. При розрахунку зміни ΔG з тиском густину графіту і алмаза можна вважати незалежними від тиску і рівними 2,55 і 3,51 г/см³ відповідно. Необхідні дані по ентальпії і ентропії взяти з довідника.

70. Чи може хімічна реакція, що відбувається за сталих р і Т, для якої зміна ентропії менше нуля, бути самодовільною?

71. При нагріванні ідеального газу від 100^оС до 200^оС при сталому тиску зміна енергії Гіббса ΔG склала –26850 Дж (тобто ΔG < 0). Чи означає це, що процес нагрівання є самодовільний?

72. Для деякої речовини залежність теплоємності від температури має вигляд: С_V = аТ³

при температурі 0-10 К. Знайдіть залежність енергії Гельмгольца, ентропії і внутрішньої енергії від температури в цьому діапазоні температур.

73. Як змінюється енергія Гіббса при сталості р і Т при перебігу самодовільного процесу? Як змінюється енергія Гельмгольца за цих же умов?

74. Чи можна і в якому випадку за знаком зміни ентальпії  у ході хімічної реакції судити о можливості її перебігу при сталості р і Т?

75. Розрахуйте  і  для хімічної реакції: Pb + Cl₂ = PbCl₂. Об’ємом твердих речовин знехтувати. Газ вважати ідеальним.

76. Докажіть рівність: .

77. Прийнявши, що речовини, які приймають участь в реакції: H₂ + Cl₂ = 2HCl, є ідеальними газами, знайдіть, чому дорівнює різниця .

78. Чи утворюється хлористий ізопропіл за реакцією: C₃H₈ + Cl₂ → C₃H₇Cl + HCl, при 298 К і тиску 5^.10⁵ Па, який створюється дев’ятикратним мольним надлишком С₃Н₈? Число молей Cl₂, C₃H₇Cl і HCl дорівнює n.

Хімічна рівновага

79. Проаналізуйте рівняння ізобари хімічної реакції: , (вплив температури на К_р, К_с, К_о; інтегрування рівняння, графічний спосіб визначення теплового ефекту ΔН).

80. Знайти розчинність BaSO₄, якщо розчинення відбувається за схемою: , при Т = 298 К. (Добуток розчинності є константа рівноваги зазначеного процесу).

81. Ступінь дисоціації N₂O₄ за реакцією: N₂O₄ = 2NO₂, при t = 0^oC і р = 1,013^.10⁵ Па складає 11%. До якого тиску необхідно стиснути суміш, щоб при t = 0^оС ступінь дисоціації знизився до 8%?

82. Для реакції: С + 2Н₂ = СН₄, . Чи можливо утворення метану при Т = 1000 К і р = 1,013^.10⁵ Па , якщо газ, що вступає в стикання з вуглецем, складається з 10% мол. СН₄, 80% мол. Н₂ і 10% мол. N₂?

83. Розчинність Н₃ВО₃ у воді при 13^оС дорівнює 38,5 г на 1 л розчину і 49,1 г при 20^оС. Обчислити теплоту розчинення 1 моля Н₃ВО₃.

84. Добуток розчинності AgCl при 25^оС дорівнює 1,55^.10^-10 і 13,2^.10^-10 при 50^оС. Визначте теплоту розчинення.

85. Чи може константа рівноваги бути від’ємною, додатною, рівній нулю чи безконечності?

86. Чи можлива при кімнатній температурі реакція: B₂O₃ + 3Mg = 2B + 3MgO?

87. Залежність константи рівноваги деякої реакції від температури описується рівнянням: . Як зміниться вихід продуктів цієї реакції при підвищенні температури? Виділяється чи поглинається тепло в цій реакції?

88. При деякій температурі загальний рівноважний тиск в системі: NH₄Cl_(тв) = NH₃ + HCl,

дорівнює 0,5^.10³ Па. Обчислити константи рівноваги К_р і К_о при даній температурі.

89. Залежність lgK_p = f(1/T) є лінійною з від’ємним тангенсом кута нахилу. Визначити, ендо- чи екзотермічною є реакція у даному інтервалі температур?

90. Обчислити вихід етанолу за рівнянням реакції: С₂Н_4(г) + Н₂О_(г) = С₂Н₅ОН_(г), із суміші етилену і води стехіометричного складу при температурі 350^оС і тиску 20,2^.10⁶ Па, якщо lg K_f = -4,8758 (K_f виражена в (кН/м²)^-1).

91. Розрахуйте число молей PCl₅ у рівноважній суміші при температурі Т і загальному тиску 2^.10⁵ Па, якщо 2 моля PCl_3(газ) змішані з 1 молем Cl_2(газ), а константа рівноваги реакції: PCl_3(г) + Cl₂ = PCl_5(г), дорівнює К_р = 1^.10^-5 Па^-1 при тій самій температурі.

92. Константа рівноваги реакції: COCl₂ = CO + Cl₂, при 600К К_р = 5,883^.10⁵ Па. Визначити, в якому напрямі відбувається реакція при таких заданих значеннях парціальних тисків компонентів:

93. Для реакції: H₂ + I₂ = 2HI, К_с = 50 при 444^оС. Визначте напрям процесу, якщо вихідна суміш має такий склад:

94. Обчисліть константу рівноваги реакції синтезу метилового спирту: СО + 2Н₂ = СН₃ОН_(г), при 800 К, якщо при 25^оС ΔН₂₉₈ = -90,44 кДж/моль, К_0,298 = 1,76^.10¹¹ і мольні теплоємності газів: С_р(СО) = 28,41 + 4,1^.10^-3 Т Дж/моль·К;

                            С_р(Н₂) = 27,28 + 3,26^.10^-3Т Дж/моль·К;

                            С_р(СН₃ОН) = 15,28 + 105,2^.10^-3Т Дж/моль·К.

95. Тиск дисоціації MgCO₃ при 813 К дорівнює 0,996^.10⁵ Па, а при 843 К – 1,786^.10⁵ Па. Обчисліть, за якої температури тиск дисоціації буде дорівнювати 1,013^.10⁵ Па.

96. Обчисліть тепловий ефект реакції при 1200 К: Fe₃O_4(т) + Н₂ = 3FeO_(т) + Н₂О_(г), якщо

97. Визначте температуру, за якою FeO почне розкладатися на повітрі за реакцією: 2FeO_(т) = 2Fe_(т) + О₂, якщо тиск дисоціації визначається рівнянням:  Тиск кисню в повітрі вважати рівним 0,21 атм.

98. Напишіть математичне співвідношення між величинами К_р і К_с для хімічної реакції (висновок): 2Н₂О_(г) = 2Н₂ + О₂.

99. Константа рівноваги реакції: А_(г) + В_(г) = 2С_(г), дорівнює 4. Розрахувати рівноважну кількість молей продукту С, якщо для реакції були взяті 2 моля А і 1 моль В.

100. Газоподібні речовини реагують за рівнянням: А_(г) + В_(г) = 2С_(г). Обчисліть константи рівноваги К_р і К_с, якщо при взаємодії 1 моля речовини А і 1 моля речовини В утворюється 1,2 моля компонента С.

101. Константа рівноваги реакції: А_(т) + В_(г) = 2С_(г), дорівнює 10 Па. Визначте рівноважну кількість молей С, якщо для її проведення було взято 2 моля речовини В, а речовина А була взята в надлишку. Рівноважний тиск р = 1^.10⁴ Па.

102. Константа рівноваги реакції: H₂ + I_2(г) =2HI, при Т = 693 К дорівнює 50. Обчислити вихід продукту реакції, якщо вихідні речовини були взяті в стехіометричному співвідношенні.

103. Обчислити константу рівноваги реакції: СО + Н₂О_(г) = СО₂ + Н₂, якщо в посудину сталого об’єму при 298 К було введено 28 кг СО і 18 кг Н₂О, а кількість СО₂ в рівноважній суміші склало 39,85 кг.

104. Стандартна спорідненість  хімічної реакції: 2HCl_(г) = Cl₂ + H₂, дорівнює 190,6^.10³ Дж/моль. Розрахувати константу рівноваги цієї реакції.

105. Константа рівноваги гетерогенної реакції: С + О₂ = СО₂, дорівнює 1,03^.10⁷. Обчислити кількість утвореного СО₂, якщо для реакції було взято 100 моль О₂, а вугілля було взяте в надлишку.

106. Укажіть напрям процесу, якщо константа рівноваги реакції розкладення циклогексану з утворенням бутадієну і етану: С₆Н₁₂ = С₄Н₆ + С₂Н₆, дорівнює 24,9^.10⁵ Па (при 800 К), а вихідна суміш містить 6 моль циклогексану, 4 моля бутадієну і 2 моля етану. Тиск в системі 10,1^.10⁵ Па.

107. Використовуючи таблиці стандартних величин, обчислити за методом Тьомкіна-Шварцмана константу рівноваги реакції: SO₂ = O₂ + 1/2S₂, при 800 К.

108. Константа рівноваги реакції: 3/2Н₂ + 1/2N₂ = NH₃, дорівнює , а  - константа рівноваги реакції: 3Н₂ + N₂ = 2NH₃. Чи будуть відрізнятися численні значення  і  при однаковій температурі? Напишіть, як зв’язані між собою  і .

109. Чи зміниться і як значення константи рівноваги К_р реакції: А + 2В = АВ₂, якщо загальний тиск у системі збільшиться у 2 рази? Всі речовини знаходяться в ідеальному газоподібному стані.

110. Ступінь термічної дисоціації HBr не залежить від тиску, але в той же час збільшується з ростом температури. Поясніть ці факти.

111. Яка з констант рівноваги К_р або К_с більше для реакції: H₂ + Cl₂ = 2HCl_(г), що відбувається у газовій фазі?

112. Обчислити тиск термічної дисоціації MgCO₃ при Т = 800 К. Термічна дисоціація MgCO₃ відбувається за рівнянням: MgCO₃ = MgO + CO₂.

113. Визначте, за якої температури може початися реакція відновлення MgO вуглецем на повітрі при тиску в повітрі, рівному 3^.10³ Па, за реакцією: 2MgO_(т) + С = 2Mg + CO_2(г).

Прийняти, що для цієї реакції ΔС_р = 0.

114. Для реакції: 2NO₂ = N₂O₄, залежність енергії Гіббса від температури описується рівнянням: . За якому тиску NO₂ на 60% перетворюється в N₂O₄ при 300 К?

115. Обчисліть константу рівноваги К₀ реакції конверсії метану з водяною парою, яка проводиться у газовій фазі: СН₄ + Н₂О_(г) = СО +  3Н₂, при 1000 К.

116. Константа рівноваги конверсії метану з водяною парою: СН₄ + Н₂О_(г) = СО +  3Н₂, при температурі Т = 1000 К дорівнює К₀ = 24,0. Розрахувати склад рівноважної суміші при заданій температурі і тиску 1,013^.10⁵ Па, якщо вихідна суміш взята в стехіометричному співвідношенні.

117. Якісно оцініть вплив різних факторів на константи рівноваги К_р і К_с, якщо реагуючу систему можна розглядати як ідеальну. Фактори оцінки: загальний тиск, концентрація, температура, початкове число молей, присутність інертних газів і каталізатора.

118. При підвищенні температури рівноважний тиск кисню над оксидом кобальту СоО зростає. З поглинанням чи виділенням тепла відбувається дисоціація оксиду кобальту?

119. Константа рівноваги реакції: СО + Н₂О_(г) = СО₂ + Н₂, при 970 дорівнює 1. Розрахуйте величину  при цій температурі і зробіть висновок щодо сторони, у яку відбувається реакція, якщо вихідна реакційна суміш має такий склад (в мольних процентах): 50% СО, 15% Н₂О, 20% СО₂, 15% Н₂.

120. Зобразіть схематично графік залежності константи рівноваги К_р від температури Т, якщо у даному інтервалі температур тепловий ефект реакції ΔН = 0.

121. Виразіть константу рівноваги К_р реакції між ідеальними газами А і В, взятими в стехіометричному співвідношенні: 2А + В = С_(г), означивши через х число молей утвореної сполуки С (газ), а через р – рівноважний тиск.

122. Напишіть вираз для К_f реакції: 2SO₃ = 2SO₂ + O₂. Як пов’язані між собою К_f і стандартна константа рівноваги К_о для ідеальної газової системи?

123. Розрахуйте константу рівноваги К_р реакції: 2Ag + 1/2O₂ = Ag₂O, при температурі Т = 400 К.

124. Для реакції: N₂ + O₂ = 2NO, залежність константи рівноваги К_р від температури виражається рівнянням: . Виведіть рівняння залежності теплового ефекту цієї реакції від температури.

125. При певній температурі загальний тиск в рівноважній системі: 2Fe + O₂ = 2FeO, дорівнює р. Виразіть константи рівноваги К_р і К_о цієї реакції через загальний тиск.

126. Виразіть у загальному вигляді константу рівноваги К_р реакції: 4HCl + O₂ = 2 H₂O_(г) + 2Cl₂, якщо загальний тиск в системі р, рівноважний вихід Cl₂ – х моль, а початкова кількість взятих для реакції речовин – 4 моля HCl і 2 моля О₂.

127. Для реакції: N₂O₄ = 2NO₂, при 328 К константа рівноваги К_с = 50,6^.10^-3 моль/л. Скільки молей N₂O₄ необхідно помістити у посудину ємністю 10 л для того, щоб при рівновазі концентрація NO₂ у ній стала дорівнювати 0,2 моль/л?

Фазові рівноваги

128. Зневоднення SrCl₂^.6H₂O відбувається за схемою:

SrCl₂^.6H₂O = SrCl₂ + 6H₂O.

Використовуючи правило фаз Гіббса, поясніть, як зміниться тиск пари води, якщо зневоднення солі проводити при сталій температурі?

129. Є в наявності відкрита посудина, яка містить розбавлений розчин NaCl. Як буде поводити себе цей розчин при ізобаричному нагріванні? Застосовуючи правило фаз Гіббса, виясніть, чи може при нагріванні температура у деякий момент часу залишатися сталою?

130. Визначіть, за якої температури буде кипіти хлорбензол при тиску 10 мм рт. ст., якщо його нормальна температура кипіння дорівнює 405,4 К, а при 372 мм рт. ст. він кипить при 383,2 К.

131. Тиск пари (мм рт. ст.) рідини в інтервалі температур 200-260 К описується рівнянням:

Розрахувати ентальпію випаровування і нормальну температуру кипіння рідини.

132. Залежність тиску насиченої пари ртуті від температури можна виразити рівнянням:

.

Виведіть рівняння залежності теплоти випаровування ртуті від температури (в Дж/моль).

133. Густина рідкого галію більше густини твердого. Як зміниться температура плавлення цього металу при підвищення тиску і чому?

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: