384. Определите изменение изохорно-изотермического
термодинамического потенциала (Дж) для
реакции SO2 + Cl2 ⇄ SO2Cl2, если при
191ºС Kр=7,5·10-7 , а концентрации
исходных веществ и продукта равны единице.
Решение:
Рассчитаем изменение изохорно – изотермического
термодинамического потенциала реакции
по уравнению изотермы Вант-Гоффа:
ΔG298 = – RTlnКр+RTln(СSO2Сl2 / CSО2 ∙ CСl2)= – 8,314∙298ln(7,5·10-7)
+8,314∙298∙ ln(1/1∙1) = – 34941,7 Дж
Ответ: ΔG298 = –34941,7 Дж
459.Сколько граммов Na2SO4· 10H2O надо растворить
в 800 г воды, чтобы получить 10%-ный (по массе)
раствор Na2SO4?
Решение:
Раствор 10% - ный, следовательно
в 100 г раствора будет содержаться 10г Na2SO4.
М(Na2SO4) = 142 г/моль
М(Na2SO4· 10H2O) = 322 г/моль
Найдем количество кристаллогидрата,
в котором содержится 10 г Na2SO4:
В 322г Na2SO4· 10H2O содержится
142 г Na2SO4
В х г – 10 г Na2SO4· 10H2O
Х = 322 ·
10 / 142 = 22,7 г
Следовательно, для получения
100 г 10% - ного раствора необходимо взять
22,7 г Na2SO4· 10H2O и 100 –
22,7 = 77,3 г Н2О.
Значит, в 800 г воды необходимо
растворить 800 · 22,7 / 77,3 = 234,9 г кристаллогидрата.
Ответ: m(Na2SO4· 10H2O) = 234,9 г
559. Смешали равные объемы растворов
сильных кислот с рН 1 и 2. Вычислите рН
полученного раствора. Изменением объема
при смешении растворов пренебречь.
Решение:
Найдем концентрации ионов
водорода исходя из значений рН:
рН = – lg C(Н+)
С(Н+) = 10-рН
С1(Н+) = 10-1 = 0,1 моль
/ л
С2(Н+) = 10-2 = 0,01 моль
/ л
После смешения: С3(Н+) = 0,1 + 0,01
= 0,11 моль / л
рН полученного раствора: рН
= – lg 0,11 = 0,96
Ответ: рН = 0,96
652.Вычислите константу гидролиза
Kг, степень
гидролиза h и рН следующих растворов:
5. 0,01 М KNO2
Решение:
Если соль образована слабой кислотой
и сильным основанием, то в результате
гидролиза в растворе образуются гидроксид-ионы,
и он приобретает щелочную реакцию:
КNО2 + H2O ↔ HNО2 + KOH;
CN- + H2O ↔ HNО2 + OH–.
Поскольку при взаимодействии
с водой анионов слабых кислот образуются
ионы ОН–, водные
растворы таких солей имеют щелочную реакцию
рН > 7.
Для случая соли, образованной
слабой кислотой и сильным основанием
константа гидролиза связана с константой
диссоциации кислоты Ккисл зависимостью:
Кг = К(Н2О) / Ккисл
Кг = 10-14 / 4·10-4 = 2,5·10-11
Константа гидролиза связана
со степенью гидролиза следующей зависимостью:
Кг = h2 · Ссоли.
Откуда
h =
= 5· 10-5 моль/л
где h - степень гидролиза;
с - концентрация раствора соли,
моль/дм3.
Зная степень гидролиза и концентрацию
раствора соли, можно определить рН раствора:
С(Н+) = h ·С = 5· 10-5 · 0,01 = 5·
10-7 моль /л
рН = – lg C(Н+) = – lg5· 10-7 = 6,3
Ответ: Кг =2,5·10-11; h = 5· 10-5; рН = 6,3
747. При температуре 25оС удельная
электрическая проводимость масляной
кислоты при разбавлении 64 л равна 1,812·10–2 См/м. Подвижности
ионов Н+ и СН3(СН2)2СО2– при этой
температуре соответственно равны 34,98
и 3,26 См·м2 /кмоль экв.
Вычислите константу диссоциации масляной
кислоты.
Решение:
Найдём значение эквивалентной
электрической проводимости по формуле:
λ = (χ / С )
где λ – выражена в См ∙ м 2 / кмоль экв,
С - кмоль экв / л, χ - См / м
λ1= (1,812·10–2 / 64 ) ∙ 10 3 = 0,283 См ∙ м 2 /кмоль экв
Определяем значение предельной
эквивалентной электрической проводимости
СН3(СН2)2СО2Н по закону
Кольрауша:
λ0 = λ0 Н++ λ0 СН3(СН2)2СО2–
= 34,98 + 3,26 = 38,24 См ∙ м / кмоль экв
Определим степень диссоциации:
α = λ/ λ0
α = 0,283 /38,24 = 0,0074
Рассчитаем константу диссоциации
слабого электролита по закону разведения
Оствальда:
Кд =
Кд =
= 1,52 ∙ 10 -5
Кд = 1,52 ∙ 10 -5
Ответ: Кд =1,52 ∙ 10 -5
847. Нафталин массой 0,5685 г, растворенный
в толуидине (C7H9N) массой 25
г, вызвал понижение температуры замерзания
на 0,942ºС. Температура плавления чистого
толуидина равна 43ºС. Определите криоскопическую
постоянную и теплоту плавления толуидина.
Решение:
Понижение температуры замерзания
раствора ΔТз, равное разности температур
замерзания растворителя и раствора ΔТз
= Тз.р-ля – Тз.р-ра, прямо пропорционально
моляльной концентрации растворенного
вещества:
ΔТз = с · Ез = Ез·m·1000/G·М, где
Ез – криоскопическая константа; m и М
– масса и молярная масса растворенного
вещества,г; G – масса растворителя, г.
0,942 = Ез·0,5685·1000/25·128
Ез = 5,30
Теплота плавления толуидина:
ΔТз = –ΔHпл / R· Тпл
ΔHпл = R· Т2пл / ΔТз = –
8,314· 432/0,942 = – 16319кДж/моль
Ответ: Ез = 5,30; ΔHпл = – 16319кДж/моль
947. В сосуде имеется 0,017 г Ra В. Какое
количество радия В(в масс. долях, %) останется
в сосуде через 2 ч, если период половины
превращения его 26,8 мин?
Решение:
t1/2 = t · ln(2)/ln(N0/Nt)
где t - прошедшее время, N0 - начальное
количество вещества и Nt - количество
вещества через прошедшее время.
26,8 = 2·60 · ln(2)/ln(0,017/Nt)
Nt = 0,00076г
Ответ:
0,00076г
1047. Золь ртути состоит из шариков
диаметром 6·10-6 см. Чему
равна: а) суммарная площадь поверхности
частиц; б) общее число частиц в растворе
при дроблении 1 г ртути? Плотность ртути
13,546 г/см3
Решение:
а) Удельная поверхность – это
суммарная поверхность всех частиц вещества,
общий объём которых составляет 1см3.
Для частиц шарообразной формы:
S = 3 / r = 6/d = 6 / 6·10-6 = 106 см2
б) общее число частиц в растворе:
N =
= 4,44 ·1022
Ответ: S = 106 см2; N = 4,44 ·1022
6. Какой объем занимает хлор
массой 5 кг при нормальных условиях?
Решение:
Используем закон Менделеева-Клапейрона:
РV =
RТ
откуда: V = m·R·T/M·P
V = 5 · 8,314 · 103 · 273/71· 101325
= 1,58м3
Ответ: V = 1,58м3
105. Определите изменение внутренней
энергии при испарении 90 г воды при температуре
ее кипения. Скрытая теплота парообразования
воды – 40714,2 Дж/моль, удельный объем водяного
пара – 1,699 л/г. Давление нормальное, объемом
жидкости пренебречь.
Решение:
При испарении воды затрачивается
теплота:
Q = (90/18)· 40714,2 = 203571 Дж
Работа расширения:
A = p ΔV = 101,3 кПа · 1,699 ·90 л = 15489,8 Дж.
Изменение внутренней энергии:
ΔU = Q – A = 203571 – 15489,8 = 188081,2
Дж
Ответ: ΔU =188081,2 Дж
205. Рассчитайте теплоту образования
этилена 2Сгр+2Н2 = С2Н4 + Q по величинам
энергии связей. Сравните полученный результат
с табличным – Qобр= –52,28 кДж/моль.
Решение:
Записываем структурные формулы
веществ, участвующих в реакции:
Н Н
2 С + 2 Н – Н
= С = С
Н Н
Тепловой эффект реакции равен
сумме энергий связи продуктов минус сумму
энергий связи исходных веществ.
В молекуле этилена С2Н4 имеется одна
связь С = С, четыре связи С-Н; в молекулах
исходных веществ: по одной связи Н-Н в
каждом водороде и 4 связи С – С в графите.
Пользуясь данными таблицы
4, имеем:
реакц = 4·358,2 + 425,0 – 2·430,0 – 4 · 262,8 =
–53,4 кДж/моль – результаты сопоставимы.
Ответ:
реакц = –53,4
кДж/моль
284. Вычислите стандартное изменение
изобарного потенциала для реакции горения
ацетона СН3–СО–СН3(г) + 4О2 = 3СО2 + 3Н2О(ж).
Необходимые величины энтальпии
и энтропии реагирующих веществ возьмите
из справочника.
Решение:
СН3–СО–СН3(г) + 4О2 = 3СО2 + 3Н2О(ж).
По табл.44 [2] найдем
значения стандартных теплот образования,
стандартные С0р,298 и стандартные
энтропии участвующих в реакции веществ
С2Н6О2(г)
О2(г)
СО2(г)
Н2О(ж)
ΔН0f,298,
кДж/моль – 217,57
0
– 393,51 – 285,83
S0298 Дж/моль·К
294,93 205,04
213,66
69,95
Рассчитаем ΔН0298, Δ S0298:
ΔН0298 = 3 · (– 393,51)
+ 3 · (– 285,83) – (– 217,57) = – 1820,45 кДж
Δ S0298 = 3 · 213,66
+ 3 · 69,95 – 294,93 – 4 · 205,04 = –261,26 Дж/К
Стандартное изменение изобарного
потенциала
ΔG0 = ΔН0 –
Т Δ S0
ΔG0 = – 1820450 –
298· (–261,26) = –1742594,5Дж = –1742,59кДж
Ответ: ΔG0 = –1742,59кДж
Литература.
1.Стромберг А.Г., Семченко
Д.П. Физическая химия. – М. Высшая
школа, 1988.
2. Краткий справочник
физико – химических величин
/ Под ред. А.А. Равделя и А.М. Пономаревой.
– Л. Химия, 1983.