Раздел 1. Химическая термодинамика

Аннотация

 

Методические указания и индивидуальные домашние задания по дисциплине «Физическая и коллоидная химия» предназначены для студентов заочного обучения ИПР, обучающихся по направлению 21.03.01  «Нефтегазовое дело». Профили подготовки: геология и разработка нефтяных месторождений; бурение скважин; транспорт и хранение нефти и газа.

Данная дисциплина изучается в одном семестре.

Приведено содержание основных тем дисциплины, указаны перечень лабораторных работ. Приведены варианты заданий для индивидуальных домашних заданий. Даны методические указания по выполнению индивидуальных домашних заданий.

 

МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ

ОСНОВНОЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ПРОГРАММЫ

Физическая и коллоидная химия – наука о закономерностях химических процессов и явлений, происходящих в любых природных системах.

К главным задачам дисциплины можно отнести изучение закономерностей, определяющих направленность процессов, изменения, сопровождающиеся переходом химической формы энергии в различные формы, скорость протекания процессов, а также процессы образования и разрушения дисперсных систем, их характерные свойства, связанные с поверхностными явлениями на границах раздела фаз. Основными направлениями является изучение свойств вещества в различных агрегатных состояниях, химическая термодинамика, включая термохимию и учение о равновесиях, растворы, электрохимия, кинетика и катализ химических реакций, дисперсные системы и поверхностные явления.

Физическая и коллоидная химия является теоретической основой для изучения физико-химических явлений и процессов, протекающих в земной коре, которые составляют предмет исследования геологии, минералогии, петрографии, геохимии, гидрохимии и других наук, поэтому физико-химическая подготовка специалистов приобретает особое значение. В геологии и геофизике методы исследования грунтов и минералов, разведки полезных ископаемых, многие теории строения геологических структур и их генезиса тесно связаны с физико-химическими и коллоидными процессами.

Согласно ФГОС и ООП «Нефтегазовое дело» дисциплина «Физическая и коллоидная химия» относится к вариативной части математического и естественнонаучного цикла. Для еѐ освоения требуются знания следующих дисциплин (пререквизиты): математика, химия, физика. При изучении указанных дисциплин (пререквизитов) формируются «входные» знания, умения, опыт и компетенции, необходимые для успешного освоения дисциплины «Физическая и коллоидная химия». Знание содержания дисциплины необходимо для освоения последующих дисциплин.

Общие методические указания

Учебная работа студента-заочника по изучению дисциплины «Физическая и коллоидная химия» состоит из следующих этапов:

1. Самостоятельное изучение дисциплины по учебникам и учебным пособиям.

2. Выполнение индивидуальных домашних заданий, то есть выполнение контрольной работы.

3. Выполнение лабораторного практикума и сдача отчетов по лабораторным работам.

4. Посещение лекционных занятий.

5. Сдача зачета по дисциплине.

 

Самостоятельное изучение дисциплины по учебникам и учебным пособиям. Рекомендуется изучать дисциплину по разделам и темам, предварительно ознакомившись с содержанием каждой из них по программе. Для лучшего усвоения материала желательно вести конспект, который будет также полезен для повторения в период подготовки к зачету.

Выполнение индивидуальных домашних заданий, то есть контрольной работы. Выполнение контрольных работ и рецензирование их преподавателем преследует следующие цели: осуществление контроля за работой студента и оказания помощи студенту в вопросах, которые оказались для него слабо усвоенными или непонятными.

Выполнение лабораторного практикума. При выполнении лабораторных работ студенты знакомятся с лабораторным оборудованием, приборами и получают навыки работы на нем. Выполнение лабораторных работ позволяет закрепить теоретические знания. После выполнения лабораторной работы студент обязан представить отчет о работе по требуемой форме. Отчет должен содержать цель и задачи работы, краткое теоретическое обоснование, порядок выполнения работы, схему лабораторной установки, результаты эксперимента, расчеты и обработка результатов, выводы по работе.

Посещение обзорных лекций. Обзорные лекции по важнейшим разделам дисциплины читаются в период экзаменационной сессии.

Сдача зачета по дисциплине. К сдаче зачета допускаются студенты, прослушавшие курс обзорных лекций, выполнившие индивидуальные задания, то есть контрольную работу, выполнившие все лабораторные работы, предусмотренные программой, и сдавшие отчеты по ним.

СОДЕРЖАНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО РАЗДЕЛА ДИСЦИПЛИНЫ

Введение. Предмет и содержание дисциплины. Методы исследования. Этапы развития. Значения для геологии, нефте- и газодобычи, инженерно-геологических изысканий, исследования природных систем. Философские аспекты физической и коллоидной химии.

Методические указания

Необходимо усвоить цели, задачи и возможности дисциплины, Проследить этапы развития науки физической и коллоидной химии. Освоить общие понятия о системах, их свойствах, о видах энергии, способах их передачи. Изучить основные законы и уравнения термодинамики применительно к химическим процессам. Освоить методы решения задач по разделу 1 дисциплины.

Вопросы и задания для самоконтроля

1. Для каких целей используются уравнения первого и второго начала термодинамики?

2. Охарактеризуйте основные методы определения тепловых эффектов химической реакции.

3. Каким образом можно рассчитать тепловой эффект реакции при любой температуре?

4. Можно ли по первому началу термодинамики определить возможность протекания и направление процесса? Почему?

5. Каковы основные свойства энтропии?

6. При каких условиях по величине изменения энтропии можно судить о направлении процесса?

7. При каких условиях по величине изменения энергии Гиббса судить о направлении процесса?

8. При каких условиях по величине изменения энергии Гельмгольца судить о направлении процесса?

 

 

Зависимость константы равновесия от температуры. Уравнение изобары и изохоры химической реакции. Расчет констант равновесия при различных температурах. Расчет теплового эффекта реакции по температурным зависимостям констант равновесия.

 Тема 8. Принцип подвижного равновесия Ле Шателье-Брауна

Принцип подвижного равновесия Ле Шателье – Брауна. Влияние температуры, давления и добавки индифферентных газов на равновесие.

Рекомендуемая литература по разделу 2 (темы 5 - 8): [1, с. 40-49], [2, с. 110-129].

 

Методические указания

Необходимо освоить понятия о химическом равновесии в системах, о видах и способах выражения констант равновесия. Изучить основные законы и уравнения химических равновесий. Освоить методы решения задач по разделу 2 дисциплины.

Вопросы и задания для самоконтроля

1. Каковы условия равновесия систем?

2. Как записывается закон действующих масс и константа равновесия?

3. Запишите и проанализируйте уравнение изотермы химической реакции.

4. Какие способы выражения термодинамических констант для гомогенных и гетерогенных реакций Вы знаете?

5. Какова зависимость константы равновесия от температуры?

6. Запишите и проанализируйте уравнения изобары и изохоры химической реакции.

7. Как проводится расчет теплового эффекта реакции по температурным зависимостям констант равновесия?

8. Каково влияние температуры, давления и добавки индифферентных газов на химическое равновесие?

 

Тема 9. Фазовое равновесие. Основные понятия. Правило фаз Гиббса

 Фазовое равновесие. Условия термодинамического равновесия в многофазных многокомпонентных системах. Правило фаз Гиббса. Фазовые равновесия в однокомпонентных системах. Зависимость давления насыщенного пара от температуры. Уравнение Клапейрона – Клаузиуса и его использование для определения тепловых эффектов процессов фазовых переходов.

 Тема 10. Применение правила фаз Гиббса к различным системам

Методические указания

Необходимо освоить понятия о фазовом равновесии в системах, о видах и способах выражения правила фаз Гиббса. Изучить основные законы и уравнения для фазовых равновесий и фазовых переходах. Освоить способы решения задач по разделу 3 дисциплины. Освоить методы разбора диаграмм состояний одно- и двухкомпонентных систем.

 

Вопросы и задания для самоконтроля

1. Чем характеризуется фазовое равновесие?

2. Каковы условия термодинамического равновесия в многофазных многокомпонентных системах?

3. Сформулируйте и проанализируйте правило фаз Гиббса.

4. Сформулируйте и проанализируйте зависимость давления насыщенного пара от температуры.

5. Запишите уравнение Клапейрона – Клаузиуса и охарактеризуйте его использование для определения тепловых эффектов процессов фазовых переходов.

6. Как проводится разбор диаграммы фазовых равновесий в однокомпонентных системах?

7. Чем характеризуется тройная точка на диаграмме состояния?

8. Каково применение правила фаз Гиббса к различным системам?

9. Что такое твердые растворы и каковы их особенности?

10. Какие типы диаграмм состояния двухкомпонентных систем Вы знаете?

РАЗДЕЛ 4. РАСТВОРЫ

Методические указания

Необходимо освоить понятия по термодинамике растворов, по экстенсивным и интенсивным свойствам растворов. Усвоить способы выражения концентрации растворов. Изучить основные законы и уравнения термодинамики растворов. Освоить способы классификации растворов (растворы идеальные, реальные, предельно разбавленные, растворы неэлектролитов). Освоить методы решения задач по разделу 4 дисциплины.

Вопросы и задания для самоконтроля

1. Какие экстенсивные и интенсивные свойства растворов Вы знаете?

2. Каковы способы выражения концентрации раствора?

3. Как проводится термодинамическая классификация растворов?

4. Какова зависимость давления пара компонентов над раствором по закону Рауля?

5. Каково использование законов Рауля и Генри для термодинамического описания свойств разбавленных растворов?

6. Как зависят температуры кипения и замерзания предельно разбавленных растворов от состава растворов?

7. Что такое осмотическое давление растворов и как оно зависит от состава растворов?

РАЗДЕЛ 5. ЭЛЕКТРОХИМИЯ

Методические указания

Необходимо освоить понятия о электрохимии, электрической проводимости растворов электролитов, об электролизе, об электрохимических элементах. Освоить виды и способы выражения электрохимических потенциалов. Изучить основные законы и уравнения электрохимии. Освоить методы решения задач по разделу 5 дисциплины.

Вопросы и задания для самоконтроля

1. Чем отличаются удельная и молярная электрические проводимости? Каковы их зависимости от концентрации электролита?

2. В чем заключается практическое использование метода кондуктометрии?

3. Приведите примеры по применению процесса электролиза.

4. В чем отличие между химическими и концентрационными гальваническими элементами?

5. Что вносит основной вклад в величину потенциала по уравнению Нернста?

6. Каким образом проводится выбор знака электрода при написании гальванического элемента?

7. Укажите и проанализируйте способы устранения диффузионного потенциала.

 

Методические указания

Необходимо освоить понятия в химической кинетике и катализе. Освоить классификацию кинетических и каталитических процессов. Изучить способы выражения констант скоростей химических реакций. Изучить основные законы и уравнения химической кинетики и катализа. Освоить методы решения задач по разделам 6 и 7 дисциплины.

Вопросы и задания для самоконтроля

1. В чем заключается отличие в определениях скорости химической реакции и скорости химической реакции по компоненту?

2. В чем состоит отличие порядка и молекулярности химической реакции?

3. Что такое константа скорости химической реакции и где она используется?

4. Каков физический смысл энергии активации? Как она определяется?

5. Укажите выражения для констант скоростей химических реакций различных порядков.

6. Каким образом можно рассчитать энергию активации химической реакции?

7. Какова роль катализаторов в технологических процесса?

8. В каких областях нефтедобычи и нефтепереработки используются катализаторы?

9. Каким образом можно повысить активность катализатора?

10. Какие вещества снижают каталитическую активность? Приведите примеры каталитических ядов.

11. Перечислите основные стадии гетерогенного каталитического процесса.

 

Методические указания

Необходимо освоить понятия о дисперсных системах. Разобрать и освоить связь коллоидной химии с геологией нефти и газа. Усвоить  классификацию дисперсных систем. Изучить особенности объектов и специфические свойства коллоидных растворов, методы получения и очистки дисперсных систем. Освоить структурно-механические свойства дисперсных систем. Изучить основные законы и уравнения. Освоить методы решения задач по разделу 8 дисциплины.

Вопросы и задания для самоконтроля

1. В чем заключается основное отличие коллоидных и истинных растворов?

2. Перечислите специфические особенности высокодисперсных систем.

3. Какие основные принципы положены в основу для создания различных способов классификации дисперсных систем?

4. Каковы основные особенности методов получения дисперсных систем?

5. Перечислите и охарактеризуйте основные оптические свойства дисперсных систем.

6. Перечислите и охарактеризуйте основные молекулярно-кинетические свойства дисперсных систем.

 

 

Методические указания

Необходимо освоить понятия о поверхностных явлениях, методы их классификации. Изучить особенности поверхностной энергии и поверхностного натяжения, смачивания, флотации, адсорбции. Освоить основные теоретические закономерности. Изучить основные законы и уравнения. Освоить методы решения задач по разделам 9-10 дисциплины.

Вопросы и задания для самоконтроля

1. Какие поверхностные явления Вы знаете? Какова их классификация?

2.  Что такое поверхностная энергия и поверхностное натяжение?

3. Каково влияние различных факторов на величину поверхностного натяжения?

4.  Каково применение процессов смачивания и флотации?

5.  Что такое адсорбция? Какие виды адсорбции Вы знаете?

6.  В чем основное отличие физической адсорбции от хемосорбции?

7.  Какие основные теории адсорбции Вы знаете? В чем суть теорий?

8.  В чем заключаются особенности адсорбции на границе раздела жидкость-газ?

9.  Какие уравнения используются для описания адсорбции на границе раздела жидкость-газ?

10. В чем состоит отличие поверхностно-активных и поверхностно-инактивных веществ? Какова их природа?

11. Какие адсорбенты используют для обезвоживания нефтепродуктов? Почему?

12. Каким образом можно опреснить морскую воду?

 

 

Методические указания

Необходимо освоить понятия об электро-поверхностных свойствах дисперсных систем. Изучить основы теории двойного электрического слоя, возникающего на межфазной границе. Освоить теорию строения коллоидных мицелл. Изучить электрокинетические явления, причины их возникновения. Изучить основные законы. Освоить методы решения задач по разделу 11 дисциплины.

Вопросы и задания для самоконтроля

1. Что является причиной электрокинетических явлений?

2. Каково строение двойного электрического слоя?

3. Перечислите и охарактеризуйте основные теории строения двойного электрического слоя.

4. Что такое электрокинетический потенциал и где он возникает?

5. Опишите способы определения электрокинетического потенциала.

6. Каково строение коллоидных мицелл?

7. Приведите примеры мицелл гидрофобных золей в природе.

 

Методические указания

Необходимо освоить понятия об устойчивости и коагуляции дисперсных систем. Усвоить виды устойчивости и правила электролитической коагуляции. Изучить факторы стабилизации и коллоидной защиты. Изучить основные законы и уравнения. Освоить методы решения задач по разделу 12 дисциплины.

Вопросы и задания для самоконтроля

1. Чем характеризуется устойчивость дисперсных систем?

2. Какие виды устойчивости Вы знаете?

3.  Чем характеризуется коагуляция?

4. Перечислите и охарактеризуйте правила электролитической коагуляции.

5. Какие основные факторы агрегативной устойчивости Вы знаете?

6. Перечислите основные причины коагуляции лиофобных золей?

7. Каким образом можно повысить устойчивость дисперсных систем?

 

СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКОГО РАЗДЕЛА

Лабораторная работа № 2

Определение теплоты парообразования легколетучей жидкости

(2 часа)

Цель работы: Определить теплоту парообразования легколетучей жидкости

Задачи:

1. Ознакомиться и изучить зависимость давления насыщенного пара легколетучей жидкости от температуры.

2. Используя экспериментальные данные, приведенные в конце работы, вычислить теплоту парообразования легколетучей жидкости графическим и аналитическим способом.

3. Сделать выводы по работе, которые должны быть в соответствии с целями и задачами.

4. Отчет по работе сдать на проверку преподавателю.

Лабораторная работа № 3

«Построение диаграммы плавкости бинарной системы

 дифениламин – нафталин» (2 часа)

Цель работы: Методом термического анализа построить диаграмму плавкости системы фенол - нафталин и проанализировать ее.

Задачи:

    1. Построить кривые охлаждения смеси компонентов дифениламина и нафталина различного состава.

    2. По полученным данным построить диаграмму состояния системы дифениламин-нафталин.

    3. Провести полный анализ диаграммы: определить значение полей, линий и точек на диаграмме, определить тип равновесия между тремя фазами.

4. Сделать выводы по работе, которые должны быть в соответствии с целями и задачами.

5. Отчет по работе сдать на проверку преподавателю.

 

Дополнительные лабораторные работы (по выбору):

- Определение электрической проводимости раствора и константы диссоциации слабого электролита (2 часа)

- Получение, очистка и исследование процесса коагуляции золя гидрата окиси железа (2 часа).

 

ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ ДОМАШНИЕ ЗАДАНИЯ

Общие методические указания

 

В соответствии с учебным графиком для студентов, обучающихся по направлению 21.03.01  «Нефтегазовое дело», предусмотрено выполнение индивидуальных домашних заданий в виде одной контрольной работы. Контрольная работа, то есть индивидуальные домашние задания, включает ответы на теоретические контрольные вопросы и решение типовых задач. Выполнение этих заданий необходимо для закрепления теоретических знаний и приобретения практических навыков расчетных работ.

 

При выполнении контрольной работы по дисциплине «Физическая и коллоидная химия» следует руководствоваться следующим.

Материал необходимо изучать последовательно, по программе, учебным пособиям и учебникам. При этом особое внимание следует обратить на усвоение понятий, определений, законов, вывод уравнений и решение задач. Для лучшего усвоения материала желательно вести конспект, который будет также полезен для повторения материала в период подготовки к зачету. Для закрепления материала рекомендуется отвечать на задания и вопросы для самоконтроля.

В контрольную работу входят вопросы и задачи по каждой теме дисциплины, которые необходимо выполнить в письменной форме в соответствии со своим вариантом. Индивидуальные контрольные задания для каждого студента включают по 23 вопроса и по 10 задач по различным разделам и темам дисциплины «Физическая и коллоидная химия». Выбор номера вопроса из каждой темы и номер варианта в каждой задаче проводится по последней цифре шифра, написанного на студенческом билете и в зачетной книжке. Контрольные работы, выполненные не в соответствии со своим вариантом, на проверку не принимаются.

Контрольная работа оформляется в отдельной тетради школьного типа, на титульном листе которой приводятся следующие сведения:

· название учебного заведения;

· название института, направления подготовки;

· курс; группа;

· номер варианта контрольной работы;

· название дисциплины;

· фамилия, имя, отчество;

· домашний адрес.

На каждой странице нужно оставить поля для замечаний преподавателя.

В конце контрольной работы необходимо указать, какие учебные пособия, учебники или электронные ресурсы были использованы студентом при изучении дисциплины и выполнении контрольной работы.

Проработав тему, нужно записать ответы на вопросы по каждой теме задания, а затем приступить к решению задач.

Контрольная работа сдается методисту по заочному обучению для проверки преподавателем. После проверки контрольной работы студент обязан внести исправления и ответить на замечания, сделанные преподавателем. В случае если контрольная работа не зачтена, она возвращается студенту для доработки.

Варианты контрольных заданий и методические указания

ВОПРОСЫ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО РАЗДЕЛА

Методические указания: В каждой из 23 тем дайте письменные ответы на вопросы, номера которых соответствуют номеру Вашего варианта. На теоретические вопросы надо отвечать кратко и четко, давая основные понятия, определения, уравнения, графики, схемы и формулы. Объем ответов на один теоретический вопрос 0,5–1 страница.

Тема 9. Фазовое равновесие. Основные понятия. Правило фаз Гиббса

1. Что называется фазой, числом независимых компонентов, числом термодинамических степеней свободы?

2. Какая система называется безвариантной, одновариантной, двувариантной? Приведите примеры таких систем.

3. Пользуясь правилом фаз Гиббса, определите число термодинамических степеней свободы у однокомпонентной системы при температуре кипения.

4..Пользуясь правилом фаз Гиббса, определите число термодинамических степеней свободы у однокомпонентной системы при температуре плавления.

5. Приведите диаграмму состояния для любой однокомпонентной системы. Объясните ее. Рассчитайте число степеней свободы в поле и на линии.

6. На диаграмме состояния воды рассчитайте число степеней свободы в областях одной фазы, на границе двух фаз.

7. Сформулируйте и объясните правило фаз Гиббса.

8. Укажите область применения правила фаз Гиббса.

9. Запишите и объясните уравнение Клаузиуса-Клапейрона для любых фазовых переходов.

10.Уравнение Клаузиуса-Клапейрона для процесса кипения.

ЗАДАЧИ КОНТРОЛЬНОГО ЗАДАНИЯ

Методические указания: Для каждой из 10 задач письменно приведите решения по вопросам (задачам), номера которых соответствуют номеру Вашего варианта. При решении задач следует приводить исходные формулы и их объяснение, преобразование этих формул, подстановку численных значений величин, результаты расчетов, размерности всех величин, выводы. Численные значения всех величин обязательно следует указывать с их размерностями.

Задача 1.

Вычислить тепло, необходимое для плавления m килограммов металла, если известна температура его Т₁, температура плавления Т₂, удельная теплота плавления l и атомная теплоемкость металла Cp в интервале указанных температур.

 

Вариант	Металл	m, кг	Т1, К	Т2, К	l, кДж/кг	Ср, Дж/г-атом * К
1	2	3	4	5	6	7
1	алюминий	0,6	300	933	387,16	20,67+12,38*10^-3*T
2	медь	1	298	1356	213,70	22,64+6,28*10^-3*T
3	цинк	10	293	693	113,10	22,38+10,04*10^-3*T
4	свинец	6	298	601	23,05	24,23+8,71*10^-3*T
5	олово	5	293	506	60,75	21,59+18,10*10^-3*T
6	висмут	0,7	273	545	54,47	18,79+22,59*10^-3*T
7	платина	0,015	283	2042	113,97	24,02+5,61*10^-3*T
8	железо	7,6	298	1808	269,80	17,24+24,77*10^-3*T
9	серебро	0,3	298	1234	104,50	23,97+5,27*10^-3*T
10	кадмий	0,6	298	594	250,81	22,22+12,30*10^-3*T

Задача 2.

Найдите тепловой эффект химической реакции: при постоянном давлении и при постоянном объеме при Т=298 К. Теплоты образования всех веществ должны быть взяты из справочника физико-химических величин, например [6].

1. CO₂+H₂=CO+H₂O_(ж.)

2. CO+3H₂=CH₄+H₂O_(г.)

3. Al₂O₃+3CO=2Al+3CO₂

4. 4NO+6H₂O_(г.)=4NH₃+5O₂

5. CH₄+CO₂=2CO+2H₂

6. CO₂+4H₂=CH₄+2H₂O_(ж.)

7. CuO_(тв.)+2HCl_(ж.)=CuCl₂+H₂O_(ж.)

8. CS₂+3O₂=CO₂+2SO₂

9. 4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O_(ж.)

10. FeO+CO=Fe+CO₂

Задача 3.

Выведите и определите для реакции А: а) уравнение зависимости теплового эффекта от температуры; б) тепловой эффект этой реакции при температуре Т^оК, если тепловой эффект этой реакции при 298 К равен DH₂₉₈. Истинные молекулярные теплоемкости в Дж/моль*К веществ, участвующих в реакциях, даются уравнениями:

Сp=44,14+9,04*10^-3*T, для CO₂

Сp=28,41+4,10*10^-3*T, для CO

Сp=16,86+4,77*10^-3*T, для C

Сp=27,88+4,27*10^-3*T, для N₂

Сp=31,46+3,39*10^-3*T, для O₂

Сp=29,58+3,85*10^-3*T, для NO

Сp=22,38+10,04*10^-3*T, для Zn

Сp=48,99+5,10*10^-3*T, для ZnO

Сp=50,80+8,61*10^-3*T, для FeO

Сp=17,24+24,77*10-3*T, для Fe

Сp=27,28+3,26*10-3*T, для H₂

Сp=30,00+10,71*10^-3*T, для H₂O

Сp=37,63+0,67*10^-3*T, для Cl₂

Сp=26,53+4,60*10^-3*T, для HCl

Сp=14,32+74,66*10^-3*T, для CH₄

Сp=46,19+7,87*10^-3*T, для SO₂

Сp=64,98+11,75*10^-3*T, для SO₃

Сp=29,80+25,48*10^-3*T, для NH₃

 

Вариант	Уравнение реакции А	T, K	D H298, кДж
1	CO2+C=2CO	800	– 172,7
2	N2+O2=2NO	900	– 180,6
3	Zn+1/2O2=ZnO	600	348
4	FeO+CO=Fe+CO2	1200	16,48
5	2H2+O2=2H2O	1000	242,2
6	H2+Cl2=2HCl	500	92,5
7	CO+3H2=CH4+H2O	1000	206,6
8	2SO2+O2=2SO3	700	196,8
9	4NH3+5O2=4NO+6H2O	773	906,7
10	3H2+N2=2NH3	750	46,3

Задача 4.

Вариант 1. При смешении одного моля С₂Н₂ с одним молем D₂О при 300 К имеет место реакция: С₂H₄+D₂O=C₂D₂+H₂O. По достижении равновесия в реакционной смеси находится по 0,53 моля C₂D₂ и H₂O. Вычислить: а) константу равновесия Кс, б) количество образующегося C₂D_2, если исходить из 1 моля С₂Н₂ и 1,6 моля D₂О.

Вариант 2. При смешении одного моля C₆H₅NH₂ с одним молем H₂ при 400 К имеет место реакция: C₆H₅NH₂+H₂=C₆H₆+NH₃. По достижении равновесия в реакционной смеси находится по 0,165 молей C₆H₆ и NH₃. Вычислить: а) константу равновесия Кс; б) количество образующегося C₆H₆, если исходить из 0,5 моля C₆H₅NH₂ и 0,5 моля H₂.

Вариант 3. При смешении одного моля СО с одним молем H₂O при 700 К имеет место реакция CO+H₂O=CO₂+H₂. По достижении равновесия в реакционной смеси находится по 0,75 моля CO₂ и H₂. Вычислить: а) константу равновесия Кс; б) количество образующегося CO₂, если исходить из 1,5 моля СО и 1,5 моля H₂O.

Вариант 4. При смешении одного моля H₂ с одним молем DCl при 700 К имеет место реакция: H₂+DCI=HCI+HD. По достижении равновесия в реакционной смеси находится по 0,33 моля НСI и HD. Вычислить: а) константу равновесия Кс; б) количество образующегося НС1, если исходить из 0,5 моля H₂ и 1,5 моля DCl.

Вариант 5. При смешении одного моля H₂ с одним молем DJ при 700 К имеет место реакция: H₂+DJ=HJ+HD. По достижении равновесия в реакционной смеси находится по 0,37 моля HJ и HD. Вычислить: а) константу равновесия Кс; б) количество образующегося HJ, если исходить из 1,2 моля H₂ и 0,8 молей DJ.

Вариант 6. При смешении одного моля CO с одним молем Cl₂ при 823 К имеет место реакция: CO+Cl₂=COCl₂. По достижении равновесия образуется 0,2моля COCl₂. Определить Кс и Кp реакции.

Вариант 7. Парциальные давления CO₂, H₂, CO и Cl₂ (пар) в состоянии равновесия соответственно равны 11744, 49041, 20265 и 20265 Н/м². Определить: а) константу равновесия реакции CO+H₂O=CO₂+H₂; б) число молей водорода, находящегося в равновесии с 15 молями CO, 15 молями H₂O и 65,16 молями CO₂.

Вариант 8. При 303 К константа равновесия реакции SO₂Cl₂=SO₂+Cl₂ равна Кp=2938. Вычислить степень диссоциации SO₂Cl₂ при 303 К.

Вариант 9. Константа равновесия реакции H₂+J₂=2HJ при 718 К равна 50. Сколько молей HJ получается, если нагреть до этой температуры 12,7 г йода и 0,02г водорода?

Вариант 10. Константа равновесия реакции C₂H₅OH+CH₃COOH= =CH₃COOC₂H₅+H₂O равна 3,8. Сколько образуется эфира, если смешать 0,5 молей спирта и 1,5моля кислоты?

Задача 5

На основании данных состав – температура выпадения первого кристалла постройте диаграмму для данной двухкомпонентной системы. Определите на диаграмме состав химического соединения. На основании состава определите формулу химического соединения. Определите состав эвтектических смесей.

Вари-ант	Сис-тема	Состав – температура
1	Si-Mg	Содержание Mg,% Температура, ºC	0 1414	27 1200	42 950	55 1050	63 1100	85 900	96 645	100 650
2	Mg-Ni	Содержание Ni, % Температура, ºC	0 650	10 620	34 512	45 770	82 1145	89 1082	95 1300	100 1452
3	Mg-Pb	Содержание Pb,% Температура, ºC	0 650	30 577	66 460	75 525	82 550	90 400	97 250	100 327
4	Ni-Al	Содержание Al, % Температура, ºC	0 1452	16 1370	32 1640	40 1600	58 1130	65 1070	73 835	90 630	100 660
5	Mn-Si	Содержание Si, % Температура, ºC	0 1250	5 1200	11 1075	21 1316	30 1240	34 1230	40 1220	51 1136	80 1200	100 980
6	Cu-Mg	Содержание Mg,% Температура, ºC	0 1084	8 900	9 730	18 797	25 555	43 570	55 550	70 485	90 580	100 650
7	Sb-Ni	Содержание Ni, % Температура, ºC	0 630	3 612	20 1100	32 1160	47 1072	56 1170	65 1100	85 1225	100 1432
8	Zn-Sb	Содержание Sb,% Температура, ºC	0 419	1,7 400	20 500	40 540	54 563	68 537	72 520	80 505	90 580	100 630
9	Mg-Ca	Содержание Ca,% Температура, ºC	0 650	10 600	19 518	40 670	54 720	65 630	79 445	100 850
10	Cd-Sb	Содержание Sb,% Температура, ºC	0 322	7,6 290	26,5 370	43 455	65 445	90 550	100 630

 

 

Задача 6.

Вариант 1. Эквивалентная электрическая проводимость при 25ºС для раствора СН₃СООН при разведении 32 л равна 9,2 0м^-1.см². Определить удельную электрическую проводимость и степень диссоциации раствора.

Вариант 2. 70-процентный раствор H₂SO₄ имеет при 18°С плотность 1,6146 г/см³ и удельную электрическую проводимость 0,2157 Ом^-1см^-1. Найти значение эквивалентной и молекулярной электрической проводимости этого раствора электролита.

Вариант 3. Определить эквивалентную электропроводность при бесконечном разведении для NH₄OH, если l^¥ для Bа(OH)₂, BaCL₂ и NH₄CL соответственно равны 228,8; 120,3 и 129,8 0м^-1.см².

Вариант 4. Определить эквивалентную электропроводность при бесконечном разведении для LiBr, если l^¥ для Li₂SO₄, KBr и K₂SO₄ соответственно равны 118,5; 151,9 и 153,3 0м^-1.см².

Вариант 5. Удельная электропроводность 0,135 М пропионовой кислоты при 18 ºС равна 4,79.10^-4 0м^-1.см^-1, а 0,1 М раствора пропионата натрия она равна 7,54.10^-3 0м^-1.см^-1. Подвижность иона Na⁺ 44,4 0м^-1.см², иона Н⁺ равна 316 0м^-1.см². Приняв, что соль при указанном разведении диссоциировала нацело, найти константу диссоциации пропионовой кислоты.

Вариант 6. Эквивалентная электропроводность бесконечно разбавленного раствора AgNO₃ равна 133,3 0м^-1.см². Число переноса Ag ⁺ в растворе AgNO₃ равна 0,464. Вычислить подвижность и абсолютные скорости ионов при градиенте потенциала 1 В/см.

Вариант 7. Удельная электрическая проводимость 0,05 М раствора СН₃СООН равна 3,24.10^-4 Ом^-1см^-1. Удельная электропроводность 0,0001 М раствора CH₃CONa равна 7,75.10^-6 0м^-1.см^-1. Подвижность ионов водорода и натрия соответственно равны 315 и 44 0м^-1.см². Определить константу диссоциации СН₃СООН. Считать соль полностью диссоциированной.

Вариант 8. Раствор слабой кислоты HA при 298 К и разведении 32 л имеет эквивалентную электропроводность 9,2 0м^-1.см², а при бесконечном разведении она равна 389 0м^-1.см². Рассчитайте константу диссоциации кислоты.

Вариант 9. Константа диссоциации уксусной кислоты равна 1,76.10^-5. Для 0,1 М раствора СН₃СООН рассчитайте концентрацию ионов водорода и молярную электрическую проводимость, если известно, что для этой кислоты молярная электрическая проводимость при бесконечном разведении равна 390,7 0м^-1.см².

Вариант 10. Молярная электрическая проводимость раствора монохлоруксусной кислоты с разведением 612 л/моль при 26 ºС равна 219,4 0м^-1.см². Рассчитайте степень диссоциации кислоты в этих условиях, если молярная электрическая проводимость монохлоруксусного натрия при 25°С и бесконечном разведении равна 89,8 0м^-1.см². Предельные подвижности ионов натрия и водорода соответственно равны 50,1 и 349,8 0м^-1.см².