Мои Конспекты
Главная | Обратная связь


Автомобили
Астрономия
Биология
География
Дом и сад
Другие языки
Другое
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Металлургия
Механика
Образование
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Туризм
Физика
Философия
Финансы
Химия
Черчение
Экология
Экономика
Электроника

Примеры решения задач



 

1. Определите стандартную теплоту сгорания 1 моля метана, исходя из стандартных энтальпий образования этого вещества и продуктов его сгорания.

Решение. Запишем уравнение реакции сгорания метана:

Согласно следствию из закона Гесса, тепловой эффект этой реакции будет равен разности энтальпий образования продуктов реакции и исходных веществ:

= 1 моль · + 2 моль·

- 1 моль·

= 0 кДж/моль (как и для других простых веществ устойчивых при стандартных условиях).

Находим стандартные энтальпии образования в таблице 2 приложения 3:

 

= -393,5 кДж/моль = - 241,8 кДж/моль
= - 74.9 кДж/моль  

 

Подставим найденные величины в уравнение:

=1 моль·(-393,5 кДж/моль) – 2 моль·(-241,8)·кДж/моль + 1 моль ·74,9 кДж/моль = -802,2кДж

Поскольку тепловой эффект реакции вычислялся для сгорания 1 моля метана, то стандартная теплота сгорания метана равна = -802,2кДж/моль

 

2. Определите, как изменяется скорость реакции 2СО + О2 = 2СО2 если общее давление в системе уменьшить в 2 раза.

Решение. Согласно закону действия масс скорость реакции равна:

v1=k[с(CO)]2с(O2)

Уменьшение давления в системе в два раза равноценно уменьшению вдвое концентрации реагирующих веществ. Поэтому после уменьшения давления скорость реакции составит:

v2=k[0,5·с(CO)]2[0,5·с(O2)] = 0,25·0,5· k[с(CO)]2с(O2) =

0,125· v1

v2/ v1 = 0,125· v1/ v1 = 1/8

Таким образом, после уменьшения давления в 2 раза скорость реакции уменьшится в 8 раз.

 

3. Температурный коэффициент скорости реакции равен 2,8. Во сколько раз возрастет скорость реакции при повышении температуры от 20 до 500С?

Решение.Согласно правилу Вант-Гоффа:

,

где:

v1 – скорость реакции при температуре t1 (в нашем случае 200С);

v2 – скорость реакции при температуре t2 (в нашем случае 500С);

γ – температурный коэффициент скорости реакции (в нашем случае 2,8).

 

Подставляя заданные значения величин в уравнение, получим:

, отсюда:

Прологарифмируем обе части уравнения (воспользовавшись, например, программой «Инженерный калькулятор» «Windows»):

, отсюда:

Таким образом, скорость реакции увеличится в 21,9 раза.

 

4. Найти массу воды и массу 20%-ного раствора сульфата меди (CuSO4) с массовой долей растворенного вещества 20%, необходимых для приготовления 1 л раствора с массовой долей сульфата меди 8%. Плотность 8% раствора CuSO4 равна 1,084 г/мл.

Решение. Найдем массу содержащегося в конечном растворе сульфата меди. Для этого запишем формулу для вычисления массовой доли растворенного вещества. Преобразуем эту формулу, выразив массу конечного раствора через произведение его объема на плотность. В полученное выражение подставим значения приведенных в условии величин:

Поскольку сульфат меди приходит в конечный раствор из исходного раствора с массовой долей соли 20%, то для этого раствора справедливо следующее выражение:

Масса воды, необходимой для приготовления конечного раствора, найдется путем вычитания из массы конечного раствора массы 20%-ного раствора сульфата меди:

1,084 г/мл ∙ 1000 мл – 433,5 г = 650,5 г

Таким образом, для приготовления искомого раствора нужно взять 433,5 г 20%-ного раствора сульфата меди и 650,5 г воды.

 

5. Вычислите осмотическое давление, а также понижение температуры замерзания раствора, в литре которого содержится 18 г глюкозы C6H12O6 при 00C. Криоскопическая константа воды составляет 1,850С·кг/моль.

Решение.Согласно закону Вант-Гоффа осмотическое давление равно:

Согласно второму закону Рауля – понижение температуры кипения и повышение температуры замерзания раствора прямо пропорционально моляльной концентрации раствора:

ΔT = K Cm (B) =

где: K - криоскопическая или эбулиоскопическая константа;

m(B) – масса растворенного вещества, г;

m(A) – масса растворителя, кг;

M(B) – молярная масса растворенного вещества, г/моль.

Поскольку концентрация глюкозы в растворе мала, то в 1 л раствора содержится приблизительно 1 кг воды (как и в 1 литре чистой воды). Тогда понижение температуры замерзания раствора составит:

ΔTзам. = Kкр Cm (B) =

 

6. Сколько времени потребуется для полного разложения в электролизере 2 молей воды электрическим током силой 2 А?

Решение. В электролизере на аноде и катоде происходят следующие процессы:

А: 2H2O – 4ē → 4H+ + O2

К: 4H2O + 4ē → 4OH- + 2H2

2H2O→2H2- + O2

В соответствии с законами Фарадея: ,

где m–масса вещества B, претерпевшая электрохимическое превращение, г; Мэкв. – молярная масса электрохимических эквивалентов вещества B, г/моль экв.; F – число Фарадея, F=96500 Кл/моль экв.; I – ток, А.

Выразим из этой формулы время:

 

Для вычисления молярной массы электрохимических эквивалентов воды учтем, что ее разложение протекает и на аноде, и на катоде. Как это следует из суммарного уравнения реакций, при прохождении через электролизер 4 моль электронов на аноде и катоде суммарно разлагается 2 моль воды, отсюда:

Масса 2 моль воды: m(H2O) = 2 моль ∙ 18 г/моль = 36 г

Отсюда:

=193000 с (или 53,6 ч).

 

7. Стальная деталь покрыта слоем хрома. Какие коррозионные процессы будут происходить, если покрытие будет механически нарушено (например, вследствие царапины)? Приведите схему образующихся при этом гальванических элементов и рассчитайте их ЭДС для случаев кислой и нейтральной сред.

Решение. При проявлении царапины на покрытии возникает гальванический элемент: железо – хром. Катодом (электродом, на которым происходит процесс восстановления) станет электрод с большим стандартным электродным потенциалом. Находим значения стандартных электродных потенциалов в таблице 2 Приложения:

- 0,440 В;

= - 0,744 В.

Большее значение имеет стандартный электродный потенциал железа. Следовательно, катодом будет железо, а анодом, т.е. электродом на котором происходит процесс окисления, хром.

А: Cr – 3 ē → Cr3+

Теперь необходимо выяснить какие частицы восстанавливаются на катоде. В зависимости от среды это либо ионы водорода (кислая среда), либо кислород (нейтральная среда). Источником этих веществ является атмосфера.

K: 2H+ + 2 ē → H2 (кислая среда), 0 В

K: O2 +2H2O + 4 ē → 4OH- (нейтральная среда), + 0,401 В

Таким образом, в кислой среде возникнет следующий коррозионный гальванический элемент, в котором будет окисляться хром (анод), а восстанавливаться ионы водорода (катод):

, ЭДС которого в стандартных условиях:

= 0 – (- 0,744 В) = 0,744 В.

В нейтральной среде возникнет коррозионный гальванический элемент, в котором будет окисляться хром (анод), а восстанавливаться кислород (катод):

ЭДС этого элемента:

= +0,401-(-0,744) = 1,145 В.

 

 




Поиск по сайту:







©2015-2020 mykonspekts.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.