 |
На основании уравнения (5) рассчитываем энергию активацию
|
|
|
|
Рудненский индустриальный институт
Кафедра безопасности жизнедеятельности и промышленной экологии
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
ПО ВЫПОЛНЕНИЮ РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКИХ РАБОТ
по дисциплине «Физическая химия»
для студентов специальности «Металлургия»
Рудный 2014
ББК 20.1
Автор: Барулина И.В. Методические указания по выполнению расчетно-графических работ по дисциплине «Физическая химия» – Рудный, РИИ, 2014 – 26 с.
В методических указаниях по выполнению расчетно-графических работ по дисциплине «Физическая химия» содержатся общие методические указания к выполнению и оформлению работы, примеры решения задач, задания для самостоятельного решения, рекомендуемая литература.
Методические указания предназначены для студентов специальности «Металлургия».
Табл.8, Список лит. 9 назв., Прил. 2
для внутривузовского использования
© Рудненский индустриальный институт, 2014
СОДЕРЖАНИЕ
| Введение | ||
| Задания для РГР | ||
| Порядок выполнения РГР | ||
| Требования к содержанию и оформлению РГР | ||
| Порядок защиты РГР | ||
| Список литературы | ||
| Приложение А - Образец оформления титульного листа | ||
| Приложение Б - Образец оформления списка литературы | ||
ВВЕДЕНИЕ
Дисциплина «Физическая химия» дает студентам металлургических специальностей четкое представление о теоретических основах, современном состоянии и практическом применении этой науки в металлургии и обогащении.
Цель преподавания данной дисциплины заключается в рассмотрении основных вопросов теории химических процессов, а также влияние физических параметров на условия протекания процессов, возможности управления технологическими процессами. Изучение физической химии позволяет количественно обосновывать новые технологические процессы, повысить эффективность существующих и определить пути их интенсификации.
|
|
|
Задачей физической химии является формирование у студентов современных представлений о химической термодинамике и химическом равновесии; о свойствах водных растворов электролитов и неэлектролитов, газообразных веществ; о методах расчета фазовых равновесий; о поверхностных явлениях и свойствах дисперсных систем.
Полученные знания позволят студентам рассчитывать возможность протекания процессов, их скорость, подбирать оптимальные условия химических реакций, правильно регулировать технологические процессы, грамотно вести переработку полезных ископаемых, очистку, подбор экстрагентов, верно понимать и осуществлять флотацию.
Знание законов физической химии позволяет целенаправленно осуществлять мероприятия по защите окружающей среды от загрязнения, сохранению чистоты атмосферы, водоемов, оздоровлению условий работы на промышленных предприятиях.
Для изучения данной дисциплины необходимо освоить полный курс высшей математики, физики, общей химии.
1 ЗАДАНИЯ ДЛЯ РГР
Вариант для выполнения расчётно-графической работы назначается преподавателем на первой неделе.
Таблица 1- Варианты заданий
| Номер варианта | Номера задач, относящихся к данному варианту |
| 1, 38, 57, 73, 92, 113, 133, 151, 171, 189 | |
| 2, 20, 56, 74, 93, 112, 132, 150, 170, 188 | |
| 3, 21, 39, 75, 94, 111, 131, 149, 169, 187 | |
| 4, 22, 40, 58, 95, 110, 130, 148, 168, 186 | |
| 5, 23, 41, 59, 77, 109, 129, 147, 167, 185 | |
| 6, 24, 42, 60, 78, 96, 128, 146, 166, 184 | |
| 7, 25, 43, 61, 79, 97, 115, 145, 165, 183 | |
| 8, 26, 44, 62, 80, 98, 116, 134, 164, 182 | |
| 9, 27, 45, 63, 81, 99, 117, 135, 153, 181 | |
| 10, 28, 46, 64, 82, 100, 118, 136, 154, 180 | |
| 11, 29, 47, 65, 83, 101, 119, 137, 155, 179 | |
| 12, 30, 48, 66, 84, 102, 120, 138, 156, 178 | |
| 13, 31, 49, 67, 85, 103, 121, 139, 157, 177 | |
| 14, 32, 50, 68, 86, 104, 122, 140, 158, 176 | |
| 15, 33, 51, 69, 87, 105, 123, 141, 159, 175 | |
| 16, 34, 52, 70, 88, 106, 124, 142, 160, 174 | |
| 17, 35, 53, 71, 89, 107, 125, 143, 161, 173 | |
| 18, 36, 54, 72, 90, 108, 126, 144, 162, 172 | |
| 19, 37, 55, 76, 91, 114, 127, 152, 163, 190 |
|
|
|
Теоретические вопросы
1. Теоретические методы исследования физической химии: термодинамический, статистический и квантово-механический.
2. Поляризация её виды. Как влияет температура на разные виды поляризации: электронную, атомную, ориентационную?
3. Полярность молекул. Что такое электрический момент диполя, в каких единицах он выражается? Какие молекулы и связи считаются полярными?
4. Типы кристаллических решеток твердых веществ. Зависимость физических свойств веществ от типа кристаллической решетки.
5. Что такое водородная связь? В каких случаях она возникает?
6. Приведите примеры веществ с водородной связью: межмолекулярной и внутримолекулярной. В каких случаях возможно образование каждого вида связи?
7. Что называется поляризуемостью молекул? От каких факторов она зависит?
8. Опишите силы межмолекулярного взаимодействия. Приведите примеры веществ между молекулами которых возможны различные виды взаимодействий.
9. Что такое дисперсионное, деформационное, ориентационное взаимодействие? Приведите примеры. Как зависит энергия межмолекулярного взаимодействия от расстояния между молекулами и температуры?
10. Какие признаки взяты за основу при делении веществ на твердые, жидкие и газообразные? Дайте развернутый ответ.
11. Что такое идеальный газ? Уравнение состояния идеального газа.
12. Что такое парциальное давление газа? Напишите закон Дальтона для давления смеси идеальных газов.
13. Общая характеристика жидкого агрегатного состояния.
14. Что такое насыщенный пар? Давление насыщенного пара жидкости и его зависимость от температуры. Изобразите эту зависимость графически.
15. Общая характеристика твердого агрегатного состояния.
16. Какие основные признаки лежат в основе деления на фазовые состояния вещества? Что такое ближний и дальний порядок в расположении структурных элементов? Чем характеризуется кристаллическое и аморфное состояние вещества?
17. Типы кристаллических решеток. Различие в свойствах веществ с разным типом кристаллической решетки.
|
|
|
18. Течение жидкости. Какова природа сил внутреннего трения при течении жидкости и газа? В чем заключается их различие?
19. Уравнение Ньютона для течения жидкости. Каков физический смысл и размерность коэффициента вязкости? Что такое напряжение сдвига и градиент скорости? Как зависит вязкость жидкости от ее природы и температуры? Запишите уравнение Пуазейля.
20. Что называется термодинамической системой? Какие системы считаются открытыми, закрытыми и изолированными? Приведите примеры.
21. Что такое термодинамические процессы? Какие процессы называют изохорными, изотермическими, изобарными, адиабатическими?
22. Дайте определение внутренней энергии системы. Можно ли определить её экспериментально. Дайте обоснованный ответ.
23. Перечислите и охарактеризуйте все функции состояния. Почему они так называются?
24. В чем смысл первого начала термодинамики? Напишите математическое выражение первого начала термодинамики и поясните его.
25. Чему равна работа расширения одного моля идеального газа при изохорном, изобарном и изотермическом процессах?
26. Что называется удельной, молярной, средней и истинной теплоемкостью?
27. Сформулируйте закон Гесса и следствия из него. Приведите примеры расчетов с использованием закона Гесса.
28. Что называется стандартной теплотой образования и стандартной теплотой сгорания? Как эти величины связаны между собой.
29. Что называется тепловым эффектом реакции? Какова связь между тепловым эффектом при постоянном давлении и при постоянном объеме?
30. Напишите уравнение (в дифференциальном и интегральном виде) зависимости теплового эффекта от температуры (закон Кирхгофа).
31. Второй закон термодинамики, его формулировки, математическое выражение для обратимых и необратимых процессов.
32. Напишите аналитическое выражение объединенного (первого и второго) закона термодинамики.
33. Как определить изменение энтропии в процессе фазового превращения (испарения, плавления, возгонки)?
|
|
|
34. Как по изменению энергии Гиббса и Гельмгольца можно судить о возможности протекания процесса в неизолированной системе?
35. Как, используя постулат Планка, рассчитать значение энтропии при любой температуре? Приведите пример.
36. При каких условиях внутренняя энергия может служить критерием направления процесса? Как она изменяется в ходе самопроизвольного процесса в этих условиях?
37. При каких условиях энтальпия является критерием самопроизвольного процесса? Каково её изменение в этих условиях?
38. Как изменяется энергия Гиббса при изменении температуры и давления?
39. Дайте характеристику химического равновесия. Сформулируйте закон действующих масс.
40. Напишите уравнения изотермы химической реакции Вант-Гоффа и объясните, какие вопросы можно решать, применяя его.
41. Какие факторы влияют на константы равновесия Кр и Кс, если систему рассматривать как идеальную?
42. Напишите уравнение изотермы реакции Н2 + Сl2 = 2НСl (все вещества находятся в идеальном газообразном состоянии).
43. Напишите общее выражение для соотношения между величинами Кр и Кс для химической реакции: 2SO2 + O2 = 2SO3.
44. Напишите уравнение зависимости константы химического равновесия от температуры дифференциальной форме (изобара и изохора Вант-Гоффа) и проанализируйте его.
45. Зависит ли и как константа равновесия Кр от давления и температуры?
46. Тепловой эффект DН некоторой химической реакции больше нуля. Изобразите схематически график зависимости lg Кр = f (1/Т) [DН не зависит от Т].
47. Какие существуют методы расчета констант равновесия? Приведите примеры.
48. Что называется формальной кинетикой? Дайте определение средней и истинной скорости химической реакции.
49. Что такое молекулярность химических реакций? Перечислите кинетическую классификацию химических реакций на основе их молекулярности.
50. По какому признаку реакции разделяются на порядки? В чем отличие порядка реакции от ее молекулярности?
51. Выведите кинетическое уравнение первого порядка. Что такое период полураспада и чему он равен для кинетического уравнения первого порядка?
52. Выведите кинетическое уравнение второго порядка. Приведите примеры химических реакций, для которых применяется кинетическое уравнение второго порядка.
53. Какие методы применяются для определения порядка реакции?
54. Рассмотрите зависимость скорости химической реакции от температуры (уравнение Аррениуса). Поясните смысл величин, определяющих эту зависимость.
55. Рассмотрите основные положения теории активных столкновений.
56. Что такое стерический фактор, чем он определяется в теории активных соударений и в теории переходного комплекса?
|
|
|
57. В чем заключается явление катализа? Что такое гомогенный и гетерогенный катализ? Приведите примеры. Как изменяется энергия активации в присутствии катализатора?
58. Что называется фазой, компонентом, степенью свободы? Напишите правило фаз Гиббса в общем виде?
59. Полиморфизм. Опишите диаграммы состояния монотропных и энантиотропных превращений вещества.
60. Напишите правило фаз Гиббса для системы, на которую из внешних факторов влияет только давление и температура.
61. Изобразите диаграмму состояния воды в координатах р = f(Т) и укажите области сосуществования фаз.
62. Изобразите диаграмму состояния серы в координатах р = f(Т) и укажите области сосуществования фаз.
63. Напишите уравнение Клапейрона-Клаузиуса и проанализируйте его.
64. Путем анализа уравнения Клапейрона – Клаузиуса объясните, почему давление насыщенного пара над жидкой фазой растет с увеличением температуры.
65. Приведите диаграмму состояния системы, компоненты которой образуют твердые растворы. Возьмите на диаграмме любую фигуративную точку, характеризующую состояние жидкого расплава и проанализируйте, как будет меняться состав расплава при охлаждении.
66. Что представляет собой термический анализ? Дайте развернутый ответ.
67. Приведите диаграмму состояния с простой эвтектикой и объясните ее.
68. Что представляет кривая на фазовой диаграмме воды, полученная продолжением кривой давления насыщенного пара влево от тройной точки?
69. Приведите диаграмму состояния конгруэнтно плавящегося химического соединения и поясните ее.
70. Приведите диаграмму состояния инконгруэнтно плавящегося химического соединения и поясните ее.
71. Почему давление насыщенного пара растворителя над раствором всегда меньше, чем над чистым растворителем?
72. Приведите зависимость понижения температуры замерзания и повышения температуры кипения раствора по сравнению чистым растворителем от концентрации.
73. Что такое эбуллиоскопия? С какой целью её используют? Укажите, какими свойствами, и какого компонента – растворителя или растворенного вещества – определяется эбуллиоскопическая постоянная.
74. Что такое криоскопия? С какой целью её используют? Укажите, какими свойствами, и какого компонента – растворителя или растворенного вещества – определяется криоскопическая постоянная.
75. Постройте диаграмму зависимости давления пара от температуры для воды и разбавленных водных растворов. Дайте анализ диаграммы.
76. Опишите способы определения молекулярной массы растворенного вещества.
77. Что такое осмос и осмотическое давление? У какого из двух водных 0.005 М растворов – раствора глюкозы или раствора сульфата натрия – осмотическое давление (при одинаковой температуре) больше? Почему?
78. Что называется степенью электролитической диссоциации a, изотоническим коэффициентом i? Как связаны между собой величины a и i?
79. Что называется удельной и эквивалентной электрической проводимостью раствора электролита? В каких единицах они выражаются?
80. Объясните ход зависимости эквивалентной электрической проводимости от разведения для слабых и сильных электролитов.
81. Объясните ход зависимости удельной электрической проводимости от концентрации для слабых и сильных электролитов.
82. Чем характеризуется подвижность ионов в водных растворах? Какие ионы обладают наибольшей подвижностью в водных растворах и почему?
83. Какие свойства растворителя являются определяющими в его способности ионизировать растворенное вещество? Приведите примеры.
84. Как трактуется закон независимого движения ионов (Кольрауша)? Приведите его уравнение.
85. Как связаны между собой удельная и эквивалентная электрические проводимости? В каких единицах они измеряются? Что характеризуют?
86. Две одноосновные органические кислоты при одинаковой молярной концентрации имеют степени диссоциации: первая – 0.2, вторая – 0.5. Константа диссоциации какой кислоты больше и во сколько раз? Дайте обоснованный ответ.
87. Изложите основные положения теории сильных электролитов.
88. Что называется активностью, коэффициентом активности? Какова связь между ними? В каком случае используются эти величины?
89. Что такое ионная сила раствора? Как её можно рассчитать? Чему равна ионная сила 0.01 н раствора хлорида кальция?
90. Что такое кажущаяся степень диссоциации? Объясните наличие кажущейся степени диссоциации у сильных электролитов.
91. Каково устройство водородного электрода? Какая реакция протекает на водородном электроде? Напишите уравнение, по которому вычисляется его потенциал.
92. Как устроен каломельный электрод? Какая реакция протекает при его работе, каким соотношением определяется его потенциал?
93. Как устроен хлор - серебряный электрод? Какая реакция протекает при его работе, каким соотношением определяется его потенциал?
94. Какие гальванические элементы называются концентрационными, по какому уравнению вычисляется их ЭДС?
95. Какие гальванические элементы называются окислительно-восстановительными? По какому уравнению вычисляется их ЭДС?
Практические задачи
96-115. Вычислите тепло, уносимое дымовым газом, если известен (см. таблицу 2) состав его компонентов, его объем, давление (р=101325 н/м2) нормальное, температура дымового газа на выходе из печи (Т1) и температура окружающей среды (Т2). Молекулярные теплоемкости компонентов дымового газа в пределах указанных температур равны (Дж×моль×град) СР СО2= 26.8 + 0.0423Т; СР О2= 25.76 + 13×10-3Т; СР СО= 26.57 + 7.7×10-3Т; СР N2= 27.33 + 5.23×10-3Т.
Таблица 2 – Данные для решения задач № 96-115
| № | Состав дымового газа (объемные %) | V | Т1 | Т2 | |||
| варианта | СО2 | СО | О2 | N2 | м3 | (Ко) | (Ко) |
Продолжение таблицы 2
115 – 133. Рассчитайте изменение энтропии при нагревании (охлаждении) при постоянном давлении в интервале температур от Т1 до Т2 m кг вещества А, если известны его температуры плавления и кипения, теплоемкости в твердом, жидком и газообразном состояниях, теплоты плавления и испарения (см. таблицу 3). (Средние теплоемкости веществ во всех агрегатных состояниях, теплоты плавления и испарения найдите по справочнику [5]. Теплоты перехода из одной модификации в другую не учитывать. При отсутствии данных принять, что теплоемкости не зависят от температуры).
Таблица 3 – Данные для решения задач № 115-133
| № варианта | Вещество А | m, кг | Т1, К | Т2, К |
| Вr2 (бром) | ||||
| Н2О (вода) | ||||
| Нg (ртуть) | ||||
| ССl4 (тетрахлорид углерода) | ||||
| СН2О2 (муравьиная кислота) | ||||
| С2НСl3О2 (трихлоруксусная кислота) | ||||
| СН4О (метанол) | ||||
| С2Н3СlО2 (хлоруксусная кислота) | ||||
| С2Н4О2 (уксусная кислота) | ||||
| С2Н6О (этанол) | ||||
| С3Н6О (ацетон) | ||||
| С4Н10О (этиловый эфир) | ||||
| С5Н12 (н-пентан) | ||||
| С6Н6 (бензол) | ||||
| С6Н12 (циклогексан) | ||||
| С6Н14 (н-гексан) | ||||
| С7Н8 (толуол) | ||||
| С10Н8 (нафталин) | ||||
| С10Н8О (a-нафтол) |
134-152. По значениям констант скоростей реакции при двух температурах определите энергию активации, константу скорости при температуре Тз, температурный коэффициент скорости и количество вещества, израсходованное за время t, если начальные концентрации равны со. Учтите, что порядок реакции и молекулярность совпадают.
Таблица 4 - Данные для решения задач № 134-152
| № ва- ри- ан- та | Реакция | Т1, К | k-1, мин.´ ´моль-1 ×л | Т2, К | k-1, мин.´ ´моль-1×л | Т3, К | t, мин | со, моль/л |
| Н2+Br2=2HBr | 574,5 | 0,0856 | 497,2 | 0,00036 | 483,2 | 0,09 | ||
| Н2+Br2=2HBr | 550,7 | 0,0159 | 524,6 | 0,0026 | 568,2 | 0,1 | ||
| H2+I2=2HI | 599,0 | 0,00146 | 672,0 | 0,0568 | 648,2 | 2,83 | ||
| H2+I2=2HI | 683,0 | 0,0659 | 716,0 | 0,375 | 693,2 | 1,83 | ||
| 2HI=H2+I2 | 456,9 | 0,942×10-6 | 700,0 | 0,00310 | 923,2 | 2,38 | ||
| 2HI=H2+I2 | 628,4 | 0,809×10-4 | 780,4 | 0,1059 | 976,2 | 1,87 | ||
| 2NO=N2+O2 | 525,2 | 47,059 | 1251,4 | 1423,2 | 2,83 | |||
| 2NO2=2N2+O2 | 986,0 | 6,72 | 1165,0 | 977,0 | 1053,2 | 1,75 | ||
| N2O5=N2O4=1/2O2 | 298,2 | 0,00203 | 288,2 | 0,475×10-3 | 338,2 | 0,93 | ||
| PH3=P(г)+2/3H2 | 953,2 | 0,0183 | 918,2 | 0,0038 | 988,2 | 0,87 | ||
| SO2Cl2=SO2+Cl2 | 552,2 | 0,609×10-4 | 593,2 | 0,00132 | 688,2 | 2,5 | ||
| CO+H2O=CO2+H2 | 288,2 | 0,00031 | 313,2 | 0,00812 | 303,2 | 3,85 | ||
| COCl2=CO+Cl2 | 655,0 | 0,0053 | 745,0 | 0,676 | 698,2 | 104,5 | 0,8 | |
| C2H5ONa+CH3I= =C2H5OCH3+NaI | 273,3 | 0,0336 | 303,2 | 2,125 | 288,2 | 0,87 | ||
| C12H22O11+H2O= =C6H12O6+C6H12O6 | 298,2 | 0,765 | 328,2 | 35,5 | 313,2 | 1,85 | ||
| 2CH2O+NaOH= =HCO2Na+CH3OH | 323,2 | 0,0055 | 358,2 | 0,294 | 338,2 | 0,5 | ||
| CH3CO2CH3+H2O= =CH3CO2H+CH3OH | 298,2 | 0,01609 | 308,2 | 0,03784 | 323,2 | 2,96 | ||
| CH3CO2C2H5+H2O= CH3CO2H+C2H5OH | 273,2 | 2,056×10-5 | 313,2 | 109,4×10-5 | 298,2 | 3,55 | ||
| (CH3)2SO4+NaI= =CH3I+Na(CH3)SO4 | 273,2 | 0,029 | 298,2 | 1,04 | 285,8 | 3,89 |
153. Вычислите константу диссоциации NН4ОН, если при данной температуре 0,1 н. раствор имеет рН 11.27. Ионное произведение воды при этой температуре Кw = 0,71×10-14.
154. Рассчитайте концентрацию ионов водорода и рН в растворе, содержащем в 1 л 0.1 моль уксусной кислоты при 298 К. Константу диссоциации кислоты возьмите из справочника.
155. Рассчитайте концентрацию ионов водорода и рН в растворе, содержащем в 1 л 0.1 моль хлоруксусной кислоты при 298 К. Константу диссоциации кислоты возьмите из справочника.
156. Рассчитайте рН 10-8 М раствора бромоводородной кислоты в воде при 250 С. При расчете учтите диссоциацию воды на ионы.
157. Определите константу гидролиза, рН и степень гидролиза 0.05 М раствора СН3СООNН4 при 298 К. (КNH4OH = 1.79×10-5, KCH3COOH = 1,76×10-5, Kw =1.27×10-14).
158. Определите константу гидролиза, рН и степень гидролиза 0.05 М раствора NН4Cl при 298 К. (КNH4OH = 1.79×10-5, Kw =1.27×10-14).
159. Определите константу гидролиза, рН и степень гидролиза 0.2 М раствора СН3СООNН4 при 298 К. (КNH4OH = 1.79×10-5, KCH3COOH = 1,76×10-5, Kw =1.27×10-14).
160. Определите константу гидролиза, рН и степень гидролиза 0.1 М раствора NН4Cl при 298 К. (КNH4OH = 1.79×10-5, Kw =1.27×10-14).
161. Определите константу гидролиза, рН и степень гидролиза 0.05 М раствора НСООNН4 при 298 К. (КNH4OH = 1.79×10-5, KHCOOH = 1,7×10-4, Kw =1.27×10-14).
162. Определите константу гидролиза, рН и степень гидролиза 0.2 М раствора НСООNН4 при 298 К. (КNH4OH = 1.79×10-5, KHCOOH = 1,7×10-4, Kw =1.27×10-14).
163. Определите константу гидролиза, рН и степень гидролиза 0.05 М раствора СН3СООNa при 298 К. (KCH3COOH = 1,76×10-5, Kw =1.27×10-14).
164. Определите константу гидролиза, рН и степень гидролиза 0.2 М раствора СН3СООNa при 298 К. (KCH3COOH = 1,76×10-5, Kw =1.27×10-14).
165. Определите константу гидролиза, рН и степень гидролиза 0.05 М раствора НСООNa при 298 К. (KHCOOH = 1,7×10-4, Kw =1.27×10-14).
166. Определите константу гидролиза, рН и степень гидролиза 0.1 М раствора НСООNa при 298 К. (KHCOOH = 1,7×10-4, Kw =1.27×10-14).
167. Вычислите константу диссоциации НСООН, исходя из того, что 0,25 М раствор НСООNа имеет рН = 8.6.
168. Вычислите константу диссоциации NН4OH, исходя из того, что 0,40 М раствор NН4NO3 имеет рН = 4.8.
169. Определите рН и степень гидролиза раствора, полученного растворением 0.535 г хлорида аммония в 10 л воды.(КNH4OH = 1.79×10-5).
170. Рассчитайте рН растворов, получаемых смешиванием равных объемов одинаковых концентраций равных 0.01 моль/л: а) НСl и NаОН б) НСl и NН4ОН.
171. Рассчитайте рН растворов, получаемых смешиванием равных объемов одинаковых концентраций равных 0.01 моль/л: а) НСl и СН3СООН б) СН3СООН и NаОН.
172 – 180 (таблица 5). Используя данные о свойствах растворов вещества А в воде (таблица 6,7): 1) постройте графики зависимости удельной и эквивалентной электрических проводимостей растворов вещества А от разведения V; 2) проверьте, подчиняются ли растворы вещества А в воде закону разведения Оствольда; 3) вычислите для вещества А по данным зависимостям эквивалентной электрической проводимости от концентрации эквивалентную электрическую проводимость при бесконечном разведении.
Таблица 5 – Данные для решения задач № 172-180
| № варианта | Вещество А | № варианта | Вещество А |
| НCN | (CH3)2AsOOH | ||
| HNO2 | С6Н5ОН | ||
| HOCl | С6Н5СООН | ||
| HCOOH | NH4OH | ||
| CH3COOH |
Зависимость сопротивления r раствора вещества А от концентрации с при 298 К представлены в таблицах 6,7.
Таблица 6 - Данные для решения задач № 172-180
| с, моль/л | r, Ом×м, для вещества А | ||||
| HCN | HNO3 | HOCl | HCOOH | CH3COOH | |
| 0.1 | 3.10×103 | 4.32 | 6.06 | 19.6 | |
| 0.05 | 4.37×103 | 5.7 | 8.91 | 27.6 | |
| 0.03 | 5.84×103 | 7.5 | 10.3 | 34.8 | |
| 0.01 | 10.1×103 | 13.4 | 18.2 | 61.0 | |
| 0.005 | 14.3×103 | 20.4 | 25.9 | 87.0 | |
| 0.003 | 18.3×103 | 26.8 | 35.8 | ||
| 0.001 | 31.9×103 | 52.7 | 68.5 |
Таблица 7 - Данные для решения задач № 172-180
| с, моль/л | r, Ом×м, для вещества А | |||
| (СН3)2AsOH | C6H5OH | C6H5COOH | NH4OH | |
| 0.1 | 7.46×103 | 9.75 | 2.55 | |
| 0.05 | 10.80×103 | 14.1 | 10.3 | |
| 0.03 | 14.50×103 | 18.5 | 14.5 | |
| 0.01 | 23.5×103 | 31.4 | 25.8 | |
| 0.005 | 32.7×103 | 48.8 | ||
| 0.003 | 41.5×103 | 57.4 | ||
| 0.001 | 74.6×103 | 70.4 |
181-190. Вычислите при Т=298 К эквивалентную электропроводность (l), эквивалентную электропроводность при бесконечном разбавлении (l¥) и степень диссоциации электролита (a), если известны (таблица 8) удельное сопротивление (r), концентрация (с), подвижность ионов (lк и lа).
Таблица 8 - Данные для решения задач № 181-190
| № вари- анта | вещество | С, г-экв/л | r, Ом×м | lкатиона, Ом-1×см2×г-экв-1 | lаниона, Ом-1×см2×г-экв-1 |
| НСl | 0.05 | 25.6 | 75.5 | ||
| HI | 0.02 | 76.9 | |||
| HCN | 0.10 | 3.1×105 | 78.0 | ||
| HNO3 | 0.03 | 62.0 | |||
| CH3COOH | 0.05 | 2.76×103 | 41.0 | ||
| CH3COONa | 0.05 | 2.6×102 | 41.0 | ||
| HNO2 | 0.02 | 1.24×102 | 70.5 | ||
| HOCl | 0.03 | 1.81×102 | 50.0 | ||
| HIO3 | 0.10 | 36.0 | 42.5 | ||
| C6H5OH | 0.03 | 14.5×103 | 32.0 |
2 ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РГР
Одной из форм учебных занятий студентов является самостоятельная работа над учебным материалом. По курсу физическая химия она слагается из следующих элементов: изучение материала по учебникам и учебным пособиям; выполнение расчетно-графических заданий; выполнение лабораторного практикума; индивидуальные консультации; посещение лекций; сдача рубежного контроля и расчетно-графической работы.
Изучение каждого раздела рекомендуется проводить, придерживаясь следующего порядка: 1) познакомиться по программе с содержанием раздела, соответствующего заданию, уяснить объем и последовательность излагаемых вопросов; 2) приступить к выполнению задания только после основательного изучения раздела; 3) прочитать в учебнике весь относящийся к данному разделу материал, обратив внимание на физическую сущность явления, теоретические положения, математические зависимости и графический материал; 4) повторно прочитать раздел учебника и составить краткий конспект раздела учебника, в который внести формулировки законов, основные уравнения и их выводы, графики и схемы; при составлении конспекта стремиться к четкому и ясному изложению материала своими словами, избегая механической переписки текста; 5) приступить к ответу на вопросы контрольного задания и к решению задач, используя примеры, приведенные в разделе решения типовых задач.
При возникновении трудностей при решении задач обращайтесь к преподавателю за консультацией.
Отвечать на вопросы и решать задачи необходимо в той последовательности, в какой они даны в методических указаниях.
Графики вычерчиваются на миллиметровой бумаге.
Выполняя графики, следует придерживаться правил:
1) размер графика должен быть не менее 10-15 сантиметров;
2) на осях координат отмечаются через равные интервалы масштабные единицы;
3) масштаб выбирается таким образом, чтобы кривая занимала по возможности все поле чертежа;
4) точки должны четко наноситься на график в соответствии с выбранным масштабом;
5) точки соединяются плавной кривой таким образом, чтобы большинство из них попало на кривую или были в одинаковой мере отдалены по обе стороны кривой;
6) при нахождении производной графическим способом следует брать отношение размеров отрезков, отсекаемых касательной на осях координат с учетом масштаба.
Примеры решения задач.
Задача 1. Вычислите, сколько тепла требуется 10 м3 воздуха для нагревания от Т = 290 К до Т = 400 К при нормальном давлении. Процентное (по объему) содержание составных компонентов в воздухе: кислорода – 21, азота – 78, аргона –0.9, водяного пара – 0.1. Молярные теплоемкости равны (Дж/(моль × град)): СРО2 = 4.19 × (6.148 + 0.0031 Т), СРN2 = 4.19× (6.524 + 0.00125 Т), СРАr = 4.19 (от температуры не зависит), СРН2О = 4.19 × (7.219 + 0.00237 Т).
Решение:
Общее количество теплоты, необходимое для нагревания будет равно:
Q = QO2 + QN2 + QAr + QH2O, (1)
где QO2 - тепло, необходимое для нагревания кислорода от 290 К до 400 К;
QN2 - тепло, необходимое для нагревания азота от 290 К до 400 К;
QAr - тепло, необходимое для нагревания аргона от 290 К до 400 К;
QH2O - тепло, необходимое для нагревания воды от 290 К до 400 К.
Количество тепла, необходимое для нагревания газа, вычисляют по формуле:
Q = n×CР¢×DT, (2)
где n – число молей соответствующего газа,
