Основы физической химии - Еремин В.В.
Скачать (прямая ссылка):
ДгН°(НС1) = -22.1 ккалмоль1, 5°(02) = 49.0 кал-К-1моль-1, ДЯ°(Н20(ж)) = -68.3 ккалмоль-1; 5°(С12) = 53.3 калК-1моль-1, 5°(НС1) = 44.6 кал-моль-1-К-1, 5°(Н20(ж)) = 16.7 калК-1моль-1.
5-26. Рассчитайте ДО0 при 25 °С для химической реакции:
С02(г) + 4Н2(г) = СН4(г) + 2Н20(ж).
84
Глава 1. Основы химической термодинамики
Стандартные значения энтальпии образования и абсолютной энтропии при 25 °С равны:
АН°(С02) = -94.1 ккал-моль1, 5°(С02) = 51.1 кал-К1 моль1,
AfЯ0(СH4) = -17.9 ккал-моль-1, = 31.2 кал-К1-моль1,
AfЯ°(H20(ж)) = -68.3 ккалмоль-1; 5°(СН4) = 44.5 кал-К1-моль1,
5°(Н20(ж)) = 16.7 кал-К-1 моль-1.
5-27. Рассчитайте стандартные энергии Гиббса и Гельмгольца АО° и АР* при 300 °С для химической реакции:
С0(г) + 3Н2(г) = СН4(г) + Н20(г).
Теплоемкости веществ считать постоянными.
5-28. Найдите энергию Гиббса образования >Ш3 при температурах 298 и 400 К, если известны следующие данные: Аf Н2098 (№) = -46.2 кДж-моль1,
Вещество N2 Н2
Ср>298, ДжК1 моль1 29.1 28.8 35.7
5*298 , Дж-К-1-моль-1 191.5 130.6 192.5
Считать, что теплоемкости в указанном интервале температур постоянны.
5-29. Рассчитайте стандартные энергии Гиббса и Гельмгольца АО0 и АР° при 60 °С для химической реакции:
СН3С00Н(ж) + 2Н2(г) = С2Н50Н(ж) + ^0(ж).
Теплоемкости веществ считать постоянными.
5-30. Рассчитайте стандартные энергии Гиббса и Гельмгольца АО° и АР° при 700 °С для химической реакции:
СаС03(тв) = Са0(тв) + С02(г).
Может ли эта реакция протекать самопроизвольно при данной температуре? Теплоемкости веществ считать постоянными.
5-31. Вычислите изменение энергии Гиббса при изменении давления от 1 атм до 0.01 атм при 298 К:
а) одного моля жидкого бензола (плотность 0.89 г-см-3);
б) одного моля паров бензола (идеальный газ).
5-32. Напишите выражение для бесконечно малого изменения давления как функции энергии Гиббса и температуры. Найдите частные производные давления по этим переменным и составьте соответствующее уравнение Максвелла.
Глава 1. Основы химической термодинамики
85
5-33. Напишите выражение для бесконечно малого изменения давления как функции энтальпии и энтропии. Найдите частные производные давления по этим переменным и составьте соответствующее уравнение Максвелла.
5-34. Напишите выражение для бесконечно малого изменения энтропии как функции энтальпии и давления. Найдите частные производные энтропии по этим переменным и составьте соответствующее уравнение Максвелла.
5-35. Пусть известна стандартная энергия Гиббса реакции при температуре Т1. Найдите стандартную энергию Гиббса при температуре Т2, считая, что:
а) энтальпия реакции не зависит от температуры;
б) изменение теплоемкости в реакции не зависит от температуры.
5-36. Для решеточного газа известно уравнение состояния:
(а - постоянная). Найдите зависимость внутренней энергии от объема и энтальпии от давления для такого газа.
5-37. Для некоторого газа известно уравнение состояния:
(а, Ь - постоянные). Найдите зависимость внутренней энергии от объема для такого газа.
5-38. Используя данные таблицы, рассчитайте величины стандартных энергий Гиббса следующих реакций:
a-D-Глюкоза(aq) + О2(г) — 2 Пируват-^) + 2Н+М + 2Н2О, (1)
Ь-аспартат-(ад) + 1/2О2(г) — Оксалоацетат2- + КН4+, (2)
a-D-Глюкоза(aq) — 2 Лактат-^) + 2Н+(ад), (3)
Пируват-(aq) + Н+(aq) + О2(г) — 3СО2(aq) + 2Н2О, (4)
Оксалоацетат2- + Н2О — Пируват-^) + НСО^^ . (5)
Вещество Дгб^водн. р-р), ккал-моль"1 Вещество Дг(7°(водн. р-р), ккал-моль-1
а^-Глюкоза -219.22 Н+ 0
Пируват- -113.44 НСО3- -140.31
Ь-аспартат- -166.99 -92.31
Лактат- -123.76 Н2О -56.69
Оксалоацетат2- -190.53 ]МН4+ -19.00
86
Глава 1. Основы химической термодинамики
5-39. Рассчитайте максимальную полезную работу, которую можно получить в топливном элементе в результате реакции сгорания метана при
298 К.
5-40. Рассчитайте (а) максимальную работу и (б) максимальную полезную работу, которую можно получить при кристаллизации переохлажденной воды при -5 °С и 1.0 атм. Плотности воды и льда при -5 °С равны 0.999 г-см-3 и 0.917 г-см-3 соответственно.
5-41. При 298 К стандартные энтальпия и энергия Гиббса сгорания сахарозы равны -5645 кДж-моль-1 и -5797 кДж-моль-1, соответственно. Оцените количество полезной работы, которое можно получить при повышении температуры до 37 °С - температуры крови.
5-42. Было найдено, что объем нового полимера экспоненциально зависит от давления V = У0е~р1р*, где р - избыточное давление, а р* - постоянная величина. Выведите выражение, описывающее зависимость энергии Гиббса этого полимера от избыточного давления. Какой процесс в сжатом материале протекает спонтанно при снятии давления?
Глава
Приложения химической термодинамики
2
§ 6. Термодинамика растворов неэлектролитов
Раствор - фаза переменного состава. Различают газообразные, жидкие и твердые растворы. Основными характеристиками раствора являются его состав и химические потенциалы компонентов раствора.
Состав растворов обычно выражают в мольных долях, весовых процентах, в молях растворенного вещества на литр раствора (молярность) или на килограмм растворителя (моляльность). Формулы для расчета различных концентраций приведены в таблице.
