1 ХИМИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА

1 Термодинамические системы и внешняя среда. Термодинамические параметры состояния системы.

2 Термодинамические процессы. Равновесные (квазистатические) и неравновесные процессы.

3 Понятие о внутренней энергии, теплоте и работе. Первое начало термодинамики, его математическое выражение.

4 Первое начало термодинамики для изохорного и изобарного процессов. Понятие об энтальпии.

5 Термохимия. Закон Гесса и следствия из него.

6 Тепловой эффект химической реакции, теплота образования химического вещества, теплота сгорания химического вещества.

7 Зависимость теплового эффекта реакции от температуры. Уравнение Кирхгофа.

8 Теплоемкость. Зависимость теплоемкости от температуры и расчет тепловых эффектов реакций.

9 Энергия химических связей. Оценки теплот химических реакций по энергиям связей.

10 Второе начало термодинамики. Энтропия и термодинамическая вероятность.

11 Расчет изменения энтропии для различных процессов.

12 Третье начало термодинамики. Расчет абсолютного значения энтропии.

13 Термодинамические потенциалы. Использование свободной энергии Гиббса и свободной энергии Гельмгольца для оценки возможности самопроизвольного протекания процессов.

14 Химические потенциалы, их определение, вычисление и свойства.

15 Газ, расширяясь от 10 до 16 л при постоянном давлении 101,3 кПа, поглощает 126 Дж теплоты. Определите изменение внутренней энергии газа.

16 Определите изменение внутренней энергии, количество теплоты и работу, совершаемую при обратимом изотермическом расширении азота от 0,5 до 4 м³ (начальные условия: температура 26,8 °С, давление 93,2 кПа).

17 Один моль идеального газа, взятого при 25 °С и 100 атм, расширяется обратимо и изотермически до 5 атм. Рассчитайте работу, поглощенную теплоту, изменение внутренней энергии и энтальпии.

18 Какое количество теплоты необходимо для повышения температуры 16 г кислорода от 300 до 500 К при давлении 1 атм? Как при этом изменится внутренняя энергия?

19 Чайник, содержащий  1 кг  кипящей воды, нагревают до полного испарения при нормальном давлении. Определите работу, количество теплоты, изменение внутренней энергии и энтальпии для этого процесса. Мольная теплота испарения воды 40,6 кДж/моль.

20 Определите конечную температуру и работу, необходимую для адиабатического сжатия азота от 10 до 1 л, если начальные температура и давление равны 26,8°С и 101,3 кПа соответственно.

21 Рассчитайте количество теплоты, необходимое для нагревания воздуха в квартире общим объемом 600 м³ от 20 до 25 °С. Примите, что воздух – идеальный двухатомный газ, а давление при исходной температуре нормальное. Найдите изменение внутренней энергии и энтальпии для процесса нагревания воздуха.

22 Вычислите стандартную энтальпию реакции S_(т) + O_2(г) → SO_2(г) , используя данные:

2S_(т) + 3O_2(г) → 2SO_3(г), D_r H° = - 790 кДж,

2SO_2(г) + O_2(г) → SO_3(г), D_r H° = - 196 кДж.

23 Вычислите тепловой эффект перехода C_(алмаз) → C_{(графит)}, используя данные:

C_{(графит)} + O_2(г) → CO_2(г), D_r H°  = - 396,3 кДж,

C_(алмаз) + O_2(г) → CO_2(г), D_r H°  = - 398,2 кДж.

24 Вычислите тепловой эффект перехода S_{(моноклинная)} → S_{(ромбическая)}, используя данные:

S_{(моноклинная)} + O_2(г) → SO_2(г), D_r H°  = - 296,96 кДж,

S_{(ромбическая)} + O_2(г) → SO_2(г), D_r H° = - 396,65 кДж.

25 Определите стандартную энтальпию образования этилена C₂H₄ по следующим данным:

C₂H_4(г) +3O_2(г) → 2CO_2(г) + 2H₂O_(г), D_r H° = - 1323 кДж

C_{(графит)} + O_2(г) → CO_2(г), D_r H°  = - 393,5 кДж,

H_2(г) + 1/2O_2(г) → H₂O_(г), D_r H°  = - 241,8 кДж.

26 Вычислите тепловой эффект реакции CH₃OCH_3(г) → CH₃CH₂OH_(г), если

CH₃OCH_3(г) + 3O_2(г) → 2CO_2(г) + 3H₂O_(г), D_r H°  = - 1454 кДж,

CH₃CH₂OH_(г) + 3O_2(г) → 2CO_2(г) + 3H₂O_(г), D_r H°  = - 1402 кДж.

27 Вычислите тепловой эффект реакции Na₂CO_3(т) → Na₂O_(т) + CO_2(г), если известно

Na₂CO_3(т) + SiO_2(т) → Na₂SiO_3(т) + CO_2(г), D_r H°   = 81,04 кДж,

Na₂O_(т) + SiO_2(т) → Na₂SiO_3(т), D_r H°   = - 243,17 кДж.

28 Рассчитайте мольную энтропию неона при 500 К, если при 298 К и том же объеме энтропия неона равна 146,2 Дж/моль×К.

29 Рассчитайте изменение энтропии при нагревании 11,2 л азота от 0 до 50 °С и одновременном уменьшении давления от 1 до 0,01 атм.

30 Один моль гелия при 100° С и 1 атм смешивают с 0,5 моль неона при 0 °С и 1 атм. Определите изменение энтропии, если конечное давление равно 1 атм.

31 Три моля идеального одноатомного газа (с_v = 3 кал/моль×К), находящегося при  350 К  и давлении 5 атм, обратимо и адиабатически расширяются до  давления 1 атм. Рассчитайте конечные температуру, объем, совершенную работу, изменение внутренней энергии, энтальпии и энтропии в этом процессе.

32 Рассчитайте изменение энтропии при нагревании 0,4 моль NaCl от 20° до 850 °С.  Мольная теплоемкость равна: с_p(NaCl_(тв)) = 45,94 + 16,32×10^-3×T (Дж/моль×К),

с_p(NaCl_(ж)) = 66,53 Дж/моль×К. Температура плавления хлорида натрия 800 °С, теплота плавления 31 кДж/моль.

33 Рассчитайте изменение энтропии при смешении 5 кг воды при 80 °С с 10 кг воды при 20 °С. Удельную теплоемкость воды принять равной 4,184 Дж/г×К.

34 Рассчитайте изменение энтропии при добавлении 200 г льда, находящегося при температуре 0 °С, к 200 г воды (90 °С) в изолированном сосуде. Теплота плавления  льда  равна  6 кДж/моль. Удельную  теплоемкость  воды принять равной 4,184 Дж/г×К.

35  – 80 Многовариантная задача. Для реакции, приведенной в таблице 1.3:

1 рассчитайте стандартный тепловой эффект реакции по известным величинам стандартных теплот образования исходных веществ и продуктов реакции;

2 определите DН_Т из предположения:

а) Dс = 0;

б) Dс = const;

в) Dс = f (Т).

3 определите ...и DS_Т  для реакции;

4 вычислите значение ...и DG_Т и сделайте вывод о направлении реакции в стандартных условиях и при температуре Т.

2 ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ

Указание: во всех задачах считать газы идеальными.

81 Закон действия масс. Константы равновесия и связь между ними. Зависимость констант равновесия от температуры.

82 Смещение химического равновесия. Влияние температуры, давления и концентрации на химическое равновесие.

83 Изотерма Вант-Гоффа. Изменение энергии Гиббса и энергии Гельмгольца при химической реакции.

84 Уравнения изобары и изохоры реакции и их термодинамический вывод.

85 Связь константы химического равновесия с максимальной работой реакции.

86 Гетерогенные химические равновесия и особенности их термодинамического описания.

87 Реакция между веществами А и В выражается уравнением

А + 2В = С.

Начальная концентрация вещества А равна 0.3 моль/л, а вещества В – 0,5 моль/л. Константа скорости реакции равна 0,4. Определить начальную скорость реакции и скорость реакции по истечении некоторого времени, когда концентрация вещества А уменьшится на 1,0 моль.

88 При нагревании смеси углекислого газа и водорода в закрытом сосуде устанавливается равновесие. Константа равновесия реакции

CO₂ + H₂ ↔ CO + H₂O

при температуре 850°С равна единице. Сколько процентов углекислого газа превратится в окись углерода, если смешать 1 моль углекислого газа и 4 моль водорода?

89 При температуре 3000°С 40% двуокиси углерода диссоциирует по уравнению

2CO₂ ↔ 2CO + O₂.

Определить K_p при этой температуре.

90 Определить константу равновесия реакции

CO + H₂O ↔ CO₂ + H₂

при температуре 1000 К на основании следующих данных:

ΔС_p = 1,72 кал/моль.

91 При 693 К константа равновесия реакции H₂ + I₂ = 2HI К_с = 50,25. Вычислите массу образующегося иодида  водорода, если в реактор введено 0,846 г I₂ и  0,0212 г Н₂.

92 При 693 К константа равновесия реакции H₂ + I₂ = 2HI К_С = 50,25. В каком направлении будет протекать данный процесс, если исходные концентрации Н₂ , I₂ и HI соответственно равны: а) 2,0; 5,0; 10,0 моль/л; б) 1,5; 0,25; 5,0 моль/л; в) 1,0; 1,99; 10,0 моль/л?

93 Определите константу равновесия реакции SO₂ + 1/2O₂ = SO₃ при 700 К, если при 500 К К_р = 588,9 Па^-1/2, а тепловой эффект реакции в этом диапазоне температур равен –99,48 кДж/моль.

94 При 2000 °С и общем давлении 1 атм 2 % воды диссоциировано на водород и кислород. Рассчитайте константу равновесия реакции Н₂О_(г) = Н_2(г) + 1/2О_2(г) при этих условиях.

95 Константа равновесия реакции СО_(г) + Н₂О_(г) = СО_2(г) + Н_2(г) при 500 °С равна К_р = 5,5. Смесь, состоящую из 1 моль СО и 5 моль Н₂О, нагрели до этой температуры. Рассчитайте мольную долю Н₂О в равновесной смеси.

96 Константа равновесия реакции N₂O_4(г) = 2NO_2(г) при 25 °С равна К_р = 0,143. Рассчитайте давление, которое установится в сосуде объемом 1 л, содержащем 1 г N₂O₄ при этой температуре.

97 Сосуд объемом 3 л, содержащий 1,79•10^-2 моль I₂, нагрели до 973 К. Давление в сосуде при равновесии оказалось равно 0,49 атм. Считая газы идеальными, рассчитайте константу равновесия при 973 К для реакции I_2(г) = 2I_(г).

98 Сосуд объемом 1 л, содержащий 0,341 моль РCl₅ и 0,233 моль N₂, нагрели до 250 °С. Общее давление в сосуде при равновесии оказалось равно 29,33 атм. Считая все газы идеальными, рассчитайте константу равновесия при 250 °С для протекающей в сосуде реакции: РСl_5(г) = РСl_3(г) + Сl_2(г).

99 Для реакции 2HI_(г) = H_2(г) + I_2(г) константа равновесия К_р = 1,83•10^-2 при 698,6 К. Сколько граммов HI образуется при нагревании до этой температуры 10 г I₂ и 0,2 г H₂ в трехлитровом сосуде? Чему равны парциальные давления H₂, I₂ и HI?

100 Константа равновесия реакции H_2(г) + I_2(г) = 2HI_(г) при 717 К равна 46,7. Определите количество разложившегося HI при нагревании 1 моль HI до этой температуры.

101 Константа равновесия реакции CO_(г) + H₂O_(г) = CO_2(г) + H_2(г) при 800 К равна 4,12. Смесь, содержащая 20 % СO и 80 % Н₂О, нагрета до 800 К. Определите состав смеси при достижении равновесия, если взят 1 кг водяного пара.

102 При 1273 К и общем давлении 30 атм в равновесной смеси СO_{2 (г)} + С_(тв) = = 2СО_(г) содержится 17 % (по объему) СО₂. Сколько процентов СО₂ будет содержаться в газе при общем давлении 20 атм?

103 При смешении 1 моль уксусной кислоты и 1 моль этилового спирта реакция протекает по уравнению CH₃COOH_(г) + C₂H₅OH_(г) = CH₃COOC₂H_5(г) + H₂O_(г). При достижении равновесия в реакционной смеси находится 1/3 моль кислоты, 1/3 моль спирта, 2/3 моль эфира и 2/3 моль воды. Вычислите количество моль эфира, которое будет  в  реакционной  смеси  по достижении равновесия при следующих условиях: 1 моль кислоты, 1 моль спирта и 1 моль воды.

104-123  Многовариантная задача. Вычислите величину константы равновесия при заданной температуре Т. Примите, что тепловой эффект реакции в этом температурном интервале не зависит от температуры. Примечание: если агрегатные состояния не указаны, вещества находятся в газовой фазе.

3 ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ

124 Гетерогенные системы. Компонент, фаза, число степеней свободы системы. Правило фаз Гиббса.

125 Уравнение Клаузиуса. Применение данного уравнения для описания процессов плавления, испарения, возгонки.

126 Однокомпонентные гетерогенные системы. Фазовая диаграмма воды.

127 Однокомпонентные гетерогенные системы. Фазовая диаграмма серы.

128 Закон Рауля для смеси летучих жидкостей. Положительные и отрицательные отклонения от закона Рауля.

129 Разделение неограниченно смешивающихся жидкостей с помощью фракционной перегонки. Первый закон Коновалова.

130 Азеотропные смеси. Второй закон Коновалова. Методы разделения азеотропных смесей.

131 Диаграмма состояния двухкомпонентной системы с ограниченной растворимостью в жидкой фазе. Критическая температура растворимости. Правило Алексеева. Правило рычага.

132 Несмешивающиеся жидкости. Перегонка с водяным паром.

133 Фазовая диаграмма состояния трехкомпонентной системы с неограниченно смешивающимися компонентами. Использование метода Гиббса и Розебума для определения состава системы.

134 Молярная теплота испарения воды равна 43,09 кДж/моль. Давление насыщенного водяного пара при температуре 40 °С равно 55,3 мм рт.ст. Чему равно давление насыщенного пара при температуре 50 °С?

135 Давление  паров  над  жидким галлием при температуре 1029 °С равно 0,01 мм рт.ст. , а при 1154 °С  - 0,1 мм рт.ст. Чему равна молярная теплота испарения галлия?

136  Молярная энтальпия плавления льда равна 6,01 кДж/моль, а энтальпия испарения воды  41,09 кДж/моль. Чему равна молярная энтальпия возгонки льда?

137 Давление пара над серной кислотой при температуре 451 К равно 666Па, а при температуре 484,5 К  - 2666 Па. Определите теплоту парообразования серной кислоты, считая ее постоянной в указанном интервале температуры.

138 Зависимость давления (Па) насыщенного пара над жидким TiCl₄ описывается уравнением ln p = 19,688 – 3335/Т. Рассчитайте энтальпию и энтропию парообразования одного моля тетрахлорида титана при нормальной температуре кипения.

139 Под давлением 0,1013 МПа лед плавится при 273К. Удельный объем льда при 273 К равен 991,1 см³/кг, а воды – 916,6 см³/кг. Молярная теплота плавления льда равна 6010 Дж/моль. Вычислите давление, при котором лед будет плавиться при 271 К.

140 Плотности жидкого и твердого олова при температуре плавления (231,9 °С) равны 6,980 и 7,184 г/см³ соответственно. Энтальпия плавления олова равна 1, 690 ккал/моль. Определите температуру олова под давлением 500 атм. Молярная масса олова равна 118,7 г/моль.

141 При замерзании бензола (5,5 °С)  его  плотность  изменяется  от  0,879 до 0, 891 г/см³. Энтальпия плавления равна 10,59 кДж/моль. Определите температуру плавления бензола при давлении 1000 атм.

142 Плотности жидкой и твердой ртути при температуре плавления (-38,87 °С) равны  13,690 и 14,193 г/см³  соответственно.  Энтальпия  плавления ртути равна 2,33 кал/г. Определите температуру плавления ртути при давлении 3000 атм.

143 Температура  кипения  жидкого  метанола  равна  34,7 °С при давлении 200 Торр и 49,9 °С при давлении 400 Торр. Найдите температуру кипения метанола при нормальном давлении.

144 Давление пара диэтилового эфира при 10 °С равно 286,8 Торр, а при 20 °С – 432,8 Торр. Определите мольную энтальпию испарения и нормальную температуру кипения эфира.

145 Давление пара дихлорметана при 24,1 °С равно 400 Торр, а его энтальпия испарения равна 28,7 кДж/моль. Рассчитайте температуру, при которой давление пара будет равно 500 Торр.

146 Давление пара твердого СО₂ равно 133 Па при -134,3 °С и 2660 Па при -114,4 °С. Рассчитайте энтальпию возгонки.

147 Давление пара (Торр) жидкости в интервале температур 200 – 260 К описывается уравнением: ln p = 16,225 – 2501,8/T. Рассчитайте энтальпию испарения и нормальную точку кипения жидкости.

148 Давление пара (Торр) жидкого бензола в интервале температур 10 – 80 °С описывается уравнением: lg p = 7,960 – 1780/T. Рассчитайте энтальпию испарения и нормальную точку кипения жидкости.

149 Давление пара жидкого нафталина С₁₀Н₈ равно 10 Торр при 85,8 °С и 40 Торр при 119,3 °С. Определите энтальпию испарения, нормальную точку кипения и энтропию испарения в нормальной точке кипения.

150 Нормальная точка кипения гексана равна 69 °С. Оцените мольную энтальпию испарения и давление пара гексана при 25° и 60 °С.

4 ЭЛЕКТРОХИМИЯ

151 Основные положения теории Аррениуса. Недостатки теории.

152 Активность и коэффициент активности. Теория Дебая-Хюккеля. Основные допущения. Современные представления о растворах электролитов.

153  Диффузионный потенциал.

154 Электропроводность растворов (удельная, эквивалентная).

155 Параметры электропроводности их взаимосвязь.

156 Механизм переноса электричества в растворах. Абсолютная скорость и число переноса иона. Закон Кольрауша.

157 Механизм возникновения электродного потенциала. Уравнение Нернста.

158 Классификация электродов.

159 Гальванический элемент.

160 Двойной электрический слой. Емкость двойного слоя. Плотность тока.

161 Диффузионное перенапряжение: диффузия, миграция, конвекция.

162 Электролиз

163 Электродные процессы в гальваническом элементе. Расчет электродвижущей силы гальванического элемента.

164 Молярная электропроводность раствора с массовой долей 38% H₂SO₄ равна 140 См×см²/моль при 293 К. Определите удельную электрическую проводимость указанного раствора, если его плотность 1,286 г/см³.

165 При 295 К удельная электрическая проводимость раствора, содержащего 10% SrCl₂, равна 8,86 ×10 ^-2 См/см, а плотность раствора равна 1,0925 г/см³. Определите молярную электрическую проводимость данного раствора.

166 Удельная электрическая проводимость 0,135 М раствора пропионовой кислоты равна 4,79 10^-4 См/см при 291 К. Вычислите молярную электрическую проводимость, степень диссоциации, концентрацию ионов водорода и константу элетролитической диссоциации.

167 Константа диссоциации хлоруксусной кислоты равна 3,45 × 10^-3 моль/л. Молярная электрическая проводимость кислоты при разбавлении V = 256 дм³/моль равна 174,8 См × см²/моль. Вычислите молярную электрическую проводимость при бесконечном разбавлении.

168 Молярная электрическая проводимость 1,59 × 10^{-4 М раствора уксусной кислоты равна 12,77 См} × см²/моль при 298 К. Вычислите константу диссоциации и рН  раствора,  если  подвижности   ионов:   l_CH3COO- = 40,9 См × см²/моль,   l_H+ = 349,8 См × см²/моль.

169 Удельная электрическая проводимость предельно разбавленного раствора этиламина (C₂H₅NH₃OH) равна 1,312 × 10^-3 См/см при 298 К, а молярная электрическая проводимость этого же раствора равна 232,6 См × см²/моль. Рассчитайте молярную электрическую проводимость при разбавлении V = 16 дм³/моль. Определите также степень диссоциации, концентрацию ионов гидроксила и константу диссоциации.

170   Константа    диссоциации   масляной   кислоты   (C₃H₇COOH)   равна  1,54 × 10^-5 моль/л при 298 К. Вычислите степень диссоциации водного раствора кислоты при разбавлении V = 1024 дм³/моль, рН раствора и молярную электрическую проводимость при бесконечном разбавлении, если молярная электрическая проводимость равна 41,3 См ×см²/моль.

171 Молярные электрические проводимости 0,1 М растворов LiNO₃, NaNO₃, NaCl при 291 К соответственно равны 79,2, 87,2, 92 См × см²/моль. Рассчитайте молярную электрическую проводимость 0,1 М раствора LiCl.

172 Для предельно разбавленных растворов KBr, K₂SO₄, Li₂SO₄ молярная электрическая проводимость равна 151,6, 307, 237,2 См × см²/моль. Вычислите молярную электрическую проводимость для предельно разбавленного раствора LiBr.

173 Эквивалентная электропроводность бесконечно разбавленных растворов соляной кислоты, хлорида натрия и ацетата натрия при 25 °С равна соответственно 425, 128,1 и 91 См×см²/моль. Какова эквивалентная электропроводность бесконечно разбавленного раствора уксусной кислоты при 25 °С?

174 Эквивалентная электропроводность бесконечно разбавленных растворов соляной кислоты, хлорида натрия и ацетата натрия при 298 К равна соответственно 425, 128,1 и 91 См × см²/моль. Какова эквивалентная электропроводность бесконечно разбавленного раствора уксусной кислоты при данной температуре?

175 Эквивалентная электропроводность бесконечно разбавленных растворов хлорида калия, нитрата калия и нитрата серебра при 298 К равна соответственно 149,9, 145 и 133,4 См × см²/моль. Какова эквивалентная электропроводность бесконечно разбавленного раствора хлорида серебра при данной температуре?

176  Удельная  электропроводность  4 %-ного  раствора серной кислоты при 18 °С равна 0,168 См/см, плотность раствора – 1,026 г/см³. Рассчитайте эквивалентную электропроводность раствора.

177 – 206

Для данного гальванического элемента (таблица 4.2):

1) определите анод и катод;

2) напишите уравнения процессов, протекающих на аноде и катоде в работающем гальваническом элементе. Запишите уравнение токообразующей реакции;

3) принимая концентрацию ионов у катода 10^-2 моль/л и анода 10^-3 моль/л, парциальные давления газов р = 1 атм, рассчитайте электродвижущую силу гальванического элемента, энергию Гиббса и константу равновесия токообразующего процесса в данном гальваническом элементе при 298 К.

Таблица 4.2 Варианты к заданию 177 – 206.

207 Вычислите потенциал медного электрода в растворе, содержащем 0,16 г сульфата меди в 200 мл воды. Средний коэффициент активности ионов данного раствора  равен 0,573 Е⁰ _Cu2+|Cu = 0,34 В.

208 В 200 г воды содержится 2,4074 г сульфата магния. Вычислите средний коэффициент активности ионов в этом растворе при 298 К, если потенциал магниевого электрода в указанном растворе равен – 2,434 В, а Е⁰ _Mg2+|Mg = -2,363 В.

209 При какой концентрации ионов меди в растворе сульфата меди электродный потенциал медного электрода будет равен нулю? Е⁰ _Cu2+|Cu = 0,34 В.

210 Вычислите активность ионов кобальта в растворе хлорида кобальта при 298 К, если потенциал кобальтового электрода в указанном растворе равен – 0,308 В, а Е⁰ _Cо2+|Со = - 0,277 В.

211 Цинковый электрод погружен в 0,01 М раствор сульфата цинка. Вычислите, насколько изменится потенциал этого электрода, если раствор сульфата цинка разбавить в 10 раз. Средний коэффициент активности  f_± сульфата цинка равен 0,387 и 0,700 для 0,01 и 0,001 М растворов сульфата цинка.

212 Рассчитайте константу равновесия реакции ZnSO₄ + Cd = Zn + CdSO₄ при 25°С по данным стандартных электродных потенциалов.

213Три гальванических элемента имеют стандартную э.д.с., соответственно, 0,01, 0,1 и 1 В при 298 К. Рассчитайте константы равновесия реакций, если количество электронов для каждой реакции равно 1.

214  Электродвижущая  сила элемента Pt,H₂|HCl|AgCl,Ag при 298 К равна 0,322 В.Чему равен рН раствора соляной кислоты?

215 Рассчитайте ЭДС элемента Pt,H₂ | уксусная кислота (с₁ = 1М) || муравьиная кислота (с₂ = 1 М) | H₂,Pt при 298 К, если константы диссоциации уксусной и муравьиной кислот равны 1,75 × 10^-5 и 1,77 × 10^-5 соответственно. Считать коэффициенты активности равными единице.

216  Рассчитать   стандартную   ЭДС   топливного   элемента,   в  котором  протекает  реакция    C₂H₆ (г) + 3,5O₂ (г) ® 2CO₂ (г) + 3H₂O(ж),   если     DG° (C₂H₆)= –32,89 кДж/моль, DG° (CO₂) = – 394,38 кДж/моль, DG° (H₂O) = - 237,2 кДж/моль.

5 ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА

217 Химическая кинетика. Основные понятия.

218 Влияние концентрации на скорость химической реакции. Закон действующих масс. Константа скорости реакции.

219 Кинетическая классификация химических реакций. Порядок реакции.

220 Кинетика реакции нулевого порядка.

221 Кинетика реакции первого порядка.

222 Кинетика реакции второго порядка.

223 Дифференциальный метод определения порядка реакции.

224 Интегральный метод определения порядка реакции.

225 Сложные реакции (параллельные).

226 Сложные реакции (последовательные, сопряженные).

227 Зависимость скорости реакции от температуры. Правило Вант – Гоффа.

228 Уравнение Аррениуса. Физический смысл энергии активации и предэкспоненциального множителя. Энергетическая диаграмма химической реакции.

229 Принцип стационарности Боденштейна. Область его применения.

230 Макрокинетика. Роль диффузии в кинетике гетерогенных реакций.

231 Теория соударений в химической кинетике. Ее формулировки.

232 Цепные реакции.

233 Горение и взрыв.

234 Катализ. Энергетические диаграммы каталитической реакции и ингибированной реакции.

235 Механизм гомогенного катализа.

236 Кислотно-основной катализ. Кинетика и механизм реакций специфического кислотного катализа.

237 Гетерогенный катализ. Определение скорости гетерогенной каталитической реакции.

238 Активность и селективность катализаторов. Активные центры гетерогенных катализаторов.

239 Мультиплетная теория катализа.

240 При окислении 2-пропанола диметилдиоксираном были получены следующие экспериментальные данные:

Определите порядок реакции дифференциальным методом, константу скорости реакции и период полураспада.

241 При окислении 2-пропанола диметилдиоксираном были получены следующие экспериментальные данные:

Определите порядок реакции интегральным методом (методом подстановки и графическим методом), константу скорости реакции и период полураспада.

242 При окислении 1-бутанола хлоридом 2,2,6,6 –тетраметилпиперидин-1-оксила получили следующие данные:

Определите порядок реакции аналитическим и графическим методом, рассчитайте константу скорости реакции.

243 При изучении кинетики гидролиза сахарозы были получены следующие данные:

Определите порядок реакции дифференциальным методом, константу скорости и период полураспада.

244 При изучении кинетики гидролиза сахарозы были получены следующие данные:

Определите порядок реакции интегральным методом (методом подстановки и графическим методом), константу скорости и период полураспада.

245 При исследовании кинетики каталитического разложения аммиака при Т=1373 К получены следующие результаты:

Определите порядок реакции аналитическим и графическим методом, рассчитайте константу скорости реакции.

246 При исследовании кинетики каталитического разложения аммиака при Т=1373 К получены следующая зависимость парциального давления аммиака от времени:

Определите порядок реакции дифференциальным методом и рассчитайте константу скорости реакции.

247. При изучении реакции между пиридином и иодистым этилом

C₆H₅N + C₂H₅I ® C₇H₁₀N⁺ + I^-

для одинаковых концентраций двух реагентов (0,1 М) получены следующие данные:

Докажите, что реакция имеет общий 2-й порядок интегральным методом (методом подстановки и графическим методом) и найдите константу скорости. Рассчитайте период полураспада.

248 Определите порядок реакции NH₄CNO ® (NH₂)₂CO аналитическим и графическим методом, исходя из следующих данных:

Рассчитайте константу скорости реакции.

249 Определите порядок реакции дифференциальным методом и константу скорости реакции, если концентрация амилацетата в ходе кислотного гидролиза изменялась следующим образом:

250 Концентрация пропионовой кислоты в ходе синтеза бутилпропионата изменялась следующим образом:

Определите порядок реакции интегральным методом (методом подстановки и графическим методом), константу скорости реакции и период полураспада.

251 Исходя из следующих данных, определите интегральным методом порядок реакции щелочного гидролиза этилацетата при 25°С:

Рассчитайте константу скорости реакции.

252 Разложение хлористого фенилдиазония в воде изучали, измеряя давление. Получены следующие экспериментальные данные:

Определите порядок реакции интегральным методом (методом подстановки и графическим методом), константу скорости реакции и период полураспада.

253 При определении порядка реакции присоединения брома к этилену получены следующие экспериментальные данные:

Определите порядок реакции аналитическим и графическим  методом, найдите константу скорости реакции.

254 Определите дифференциальным методом порядок реакции образования фосгена, константу скорости, период полураспада, если получены следующие экспериментальные данные:

255 При изучении состава жидкой фазы реакции типа 2А ® В спектрофотометрическим методом получены следующие данные:

Определите порядок реакции интегральным методом (методом подстановки и графическим методом), константу скорости. Вычислите период полураспада.

256 Для реакции (CH₃)₃CBr + H₂O ® (CH₃)₃COH + HBr получены экспериментальные данные по зависимости текущей концентрации исходного вещества от времени:

Найдите порядок реакции дифференциальным методом, константу скорости и период полураспада.

257 При термическом разложении органического нитрила получены следующие данные:

Определите порядок реакции интегральным методом (методом подстановки и графическим методом), константу скорости и период полураспада.

258 Реакция между веществами А и В протекает по уравнению 2А + В ® С, концентрация вещества А равна 6 моль/л, а вещества В – 5 моль/л. Константа скорости реакции 0,5 л²/моль² × с. Вычислите скорость реакции в начальный момент времени и в тот момент, когда в реакционной смеси останется 45 % вещества В.

259 Реакция между веществами А и В протекает по уравнению 2А + В ® 2С, концентрация вещества А равна 0,3 моль/л, а вещества В – 0,5 моль/л. Константа скорости реакции 0,8 л²/моль² × мин. Вычислите начальную скорость реакции и в тот момент, когда концентрация вещества А уменьшится на 0,1 моль/л.

260 Разложение на поверхности золота при высоких температурах протекает по уравнению 2N₂O (г) ® 2N₂ (г) + O₂ (г). Константа скорости данной реакции равна 5 × 10 ^-4 л/моль × мин при 1173 К. Начальная концентрация – 3,2 моль/л. Определите скорость реакции при данной температуре в начальный момент и в тот момент, когда разложится 25 % N₂O.

261 Реакция между веществами А и В протекает по уравнению А + В ® С, концентрация вещества А равна 12 моль/л, а вещества В – 10 моль/л. Константа скорости реакции 1,3 л/моль × с. Вычислите скорость реакции в начальный момент времени и в тот момент, когда в реакционной смеси останется 30 % вещества В.

262 Реакция между веществами А и В протекает по уравнению А + 2В ® С, концентрация вещества А равна 0,5 моль/л, а вещества В – 0,8 моль/л. Константа скорости реакции 1,6 л²/моль² × ч. Вычислите скорость реакции в начальный момент времени и в тот момент, когда концентрация вещества А стала равной 0,2 моль/л.

263 Константа скорости реакции А + 2В ® 3С равна 0,6 л²/моль² × с, начальные концентрации вещества А – 2 моль/л, а вещества В – 2,5 моль/л. В результате реакции концентрация вещества В оказалась равной 0,5 моль/л. Рассчитайте скорость реакции в начальный момент времени, концентрацию вещества А и скорость реакции.

264 Константа скорости реакции А + 2В ® С равна 0,4 л²/моль² × с, начальные концентрации вещества А – 0,03 моль/л, а вещества В – 0,05 моль/л. Рассчитайте скорость реакции в начальный момент времени и по истечении времени, когда концентрация вещества А уменьшится на 0,01 моль/л.

265  Константа  скорости  взаимодействия  глюкозы с гексакиназой равна 3 × 10 ⁹ л/моль × с. Чему равна скорость реакции при концентрации глюкозы 3 × 10 ^-3 моль/л, гексакиназы – 1 × 10^-5 моль/л? Рассчитайте скорость реакции по истечении некоторого времени, когда концентрации глюкозы уменьшится на 10 %.

266 Вычислите константу скорости реакции А + В ® АВ, если при концентрациях  веществ А и В, равных соответственно 0,5 и 0,1 моль/л, ее скорость равна 0,005 моль/л× мин. Определите скорость реакции в тот момент, когда концентрация вещества В уменьшится в 2 раза.

267 Вычислите константу скорости реакции 2А + В ® А₂В, если при концентрациях веществ А и В, равных соответственно 0,6 и 0,3 моль/л, ее скорость равна 0,15 моль/л× мин. Определите скорость реакции в тот момент, когда концентрация вещества А уменьшится в 2 раза.

268 Реакция разложения иодоводорода протекает по уравнению 2HI (г) ® H₂ (г) + I₂ (г) с константой скорости 1,85 × 10^-4 л/моль × с. Рассчитайте: а) время, за которое прореагирует 99 % исходного вещества, если начальная концентрация была равна 1 моль/с; б) время полупревращения HI.

269 Константа скорости разложения вещества при 50 С равна 0,071 мин^-1. Через какое время концентрация вещества уменьшится до 0,0001 моль/л при этой температуре, если начальная концентрация была 0,03 моль/л? Найдите период полупревращения вещества.

270 Скорость реакции первого порядка в начальный момент времени составляла 3× 10^-3 моль/л ×с. Вычислите время, в течение которого концентрация вещества А уменьшится от 0,26 до 0,011 моль/л. Определите период полупревращения вещества.

271  Для реакции  второго  порядка  2А ® В  константа  скорости равна  3,5• 10^-4 л/моль ×с. Вычислите время, в течение которого концентрация вещества А уменьшится от 0,3 до 0,015 моль/л. Определите период полупревращения вещества А.

272 Период полураспада радия 1590 лет. Вычислите константу скорости реакции распада. Через какой промежуток времени распадается 75 % исходного количества радия?

273 Константа скорости омыления эфира при 25 °С равна 0,137 л/моль × с. Определите период полураспада и время, в течение которого прореагирует 25% эфира, если начальная концентрация веществ в реакционной смеси 0,1 моль/л.

274 Константа скорости инактивации пенициллина равна 0,02 ч^-1 при 310 К. Вычислите период полупревращения этой реакции. Какая часть пенициллина разложится через 10 часов?

275  Для реакции второго порядка 2А ® В + С установлено, что 75 % вещества А вступает в реакцию в течение 40 минут. Начальная концентрация вещества А равна 0,1 моль/л. Определите константу скорости реакции. Через какой период времени прореагирует 99 % вещества А?

276  Константа  скорости  реакции  гидролиза  пестицида   при  18 °С  равна 4,3×10^-6 мин^-1.  Исходная  концентрация    пестицида  в  пробе   воды   составляет  0,05 моль/л. За какое время концентрация вещества снизится до: а) 0,01 моль/л; б) 0,025 моль/л?

277   Для   реакции    О + ОН ® О₂ + Н    константа    скорости   равна  1,3 × 10¹⁰ л/моль×с. Определите концентрацию атомов кислорода через 1 мкс в случае, если концентрация атомов кислорода равна 1 ×10^-4 моль/л. Определите период полупревращения.

278 Гидролиз инсектицида в воде при 20 °С протекает с константой скорости 2,5 год^-1. Некоторое количество инсектицида было смыто в озеро, где его концентрация составила 0,72 мкг/л. Вычислите время, необходимое для уменьшения концентрации вещества в озере до 0,3 мкг/л.

279 Газообразный циклобутен изомеризуется в бутадиен по реакции первого порядка с константой скорости 3,3 ×10^-4 с^-1 при 53 °С. Вычислите время, необходимое для изомеризации циклобутена на 30 % при этой температуре. Определите период полупревращения вещества.

280 Гидролиз метилацетата в щелочной среде протекает как реакция второго порядка с константой скорости 0,137 л/моль ×с при 25 °С. Рассчитайте время, в течение которого: а) 5%; б) 50 % метилацетата гидролизуется при этой температуре.

281 Гидролиз некоторого гормона – реакция первого порядка с константой скорости 0, 125 лет ^-1. Чему равна концентрация раствора гормона через месяц, если начальная концентрация гормона 0,01 моль/л? Рассчитайте период полураспада гормона.

282 Сколько времени необходимо для прохождения на 60 % реакции второго порядка, если при этой температуре за 20 минут реакция протекает на 30 %? Начальные концентрации исходных веществ одинаковы и равны 2 моль/л.

283 Реакция первого порядка протекает на 30 % за 7 дней. Через какое время реакция завершится: а) на 50 %; б) на 99 %?

284 Установлено, что реакция второго порядка завершается на 75 % за 92 минуты при исходной концентрации реагентов 0,24 моль/л. Какое время потребуется, чтобы   при   тех   условиях   концентрации   реагентов   достигли:   а) 0,12 моль/л;  б) 0,06 моль/л?

285 Константа скорости реакции при 10 °С равна 0,5 мин^-1. Вычислите период полупревращения при 35 °С (температурный коэффициент реакции равен 2). Определите энергию активации и предэкспоненциальный множитель.

286 Некоторая реакция характеризуется следующими параметрами уравнения Аррениуса: А = 1,5 × 10 ¹¹ л/моль ×с, DЕ = 86,2 кДж/моль. Рассчитайте константы скорости при 15 °С и при 45° С. Определите температурный коэффициент реакции.

287 При повышении температуры от 25 до 45 °С скорость реакции увеличилась в 7 раз. Вычислите температурный коэффициент реакции, энергию активации.

288 Рассчитайте период полупревращения реакции при 315 К, ее температурный коэффициент, если энергия активации равна 50 кДж/моль, а константа скорости при 293 К равна 0,05 мин ^-1.

289  Периоды полупревращения реакции первого порядка равны при 30 °С 5×10^-2 ч, при 37 °С 1,76×10^-2 ч. Вычислите температурный коэффициент реакции, энергию активации, предэкспоненциальный множитель.

290 Реакция первого порядка проходит на 20 % за 15 минут при 40 °С и на 30% за 3 мин при 60 °С. Вычислите температурный коэффициент, энергию активации и предэкспоненциальный множитель реакции.

291  Денатурация  вируса  – реакция первого порядка с энергией активации 630 кДж/моль. Период полупревращения при 30 °С равен 5ч. Рассчитайте период полупревращения при 37 °С. Вычислите температурный коэффициент реакции.

292 Вычислите значение энергии активации, при которой температурный коэффициент скорости в интервале температур от 27 до 37 °С равен 2,5.

293 Во сколько раз возрастет скорость реакции при повышении температуры от 20 до 100 °С, если энергия активации реакции равна 125,5 кДж/моль? Вычислите температурный коэффициент реакции.