Wydział Chemiczny PW, Termodynamika, kierunek Biotechnologia, , kolokwium II

Transkrypt

1 Wydział Chemiczny PW, Termdynamika, kierunek Bitechnlgia, , klkwium II [A] 1. Zmieszan H 2(g) i F 2(g) w stsunku bjętściwym 1:1 zapewniając stałść temperatury (T = 33 K) i stałść ciśnienia (p = 2 bar). W układzie zachdzi reakcja: H 2(g) + F 2(g) = 2HF (g) Obliczyć skład w stanie równwagi. Ze względu na niewielkie dchylenie d temperatury 298 K, mżna załżyć, że c p f(t). 2. W pustym naczyniu bjętści 25 dm 3 umieszczn.5 mla FeCl 3(s). Następnie naczynie zamknięt, zapewniając stałść temperatury (298 K). Obliczyć ilści mli wszystkich składników p ustaleniu się stanu równwagi. W układzie przebiega reakcja: FeCl 3(s) = FeCl 2(s) + 1/2Cl 2(g) 3. Obliczyć prężnść pary nasycnej nad ciekłym rztwrem 1- butanlu i 1-prpanlu zawartści pierwszeg składnika równym x =.25 i w temperaturze T = 35 K; bliczyć temperaturę wrzenia teg sameg rztwru pd ciśnieniem 1 bar. Rztwór ciekły mże być traktwany jak rztwór dsknały. 4.Pdane są charakterystyki krzywych chłdzenia dla układu Cu-Mg (temperatura załamania - t'/ C i temperatura zatrzymania - t''/ C ) w funkcji stężenia Cu w prcentach wagwych. Naryswać diagram rzpuszczalnści Cu-Mg i wpisać współistniejące fazy w pla diagramu. %C u t' t'' [B] 1. Zmieszan CO (g) i Cl 2(g) w stsunku bjętściwym 1:1 zapewniając stałść temperatury (T = 313 K) i stałść ciśnienia (p =.5 bar). W układzie zachdzi reakcja: CO (g) + Cl 2(g) = COCl 2(g) Obliczyć skład w stanie równwagi. Ze względu na niewielkie dchylenie d temperatury 298 K, mżna załżyć, że c p f(t). 2. W pustym naczyniu bjętści 1 dm 3 umieszczn.25 mla HgO (s). Następnie naczynie zamknięt, zapewniając stałść temperatury (298 K). Obliczyć ilści mli wszystkich składników p ustaleniu się stanu równwagi. W układzie przebiega reakcja: HgO (s) = Hg (c) + 1/2O 2(g) 3. Obliczyć prężnść pary nasycnej nad ciekłym rztwrem benzenu i tluenu zawartści pierwszeg składnika równym x =.6 i w temperaturze T = 3 K; bliczyć temperaturę wrzenia teg sameg rztwru pd ciśnieniem.5 bar. Rztwór ciekły mże być traktwany jak rztwór dsknały. 4.Pdane są charakterystyki krzywych chłdzenia dla układu Au- Sb (temperatura załamania - t'/ C i temperatura zatrzymania - t''/ C w funkcji stężenia Sb w prcentach mlwych. Naryswać diagram rzpuszczalnści Au-Sb i wpisać współistniejące fazy w pla diagramu. %Sb t' t'' W zamkniętym i uprzedni próżninym naczyniu bjętści 1 dm 3 umieszczn 1 ml PCl 5(g). Cały czas zapewnin stałść temperatury, która wynsiła 298 K. Obliczyć ilści wszystkich składników w naczyniu p ustaleniu się stanu równwagi. W układzie zachdzi następująca reakcja PCl 5(g) = PCl 3(g) + Cl 2(g) 2. Zmieszan CO (g), H 2 O (g), CO 2(g) i H 2(g) w stsunku bjętściwym 1 : 1 : 2 : 1, pd ciśnieniem 1 bar i w temperaturze 2 C. Określić kierunek zachdzenia reakcji CO (g) + H 2 O (g) = CO 2(g) + H 2(g) Mżna załżyć, że c p =. 3. Czy układ etanl - n-heksan twrzy azetrp w temperaturze 25 C? Odpwiedż uzasadnić. 4. Pniższa tabelka przedstawia składy współistniejących faz dla układu KCl + MgCl 2 + H 2 O w temperaturze 25 C i pd ciśnieniem 1 atm. skład rztwru w % fazy stałe KCl MgCl KCl KCl KCl + KCl MgCl 2 6H 2O KCl MgCl 2 6H 2O + MgCl 2 6H 2O 35.7 MgCl 2 6H 2 O Naryswać mżliwy diagram fazwy (trójkąt Gibbsa) w ułamkach wagwych. i znaczyć fazy współistniejące w pszczególnych plach wykresu. Mżna przyjąć przybliżne płżenie hydratu i sli pdwójnej Zmieszan H 2(g) i Cl 2(g) w stsunku bjętściwym 1:1. Temperatura i ciśnienie były stałe i wynsiły 298 K i 1 bar. Obliczyć skład mieszaniny p ustaleniu się stanu równwagi. H 2(g) + Cl 2(g) = 2HCl (g) 2. Umieszczn.1 mla Ag 2 O (s) w naczyniu, w którym ciśnienie cząstkwe tlenu wynsił bar. Temperatura była równa 298 K. Obliczyć skład w stanie równwagi. Ag 2 O (s) = 2Ag (s) + 1/2O 2(g) 3. Obliczyć rzpuszczalnść (w ułamku mlwym) stałeg butanlu w ciekłym prpanlu w temperaturze 18 K. Ciekłą mieszaninę prpanlu i butanlu mżna traktwać jak rztwór dsknały. 4.Temperatury tpnienia sdu i ptasu wynszą dpwiedni 98 i 65 C. Metale te twrzą związek stały NaK, który rzkłada się w temperaturze 1 C na fazę stałą raz rztwór zawierający 6% mlwych ptasu. Punkt eutektyczny zlkalizwany jest w temperaturze -5 C. Sprządzić diagram fazwy układu Na-K, zaznaczając na nim bszary dpwiadające pszczególnym fazm. Wykreślić krzywe chłdzenia rztwrów ciekłych zawierających 25,6 i 95% mlwych K.

2 Wydział Chemiczny PW, Termdynamika, kierunek Bitechnlgia, , klkwium II Zmieszan H 2(g),Br 2(g) i HBr (g) w stsunku bjętściwym 1:1:2. Temperatura i ciśnienie były stałe i wynsiły 298 K i 1 bar. Czy ilść brmwdru p ustaleniu się stanu równwagi będzie większa czy mniejsza d pczątkwej? H 2(g) + Br 2(g) = 2HBr (g) 2. Umieszczn.2 mla HgO (s) (dmiana plimrficzna czerwna) w naczyniu, w którym ciśnienie cząstkwe tlenu wynsił bar. Temperatura była równa 298 K. Obliczyć skład w stanie równwagi. HgO (s) = Hg (c) + 1/2O 2(g) 3. Obliczyć rzpuszczalnść (w ułamku mlwym) stałeg butanlu w ciekłym prpanlu w temperaturze 18 K. Ciekłą mieszaninę prpanlu i butanlu mżna traktwać jak rztwór dsknały. 4.Temperatury tpnienia sdu i ptasu wynszą dpwiedni 98 i 65 C. Metale te twrzą związek stały NaK, który rzkłada się w temperaturze 1 C na fazę stałą raz rztwór zawierający 6% mlwych ptasu. Punkt eutektyczny zlkalizwany jest w temperaturze -5 C. Sprządzić diagram fazwy układu Na-K, zaznaczając na nim bszary dpwiadające pszczególnym fazm. Wykreślić krzywe chłdzenia rztwrów ciekłych zawierających 25,6 i 95% mlwych K Znaleźć ptymalne (z punktu widzenia ilści prduktów) warunki zachdzenia reakcji izmeryzacji eteru dwumetylweg d etanlu CH 3 OCH 3(g) = C 2 H 5 OH (g) 2. Oznaczyć zawartść naczynia bjętści V = 5 cm 3, w którym umieszczn.25 mla CuO (s) p uprzednim usunięciu pwietrza. Temperatura układu jest stała i wynsi 75 C. Tlenek miedzi mże rzkładać się d tlenku miedziaweg wg reakcji 2CuO (s) = Cu 2 O (s) + 1/2O 2(g) 3. Obliczyć rzpuszczalnść stałeg naftalenu w benzenie w temperaturze 345 K. 4. W temperaturze 25 C i pd ciśnieniem 1 bar w układzie H 2 O + Cu(NO 3 ) 2 + CuCl 2 występuje jeden hydrat CuCl 2 6H 2 O. Nie występują żadne sle pdwójne. Naryswać dla teg układu mżliwy diagram rzpuszczalnści, pdając nazwy współistniejących faz w pszczególnych plach [A] 1. Gaz składający z czystych par butanlu zamknięt w naczyniu w warunkach stałej temperatury (T = 298 K) i pd ciśnieniem.1 bara. Obliczyć skład p ustaleniu się równwagi reakcji C 4 H 9 OH (g) = C 2 H 5 OC 2 H 5(g) (butanl = eter dwuetylwy) 2. Zmieszan HCl (g), H 2(g) i Cl 2(g) w stsunku bjętściwym 1:2:1, pd ciśnieniem 2 barów i w temperaturze 4 K. Określić kierunek następującej reakcji H 2(g) + Cl 2(g) = 2HCl (g), 3. W jakiej temperaturze rzpuszczalnść stałeg dekanu w ktanie, wyrażna w ułamku mlwym, wynsi Pdane są charakterystyki krzywych chłdzenia dla układu Pb- Al (temperatura załamania - t'/ K i temperatura zatrzymania - t''/ K w funkcji stężenia Al w prcentach mlwych. (x) Naryswać mżliwy diagram rzpuszczalnści Al-Pb i wpisać współistniejące fazy w pla diagramu. x t' t'' [B] 1. 2 mle czysteg gazweg prpynu zamknięt w naczyniu stałej bjętści 1 dm 3 w warunkach stałej temperatury (T = 298 K). Obliczyć skład p ustaleniu się równwagi reakcji HC C-CH 3(g) = H 2 C=C=CH 2(g) (prpyn = prpadien) 2. Zmieszan CO (g), COCl 2(g) i Cl 2(g) w stsunku bjętściwym.5:1:2, pd ciśnieniem.5 bara i w temperaturze 5 K. Określić kierunek następującej reakcji CO (g) + Cl 2(g) = COCl 2(g), 3. W jakiej temperaturze rzpuszczalnść stałeg butanlu w prpanlu, wyrażna w ułamku mlwym, wynsi.9. 4.Pdane są charakterystyki krzywych chłdzenia dla układu Pb- Bi (temperatura załamania - t'/ K i temperatura zatrzymania - t''/ K w funkcji stężenia Bi w prcentach mlwych. (x) Naryswać mżliwy diagram rzpuszczalnści Bi-Pb i wpisać współistniejące fazy w pla diagramu. x t' t'' Zmieszan 1 ml wdru i 2 mle gazweg brmu pd ciśnieniem 2 bar i w temp. 298 K. Obliczyć skład mieszaniny w stanie równwagi. W układzie zachdzi reakcja H 2(g) + Br 2(g) = 2HBr (g) 2. W uprzedni całkwicie próżninym naczyniu stałej bjętści V = 25 cm 3 umieszczn 1 g CuSO 4 5H 2 O (s) i następnie naczynie szczelnie zamknięt. Temperatura była stała i wynsiła 298 K. Obliczyć skład p ustaleniu się stanu równwagi. W naczyniu mże zachdzić reakcja CuSO 4 5H 2 O (s) = CuSO 4(s) + 5H 2 O (g) 3. Obliczyć skład fazy gazwej będącej w równwadze w temperaturze T = 298 K z ciekłą mieszaniną etanlu (1) i heptanu (2) stężeniu x 1 = Naryswać mżliwy diagram rzpuszczalnści (T = 298 K, p = 1 bar) dla układu Li 2 SO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O. W układzie istnieją hydraty: Li 2 SO 4 2H 2 O i LiKSO 4 H 2 O. W równwadze z fazą ciekłą mgą występwać następujące fazy stałe: (Li 2 SO 4 2H 2 O), (Li 2 SO 4 2H 2 O + LiKSO 4 H 2 O), (LiKSO 4 H 2 O), (LiKSO 4 H 2 O + K 2 SO 4 ) i (K 2 SO 4 ).

3 Wydział Chemiczny PW, Termdynamika, kierunek Bitechnlgia, , klkwium II Zmieszan 1 ml tlenku węgla z 2 mlami chlru w naczyniu stałej bjętści V = 5 dm 3 i w temperaturze 298 K. Obliczyć skład mieszaniny w stanie równwagi. W układzie zachdzi reakcja CO (g) + Cl 2(g) = COCl 2(g) 2. W naczyniu bjętści V = 25 cm 3 umieszczn 1 g CaCO 3(s) i następnie naczynie twart d atmsfery w temperaturze 27 K. Ciśnienie był równe 1 atm, a zawartść dwutlenku węgla w pwietrzu wynsiła.3% bjętściwych. Określić zawartść naczynia p ustaleniu się stanu równwagi. Mżliwa jest następująca reakcja CaCO 3(s) = CaO (s) + CO 2(g) 3. Obliczyć współrzędne punktu eutektyczneg dla układu benzen + naftalen pd ciśnieniem 1 atm. 4.Pdane są charakterystyki krzywych chłdzenia dla układu Sn- Bi (temperatura załamania - t'/ K i temperatura zatrzymania - t''/ K w funkcji stężenia Bi w prcentach mlwych. (x) Naryswać mżliwy diagram rzpuszczalnści Sn-Bi i wpisać współistniejące fazy w pla diagramu. x t' t'' W naczyniu stałej bjętści 1 dm 3 umieszczn.2 mla NO 2(g). Jaka będzie jeg zawartść p ustaleniu się stanu równwagi dla T = 298 K? W układzie zachdzi reakcja: 2NO 2(g) = N 2 O 4(g) 2. Czy bezwdny CuSO 4(s) mże istnieć w twartym naczyniu w temperaturze 298 K i pd ciśnieniem 76 mm Hg? Wilgtnść względna pwietrza wynsi 75% (tzn. że ciśnienie cząstkwe pary wdnej równe jest.75 jej prężnści pary nasycnej w tej temperaturze). Dwie frmy siarczanu związane są reakcją CuSO 4 5H 2 O (s) = CuSO 4(s) + 5H 2 O (g) 3. Obliczyć skład fazy gazwej będącej w równwadze z ciekłym rztwrem n-dekanu i n-ktanu w temperaturze 75 C, ułamku mlwym dekanu równym Temperatury tpnienia CaF 2 (A) i BeF 2 (B) wynszą klejn: 133 i 543 C. W fazie stałej twrzy się związek AB tpiący się inkngruentnie dla T = 89 C. Rztwór perytektyczny zawiera 57.% ml. B. Istnieje punkt eutektyczny współrzędnych (T = 495 C, x B =.88). Brak mieszalnści w fazie stałej. Naryswać mżliwy diagram fazwy dla teg układu Czy bezwdny Na 2 SO 4(s) mże istnieć w twartym naczyniu w temperaturze 35 C i pd ciśnieniem 76 mm Hg? Wilgtnść względna pwietrza wynsi 8% (tzn. że ciśnienie cząstkwe pary wdnej równe jest.8 jej prężnści pary nasycnej w tej temperaturze). Dwie frmy siarczanu związane są reakcją Na 2 SO 4 1H 2 O (s) = Na 2 SO 4(s) + 1H 2 O (g) 2. D naczynia stałej bjętści 1 dm 3 wprwadzn (w temperaturze 298 K i pd ciśnieniem 1 bar).5 dm 3 H 2(g) i tyle sam F 2(g). Jaka będzie jeg zawartść p ustaleniu się stanu równwagi przy niezmieniającej się temperaturze? W układzie zachdzi reakcja: H 2(g) + F 2(g) = 2HF (g) 3. Obliczyć rzpuszczalnść naftalenu w benzenie (w g naftalenu na 1 g benzenu) w temperaturze 298 K. 4. Naryswać mżliwy diagram rzpuszczalnści (T = 298 K, p = 1 bar) dla układu KI + K 2 SO 4 + H 2 O. W układzie istnieją hydraty: K 2 SO 4 2H 2 O i KI K 2 SO 4 H 2 O. W równwa-dze z fazą ciekłą mgą występwać następujące fazy stałe: (K 2 SO 4 2H 2 O), (K 2 SO 4 2H 2 O + KI K 2 SO 4 H 2 O), (KI + KI K 2 SO 4 H 2 O) i (KI). Określić rdzaje faz współistnie-jących w równwadze w pszczególnych plach wykresu Zmieszan CO (g), parę wdną, CO 2(g) i wdór w stsunku bjętściwym 1:2:2:1. Temperatura i ciśnienie były stałe i wynsiły 298 K i 1 bar. Czy ilść tlenku węgla p ustaleniu się stanu równwagi będzie większa czy mniejsza d pczątkwej? CO (g) + H 2 O (g) = CO 2(g) + H 2(g) 2. Umieszczn.1 mla HgO (s) (dmiana plimrficzna czerwna) w zamkniętym (i uprzedni ewakuwanym) naczyniu bjętści 3 cm 3 i w stałej temperaturze 298 K. Jaka będzie zawartść naczynia w stanie równwagi? HgO (s) = Hg (c) + 1/2O 2(g) 3. Obliczyć prężnść pary nasycnej nad ciekłym rztwrem 1- butanlu i 1-prpanlu zawartści pierwszeg składnika równym x =.1 i w temperaturze T = 3 K; bliczyć temperaturę wrzenia teg sameg rztwru pd ciśnieniem 1 bar. 4. Pdane są charakterystyki krzywych chłdzenia dla układu Cu-Mg (temperatura załamania - t'/ C i temperatura zatrzymania - t''/ C ) w funkcji stężenia Cu w prcentach wagwych. Naryswać diagram rzpuszczalnści Cu-Mg i wpisać współistniejące fazy w pla diagramu. %Cu t' t'' Zmieszan H 2(g) i I 2(g) w stsunku bjętściwym 1:2 zapewniając stałść temperatury (T = 298 K) i stałść ciśnienia (p = 2 bar). W układzie zachdzi reakcja: H 2(g) + I 2(g) = 2HI (g) Obliczyć skład w stanie równwagi. 2. W pustym naczyniu bjętści 25 dm 3 umieszczn.25 mla AgCl (s). Następnie naczynie zamknięt, zapewniając stałść temperatury (298 K). Obliczyć ilści mli wszystkich składników p ustaleniu się stanu równwagi. W układzie przebiega reakcja: AgCl (s) = Ag (s) + 1/2Cl 2(g) 3. Obliczyć prężnść pary nasycnej nad ciekłym rztwrem 1- butanlu i 1-prpanlu zawartści pierwszeg składnika równym x =.25 i w temperaturze T = 325 K; bliczyć temperaturę wrzenia teg sameg rztwru pd ciśnieniem 2 barów. Rztwór ciekły mże być traktwany jak rztwór dsknały. 4. Pdane są charakterystyki krzywych chłdzenia dla układu Cu-Mg (temperatura załamania - t'/ C i temperatura zatrzymania - t''/ C ) w funkcji stężenia Cu w prcentach

4 Wydział Chemiczny PW, Termdynamika, kierunek Bitechnlgia, , klkwium II 4 wagwych. Naryswać diagram rzpuszczalnści Cu-Mg wpisać współistniejące fazy w pla diagramu. %C u t' t'' i %C u t' 89;75; t'' W zamkniętym i uprzedni próżninym naczyniu bjętści 15 dm 3 umieszczn 2 mle PCl 5(g). Cały czas zapewnin stałść temperatury, która wynsiła 298 K. Obliczyć ilści wszystkich składników w naczyniu p ustaleniu się stanu równwagi. W układzie zachdzi następująca reakcja PCl 5(g) = PCl 3(g) + Cl 2(g) 2. Zmieszan CO (g), H 2 O (g), CO 2(g) i H 2(g) w stsunku bjętściwym 1 : 2 : 2 : 1, pd ciśnieniem 1 bar i w temperaturze 25 C. Określić kierunek zachdzenia reakcji CO (g) + H 2 O (g) = CO 2(g) + H 2(g) 3. Czy układ prpanl - n-heptan twrzy azetrp w temperaturze 25 C? Odpwiedż uzasadnić. 4. W temperaturze 25 C i pd ciśnieniem 1 bar w układzie H 2 O + CuSO 4 + CuCl 2 występują dwa hydraty: CuSO 4 5H 2 O i CuCl 2 H 2 O. Nie występują żadne sle pdwójne. Naryswać dla teg układu mżliwy diagram rzpuszczalnści, pdając nazwy współistniejących faz w pszczególnych plach W zbirniku V = 1 dm 3 umieszczn czysty gazwy prpen (C 3 H 6(g) ) pd ciśnieniem 1 barów i w temperaturze 298 K. W jakim stpniu prpen zstanie zanieczyszczny cyklprpanem (C 3 H 6(g) ) p czasie wystarczającym na ustalenie stanu równwagi? Czy ilść teg statnieg wzrśnie czy zmaleje p pdwyższeniu temperatury d 32 K? 2. Jakie musi być stężenie bjętściwe chlru w pwietrzu pd ciśnieniem 1 bara, aby czysty stały chlrek żelaza (III) był trwały w temperaturze 298 K. Związek ten rzkłada się według reakcji: FeCl 3(s) = FeCl 2(s) + 1/2Cl 2(g) 3. Obliczyć temperaturę wrzenia mieszaniny heksanu (1) i heptanu (2) ułamku mlwym x 1 =.75 i pd ciśnieniem.25 bara. 4.Pdane są charakterystyki krzywych chłdzenia dla układu Al- Cu (temp. załamania - t'/ K i temp. zatrzymania - t''/ K ) w funkcji stężenia Cu w prcentach mlwych. Naryswać diagram rzpuszczalnści Al-Cu i wpisać współistniejące fazy w jeg pla W naczyniu stałej bjętści (V = 5 dm 3 ) przeprwadza się syntezę kwasu mrówkweg wg reakcji CO (g) + H 2 O (g) = HCOOH (g) w stałej temperaturze (= 5 K). W pczątkwej mieszaninie reagentów bjętść pary wdnej była dwa razy większa d bjętści CO, a ciśnienie wynsił 5 barów. Obliczyć skład p ustaleniu się stanu równwagi. 2. W pustym (tj. uprzedni ewaukwanym) naczyniu bjętści 1 dm 3 umieszczn 1 g CuO (s). Następnie naczynie zamknięt, zapewniając stałść temperatury (= 298 K). Obliczyć jeg zawartść p ustaleniu się stanu równwagi. W układzie przebiega reakcja: 2CuO (s) = Cu 2 O (s) + 1/2O 2(g) 3. Obliczyć prężnść pary nasycnej raz skład pary będącej w równwadze z ciekłym rztwrem benzenu (1) i tluenu (2) stężeniu równym x 1 =.75 i w temperaturze T = 31 K. 4. Temperatury tpnienia sdu i ptasu wynszą dpwiedni 98 i 65 C. Metale te twrzą związek stały NaK, który rzkłada się w temperaturze 1 C na fazę stałą, którą jest inny związek (Na 2 K, tpiący się knguentnie w temperaturze 57 C) raz rztwór zawierający 6% mlwych ptasu. Dwa punkty eutektyczne występują w temperaturach -5 i + 35 C. Sprządzić diagram fazwy układu Na-K, zaznaczając na nim bszary dpwiadające pszczególnym fazm. Wykreślić krzywe chłdzenia dla rztwrów zawierających 4 i 75% mlwych K Jakie mże być maksymalne stężenie znu w pwietrzu (zawierającym średni 21% bjętściwych tlenu) pd ciśnieniem 1 bara i w temperaturze 298 K? 2. Czy stały hydrat siarczanu sdweg (Na 2 SO 4 1H 2 O (s) ) jest trwały na pwietrzu w temperaturze 298 K i pd ciśnieniem 1 atm, jeśli wilgtnść względna pwietrza (tj. stsunek prężnści pary wdnej d prężnści pary nasycnej w tej temperaturze) wynsi 38%? 3. Obliczyć rzpuszczalnść stałeg ktanu w mieszanine z ciekłym pentanem, w temperaturze 2 K. Obliczyć współrzędne punktu eutektyczneg dla teg układu. 4. W dwuskładnikwym układzie Pb-Cd występują dwa związki międzycząsteczkwe: Pb 2 Cd 3 i Pb 3 Cd 2, które tpią się inkngruentnie w temperaturach (klejn) 49 i 53 K. W bu temperaturach, rzkładające się stałe związki są w równwadze z fazą ciekłą raz czystym stałym metalem. W układzie występuje eutektyk w temperaturze 445 K. Naryswać mżliwy diagram fazwy układu Pb-Cd, zaznaczając na nim bszary dpwiadające pszczególnym fazm. Wykreślić krzywe chłdzenia dla rztwrów zawierających 25 i 35% mlwych Pb.

5 Wydział Chemiczny PW, Termdynamika, kierunek Bitechnlgia, , klkwium II Zmieszan 2 dm 3 tlenku węgla z 1 dm 3 chlru w naczyniu stałej bjętści V = 1 dm 3 i w temperaturze 298 K. Obliczyć skład mieszaniny w stanie równwagi, która ustaliła się w tej samej temperaturze. W układzie zachdzi reakcja CO (g) + Cl 2(g) = COCl 2(g) 2. W twartym d atmsfery naczyniu bjętści V = 25 cm 3 umieszczn 1 g CuSO 4 5H 2 O (s) w temperaturze 298 K. Ciśnienie był równe 1 atm, a wilgtnść pwietrza (tj. stsunek prężnści pary wdnej d prężnści nasycnej pary wdnej w tej temperaturze) wynsiła 75%. Określić zawartść naczynia p ustaleniu się stanu równwagi. Mżliwa jest następująca reakcja CuSO 4 5H 2 O (s) = CuSO 4(s) + 5H 2 O (g) 3. Obliczyć współrzędne punktu eutektyczneg dla układu heksan + heptan pd ciśnieniem 1 atm. 4. W temperaturze 25 C i pd ciśnieniem 1 bara w układzie H 2 O + KI + K 2 SO 4 występują dwa hydraty: K 2 SO 4 H 2 O i KI K 2 SO 4 H 2 O. Nie ma żadnych innych związków międzycząsteczkwych. W równwadze z fazą ciekłą mgą istnieć następujące fazy stałe: (KI), (KI + KI K 2 SO 4 H 2 O), (KI K 2 SO 4 H 2 O), (KI K 2 SO 4 H 2 O + K 2 SO 4 H 2 O) i (K 2 SO 4 H 2 O). Naryswać dla teg układu mżliwy diagram rzpuszczalnści, pdając nazwy współistniejących faz w pszczególnych plach diagramu W zamkniętym naczyniu bjętści 2 dm 3 i zawierającym pczątkw 1 ml chlru, umieszczn 2 mle PCl 5(g). Zapewnin stałść temperatury (298 K). Obliczyć skład naczynia p ustaleniu się stanu równwagi. Zachdzi następująca reakcja PCl 5(g) = PCl 3(g) + Cl 2(g) 2. Zmieszan N 2(g), H 2(g) i NH 3(g) w stsunku bjętściwym 1 : 9 : 1, pd ciśnieniem 2 barów i w temperaturze 25 C. Określić kierunek zachdzenia reakcji N 2(g) + 3H 2(g) = 2NH 3(g) 3. Czy układ acetn - n-heptan twrzy azetrp w temperaturze 25 C? Odpwiedż uzasadnić. 4. W temperaturze 25 C i pd ciśnieniem 1 bar w układzie H 2 O + CuSO 4 + CuCl 2 występują dwa hydraty: CuSO 4 5H 2 O i CuCl 2 H 2 O. Nie występują sle pdwójne. Wyznaczn również skład rztwrów nasycnych (ułamki mlwe H 2 O i CuSO 4 [x 1,x 2 ] będących w równwadze z kreślnymi fazami stałymi. CuSO 4 5H 2O CuSO 4 5H 2O CuCl 2 H 2O + CuCl 2 H 2O x x Naryswać dla teg układu mżliwy diagram rzpuszczalnści, pdając nazwy współistniejących faz w pszczególnych plach W uprzedni próżninym naczyniu bjętści 1 cm 3, umieszczn 1 g Ag 2 O (s), który mże rzkładać się d Ag (s) i O 2(g). Oznaczyć zawartść naczynia p ustaleniu się stanu równwagi w temperaturze 298 K. 2. Obliczyć stężenie równwagwe N 2 O 4(g) w naczyniu pjemnści 2 dm 3, d któreg (p uprzednim próżnieniu) wprwadzn 1 ml NO 2(g) (związek ten ulega dimeryzacji). Temperatura była stała i wynsiła 298 K. 3. Obliczyć skład fazy gazwej będącej w równwadze z równmlwym (x 1 =.5) ciekłym rztwrem benzenu i tluenu pd ciśnieniem 1 bara. 4. W układzie dwuskładnikwym A+B pd stałym ciśnieniem 1 bara, występują 3 związki międzycząsteczkwe: A 2 B (tpiący się kngruentnie w T = 45 K), A 2 B 3 (tpiący się inkngruentnie w T = 31 K, w której t temperaturze rzkłada się na fazę ciekłą i stały A 2 B) i AB 3, tpiący się kngruentnie w T = 51 K. Temperatury tpnienia A i B, wynszą klejn: 52 K i 61 K. Występują 3 eutektyki następujących właściwściach: T/K fazy stałe A + A 2B A 2B 3 + AB 3 AB 3 + B Naryswać diagram fazwy dla teg układu (równwaga cieczciał stałe) i nazwać fazy występujące w pszczególnych plach wykresu Zmieszan 1 ml CO (g), 2 mle H 2 O (g) i 1 ml HCOOH (g), a następnie zamknięt w szczelnym naczyniu stałej bjętści 1 dm 3 i w stałej temperaturze 298 K. Czy ilść HCOOH w naczyniu będzie rsnąć? 2. Znaleźć ptymalne warunki przemiany gazweg prpadieniu w gazwy prpyn (C 3 H 4 ). [Tzn. znaleźć zależnść zmiennej reakcji przemiany d temperatury i ciśnienia a następnie zdefiniwać jakściw ptymalną temperaturę i ciśnienie prwadzenia tej reakcji.] 3. Obliczyć skład fazy gazwej będącej w równwadze pd ciśnieniem 1.5 bara z ciekłym rztwrem heksanu (1) i heptanu (2) stężeniu (x 1 =.25). 4. W układzie dwuskładnikwym A+B pd stałym ciśnieniem 1 bara, występują 3 związki międzycząsteczkwe: A 2 B (tpiący się inkngruentnie w T = 55 K, w której t temperaturze rzkłada się na fazę ciekłą i stały AB), AB (tpiący się kngruentnie w T = 75 K) i AB 4, tpiący się kngruentnie w T = 45 K. Temperatury tpnienia A i B, wynszą klejn: 54 K i 61 K. Występują 3 eutektyki następujących właściwściach: T/K fazy stałe A + A 2B AB + AB 4 AB 4 + B Naryswać diagram fazwy dla teg układu (równwaga cieczciał stałe) i nazwać fazy występujące w pszczególnych plach wykresu W zamkniętym naczyniu bjętści 1 dm 3 umieszczn równmlwą mieszaninę CO 2(g) i H 2(g). Ciśnienie był na tyle niskie, że gazy mżna uznać za dsknałe a temperatura była stała i równa 298 K. Obliczyć skład p ustaleniu się stanu równwagi. W naczyniu zachdzi reakcja CO 2(g) + H 2(g) = CO (g) + H 2 O (g) 2. Jaka musi być zawartść dwutlenku węgla w pwietrzu (w temperaturze 298 K), aby góry zbudwane ze skał wapiennych (tj. głównie CaCO 3 ) nie rzsypały się zgdnie z reakcją CaCO 3(s) = CaO (s) + CO 2(g) (Dla prównania: średnia zawartść CO 2(g) w dlnych warstwach atmsfery wynsi.3% bjętściwych)

6 Wydział Chemiczny PW, Termdynamika, kierunek Bitechnlgia, , klkwium II 6 3. Obliczyć skład fazy gazwej w równwadze z ciekłym rztwrem 1-prpanlu (1) i 1-butanlu (2), ułamku mlwym x 1 =.3, w temperaturze wrzenia pd ciśnieniem 1 bara. 4. Pdane są charakterystyki krzywych chłdzenia dla układu H 2 SO 4 + H 2 O (temperatura załamania - t'/ C i temperatura zatrzymania - t''/ C ) w funkcji stężenia H 2 SO 4 w prcentach mlwych (%). Naryswać diagram fazwy rzpuszczalnści H 2 SO 4 + H 2 O i wpisać w pla diagramu współistniejące fazy % t' t'' Obliczyć zawartść cyklprpanu w zamkniętej butli zawierającej gazwy prpen w temperaturze 5 C. Cyklprpan jest izmerem prpenu (C 3 H 6 ). (dp. x = ) 2. Jaka musi być zawartść tlenu w pwietrzu (w % bjętściwych pd ciśnieniem 1 atm), aby tlenek rtęci (HgO) był trwały w temperaturze 298 K. (dp. > ) 3. Obliczyć rzpuszczalnść stałeg dekanu w heptanie w temperaturze 23 K raz znaleźć współrzędne punktu eutektyczneg dla teg układu. (dp. x =.4349, współrzędne punktu eutektyczneg znajdujemy pprzez rzwiązanie układu równań zawierająceg dwie krzywe rzpuszczalnści). 4. Naryswać diagram rzpuszczalnści dla mieszaniny: H 2 O + KI + NaI. W układzie występuje jeden hydrat: KI NaI H 2 O. Wyznaczn następujące składy mlwe rztwrów nasycnych w temperaturze 25 C: ułamki mlwe w fazie ciekłej KI NaI KI,3 KI + KI NaI H 2 O,25,13 NaI + KI NaI H 2 O,1,29 NaI, W naczyniu stałej bjętści 1 cm 3 i w temperaturze 298 K, umieszczn,1 mla gazweg acetnu i tyle sam wdru. Następnie naczynie zamknięt. Określić skład p ustaleniu się stanu równwagi w tej temperaturze. W układzie zachdzi reakcja CH 3 COCH 3(g) + H 2(g) = C 3 H 7 OH (g) (dp. ułamki mlwe: acetnu i wdru - p,226, prpanlu -,548) 2. Zmieszan CS 2(g), CO 2(g), H 2 S (g) i H 2 O (g) w następujących ilściach w dm 3 : (1,5,1,3), pd ciśnieniem 1 bara i w temperaturze 4 K. W jakim kierunku zajdzie reakcja CS 2(g) + H 2 O (g) = CO 2(g) + H 2 S (g) 3. Pdane są charakterystyki krzywych chłdzenia dla układu Bi- Al (temperatura załamania - t'/ K i temperatura zatrzymania - t''/ K w funkcji stężenia Al w prcentach mlwych (x). Naryswać mżliwy diagram rzpuszczalnści Al-Bi i wpisać w pla diagramu współistniejące fazy. x t' 525, 46, t'' Obliczyć temperaturę wrzenia równmlwej ciekłej mieszaniny benzenu i tluenu pd ciśnieniem 1 bara raz skład pary będącej w równwadze z fazą ciekłą Rzważyć mżliwść trzymywania metanlu z frmaldehydu i wdru, wg reakcji : HCHO (g) + H 2(g) = CH 3 OH (g) (a) Obliczyć skład p ustaleniu się stanu równwagi w układzie pwstałym p zmieszaniu równmlwych ilści substratów dla p = 1 bar i T = 298 K. (b) W jaki spsób mżna zwiększyć ilść prduktu? 2. Jaka musi być ilść chlru w równwadze z HgCl 2(s), aby związek ten był trwały dla p = 1 bar i T = 298 K. Mżliwa jest następująca reakcja rzkładu HgCl 2(s) = Hg (c) + Cl 2(g) 3. Dla mieszaniny n-ktanu i n-dekanu znaleźć skład rztwrów będących w równwadze z czystymi fazami stałymi w temperaturze 214 K 4. Naryswać diagram rzpuszczalnści dla mieszaniny: H 2 O + NaOH + Ba(OH) 2. Nie występują związki międzycząsteczkwe. Wyznaczn pniższe składy mlwe rztwrów nasycnych dla T = 25 C: ułamki mlwe w fazie ciekłej NaOH Ba(OH) 2 Ba(OH) 2,5 Ba(OH) 2,31,11 Ba(OH) 2 + NaOH,49,29 NaOH Czysty gazwy HBr zamknięt w stalwej butli (p = 1 atm i T = 298 K). Obliczyć jeg czystść p ustaleniu się stanu równwagi według reakcji HBr (g) = H 2(g) + Br 2(g) Czy i ew. jaki kierunek zmiany temperatury mże zwiększyć jeg ilść? 2. W zamkniętym, próżninym naczyniu pjemnści 5 cm 3 i w stałej temperaturze 298 K, umieszczn 1 g AgCl (s). Obliczyć skład naczynia p ustaleniu się stanu równwagi. Zachdzi następująca reakcja rzkładu AgCl (s) = Ag (s) + 1/2Cl s(g) 3. Obliczyć temperaturę wrzenia równmlwej mieszaniny n- ktanu i n-heptanu, pd ciśnieniem 1 bara. 4. Pdane są charakterystyki krzywych chłdzenia dla układu Cu + Al (temperatura załamania - t'/ K i temperatura zatrzymania - t''/k) w funkcji stężenia Cu w ułamku mlwym (x). Naryswać diagram fazwy rzpuszczalnści Cu + Al i wpisać w pla diagramu współistniejące fazy

7 Wydział Chemiczny PW, Termdynamika, kierunek Bitechnlgia, , klkwium II 7 x t' t'' Obliczyć zawartść N 2 O 4(g) w zamkniętej butli bjętści 1 dm 3, którą napełnin 5 mlami NO 2(g) w stałej temperaturze równej 298 K. (dp. x =,347) 2. Czy Na 2 SO 4(s) jest trwały w atmsferze wilgtnści względnej 3% i T = 298 K? (alternatywną frmą istnienia sli jest Na 2 SO 4 1H 2 O (s) ). 3. Obliczyć skład fazy gazwej będącej w równwadze z mieszaniną ciekłą heksanu i heptanu, ułamku mlwym heksanu równym.25, pd ciśnieniem 75 kpa. (dp. należy rzwiązać równanie = exp[ /(t-48.78)].25 + exp[ /(t-56.51)].75 względem temperatury - T, a następnie bliczyć y 1 = exp[ /(t-48.78)].25/ Naryswać diagram rzpuszczalnści dla mieszaniny: H 2 O + NaNO 3 + NaI. W układzie występują dwa hydraty: NaNO 3 H 2 O i NaI 2H 2 O. Wyznaczn następujące składy mlwe rztwrów nasycnych w temperaturze 25 C: ułamki mlwe w fazie ciekłej NaNO 3 NaI NaI 2H 2 O,19 NaI 2H 2 O + NaNO 3,15,17 NaNO 3 + NaNO 3 H 2 O,26,8 NaNO 3, W zamkniętym, uprzedni próżninym, naczyniu stałej bjętści 5 cm 3 i w stałej temperaturze 298 K, umieszczn 1 g chlrku srebra. Obliczyć skład p ustaleniu się stanu równwagi. AgCl rzkłada się według reakcji AgCl (s) = Ag (s) + 1/2Cl 2(g) (dp. tylk AgCl w ilści,698 mli) 2. Obliczyć maksymalną wydajnść reakcji twrzenia siarkwdru dla (T = 298 K, p = 1 atm). Wydajnść reakcji mżna zdefiniwać jak stsunek ilści pwstałeg siarkwdru d pczątkwej ilści wdru. H 2(g) + S (rmb) = H 2 S (g) (dp.,999998) 3. Obliczyć skład fazy gazwej będącej w równwadze z ciekłym rztwrem n-heksanu i n-heptanu, ułamku mlwym n-heksanu równym,135 i w temperaturze 35 C. Czy w tym układzie (dla tej samej temperatury) mże wystąpić azetrp? (dp. ułamek mlwy heksanu wynsi,336; nie wystąpi azetrp pnieważ rztwór jest prawie dsknały) 4. Pdane są charakterystyki krzywych chłdzenia dla układu Bi + Hg (temperatura załamania - t'/ K i temperatura zatrzymania - t''/k) w funkcji ułamka mlweg Bi (x). Naryswać diagram fazwy rzpuszczalnści Bi + Hg i wpisać w pla diagramu współistniejące fazy t' t'' ; Czy AuCl (s) umieszczny w naczyniu zawierającym mieszaninę gazów z 5% bjętściwymi chlru będzie trwały? Temperaturę (5 C), całkwite ciśnienie (1 bar) i zawartść chlru, mżna uznać za stałe (ilść AuCl jest bardz mała wbec bjętści naczynia). AuCl mże rzłżyć się wg równania: AuCl (s) = Au (s) + 1/2Cl 2(g) 2. 1 ml gazweg frnaldehydu umieszczn w zamkniętej butli bjętści 1 m 3 i w stałej temperaturze 25 C. Obliczyć stpień zanieczyszczenia parami kwasu ctweg p ustaleniu się stanu równwagi 2HCHO (g) = CH 3 COOH (g) Przyjąć, że w tych warunkach mieszanina mże być traktwana jak gaz dsknały (c jednak mże być zakwestinwane - dlaczeg?). 3. Obliczyć rzpuszczalnść stałeg n-dekanu w mieszaninie z n- ktanem w temperaturze 24 K. W jaki spsób mżna znaleźć współrzędne punktu eutektyczneg dla teg układu? 4. W trójskładnikwym układzie H 2 O + NaBr + KBr (T = 298 K; p = 1 bar) występują następujące hydraty i sle pdwójne: NaBr H 2 O; NaBr KBr; KBr 2H 2 O. W równwadze z fazą ciekłą mgą się znaleźć następujące fazy stałe: (NaBr H 2 O), (NaBr H 2 O + NaBr KBr), (NaBr KBr); (NaBr KBr + KBr 2H 2 O), (KBr 2H 2 O). Naryswać mżliwy diagram rzpuszczalnści dla teg układu Zmieszan pd ciśnieniem 2 barów i w temperaturze 298 K, 2 dm 3 H 2(g) z 5 dm 3 AsH 3(g) i umieszczn w naczyniu trchę arsenu metaliczneg. Jak zmieni się (wzrśnie czy zmaleje) jeg ilść wskutek biegu reakcji? As (s) + 3/2H 2(g) = AsH 3(g) 2. Pewną ilść czysteg gazweg butanu umieszczn w zamkniętej butli w stałej temperaturze 1 C, tak że ciśnienie wynsił 9 barów. Obliczyć ułamek bjętściwy izbutanu, który mógł się pjawić w wyniku reakcji: butan (g) = izbutan (g) 3. Obliczyć w T = 5 C skład fazy gazwej w równwadze z ciekłym rztwrem n-heksanu (1) i n-ktanu (2) składzie x 1 =, Na pdstawie krzywych chłdzenia dla układu Sn-Mg w funkcji stężenia Sn w prcentach mlwych, naryswać diagram rzpuszczalnści Sn-Mg i wpisać współistniejące fazy w jeg pla. %Sn t'/ C t''/ C t',t'' - temperatura załamania i zatrzymania x

8 Wydział Chemiczny PW, Termdynamika, kierunek Bitechnlgia, , klkwium II W zamkniętym naczyniu bjętści 1 dm 3 umieszczn 2 mle stałeg jdu raz taką ilść wdru, że pczątkwe ciśnienie wynsił 5 barów. Obliczyć skład naczynia p ustaleniu się stanu równwagi względem reakcji H 2(g) + I 2(s) = 2HI (g) i w stałej temperaturze 298 K 2. Czy hydrat CuSO 4 5H 2 O (s) będzie trwały na Saharze (temperatura + 5 C, wilgtnść względna 5%, ciśnienie 1 bar)? 3. Obliczyć maksymalną rzpuszczalnść stałeg naftalenu w benzenie w temperaturze 298 K. 4.Temperatury tpnienia NaF (A) i KF (B) wynszą klejn: 125 i 98 C. W fazie stałej twrzy się związek AB 2 tpiący się inkngruentnie w T = 1343 C (rztwór perytektyczny zawiera 72.% ml. B) raz związek AB, tpiący się kngruentnie w T = 145 C. W układzie występują pnadt dwa punkty eutektyczne współrzędnych (T = 875 C, x B =.19; T = 92 C, x B =.96). Brak mieszalnści w fazie stałej. Naryswać mżliwy diagram fazwy dla teg układu i nazwać fazy współistniejące w pszczególnych plach Zmieszan 1 m 3 gazweg cyklheksanu z 1 m 3 H 2(g), utrzymując cały czas stałe ciśnienie (5 bar) i stałą temperaturę (45 K). Obliczyć skład układu przy załżeniu, że dchdzi d stanu równwagi względem reakcji: C 6 H 12(g) + H 2(g) = C 6 H 14(g) (n-heksan) (dp. ułamki mlwe pwyższych składników wynszą klejn:,136;,136 i,97387; [K = 1142]) 2. W uprzedni próżninym naczyniu bjętści 1 dm 3, umieszczn,5 mla NH 4 Cl (s). Obliczyć ilści pszczególnych reagentów raz ciśnienie całkwite, jeśli reakcja: NH 4 Cl (s) = NH 3(g) + HCl (g) dchdzi d stanu równwagi w stałej temperaturze 298 K. (dp. liczby mli dla NH 3 i HCl wynszą p 4,19 1-9, dla NH 4 Cl :,5-4, ; p = 2, Pa. ) 3. Obliczyć skład fazy gazwej będącej pd ciśnieniem 3 barów w równwadze z ciekłym rztwrem benzenu (1) i tluenu (2) ułamku mlwym x 1 =,3. (dp. y 1 = 1, exp[15, ,5/(t-52,36)], gdzie T jest rzwiązaniem pniższeg nieliniweg równania: 225,19 = exp[15, ,5/(t-52,36)],3 + exp[16,14-396,5/(t-53,67)],7 ) 4. Na pdstawie krzywych chłdzenia dla układu Hg-Pb w funkcji stężenia Hg w prcentach mlwych (t',t'' - temperatura załamania i zatrzymania), naryswać diagram rzpuszczalnści Hg-Pb i wpisać współistniejące fazy w jeg pla. %Hg t'/k 582 ; ; t''/k (dp. układ jest klasycznym perytektykiem z luką mieszalnści w fazie stałej) W zamkniętym naczyniu stałej bjętści 1 dm 3 umieszczn 1 dm 3 PCl 5(g) (w warunkach p = 1 bar i T = 3 K) i utrzymywan stałą temperaturę (35 K). Obliczyć skład układu przy załżeniu, że dchdzi d stanu równwagi względem reakcji: PCl 5(g) = PCl 3(g) + Cl 2(g) Uwaga! Mżna załżyć, że c p =. (dp. x 1 =,9567; x 2 = x 3 =,217; (K = 5, )) 2. Jaka musi być zawartść chlru w pwietrzu, aby AuCl (s) był trwały (względem rzpadu na pierwiastki), pd ciśnieniem 1 atm i w temperaturze 298 K. (dp. x Cl2 > 2, ) 3. Obliczyć najniższą temperaturę, w której mże istnieć faza ciekła dla mieszaniny benzenu i tluenu, pd ciśnieniem 1 bara. (dp. jest t temperatura eutektyczna - T E, którą znajdziemy z rzwiązania układu równań lnx 1 = 4, ,2/T E ln(1-x 1 ) = 4, /T E względem (x 1, T E ) 4. Naryswać diagram fazwy (T = 298 K, p=1bar) dla układu: H 2 O + NiCl 2 + KCl, raz pisać fazy współistniejące w pszczególnych jeg plach. W układzie istnieją następujące związki międzycząsteczkwe: NiCl 2 H 2 O i 2KCl NiCl 2. Wyznaczn następujące stężenia rztwrów nasycnych: ułamki mlwe w fazie ciekłej NiCl 2 KCl NiCl 2 H 2O,23 NiCl 2 H 2O,18,2 NiCl 2 H 2O + 2KCl NiCl 2,2,27 2KCl NiCl 2 + KCl,15,31 KCl, W temperaturze 75 C i pd stałym ciśnieniem,1 atm redukwan parę wdną za pmcą węgla. Obliczyć skład p ustaleniu się stanu równwagi względem reakcji: C (grafit) + H 2 O (g) = CO (g) + H 2(g) Uwaga! Dla ułatwienia bliczeń mżna załżyć, że c p =. 2. Czy hydrat CdSO 4 8/3H 2 O będzie trwały w twartym naczyniu w temperaturze 298 K i przy wilgtnści względnej pwietrza równej 25%? 3. Obliczyć skład fazy gazwej będącej pd ciśnieniem 1 bara w równwadze z ciekłym rztwrem benzenu i tluenu ułamku mlwym benzenu równym,3. 4. Naryswać diagram fazwy (T = 298 K, p=1bar) dla układu: H 2 O + CdCl 2 + KCl, raz pisać fazy współistniejące w pszczególnych jeg plach. W układzie istnieją następujące związki międzycząsteczkwe: CdCl 2 H 2 O i KCl CdCl 2 H 2 O. Wyznaczn następujące stężenia rztwrów nasycnych: ułamki mlwe w fazie ciekłej CdCl 2 KCl CdCl 2 H 2O,26 CdCl 2 H 2O + KCl CdCl 2 H 2O,24,19 KCl CdCl 2 H 2O + KCl,18,26 KCl,29

9 Wydział Chemiczny PW, Termdynamika, kierunek Bitechnlgia, , klkwium II Zmieszan CO 2(g), CO (g) i SO 2(g) w stsunku bjętściwym 1:1:1, pd ciśnieniem 2 barów i w temperaturze 298 K. Czy mżliwa jest w tych warunkach redukcja SO 2 d siarki według reakcji: 2CO (g) + SO 2(g) 2CO 2(g) + S (rmb) Dlaczeg w góle nie mże zajść w układzie reakcja dwrtna? (dp. reakcja będzie zachdzić ; przebieg w przeciwną strnę jest wykluczny ze względu na brak prduktów) 2. Umieszczn siarkę rmbwa w atmsferze HI (g), w stałej temperarturze 32 K i pd stałym ciśnieniem 1 bar. Obliczyć zawartść H 2 S (g) w fazie gazwej p ustaleniu się stanu równwagi względem reakcji : 2HI (g) + S (rmb) = H 2 S (g) + I 2(s) Dla ułatwienia rachunków mżna załżyć, że dla tej reakcji c p =. (dp. x(h 2 S) =,99935) 3. Obliczyć skład fazy gazwej będącej w równwadze z ciekłą mieszaniną acetnu i butannu ułamku mlwym acetnu x =.2, w temperaturze 33 K. (dp. y(acetn) =,374) 4. Naryswać diagram fazwy (T = 298 K, p=1bar) dla układu: H 2 O + BeF 2 + LiF, raz pisać fazy współistniejące w pszczególnych jeg plach. Występują następujące związki międzycząsteczkwe: LiF H 2 O ; LiF BeF 2 ; BeF 2 H 2 O i BeF 2 2H 2 O. Wyznaczn pniższe stężenia rztwrów nasycnych: ułamki mlwe w fazie ciekłej BeF 2 LiF BeF 2 2H 2O,2 BeF 2 2H 2O + BeF 2 H 2O,17,8 BeF 2 H 2O + LiF BeF 2,23,24 LiF BeF 2 + LiF H 2O,7,34 LiF H 2O, Zmieszan p 1 mlu H 2(g) i Br 2(g) w zamkniętym naczyniu bjętści 1 dm 3 i w stałej temperaturze 298 K. Obliczyć skład p ustaleniu się stanu równwagi względem reakcji H 2(g) + Br 2(g) = 2HBr (g) (dp. x(hbr) 1; x(h 2 ) = x(br 2 ) 2. Umieszczn 1 g CdSO 4 8/3H 2 O (s) w zamkniętym naczyniu bjętści 1 dm 3 i w stałej temperaturze 31 K, w którym uprzedni zawarta była jedynie para wdna w ilści dającej ciśnienie 2 kpa. Obliczyć skład p ustaleniu się stanu równwagi. Mżliwy jest rzkład hydratu d sli bezwdnej, tj: CdSO 4 8/3H 2 O (s) = CdSO 4(s) + 8/3H 2 O (g) (dp. istnieje tylk CdSO 4 8/3H 2 O (s) (p r = 1,617 kpa)) 3. Ile razy wzrśnie rzpuszczalnść stałeg n-dekanu w rztwrze z n-heptanem (mierzna w gramach dekanu na 1 g heptanu), jeśli pdwyższy się temperaturę z 21 d 24 K? Jaka będzie rzpuszczalnść w temperaturze 25 K? (dp. 37,5 ) 4. Naryswać diagram fazwy (T = 298 K, p=1bar) dla układu: H 2 O + CCl 2 + KCl, raz pisać fazy współistniejące w pszczególnych jeg plach. Występują następujące związki międzycząsteczkwe: CCl 2 2H 2 O ; KCl 3CCl 2 ; KCl CCl 2 H 2 O. Wyznaczn pniższe stężenia rztwrów nasycnych: ułamki mlwe w fazie ciekłej CCl 2 KCl CCl 2 2H 2O,22 CCl 2 2H 2O + KCl 3CCl 2,18,1 KCl 3CCl 2+ KCl CCl 2 H 2O,16,25 KCl CCl 2 H 2O + KCl,11,4 KCl, butyn istnieje w równwadze ze swim izmerem - 1- butynem. Jaką dmieszkę gazweg 1-butynu zawierał będzie gazwy 2-butyn, zamknięty w naczyniu w warunkach (p = 1 atm, T = 35 K)? Jaka pwinna być temperatura przechwywania naczynia, aby ilść 2-butynu była jak najmniejsza? (dp. x =,376; temperatura jak najniższa) 2. Zmieszan HBr (g), H 2(g), Br 2(g) i pwietrze w stsunku bjętściwym 1:1:1:1, pd ciśnieniem 5 barów i w temperaturze 298 K. Określić kierunek następującej reakcji: H 2(g) + Br 2(g) = 2HBr (g), (dp. w praw) 3. W jakiej temperaturze rzpuszczalnść stałeg dekanu w ciekłym ktanie, wyrażna w ułamku mlwym, wynsi,75? (dp. 238,7 K) 4. Pdane są charakterystyki krzywych chłdzenia dla układu Pb- Al (temperatura: załamania - t'/ K, zatrzymania - t''/ K) w funkcji stężenia Al w % mlwych (x). Naryswać mżliwy diagram rzpuszczalnści Al-Pb i wpisać współistniejące fazy w pla diagramu. x t' t'' Zbirnik (V = 1 dm 3 ), napełnin H 2 S (g) (T = 298 K, p = 1 bar). Obliczyć ilść siarki (w mg), która wydzieliła się p ustaleniu się stanu równwagi. W układzie zachdzi reakcja: H 2 S (g) = H 2(g) + S (rmbwa) (dp. 2,1 mg) 2. Umieszczn 1 g Na 2 SO 4 1H 2 O (s) w naczyniu bjętści 25 cm 3, zawierającym pwietrze pd ciśnieniem 1 bara, wilgtnści względnej 1% *. Następnie szczelnie je zamknięt, utrzymując stałą temperaturę 298 K. Obliczyć zawartść naczynia p ustaleniu się stanu równwagi względem reakcji: Na 2 SO 4 1H 2 O (s) = Na 2 SO 4(s) + 1H 2 O (g) * Wilgtnść względna jest stsunkiem cząstkwej prężnści pary wdnej, d prężnści pary nasycnej w tej samej temperaturze. (dp. 2, mli H 2 O (g) ; 2,5 1-5 mla Na 2 SO 4(s) i 2, mla Na 2 SO 4 1H 2 O (s) ) 3. Ciekła mieszanina tluenu i benzenu, która jest w równwadze z fazą gazwą zawierającą,6 ułamka mlweg tluenu, wrze w temperaturze 34 K. Obliczyć skład cieczy i ciśnienie równwagwe w układzie. (dp. ułamek ml. tluenu =,84; p = 242,9 mm Hg) 4. Naryswać diagram fazwy (T = 298 K, p=1bar) dla układu: H 2 O + CrCl 2 + NaCl raz pisać fazy współistniejące w pszczególnych jeg plach. Wyznaczn następujące stężenia rztwrów nasycnych:

10 Wydział Chemiczny PW, Termdynamika, kierunek Bitechnlgia, , klkwium II 1 ułamki mlwe w fazie ciekłej CrCl 2 NaCl CrCl 2 3H 2O,12 CrCl 2 3H 2O,13,1 CrCl 2 3H 2O + 2CrCl 2 NaCl H 2O,27,9 2CrCl 2 NaCl H 2O + CrCl 2 NaCl,23,21 CrCl 2 NaCl + NaCl,11,33 NaCl, Zbirnik bjętści 1 dm 3, napełnin COCl 2(g) d pczątkweg ciśnienia 2 barów. Obliczyć zawartść zanieczyszczeń w ppm (tj. sumaryczny skład CO i Cl 2 ) p ustaleniu się stanu równwagi względem reakcji: COCl 2(g) = CO (g) + Cl 2(g). Temperatura była stała i wynsiła 298 K. Ze względu na niewielkie przesunięcie równwagi względem prduktów, mżna załżyć stałść ciśnienia. (dp.,543 ppm) 2. Umieszczn 1 g AuCl (s) w naczyniu (V = 25 cm 3 ), zawierającym pwietrze zanieczyszczne chlrem (,1% bj.) pd ciśnieniem 1 bara. Naczynie zamknięt, utrzymując temperaturę 298 K. Obliczyć jeg zawartść p ustaleniu się stanu równwagi względem reakcji: AuCl (s) = Au (s) + 1/2Cl 2(g) (dp. naczynie zawiera jedynie AuCl (s) ) 3. Obliczyć rzpuszczalnść stałeg naftalenu w mieszaninie z tluenem w temperaturze 298 K. Obliczyć najniższą temperaturę, w której istnieje faza ciekła. (dp. x(naftalenu) =,3223; najniższą temperaturę (eutektyczną) znajdzie się z rzwiązania układu równań: lnx 1 = -2149,4(1/T-2, ) ln(1-x 1 ) = -798,17(1/T-5, ) względem x 1 i T) 4. Pdane są charakterystyki krzywych chłdzenia dla układu Pb- Hg (temperatura: załamania - t'/ K, zatrzymania - t''/ K) w funkcji stężenia Pb w % mlwych (x). Naryswać mżliwy diagram rzpuszczalnści Hg-Pb i wpisać współistniejące fazy w pla diagramu. x t' t'' Zbirnik bjętści 1 dm 3, napełnin AsH 3(g) w ilści zapewniającej pczątkwe ciśnienie równe 4 bar. Obliczyć skład naczynia p ustaleniu się równwagi AsH 3(g) = As (s) + 3/2H 2(g). Temperatura była stała i wynsiła 298 K. (dp. rzwiązać r-nie 3 27RTξ 8V ( n ξ) 2 = 1 p K 2 względem ξ; ξ n ; n = 16,145 ml, K = 3, ) 2. Umieszczn 1 g CuSO 4 5H 2 O (s) w naczyniu pjemnści 1 dm 3, twartym d atmsfery i zawierającym pwietrze wilgtnści względnej równej 15%. Obliczyć zawartść p ustaleniu się równwagi względem reakcji CuSO 4 5H 2 O (s) = CuSO 4 + 5H 2 O (g), w temperaturze 298K. * Wilgtnść względna jest stsunkiem cząstkwej prężnści pary wdnej, d prężnści pary nasycnej w tej samej temperaturze. (dp. hydrat nie ulegnie rzpadwi) 3. Faza gazwa zawierająca tluen i benzen w stsunku mlwym 1:1, w temperaturze 65 C jest w równwadze z fazą ciekłą. Obliczyć jej skład. (dp. x(benzenu) =,266) 4. Naryswać diagram fazwy (T = 298 K, p=1bar) dla układu: H 2 O + ZnCl 2 + ZnSO 4, raz pisać fazy współistniejące w pszczególnych jeg plach. Wyznaczn następujące stężenia rztwrów nasycnych: ułamki mlwe w fazie ciekłej ZnCl 2 ZnSO 4 ZnCl 2 H 2O,32 ZnCl 2 H 2O + ZnSO 4,3,9 ZnCl 2 ZnSO 4 3H 2O + ZnSO 4,7,13 ZnCl 2 ZnSO 4 3H 2O, D reaktra wprwadzn wdór i pary brmu w stsunku stechimetrycznym. Reakcja H 2(g) + Br 2(g) = 2HBr (g) biegnie pd stałym ciśnieniem (5 bar) i w stałej temperaturze 8 K. Obliczyć skład p ustaleniu się stanu równwagi. (Mżna załżyć uprszczenie: c p =). 2. Jaka musi być wilgtnść pwietrza atmsferyczneg, aby uwdnina sól CdSO 4 8/3H 2 O (s), narażna na jeg wpływ, była trwała (względem rzpadu na sól bezwdną) w temperaturze 298 K. * Wilgtnść względna jest stsunkiem cząstkwej prężnści pary wdnej, d prężnści pary nasycnej w tej samej temperaturze. 3. W jakiej temperaturze rzpuszczalnść stałeg dekanu w ciekłym heptanie, będzie wynsiła 5 g dekanu/ 1 g heptanu? 4. W pniższej tabelce zebrane są punkty charakterystyczne krzywych chłdzenia dla mieszaniny A + B (temperatura: załamania - t'/ C, zatrzymania - t''/ C) w funkcji ułamka mlweg A - x. Naryswać mżliwy diagram rzpuszczalnści A+B, zaznaczając współistniejące fazy w plach diagramu. x t' t'' D reaktra stałej bjętści 1 m 3, wprwadzn w stsunku mlwym 1:1 PCl 3(g) i Cl 2(g), w takiej ilści, że pczątkwe ciśnienie wynsił 1 bar. W układzie iztermicznie (T=298K) zachdzi reakcja: PCl 3(g) + Cl 2(g) = PCl 5(g) Obliczyć zawartść p ustaleniu się stanu równwagi. (dp. ilści PCl 3 i Cl 2 są pmijalnie małe) 2. D pusteg naczynia bjętsci 5 dm 3 i w stałej temperaturze 298 K, wprwadzn 1 g CdSO 4 8/3H 2 O (s), p czym naczynie szczelnie zamknięt. Obliczyć ilści składników p ustaleniu się stanu równwagi względem reakcji rzpadu hydratu na sól bezwdną i parę wdną. (dp. nastąpi całkwity rzpad hydratu) 3. Obliczyć temperaturę wrzenia równmlwej mieszaniny heptanu i dekanu pd ciśnieniem 1 bara. Przyjąć, że w tych warunkach dekan jest substancją nieltną, tj. prężnść jeg pary nasycnej wynsi zer. (dp. 396,6 K) 4. W pniższej tabelce zebrane są punkty charakterystyczne krzywych chłdzenia dla W+ Si (temperatura: załamania - t 1 / C,

11 Wydział Chemiczny PW, Termdynamika, kierunek Bitechnlgia, , klkwium II 11 zatrzymania - t 2 / C) w funkcji ułamka mlweg W - x. Naryswać mżliwy diagram rzpuszczalnści W+ Si, zaznaczając współistniejące fazy w plach diagramu. x,2,25,33,41,6,69 t t ,9, ; 225; Obliczyć skład reaktra zawierająceg gazwy butadien pd ciśnieniem 25 atm i w temperaturze 5 K. Mże n występwać pd pstacią dwóch izmerów - 1,2-butadienu i 1,3-butadienu. Jak (jakściw) wzrst temperatury wpłynie na zawartść 1,2- butadienu? (dp. x(1,2-but) = 3 1-5, wzrśnie ilść 1,2-butadienu) 2. W twartym (d atmsfery) naczyniu bjętści.5 dm 3 umieszczn 2 g HgO (s). Następnie naczynie zamknięt, zapewniając stałść temperatury (298 K). Obliczyć jeg zawartść p ustaleniu się stanu równwagi. W jakim zakresie temperatur HgO (s) jest trwały? W układzie mże zajść następująca reakcja: HgO (s) = Hg (c) + 1/2O 2(g) (dp. występuje tylk HgO, który jest trwały d T=79,5 K) 3. Obliczyć rzpuszczalnść (w g na 1 g rzpuszczalnika) stałeg n-dekanu w n-heptanie w temperaturze 2 K. (dp. 211,8 g C 1 / 1 g C 7 4. Naryswać diagram fazwy (T = 298 K, p=1 bar) dla układu: H 2 O + NaClO 4 + KClO 4, raz pisać fazy współistniejące w pszczególnych jeg plach. Wyznaczn pniższe stężenia rztwrów nasycnych: ułamki mlwe w fazie ciekłej NaClO 4 KClO 4 NaClO 4 H 2O,35 NaClO 4 H 2O +,43,11 NaK(ClO 4) 2 NaK(ClO 4) 2,3,14 NaK(ClO 4) 2+ KClO 4,24,26 KClO 4, Jaka mże być maksymalna zawartść cyjanwdru (w prcentach mlwych) w pierwtnie równmlwej mieszaninie CO (g) i NH 3(g), zamkniętej w naczyniu (V = 1 dm 3 = cnst, T = 8 K = cnst). Ustala się stan równwagi względem reakcji CO (g) + NH 3(g) = HCN (g) + H 2 O (g) (dp. 1,87) 2. W uprzedni próżninym naczyniu bjętści 1 cm 3, umieszczn 1 mg CuSO 4 5H 2 O (s), a następnie naczynie szczelnie zamknięt, zachwując stałą temperaturę T = 298 K. Obliczyć zawartść naczynia p ustaleniu się stanu równwagi. (Hydrat mże rzłżyć się d sli bezwdnej). (dp. H 2 O (g) : 11,2 µml, hydrat: 1.77 µml, CuSO 4(s) : 2,24 µml) 3. Rzpuszczn 5 g n-eikzanu (C 2 ) w 1 g n-ktanu. Obliczyć temperaturę wrzenia rztwru pd ciśnieniem 1 kpa. Skmentwać zasadnść załżeń upraszczających dnszących się d rztwru ciekłeg. Uwaga: W tych warunkach eikzan jest stały i mżna przyjąć, że prężnść jeg pary nasycnej równa się zer. (dp. 288, K; dsknałść rztwru mże być zakwestinwana ze względu na duże różnice w długściach pmiędzy składnikami) 4. Naryswać diagram fazwy (T = 298 K, p=1 bar) dla układu: H 2 O + NaBr + NH 4 Br, raz pisać fazy współistniejące w pszczególnych jeg plach. Wyznaczn następujące stężenia rztwrów nasycnych (x i ): x i i=nabr i=nh 4Br NaBr H 2O,18 NaBr H 2O + NH 4Br NaBr H 2O,3,11 NH 4Br NaBr H 2O,17,3 NH 4Br NaBr H 2O + 2NH 4Br NaBr H 2O,19,37 2NH 4Br NaBr H 2O + NH 4Br 1/2H 2O,1,44 NH 4Br 1/2H 2O,42 (dp. Patrz Szczegółwe rzwiązania statnich klkwiów) Istnieje pdejrzenie, że pary 1-prpanlu mgą częściw rzłżyć się na acetn i wdór, według reakcji: C 3 H 7 OH (g) = CH 3 COCH 3(g) + H 2(g) Obliczyć zawartść wdru, w przypadku ustalenia się równwagi względem tej reakcji dla T=298 K i p=,1 bar. Jeśli ilść wdru jest znaczna, mże t sugerwać, że przechwywanie prpanlu jest niebezpieczne. Dlaczeg jednak w rzeczywistści prpanl nie stanwi zagrżenia? (dp. x =,464; w rzeczywistści zawartść ta jest znacznie mniejsza ze względu na graniczenia kinetyczne) 2. W jakim zakresie temperatur trwały jest bezwdny CuSO 4(s) (względem pięciwdneg hydratu), będący w kntakcie z pwietrzem atmsferycznym (p = 1 bar) zawierającym 1% bjętściwy pary wdnej. Jak zmieni się (jakściw) ten zakres, gdy wilgtnść pwietrza wzrśnie (zmaleje)? (Załżyć, że c p = ) (dp. T K; wiltnść, t graniczna T ) 3. Obliczyć prężnść pary nasycnej nad nasycnym rztwrem stałeg n-dekanu w ciekłym n-heptanie w temperaturze 23 K. (,228 mm Hg) 4. W pniższej tabelce zebrane są punkty charakterystyczne krzywych chłdzenia dla mieszaniny Bi + Cd (temperatura: załamania - t'/k, zatrzymania - t''/k) w funkcji ułamka mlweg Bi - x/%. Naryswać mżliwy diagram rzpuszczalnści Bi + Cd, zaznaczając współistniejące fazy w plach diagramu. x t' t'' (dp. Patrz Szczegółwe rzwiązania statnich klkwiów)