Chemia fizyczna/ termodynamika, 2015/16, zadania do kol. 2, zadanie nr 1 1

Transkrypt

1 Chemia fizyczna/ termodynamika, 2015/16, zadania do kol. 2, zadanie nr 1 1 [Imię, nazwisko, grupa] prowadzący Uwaga! Proszę stosować się do następującego sposobu wprowadzania tekstu w ramkach : pola szare wzory, pola bez tła obliczenia. 1. Obliczyć stężenia reagentów w stanie równowagi względem reakcji chemicznej przebiegającej w warunkach (p < 10 bar = const, T 298 const). 1. Zaproponować reakcję chemiczną spełniającą następujące wymogi: 1.1. Sumy współczynników stechiometrycznych substratów i (oddzielnie!) produktów nie przekraczają 2. W przeciwnym razie trzeba będzie rozwiązać równanie stopnia wyższego niż Co najmniej 3 reagenty są w stanie gazowym Wartość stałej równowagi w założonej temperaturze zawiera się w granicach K 100. Najlepiej dla wybranej reakcji tak dobrać temperaturę, żeby K znalazła się w sugerowanym przedziale. Zbyt wysoka albo zbyt niska wartość stałej doprowadzi do rozwiązania trywialnego tj. w stanie równowagi będą praktycznie tylko produkty albo tylko substraty. Jeśli brakuje nam pomysłów, można przyjąć: CO (g) + H 2 S (g) = COS (g) + H 2(g). reakcja: T = p = 2. Założyć ilości początkowe reagentów (w molach) i wypisać potrzebne dane termodynamiczne z Tablic (przy założeniu c p o = 0), pamiętając o jednostkach. W pierwszym wierszu (nagłówek) wpisać odpowiednie symbole. reagent n i o /mol

2 Chemia fizyczna/ termodynamika, 2015/16, zadania do kol. 2, zadanie nr Obliczyć wartość stałej równowagi w zadanej temperaturze, zakładając c p o = 0. H 0 (298) = H 0 (298) = S 0 (298) = S 0 (298) = 4. Napisać wyrażenie na iloraz reakcji w funkcji ułamków molowych reagentów. Używać indeksów odnoszących się do konkretnych reagentów według schematu 1 pierwszy reagent, itd. i a i

3 Chemia fizyczna/ termodynamika, 2015/16, zadania do kol. 2, zadanie nr Znaleźć zależności ułamków molowych od współrzędnej reakcji. W pierwszym wierszu (nagłówek) uzupełnić brakujące symbole. reagent x i (ξ) 6. Napisać wyrażenie na iloraz reakcji w funkcji zmiennej reakcji. i a i 7. Dokonać przekształceń umożliwiających rozwiązanie równania z pkt. 6 względem ξ.

4 Chemia fizyczna/ termodynamika, 2015/16, zadania do kol. 2, zadanie nr Określić zakres zmienności zmiennej reakcji. ξ 9. Obliczyć równowagową wartość zmiennej reakcji. ξ = 10. Obliczyć równowagowe stężenia reagentów: reagent obliczenia x i data i podpis

5 Chemia fizyczna/ termodynamika, 2015/16, zadania do kol. 2, zadanie nr 2 5 [Imię, nazwisko, grupa] prowadzący Uwaga! Proszę stosować się do następującego sposobu wprowadzania tekstu w ramkach : pola szare wzory, pola bez tła obliczenia. 2. Obliczyć ilości reagentów w stanie równowagi względem reakcji typu aa (s) = bb (s) + cc (g), zapoczątkowanej przez umieszczenie pewnej ilości substancji A (s) w całkowicie opróżnionym naczyniu o stałej objętości V = 1 dm 3, zamknięciu naczynia i utrzymywaniu stałej temperatury T. 1. Dane początkowe reakcja: T = m A 0 /mg = n A o /mol = Uwaga: Początkowe ilości substratu (m A o ) powinny być rzędu kilkunastu-kilkudziesięciu miligramów. 2. Wypisać potrzebne dane termodynamiczne z Tablic (przy założeniu c p o = 0), pamiętając o jednostkach. W pierwszym wierszu (nagłówek) wpisać odpowiednie symbole. reagent 3. Obliczyć wartość stałej równowagi w zadanej temperaturze, zakładając c p o = 0. H 0 (298) = H 0 (298) =

6 Chemia fizyczna/ termodynamika, 2015/16, zadania do kol. 2, zadanie nr 2 6 S 0 (298) = S 0 (298) = 4. Obliczyć wartość ciśnienia rozkładowego. p r = p r = 5. Obliczyć wartość ciśnienia w naczyniu odpowiadającego całkowitemu rozkładowi substratu. p max = p max = 6. Wartość ciśnienia w stanie równowagi będzie wynosić: p * =

7 Chemia fizyczna/ termodynamika, 2015/16, zadania do kol. 2, zadanie nr Obliczyć ilości reagentów w stanie równowagi reagent wzory ilości reagentów w molach data i podpis

8 Chemia fizyczna/ termodynamika, 2015/16, zadania do kol. 2, zadanie nr 3 8 [Imię, nazwisko, grupa] prowadzący Uwaga! Proszę stosować się do następującego sposobu wprowadzania tekstu w ramkach : pola szare wzory, pola bez tła obliczenia. 3. Dla trójskładnikowej mieszaniny powstałej przez zmieszanie w stałej temperaturze T dwóch ciekłych całkowicie mieszających się składników (A i B) oraz stałego składnika C, który ulega rozpuszczaniu, obliczyć 3.1. skład roztworu ciekłego; 3.2. ilość fazy stałej w równowadze z fazą ciekła; 3.3. prężność pary nasyconej nad roztworem w temperaturze T; 3.4. skład fazy gazowej. 1. Dane wejściowe. T = Uwaga! Substancje A, B, C powinny być związkami organicznymi, najlepiej o zbliżonej budowie. To ostatnie dlatego, że przy obliczeniach będziemy używać modelu roztworu doskonałego. A, B powinny być ciekłe pod ciśnieniem atmosferycznym i w zakresie temperatur o C, o dostępnych wartościach stałych Antoine a. Dla stałego składnika C muszą być znane: normalna temperatura topnienia i entalpia topnienia. Jeśli brakuje nam pomysłów, można założyć: A = benzen; B = toluen; C = naftalen. stałe równania Antoine a p = 1 atm składnik fazy A B/ K C/ K H top /kj mol -1 T top /K c c s Założone ilości składników: składnik m/g M/ g mol -1 n/mol x i * * Są to tzw. nominalne ułamki molowe, dotyczące całej mieszaniny, która może być dwufazowa jeśli składnik C nie rozpuści się całkowicie.

9 Chemia fizyczna/ termodynamika, 2015/16, zadania do kol. 2, zadanie nr Obliczyć rozpuszczalność C (skład roztworu nasyconego) w zadanej temperaturze T, przy założeniu doskonałości roztworu. Równanie rozpuszczalności doskonałej: x C = 2.1. Wykonać obliczenia x C (sat) = 2.2. Wybrać rzeczywisty ułamek molowy składnika C w fazie ciekłej x c (c) = 3. Obliczyć ilości C w fazie ciekłej i stałej w molach. liczba moli C przed zmieszaniem liczba moli C po zmieszaniu wzór/ obliczenia wartość liczbowa faza ciekła

10 Chemia fizyczna/ termodynamika, 2015/16, zadania do kol. 2, zadanie nr 3 10 faza stała 4. Obliczyć ułamki molowe składników w fazie ciekłej składnik x i 5. Obliczyć prężności par nasyconych nad czystymi składnikami ciekłymi Wzór ogólny: lnp = p = 5.2. Obliczyć prężności: składnik p/ kpa

11 Chemia fizyczna/ termodynamika, 2015/16, zadania do kol. 2, zadanie nr Obliczyć prężność pary nasyconej nad roztworem. p = p = p = 7. Obliczyć skład fazy gazowej y A = y A = y A = data i podpis