ВАРИАНТЫ С РЕШЕНИЯМИ
Вариант 16
1. Запишите условия термического, механического и химического равновесия в системе лед - жидкая вода.
2. В системе при постоянном объеме измерены экспериментальные зависимости внутренней энергии от температуры U - U0 = f(T) и давления от температуры P = f(T) соответственно. Как из этих данных найти (U/P)V?
3. Для необратимой химической реакции А В получены кинетические кривые при одинаковой начальной концентрации вещества А при трех температурах (Т1 < Т2 < Т3). Изобразите кинетические кривые для исходного вещества при трех температурах. Как, не определяя порядок этой реакции, определить ее энергию активации?
4. Энергия Гиббса реакции АТФ4- + Н2О = АДФ3- + Н+ + НРО42- при температуре Т и физиологическом значении рН (= 7) равна - 30 кДж/моль. Как рассчитать rG0Т для этой реакции, если в качестве стандартного состояния выбрана единичная концентрация, выраженная в моль/л? Запишите выражение для константы равновесия этой реакции.
5. Запишите схему электрохимической цепи, с помощью которой можно определить концентрацию кислорода в живых тканях. Запишите реакцию в электрохимической цепи и уравнение Нернста для этой цепи. Как с помощью термодинамических функций рассчитать стандартное значение ЭДС этой цепи?
6. Запишите уравнение, связывающее концентрацию растворенного вещества в жидком идеальном растворе и осмотическое давление. Запишите уравнение, связывающее концентрацию газа в идеальном газообразном растворе и его парциальное давление. Можно ли на основании сходства этих уравнений сделать вывод о близости физических свойств жидких идеальных растворов и смесей идеальных газов?
7. В таблице приведены энтальпии образования (в кДж/моль) при 298 К для участников реакции: С6Н12О6 (тв) = 2С2Н5ОН (ж) + 2СО2 (г).
С6Н12О6 (тв) | С2Н5ОН (ж) | СО2 (г) |
- 1274,65 | - 276,98 | - 393,51 |
Как изменится константа равновесия этой реакции а) при увеличении температуры, б) при увеличении давления ? Ответ обосновать.
Решение варианта 16
1. | Т (лед) = Т (вода, ж); Р (лед) = Р (вода, ж); (лед) = (вода, ж).. |
2. | |
3. |
Для определения энергии активации ЕА можно использовать зависимость времени превращения одной и той же части вещества А, например 1, 2 и 3, (начальные концентрации вещества А при всех Т должны быть одинаковы, за исключением реакций первого порядка) от температуры: ln (1/n ) = А + В/Т, где А постоянная, а В = ЕА/R.
4. Используем уравнение изотермы химической реакции: rG'0 = rG0 + RT ln; RT ln = - 2,303? RT pH. rG0 = rG'0 + 2,303? RT pH, где rG0 - стандартная энергия Гиббса реакции (в качестве стандартного состояния выбрана единичная концентрация в моль/л, т.е. все сi и i равны 1). , где а - активности реагентов.
5. Один из вариантов:
Pt | Ag | AgCl | КCl (водный р-р) || КОН (водный р-р) | О2 | Pt
Реакция в электрохимической цепи:
0,5О2 + Н2О + 2Cl- + 2Ag = 2AgCl + 2ОН-
E0 = - rG0/nF
rG0 = 2 fG0 (AgCl) + 2 fG0 (ОН- ) - fG0 (Н2О) - 2 fG0 (Cl- ) , причем
можно использовать fG0 при 298 К.
6. = cRT (1), Pi = ciRT (2). На основании сходства этих уравнений нельзя сделать вывод о близости физических свойств жидких идеальных растворов и смесей идеальных газов, так как уравнение (1) выведено для малых концентраций растворенного вещества и в идеальных жидких растворах есть межмолекулярное взаимодействие.
7. rН0298 = 2 fН0 (С2Н5ОН (ж)) + 2 fН0i (СО2) - fН0i (С6Н12О6 (тв))
rН0298 = - 66,33 кДж/моль. а) Если rН0 < 0, то константа равновесия уменьшится с увеличением температуры согласно уравнению изобары Вант-Гоффа: . б) Давление не влияет на значение константы равновесия: RT ln KP = - rG0.