Тема 1.6. Вплив зовнішніх умов на хімічну рівновагу. Методи розрахунку констант рівноваги

Запитання і завдання для самоконтролю

1. Сформулюйте принцип рухомої рівноваги Ле Шательє. Поясніть на прикладах, як впливає тиск на рівновагу в хімічній системі. Чи змінюються при цьому константи рівноваги , та ?

2. Як впливає на рівновагу додавання до газоподібної хімічної системи інертного газу за умови сталого загального тиску?

3. Як зміщується рівновага внаслідок зміни кількості певного компоненту системи? Наведіть приклади.

4. Яка термодинамічна характеристика хімічної реакції визначає вплив температури на хімічну рівновагу? Поясніть на прикладах. Чи залежать від температури константи рівноваги , та ?

5. В якому напрямку зміщується хімічна рівновага внаслідок нагрівання хімічної системи? Поясніть на прикладах.

6. Виведіть рівняння ізобари хімічної реакції в диференціальній формі та проаналізуйте його.

7. Наведіть та проаналізуйте рівняння ізохори хімічної реакції.

8. Що називають температурним коефіцієнтом константи рівноваги хімічної реакції? Від чого залежать його знак та величина?

9. Як за рівнянням ізобари розрахувати константу рівноваги хімічної реакції за заданої температури, якщо відома константа рівноваги за стандартної температури? Які дані необхідні для наближеного та точного обчислень?

10. Як визначають тепловий ефект хімічної реакції за величинами констант рівноваги при двох чи декількох температурах?

11. Як визначити тепловий ефект та зміну ентропії в хімічній реакції, користуючись графічною залежністю ?

12. У чому полягає метод розрахунку за величиною з різним ступенем точності?

13. Як розрахувати константу рівноваги реакції за методом Тьомкіна-Шварцмана і за допомогою констант рівноваги реакцій утворення учасників хімічного процесу?

14. У чому суть методу розрахунку , який базується на комбінуванні рівноваг?

Типові задачі

1. Наближений розрахунок константи рівноваги реакції при заданій температурі за рівнянням ізобари та за величиною .

2. Розрахунок теплового ефекту хімічної реакції за величинами при двох температурах.

3. Аналіз впливу температури, тиску, зміни кількості певного компоненту та додавання інертного газу на рівновагу в заданій хімічній системі.

4. Обчислення константи рівноваги реакції за константами рівноваги реакцій утворення учасників хімічного процесу.

5. Визначення константи рівноваги реакції методом комбінування рівноваг.

Література: [1, § 77, 78, 81; 2, § ІІІ.5, ІІІ.7, ІІІ.9, IV.7; 3, Гл. 7, § 413; 4, 11.411.8].

Розділ 2. Фазові рівноваги та розчини

Тема 2.1. Правило фаз. Однокомпонентні системи

Запитання і завдання для самоконтролю

1. Що називають складовою речовиною системи, компонентом, фазою? Наведіть приклади 23-х систем та вкажіть число складових речовин, компонентів, фаз.

2. Що розуміють під числом термодинамічних ступенів свободи системи? Якою може бути варіантність системи? Поясніть на прикладах.

3. Як математично виражається загальна термодинамічна умова рівноваги між фазами в ізобарно-ізотермічних системах? Як формулюють цю умову?

4. Сформулюйте правило фаз Гіббса, наведіть його аналітичний вираз та поясніть на прикладах його застосування.

5. Як змінюються термодинамічні властивості речовини при фазових переходах?

6. Виведіть та проаналізуйте рівняння Клаузіуса-Клапейрона, яке придатне для будь-якого фазового перетворення. Що називають молярною теплотою фазового переходу?

7. Який вигляд мають рівняння Клаузіуса-Клапейрона в диференціальній та інтегральній формах для процесів випаровування та сублімації? Які питання можна вирішувати за їх допомогою?

8. Яка пара називається насиченою? Як її тиск пов’язаний з температурою? Наведіть відповідні рівняння і графіки та .

9. Що розуміють під температурою кипіння рідини? Як вона залежить від зовнішнього тиску? Покажіть, як можна розрахувати температуру кипіння рідини за заданого тиску, що відрізняється від стандартного.

10. Що називають теплотою випаровування рідини? Як її можна визначити? Від яких факторів вона залежить?

11. Сформулюйте та поясніть правило Трутона. До яких рідин його можна застосовувати? Який фізичний зміст має константа Трутона?

12. В яких координатах зазвичай зображують фазову діаграму однокомпонентної системи? Яке максимальне число рівноважних фаз одночасно може існувати в однокомпонентній системі? Яка її максимальна варіантність? Наведіть приклади.

13. Наведіть та поясніть діаграму стану води. В чому її принципова відмінність від більшості фазових діаграм однокомпонентних систем?

14. Що таке потрійна точка на діаграмі стану однокомпонентної системи? Від чого залежить число потрійних точок? Поясніть на прикладі фазової діаграми сірки.

15. Наведіть діаграму стану оксиду вуглецю (IV) та поясніть, чому при нагріванні на повітрі твердий СО₂ не плавиться, а сублімується?

Типові задачі

1. Визначення кількості складових речовин, компонентів, фаз, числа ступенів свободи в заданій системі.

2. Розрахунок температури кипіння рідини при заданому тиску, якщо відома її нормальна температура кипіння та теплота випаровування.

3. Обчислення тиску насиченої пари рідини при заданій температурі, якщо відомі тиск насиченої пари при іншій температурі та теплота випаровування рідини.

4. Розрахунок теплоти випаровування рідини за її температурами кипіння при двох тисках.

Література: [1, § 100107, 109112; 2, § V.1V.3; 3, Гл. 8, § 17; 4, 4.64.7, 5.55.7].