Химия_УМП

101

Написать для всех реакций выражение закона действия масс.

1. В стеклоплавильных печах протекают реакции:

MgCO3(T)+SiO2(T)= MgSiO3(T)+CO2(г);

Na2CO3(T)+SiO2(T)= Na2SiO3(T)+CO2(г).

Примените правило фаз к каждой реакции в отдельности.

2. Медь и никель образуют непрерывный ряд твердых растворов. Расплав, содержащий 60% никеля, охлаждали до 1300˚С, после чего жидкую фазу сливали; выпавшие кристаллы твердого раствора расплавляли при 1500˚С и жидкий расплав вновь охлаждали до 1350˚С.

Определите:

а) сколько выпало твердой фазы при первичном и повторном охлаждениях, если количество исходного расплава составляло 20кг.

б) какого состава получались при этом твердая и жидкая фазы?

в) постройте кривые охлаждения для сплавов, содержащих 20, 40, 60, 100% никеля.

Вариант 2

1.Составить уравнения получения возможных солей между гидроксидом галлия (III) и азотной кислотой. Назвать все соли и построить их графические формулы.

2.Вычислить эквивалент и эквивалентную массу цинка, зная, что 0,584

гего вытеснили из соляной кислоты 219 мл водорода, измеренного при 17˚С и 740 мм рт.ст.

3. Вычислить изменение энергии Гиббса G при 25˚С для реакции между чистыми веществами:

MgCO3(T)=MgO(T)+CO2(г)

103

а) Определить тип диаграммы, число компонентов, число фаз и число степеней свободы в каждой из областей, ограниченных линиями диаграммы, на линиях и в точках (показанных на рис.). Что значит данное число степеней свободы.

б) 50 г расплава, содержащего 60% сурьмы, охладили до 450˚С. Сколько образовалось твердого раствора и каков его состав?

в) Построить кривые охлаждения для 30%, 70% и 100% сплавов (по сурьме). Объяснить ход этих кривых?

Дайте определение: твердые растворы, типы твердых растворов.

Вариант 3

1. Какими электрофизическими свойствами (полупроводниковыми, проводящими, диэлектрическими и др.) будут обладать следующие вещества: Si; SiO2; SiО; HgS0.95; GaN; AlAs; Ag2S. Почему? Где их можно применить?

2.Составить уравнение получения возможных солей между гидроксидами индия (III) и серной кислотой. Назвать все соли и построить их графические формулы.

3.Вычислить изменение энтропии при нагревании 2-х молей твердого брома от температуры плавления минус 7,32 до 100˚С, если удельная теплота плавления равна 67,78 Дж/г, скрытая удельная теплота испарения равна

188,5 Дж/г, температура кипения равна 59˚С, Ср(ж)=75,71 Дж/(моль·К), мольная теплоемкость паров брома

Ср(пар)=37,20+0,71·10-3·Т-1,19 105·Т-2 Дж/(моль·К).

5. Константы скорости реакции омыления пропилового эфира уксусной кислоты щелочью при 283 и 293 К соответственно равны 2,15 и 4,23 л моль-1 мин-1. Найдите энергию активации этой реакции.

6. Определить изменение изобарного потенциала реакции образования метана из элементов при стандартных условиях, а также константу равнове-

104

7. При растворении NaCl и CaCl2 в воде никаких реакций между NaCl, СaCl2 и H2O не происходит. При растворении же Na2SO4 и CaCl2 протекает реакция: Na2SO4 + CaCl2=CaSO4↓+2NaCl. Подсчитайте в обоих случаях число составных частей, число компонентов и определите число степеней свободы.

8. По диаграмме системы магний-кальций определить: а) тип диаграммы и ее особенности;

б) состав эвтектик химического соединения и температуры их плавления; в) состав всех сплавов, начинающих затвердевать при 600˚С и указать, какие твердые фазы выпадают при этой температуре;

г) чему равно число компонентов, число фаз и число степеней свободы в каждой из областей, ограниченных линиями диаграммы, на линиях;

д) построить кривые охлаждения для 19, 40,52,2 70 и 100% сплавов, содержащих кальция. Объясните ход этих кривых.

Т

Вариант 4

1.Написать формулы оксидов, соответствующих указанным гидрокси-

дам: Sn(OH)4; Sn(OH)2; H3VO4; HVO3; Ni(OH)2; Ni(OH)3; H4SiO4. Какими свой-

ствами (основными, амфотерными, кислотными) обладают оксиды и гидроксиды? Назвать и построить их графические формулы. Определить эквивалент и эквивалентную массу для соединений: NiO; Ni(OH)2; Ni2(SO4)3; H4SiO4.

2.Закончить уравнения реакций:

P+O2=

Какие реакции можно использовать в технологии получения пленок (каких)? Составить ионные уравнения реакций (где возможно).

105

3. Вычислить изменение энергии Гиббса химической реакции:

Cd(T)+2AgCl(T)=2Ag(T)+CdCl2(T)

при 25˚С по стандартным значениям энтальпий образования и абсолютных энтропий. Реакция проводится между чистыми веществами:

На основании вычисленной энергии Гиббса сделать вывод о возможности реакции. Возможен ли обратный процесс этой реакции? Что об этом говорят энтальпийный и энтропийный факторы?

4. Определить количество теплоты, которое нужно затратить для нагревания 10 г водорода при постоянном давлении и при постоянном объеме от 25 до 500˚С, если истинная молярная теплоемкость равна:

Cp=27,28+3,26·10-3 Т+0,502·105 Т-2 Дж/(моль·К)

Расчеты количества теплоты произвести через значения истинной и средней

теплоемкости (Cp, Cv и Cp , Cv ) , сравните результаты и сделайте выводы.

5. Какие из приведенных ниже систем являются гомогенными и какие гетерогенными:

1)CO+H2O(г)CO2Т+H2;

2)3GaJ(г)+1/2As4(г) 2GaAs(T)+GaJ3(г);

3)4GaAs(г)+2GaJ36GaJ(г)+As4(г)?

Напишите выражение константы равновесия для приведенных систем. Как изменится скорость прямого и обратного процессов при увеличении давления в два раза? Будет ли наблюдаться смещение равновесия, в какую сторону? Выведите константу равновесия для реакции (2).

6. Реакция выражается уравнением 4HCl+O22H2O+2Cl2, через некоторое время после начала реакции концентрации участвующих в ней веществ стали (моль/л): [HCl]=0,85; [O2]=0,44; [Cl2]=0,30. Определите равновесную концентрацию Н2О, исходные концентрации НCl и О2. Рассчитайте Kc и Kp

(Т=500 К).

7. Карбид кремния получают нагреванием до 2000˚С смеси песка и уг-

ля: SiO2(T)+3C(T)=SiC(T)+2CO(г)+122 ккал. Определить фазовый состав и число степеней свободы.

106

8. Построить диаграмму состояния системы висмут-теллур (Bi-Te) по

По построенной диаграмме определить: а) тип диаграммы и ее особенности;

б) чему равно число компонентов, число фаз и число степеней свободы в каждой из областей, ограниченных линиями диаграммы, на линиях;

в) определить процентный состав эвтектик и химического соединения; г) построить кривые охлаждения для сплавов, содержащих 0, 20, 30, 80

и 100% висмута.

Сформулируйте правило фаз Гиббса, что называется фазой, компонентом, эвтектикой?

Вариант 5

SiH4+O2=

Какие реакции можно использовать в технологии получения пленок (каких), составить ионные уравнения реакций (где возможно).

2.При растворении в соляной кислоте 5,4 г сплава алюминия с цинком объем выделившегося водорода, приведенный к н.у. составил 3,8 л. Какой процентный состав сплава?

3.Вычислить изменение энергии Гиббса для химической реакции:

4CO(г)+2SO2(г)=S2(T)+4CO2(г)

при 25˚С по стандартным значениям энтальпий образования и абсолютных энтропий. Реакция проводится между чистыми веществами:

На основании вычисленной энергии Гиббса сделать вывод о возможности реакции? Измениться ли направление процесса при повышении температуры до 100˚С? Какую роль при этом играют энтальпийный и энтропийный факторы?

Вычислить теплоту образования озона из молекулярного кислорода

32O2 → O3 .

5. Константа равновесия реакции FeO(T)+COFe(T)+CO2 при некоторой температуре равна 0,5. Найти равновесные концентрации CO и CO2, если на-

чальные концентрации этих веществ составляли: [CO]=0,05 моль/л, [CO2]=0,01 моль/л.

6.В состоянии равновесия системы CO2+H2=CO+H2O(г) реакционная смесь имела объемный состав: 22% CO2, 42% H2, 17% CO, 20% H2O. Вычислить Кр и Кс для этой реакции при 1900 К и давлении 98501 Па.

7.Постройте диаграмму состояния системы висмут-теллур по следующим данным:

По построенной диаграмме:

а) определите тип диаграммы и ее особенности; б) примените правило фаз Гиббса для всех полей, линий и характерных

точек на этой диаграмме; в) постройте кривые охлаждения для сплавов, содержащих 0, 20, 15, 52,

80 и 100% висмута.

Сформулируйте правило фаз Гиббса, что называется фазой, компонентом, эвтектикой?

8. Возможно ли существование однокомпонентной системы, состоящей из четырех фаз? Как доказать?

Вариант 6

1. Написать формулы гидроксидов, соответствующих оксидам: K2O;

Nd2O3; CrO; Cr2O3; CrO3; Fe2O3; N2O5. Какими свойствами (основными, кислотными, амфотерными) обладают оксиды и соответствующие им гидрокси-

ды? Назвать и построить их графические формулы. Определить эквивалент и эквивалентную массу для соединений: Cr2O3; Cr(OH)3; Cr2(SO4)3; H2CrO4.

2. Закончить уравнения:

109

б) каков исходный состав сплава, если при 500˚С половина его затвер-

дела;

в) 70%-ный твердый раствор находится в равновесии с жидким. Каков состав жидкого раствора;

г) 50 г сплава, содержащего 60% сурьмы, нагреты до 450˚С. Сколько сурьмы осталось в твердом растворе? Сколько висмута перешло в жидкий раствор?

8. В керамическом производстве при разных температурах протекают реакции:

MgCО3(T)=MgО(T)+CO2(г)

2CaSO4(T)=2CaO(T)+2SO2(г)+O2(г)

Примените правило фаз к каждой реакции.

Вариант 7

Ga+As=

Какие из приведенных реакций можно использовать в технологии получения пленок (каких)? Составить ионные уравнения реакций (где возможно).

2. Составить уравнения получения возможных солей между угольной кислотой и гидроксидом марганца (III). Назвать все соли и построить их графические формулы.

3. Вычислите изменение энергии Гиббса G˚ при 25˚С для реакции между чистыми веществами:

4NH3+5O2=6H2O(ж)+4NO

по стандартным значениям энтальпий образования и абсолютных энтропий

В каком направлении (прямом или обратном) наиболее вероятен процесс? Можно ли изменить его направление при изменении температуры до 500˚С? Покажите расчетом. Какова роль энтропийного и энтальпийного факторов?

110

4. Вычислите тепловой эффект реакции:

Как измениться скорость прямого и обратного процессов при увеличении давления в два раза? Будет ли наблюдаться смещение равновесия, в каком направлении?

6.Температурный коэффициент скорости некоторой реакции 2,3. Во сколько раз увеличится скорость этой реакции, если повысить температуру на двадцать пять градусов?

7.На основании характерных точек кривых охлаждения построить диаграмму системы медь-никель (Cu-Ni).

а) определить тип диаграммы и ее особенности; б) определить число компонентов, число фаз и число степеней свободы

в каждой из областей, ограниченных линиями диаграммы, на линиях и точках (по Вашему выбору). Что значит число степеней свободы?

в) построить кривые охлаждения для расплавов, содержащих 0, 40 и 100% никеля. Что понимается под твердым раствором? Типы твердых растворов.

8. При 500-600˚С в системе, состоящей из железа, его оксидов и кислорода, возможно существование равновесий:

1)2Fe3O4(T)=6FeO(T)+O2(г);

2)2FeO4(T)=3Fe(T)+2O2(г);

3)2FeO(T)=2Fe(T)+O2(г)

Примените к данной системе правило фаз Гиббса.