IV. Питання для підготовки до контрольної роботи і іспиту

1. Що називається насиченою парою рідини?

2. Яке мінімальне число параметрів необхідне і достатнє для повного термодинамічного опису двокомпонентної системи?

3. Укажіть максимальне число фаз однокомпонентної системи, які можуть одночасно знаходитись у стані термодинамічної рівноваги.

4. Зневоднення SrCl₂^.6H₂O відбувається за схемою:

SrCl₂^.6H₂O = SrCl₂ + 6H₂O.

Використовуючи правило фаз Гіббса, поясніть, як зміниться тиск пари води, якщо зневоднення солі здійснювати при сталій температурі?

5. Є в наявності відкрита посудина, яка містить розбавлений розчин NaCl. Як буде поводити себе цей розчин при ізобаричному нагріванні? Застосовуючи правило фаз Гіббса, виясніть, чи може при нагріванні температура у деякий момент часу залишатися сталою?

6. Які загальні термодинамічні умови рівноваги у багатофазних багатокомпонентних системах?

7. В одній відкритій посудині знаходиться вода, у іншій – водний розчин нелеткої речовини. Обидві посудини накриті спільним ковпаком, який ізолює їх від зовнішнього середовища, і термостатувовані. Чи зміниться концентрація розчину протягом достатньо великого періоду, наприклад, за добу? Чому?

8. Чому температура кипіння води вища температури кипіння бензолу?

9. Як залежить температура кипіння рідини від зовнішнього тиску? Дайте якісну і кількісну оцінку.

10. Як змінюється температура плавлення речовини з підвищенням тиску? Чому?

11. Що називається температурою кипіння?

12. Що називається активністю компонента розчину? Запишіть рівняння для хімічного потенціалу компонента реального розчину.

13. Через CCl₄ при 20^оС пропущено бульбашками 10 л повітря. Втрата рідини склала 8,698 г. Розрахувати тиск пари CCl₄: а) нехтуючи об’ємом пари CCl₄; б) враховуючи об’єм пари CCl₄.

14. Густина водного розчину NaCl, який містить 8 г солі на 100 г розчину, дорівнює 1,054 г/см³ при 25^оС. Розрахувати: а) моляльну; б) молярну концентрації розчину.

15. Скільки мл 98%-ної сірчаної кислоти необхідно взяти для приготування 2 л 0,5 М розчину? Густина 98%-ної сірчаної кислоти дорівнює 1,96 г/см³.

16. Визначить, за якої температури буде кипіти хлорбензол при тиску 10 мм рт. ст., якщо його нормальна температура кипіння дорівнює 405,4 К, а при 372 мм рт. ст. він кипить при 383,2 К.

17. Тиск пари (мм рт. ст.) рідини в інтервалі температур 200-260 К описується рівнянням:

Розрахувати ентальпію випаровування і нормальну температуру кипіння рідини.

18. Залежність тиску насиченої пари ртуті від температури можна виразити рівнянням:

.

Виведіть рівняння залежності теплоти випаровування ртуті від температури (в Дж/моль).

19. Густина рідкого галію більша густини твердого. Як зміниться температура плавлення цього металу при підвищення тиску і чому?

20. Що відбудеться, якщо при сталій температурі нижче температури потрійної точки води розташувати під ковпаком посудину з водою і посудину з кригою?

21. Є наявний розчин двох летких рідин А і В. Відобразіть схематично графік залежності парціального тиску насиченої пари кожного компонента від його мольної частки у розчині. Температура кипіння А більша температури кипіння В.

22. Тиск пари чистих бензолу і толуолу при 60^оС дорівнюють 51,3 і 18,5 кПа. При якому тиску закипить при 60^оС розчин, що містить 1 моль бензолу і 2 моля толуолу? Який буде склад пари?

23. Відомо, що розчин нелеткої речовини завжди кипить при більш високій температурі, ніж розчинник. Доведіть цей наслідок із закону Рауля графічно.

24. Чи залежить і як величина зниження тиску насиченої пари ( ) розбавленого розчину нелеткої речовини у леткому розчиннику від температури?

25. Для приготування антифризу було взято 10 кг води і 3,5 кг гліцерину С₃Н₈О₃. Обчислити температуру початку замерзання антифризу, якщо кріоскопічна стала води дорівнює 1,86.

26. Розрахувати температуру кипіння розчину, що містить 5 г карбаміду в 75 г води, якщо ебуліоскопічна стала розчинника дорівнює 0,52, молярна маса карбаміду – 60 г.

27. Чи впливає і як асоціація молекул розчиненої нелеткої речовини на тиск насиченої пари розчинника над розчином?

28. Мольна частка нелеткої речовини у водному розчині дорівнює 0,07. Визначте коефіцієнт активності води у цьому розчині при 298 К, якщо тиск насиченої пари над розчином дорівнює 26,17^.10² Па, а тиск насиченої пари над чистою водою – 32,17^.10² Па.

29. Коефіцієнт активності йоду у розчині хлороформу дорівнює 10 при мольній частці йоду у розчині 0,02. Визначить активність йоду.

30. Що буде відбуватися у системі, якщо по один бік проникний для молекул розчинника перегородки (мембрани) налити розчин, а по інший – розчинник до того ж рівня?

31. Густина водно-спиртового розчину, що містить 60 мас.% СН₃ОН, дорівнює 0,8546 г/см³, а парціальний мольний об’єм води у ньому дорівнює 16,8 см³/моль. Розрахуйте парціальний мольний об’єм спирту у цьому розчині.

32. Парціальні мольні об’єми ацетону і хлороформу у розчині з мольною часткою хлороформу 0,469 дорівнюють 74,166 і 80,235 см³/моль відповідно. Розрахуйте об’єм такого розчину, що має масу 1 кг.

33. Використовуючи діаграму плавкості Cu-Ni, визначити, за якої температури почнеться і закінчиться плавлення твердого сплаву, який містить 40% Ni (рис. 9)?

34. За діаграмою плавкості системи H₂O-NH₄Cl (рис. 10) відповісти на наступні запитання: а) що відбудеться з кусочками криги, якщо їх кинути при –5^оС в 15%-ний розчин NH₄Cl? б) яка розчинність NH₄Cl у воді при +5^оС?

35. На рис. 11 наведена діаграма плавкості речовин А і В:

1. Напишіть повну назву діаграми.

2. Яка температура початку і кінця кристалізації та який склад перших кристалів, що випадають, якщо розплав, що містить 1,3 моля В і 8,7 моля А, охолоджувати, починаючи з 500^оС?

36. Для бінарної системи CuCl-FeCl₃, використовуючи діаграму стану (рис. 12), визначіть, які хімічні сполуки можуть утворювати ці речовини і за якої температури вони плавляться?

37. На рис. 13 наведена діаграма плавкості речовин CaSiO₃ – BaSiO₃:

1. Напишіть повну назву діаграми.

2. Які фази знаходяться у рівновазі в умовах, позначених точками 1,2,3,4,5?

38. На рис. 14 наведена діаграма плавкості Pb – Sn:

1. Які фази знаходяться у рівновазі для умов, позначених точками 1,2,3,4,5,6?

2. При якій температурі почнеться і закінчиться плавлення системи, яка містить 95% свинцю? Який склад перших крапель рідини?

39. Користуючись діаграмою “температура кипіння – склад” для бінарної системи ацетон – сірковуглець (рис. 15) визначити склад азеотропної суміші і температуру її кипіння. За якої температури почне кипіти розчин, що містить 40% CS₂, на які складові можна розділити цей розчин перегонкою?

40. На рис. 16 наведена діаграма “температура кипіння – склад” для системи C₂H₅OH – CCl₄:

1. Який характер відхилення від закону Рауля для цієї системи?

2. Укажіть число компонентів, фаз і ступенів свободи для системи, позначеної на діаграмі точкою “с”.

41. Використовуючи діаграму “температура кипіння – склад” для бінарної системи C₂H₅OH – CCl₄ (рис. 16), укажіть склад останніх крапель конденсату, що утворюється при охолодженні пари, яка містить 20 мол.% С₂Н₅ОН; який склад азеотропної суміші; як зміниться її склад при підвищенні тиску?

42. Використовуючи діаграму “температура кипіння – склад” для бінарної системи C₂H₅OH – CCl₄ (рис. 16), укажіть точки (дайте їх координати), які відповідають рівновазі фаз однакового складу. Як зміниться температура початку кипіння системи, що містить 40 мол.% CCl₄, якщо знизити тиск?

43. На рис. 17 наведена діаграма “температура кипіння – склад” для системи Н₂О – СН₃СООН:

1. Знайдіть склад пари, що знаходиться у рівновазі з рідиною, яка містить 60% Н₂О.

2. Як зміниться склад пари над рідиною, яка містить 70% СН₃СООН, якщо знизити тиск над системою? Відповідь обґрунтуйте.

44. На рис. 18 наведена діаграма “температура кипіння – склад” для системи H₂O – HNO₃:

1. На які складові частини можна розігнати у ректифікаційній колоні розчин, що містить 35% HNO₃?

2. Скільки кг HNO₃ буде знаходитися у рідкій фазі, якщо 200 молей розчину, що містить 80 мол.% HNO₃, нагріти до 115^оС?

45. На рис. 18 наведена діаграма “температура кипіння – склад” для системи H₂O – HNO₃:

1. Скільки пари у кг можна отримати при нагріванні 10 кг розчину, який містить 30 мол.%. Н₂О до 115^оС?

2. На основі наведеної діаграми кипіння зробіть висновок про тепловий ефект взаємодії HNO₃ і Н₂О.

46. Використовуючи діаграму “температура кипіння – склад” для бінарної системи H₂O – HNO₃ (рис. 18), визначить, на які складові частини можна розігнати в ректифікаційній колоні розчин, який містить 30 мол.% Н₂О? Скільки фаз, які та якого складу знаходяться у рівновазі, якщо розчин, що містить 20 мол.% Н₂О, нагріти до 105^оС?

47. Використовуючи діаграму “температура кипіння – склад” для бінарної системи C₂H₅OC₂H₅ – CCl₄ (рис. 11), визначити, за якої температури почнеться кипіння системи, яка містить 40 мол.% CCl₄; який при цьому буде склад пари; скільки кг CCl₄ можна отримати ректифікацією системи, що містить 20 мол.% CCl₄, якщо загальна вага системи – 1 кг?

48. Визначить масу пари і масу рідини, якщо 1 кг рідини, яка містить 30 мол.% CCl₄, нагріти до 60^оС (рис. 19).

49. Є в наявності відкрита посудина, яка містить розбавлену соляну кислоту. Як буде поводитись себе цей розчин при нагріванні? Як буде змінюватися температура при нагріванні цього розчину? Нагадування: в системі H₂O – HCl утворюється азеотроп з Т_кип = 110^оС.

50. На рис. 20 наведена діаграма “температура-склад” обмежено розчинних рідин анілін-гексан. Установити, із чого складена система, утворена змішуванням 2 молей аніліну і 3 молей гексану, при 30^оС. До якої температури необхідно нагріти цю суміш, щоб вона була гомогенною?

51. Коефіцієнт розподілу масляної кислоти між водою та аміловим спиртом:

дорівнює 0,09. Вихідна концентрація кислоти у водному розчині дорівнює 0,05 моль/л. З яким об’ємом алілового спирту необхідно змішати 1 л вихідного водного розчину, щоб її залишкова концентрація склала 0,012 моль/л?

52. Обчислити рН в 0,05 М розчині HCl з урахуванням коефіцієнта активності іонів водню.

53. Обчислити іонну силу розчину, який містить в 1 л 0,01 моля CaCl₂ і 0,1 моля Na₂SO₄.

54. Знайдіть загальну активність водного розчину хлориду цезію з концентрацією 0,002 моль/кг при 298 К. Середній іонний коефіцієнт активності розрахувати з використовуванням 1-го наближення теорії Дебая-Гюккеля:

.

55. Нарисуйте графік залежності питомої електропровідності κ електроліту від його концентрації с і поясніть його.

56. Поясніть вплив температури на електричну провідність електролітів.

57. Є в наявності водні розчини NaCl (0,01М) і NaOH (0,01М). Який з цих розчинів має більшу електропровідність і чому?

58. Питома електропровідність 0,1 М розчину оцтової кислоти дорівнює 0,051 Ом^-1м^-1. Обчислити ступінь дисоціації і константу дисоціації СН₃СООН. Еквівалентна електропровідність оцтової кислоти при нескінченному розбавленні дорівнює λ_о = 39,1^.10^-3 м²/(Ом^.екв).

Рис. 9	Рис. 10
	Рис. 12
Рис. 11

Рис. 13

Рис. 14

Рис. 15	Рис. 16
Рис. 17	Рис. 18
Рис. 19	Рис. 20