Общая химия. Избранные главы - Вольхин В.В.
ISBN 5-88151-282-0
Скачать (прямая ссылка):
2.9. Проанализируйте понятия «активность» и «фугитивность». Дайте определение активности. Какую роль играет величина О,- в уравнении (2.69) для р,/? ЧТО выражает величина ц/? Какое соотношение между р.; и ц,° выполняется для идеальных растворов, с одной стороны, и реальных, с другой? В чем сходство и каково различие между понятиями активности и фугитивности? Почему активность и фугитивность являются безразмерными величинами? Что представляют собой и для каких целей используются коэффициенты активности и фугитивности? Проанализируйте физический смысл соотношения RT Ina; = = RT Info-y,>) = RT lnx; -I- RT lny/,.v.
2.10. Как выбирают стандартные состояния для газов при низких давлениях (< 50 атм) и для растворов (разные модели)? Каковы особенности оценки активности ионов в водных растворах? Что выражает ионная сила растворов и как используют ее величину для оценки коэффициентов активности ионов в водных растворах?
2.11. Проанализируйте уравнение (2.82) AG = AG0 + RT In Q и уравнения (2.85) и (2.86). Объединив последние два уравнения, получаем AG0 = -RT\n QmH = = -RT \\лКр, В чем различие величин AG и AG0 согласно приведенным уравнениям? Какая из этих величин характеризует состояние равновесия и чему она равна в условиях равновесия? Что означает равенство AG0 = 0 и в каких условиях оно выполняется? Сопоставьте выражения для Q и Kp, В чем сходство и различие между этими величинами? Что характеризует выражение AG =
О
= RT In — ? Каким уравнением выражается соотношение между К, с одной сто-
K
роны, и АН° и AS0, с другой? Каким образом, используя данное уравнение, можно определить характер влияния температуры T на величину Kl
2.12. Охарактеризуйте величины, входящие в уравнения (2.93) и (2.94), которые применяются для описания реакций в системах с реальными газами и растворами. Что выражают величины К и Q для реакций в таких системах? Проанализируйте возможности использования уравнения (2.97) для вычисления величины AG.
Основы химической термодинамики
99
AG ~-RT\nU(a)v + RT\nU(a)w_ .
' ' 'рави f ' 'hcx
Значения каких величин необходимы для расчетов? Как выполнять расчеты если известны моляльиости в растворе веществ, участвующих в реакции?
2.13. Как выражается зависимость между величинами Kp и T согласно уравнению Вант-Гоффа? Какую роль при этом играют знак и величина ДЯ°? Почему зависимости InAT от MT для разных реакций могут иметь противоположный по отношению друг к другу характер наклона (см. рис.2.5)? Какие существуют варианты использования уравнения Вант-Гоффа для решения практических задач?
2.14. Как выражается зависимость константы химического равновесия от давления? Какую роль в этой зависимости играет уменьшение, увеличение или отсутствие изменения числа молей газов в ходе реакции?
2.15. В открытых системах изменение энергии Гиббса определяется уравнением dG = VdP - SdT + \,i\dn\ + p.2d/72 + или, что то же самое, dG = VdP - SdT + + ^(i(.d/?..Ero называют главным уравнением химической термодинамики.
/
Проанализируйте это выражение, выявите его основное отличие от уравнения dG = VdP - SdT. Какие выводы можно сделать на основе каждого из этих уравнений, если температура и давление системы поддерживаются постоянными?
Задачи для самостоятельного решения к главе 2
2.16. 1 моль идеального газа при постоянной температуре медленно расширился и его объем увеличился от V1 до V2. В процессе расширения газа соблюдалось условие Рцнутр = Лжет- С помощью какого уравнения можно вычислить работу расширения газа? Как изменится уравнение для вычисления величины w, если работа расширения газа совершается против внешнего давления в условиях,
При КОТОРЫХ Ртугр * Рвнеш-
2.17. Вычислите AE процесса, который произошел в воздушном шаре при его допол-
нительном нагревании. В шар поступило 4,60•1O4 кДо/с энергии в виде теплоты, и его объем увеличился с 1,3•1O3 до 1,5•1O3 м2 при постоянном давлении Лшеш = 1 атм. Фактор пересчета 101,3 Дэ/с/(л-атм).
2.18. В закрытом сосуде проведена химическая реакция между 14 г С02(Г) и 8 г 02(Г). Реакция протекала при постоянной температуре 25 0C и постоянном давлении 1 атм. Вычислите значения АН, w и AE. Поведение газов примите идеальным.
2.19. Сопоставьте следующие состояния воды и соответствующие им значения стандартных энтропии: Н20(Ж), S° = 69,94Дж/{К-моль) и Н20(г), S0 - 188,72 Дж1(К-моль). Вычислите, во сколько раз термодинамическая вероятность второго состояния выше, чем первого.
100
В.В. Вольхин. Общая химия
2.20. Вычислите энтропию испарения четыреххлористого углерода СС14(Ж), если известны следующие величины: AH110n (CCl4) = 30,0 кДж/моль и Ттп (CCl4) = = 76,7 0C (при P = 1 атм).
2.21. Химическая реакция Mg(,C) + Cu2+(P) Mg2+(p) + Cii(K) произошла в гальваническом элементе при соблюдении условий, которые позволяют принять ее приближенно за термодинамически обратимую. Вычислите величину максимальной работы, которую можно получить, если известно, что в ходе реакции израсходован 1 моль Mg(K). Температура 25 0C
2.22. Человек массой 75 кг поднялся по вертикали на 5 м. Вычислите массу глюкозы СбН|2Об, которая необходима для совершения такой работы. При выполнении расчетов примите, что энергия полного окисления глюкозы (АЯ° = -2808 кДж/моль, AS0 = 182,4 Д,ж-К~1-моль~1) расходуется только на полезную работу, а человек при подъеме совершает также только полезную работу. Напоминаем: 1 Дж = 1 Я-1 м = 1 кг-м/с2-] м; ускорение силы тяжести g = 9,SO м/с2.
