Индивидуальная задача к I коллоквиуму по физической химии

1 Составьте таблицу термодинамических характеристик участников реакции – теплот образования Δ _f H °₂₉₈, молярных энтропий S ⁰₂₉₈, эмпирических коэффициентов а, в, с, с^′ температурной зависимости изобарной теплоемкости Ср⁰ с указанием температурного интервала, в котором выполняется эта эмпирическая зависимость.

2 Рассчитайте стандартный тепловой эффект реакции Δ _rH ⁰₂₉₈, стандартное изменение энтропии Δ _rS ⁰₂₉₈ и запишите выражение для температурной зависимости Δ G ⁰_T в приближении Улиха, нарисуйте график в интервале температур от 300 К до Т К, где Т – наименьшая из температур, определяющих верхнюю границу температурных интервалов для эмпирической зависимости изобарной теплоемкости участников реакции. Есть ли температура инверсии знака Δ G ⁰_T и если да, то какова она?

3 Запишите выражения для температурных зависимостей Δ G ⁰_T и в приближении Шварцмана – Темкина, введя в них постоянные числовые коэффициенты вместо буквенных обозначений, и постройте графики в интервале температур от 300 К до Т К (первый график Δ G ⁰_T совместить с графиком из 2 и сделать вывод о качестве приближения Улиха). Значения интегралов М ₀, М ₁, М ₂, М _–2 при различных температурах взять из справочника.

4 Запишите выражение для константы равновесия К_Р через равновесные парциальные давления участников реакции и на основе закона Дальтона выведите уравнение связи между константой равновесия К_р(Т), общим давлением газовой смеси Р _общ [ атм] и а) равновесной степенью превращения исходных веществ α;

б) равновесным выходом целевого продукта реакции η.

Считать, что исходная реакционная смесь является стехиометрической.

5 Постройте графики зависимости степени превращения реагента α, % или равновесного выхода целевого продукта реакции η, % от температуры при стандартном давлении 1 атм, повышенном (10 атм) и пониженном (0,1 атм) давлениях (для наглядности три графика совместить на одном листе с целью выявления зависимости от давления при фиксированной температуре).

6 Сформулируйте принцип Ле Шателье – Брауна и соотнесите с ним полученные результаты.

Вопросы для самостоятельной работы