Fragment notatki:
Wydział Chemiczny PW, Termodynamika techniczna i chemiczna, zadania kolokwialne 2008-2012, kolokwium II
1
1. 9.01.09
3. 8.01.10
1. Obliczyć prężność pary nasyconej nad roztworem
powstałym przez rozpuszczenie 12 g n-dodekanu w 100 g 1butanolu w temperaturze 340 K.
Uproszczenie. Można pominąć prężność pary n-dodekanu,
który w tych warunkach jest składnikiem praktycznie
nielotnym.
W celu przyspieszenia obliczeń podajemy, że parametry
rozpuszczalności dodekanu i 1-butanolu wynoszą kolejno:
16,09 i 23,30 J1/2 cm-3/2.
W zad. 1 i 2 można założyć Δcpo=0.
1. W zamkniętym naczyniu o objętości 100 cm3
zawierającym początkowo tylko powietrze pod ciśnieniem 1
atm, umieszczono pewną ilość hydratu LiNO3·3H2O(s) i
odczekano aż do ustalenia się równowagi w stałej
temperaturze 310 K. Stwierdzono, że na dnie naczynia
występowały dwie fazy stałe - LiNO3·3H2O(s) i LiNO3(s).
Obliczyć cząstkową prężność pary wodnej w naczyniu.
2. Przy oziębianiu ciekłej mieszaniny toluenu i benzenu,
pierwsze kryształy stałego benzenu pojawiły się w
temperaturze 270 K. Obliczyć skład roztworu.
3. Do naczynia o stałej objętości 100 dm3 i w temperaturze
400 K, wprowadzono NOCl(g), O2(g) i NO2Cl(g) w
proporcjach objętościowych 1:1:5. Początkowe ciśnienie
wynosiło 2 bar. W którą stronę będzie zachodzić reakcja:
NOCl(g) + 1/2O2(g) ← ? NO2Cl(g) ?
→
Uproszczenie: Można założyć Δcpo=0.
4. 0,5 g FeCl3·6H2O(s) umieszczono w opróżnionym
uprzednio naczyniu o stałej objętości V = 100 dm3.
Następnie naczynie zamknięto, utrzymując stałość
temperatury, równej 320 K. Obliczyć jego zawartość po
ustaleniu się stanu równowagi.
Uproszczenie: Można założyć Δcpo=0.
2. 16.01.09
1. Jaka powinna być wilgotność względna powietrza, aby
hydrat NiCl2·6H2O(s) był trwały „na powietrzu” (w
otwartym naczyniu) w temperaturze 298 K, względem
reakcji
NiCl2·6H2O(s) = NiCl2(s) + 6H2O(g)
Wyjaśnienie: Wilgotność względna to stosunek cząstkowej
prężności pary wodnej do prężności maksymalnej w danej
temperaturze (czyli prężności pary nasyconej).
2. Zmieszano CS2(g) i parę wodną w stosunku
objętościowym 1:1 i w takiej ilości, że ciśnienie w
zamkniętym naczyniu o objętości V = 2 m3 wyniosło 5 bar.
Po ustaleniu się równowagi względem reakcji
CS2(g) + H2O(g) = COS(g) + H2S(g)
temperatura wyniosła 1700 K. Obliczyć skład naczynia w
tych warunkach.
Uproszczenie: Można założyć Δcpo=0.
3. Mieszaninę acetonu (1) i n-heksanu (2) o składzie x1 =
0,45 ochładza się od temperatury 300 K. Obliczyć
temperaturę, w której pojawią się pierwsze kryształy fazy
stałej i określić ich skład.
Wskazówka: Przyjąć, że układ ten jest eutektykiem prostym.
W celu przyspieszenia obliczeń podajemy, że parametry
rozpuszczalności acetonu i n-heksanu wynoszą kolejno:
19,72 i 14,91 J1/2 cm-3/2.
4. Stwierdzono, że ciekła mieszanina 1-butanolu (1) i
izobutanolu (2) o składzie x1 = 0,300, jest w równowadze z
parą w temperaturze 40 oC. Obliczyć skład fazy gazowej.
2. W izochorycznym (V = 250 dm3) reaktorze biegnie
reakcja
HgO(cz) + SO2(g) = Hg(c) + SO3(g) w stałej temperaturze 500
K. Zapoczątkowano ją poprzez wprowadzenie 600 g HgO(cz)
do reaktora zawierającego SO2(g) pod ciśnieniem 2 atm.
Obliczyć ilość rtęci w reaktorze po ustaleniu się stanu
równowagi.
Indeks „cz” oznacza czerwoną odmianę polimorficzną
stałego HgO.
3. Zmieszano 200 g stałego naftalenu z 200 cm3 ciekłego
benzenu w temperaturze 30 oC. Obliczyć prężność pary
nasyconej nad roztworem.
Można pominąć prężność pary nasyconej nad czystym
naftalenem. Mieszanina może być uznana za roztwór
doskonały.
4. Oszacować skład pary nasyconej nad ciekłym roztworem
benzenu i izobutanolu, o ułamku molowym benzenu x1 = 0,2
w temperaturze 30 oC. Porównać wynik z otrzymanym dla
roztworu spełniającego prawo Raoulta. Parametry
rozpuszczalności benzenu i izobutanolu wynoszą kolejno:
18,75 i 22,83 J1/2 cm-3/2.
4. 15.01.10
W zadaniach 1 i 2 Można założyć Δcpo=0.
1. W naczyniu V = 500 cm3 napełnionym powietrzem pod
ciśnieniem 1 atm i w temperaturze 298 K, zawierającym
0,04 % objętościowych CO2(g), umieszczono 1 g CdCO3(s).
Następnie naczynie szczelnie zamknięto i ogrzano do 410 K.
Obliczyć ilość węglanu po ustaleniu się równowagi
względem reakcji CdCO3(s) = CdO(s) + CO2(g).
2. Izobarycznie (p = 8 bar) prowadzi się reakcję
2ClO2(g) + 3NO(g) = 3NO2(g) + Cl2O(g)
Zapoczątkowano ją poprzez zmieszanie substratów w
stosunku stechiometrycznym. Jaka musi być temperatura,
aby ułamek molowy NO2(g) w stanie równowagi wyniósł
0,500?
3. Ciekły roztwór zawierający benzen (1) i 1-butanol (2) o
stężeniu x1 = 0,02 jest w równowadze z fazą stałą. Obliczyć
temperaturę i określić rodzaj fazy stałej.
W tej mieszaninie, w równowadze z fazą ciekłą, może
wystąpić czysty stały benzen lub czysty 1-butanol. Parametry
rozpuszczalności benzenu i 1-butanolu wynoszą kolejno:
18,75 i 23,30 J1/2 cm-3/2.
4. Oszacować temperaturę wrzenia pod ciśnieniem 1 bara
roztworu powstałego przez zmieszanie 100 g ciekłego eteru
dipropylowego (1) i 15 g ciekłego eteru diheksylowego (2).
Wydział Chemiczny PW, Termodynamika techniczna i chemiczna, zadania kolokwialne 2008-2012, kolokwium II
2
Mieszanina może być uznana za roztwór doskonały.
Pominąć prężność pary nasyconej nad czystym eterem
diheksylowym. Masy molowe – M1 = 102,18 g/mol, M2 =
186,34 g/mol.
5. 22.01.10
W zadaniach 1 i 2 można założyć Δcpo=0. W zadaniach 3 i 4
założyć doskonałość roztworu.
1. Naczynie napełniono 1 molem gazowego wodoru pod
ciśnieniem 1 bar, umieszczono 35 g tlenku żelaza i następnie
zamknięto. W układzie ustala się równowaga: FeO(s) + H2(g)
= Fe(s) + H2O(g). Obliczyć ile razy zwiększy się ilość
powstałego żelaza przy: a) wzroście temperatury od 500 do
1500 K, b) dwukrotnym wzroście ciśnienia w stałej
temperaturze 500 K.
2. W naczyniu o stałej objętości 100 cm3 wypełnionym
gazowym CO2 pod ciśnieniem p = 5 bar i w początkowej
temperaturze 298 K, umieszczono po 0,01 mola CaCO3 i
CaO. Naczynie szczelnie zamknięto i termostatowano w T =
1100 K do momentu ustalenia się równowagi reakcji:
CaCO3(s) = CaO(s) + CO2(g). Obliczyć ciśnienie w naczyniu w
stanie równowagi.
3. Zmieszano 50 g stałego naftalenu i 100 g ciekłego
benzenu w temperaturze 280 K, doprowadzając układ do
stanu równowagi.
Podać ilości oraz składy faz w
równowadze.
4. Gazową równomolową mieszaninę toluenu i benzenu
spręża się w stałej temperaturze 75 oC. Obliczyć ciśnienie, w
którym pojawi się pierwsza kropla fazy ciekłej (punkt rosy,
skład fazy gazowej - 0,5; 0,5) oraz ciśnienie, w którym
zaniknie ostatni pęcherzyk fazy gazowej (punkt pierwszego
pęcherzyka, skład fazy ciekłej – 0,5; 0,5).
6. 7.01.2011
1. Reakcja NO2(g) + SO2(g) = NO(g) + SO3(g) zachodzi w
warunkach izotermicznych i izobarycznych (T = 1200 K, p
= 5 bar). Zapoczątkowano ją poprzez zmieszanie substratów
w stosunkach stechiometrycznych. Obliczyć skład reaktora
po ustaleniu się stanu równowagi.
Uproszczenie: Można założyć Δcpo=0.
2. W naczyniu o stałej objętości V = 150 cm3, w którym
znajdowało się powietrze o wilgotności względnej 1 %,
umieszczono 10 mg Mg(OH)2. Układ doprowadzono do
temperatury 25 oC, po czym naczynie zamknięto,
utrzymując stałość temperatury. Obliczyć zawartość
naczynia w stanie równowagi. W naczyniu może zajść
reakcja: Mg(OH)2(s) = MgO(s) + H2O(g)
3. W zakresie jakich temperatur ZnCO3(s), który może się
rozłożyć według reakcji: ZnCO3(s) = ZnO(s) + CO2(g), będzie
trwały w warunkach atmosferycznych (tj. p = 1 atm, przy
zawartości CO2 równej 0,03 % objętościowych).
Uproszczenie: Można założyć Δcpo=0.
4. Obliczyć skład fazy gazowej będącej w równowadze z
roztworem ciekłym zawierającym etanol, 1-propanol i 1butanol w proporcjach molowych 1:1:1, w temperaturze 45
o
C.
7. 14.01.2011
1. Pod jakim ciśnieniem, w stałej temperaturze 298 K,
układ, w którym NO2(g) występuje w dwóch postaciach
będących w stanie równowagi, tj. 2NO2(g) = N2O4(g), będzie
zawierał równomolowe ilości obu form?
2. W zamkniętym naczyniu o stałej objętości V = 100 cm3,
początkowo znajdował się jedynie 1 mg MgBr2∙6H2O(s).
Obliczyć skład po ustaleniu się równowagi dla T = 75 oC.
W układzie może zachodzić reakcja rozpadu hydratu na sól
bezwodną i parę wodną.
Uproszczenie: Można założyć Δcpo=0.
3. Ciekły roztwór cykloheksanu i cyklopentanu, o ułamku
molowym pierwszego składnika (x1 = 0,1), oziębiono do na
tyle niskiej temperatury, że całkowicie zanikła faza ciekła.
Następnie rozpoczęto ogrzewanie układu. W jakiej
temperaturze zniknie ostatni kryształ fazy stałej? Czy będzie
to kryształ cykloheksanu, czy cyklopentanu?
4. Obliczyć prężność pary nasyconej w temperaturze 30 oC
nad ciekłym roztworem zawierającym butanon (1) i nheksan (2), o ułamku molowym butanonu – x1 = 0,25.
Parametr rozpuszczalności n-heksanu wynosi 14,91 J1/2 cm3/2
, a objętość molowa – 131,6 cm3/mol.
8. 5.01.2012
Uwaga! W zadaniach 1, 3 i 4 Można założyć Δc po = 0.
1. W naczyniu o stałej objętości V = 200 cm3, w którym
znajdowało się suche powietrze pod ciśnieniem
atmosferycznym, umieszczono 0,1 g CdCl2∙2,5H2O.
Naczynie zamknięto i utrzymywano stałą temperaturę 310
K. Obliczyć ilość hydratu po ustaleniu się stanu równowagi
względem rozpadu do soli bezwodnej.
2. Obliczyć prężność pary nasyconej w temperaturze 25 oC
nad ciekłą mieszaniną benzenu (1) i eteru dwupropylowego
(2), o ułamku molowym x1 = 0,30. Porównać z wartością
obliczoną przy założeniu stosowalności prawa Raoulta. W
obliczeniach przyjąć V10 = 89,40 cm3/mol i V20 = 137,73
cm3/mol.
3. Zmieszano PCl5(g), PCl3(g) i Cl2(g) w temperaturze 410 K i
pod ciśnieniem 2 barów, w stosunku objętościowym 3:1:2.
W którą stronę będzie zachodzić poniższa reakcja?
PCl3(g) + Cl2(g) = PCl5(g)
4. W butli o stałej objętości umieszczono pewną ilość
gazowego NO2Cl, który może się rozłożyć według reakcji:
NO2Cl(g) = NO2(g) + 1/2Cl2(g)
Po ustaleniu się równowagi w temperaturze 303 K
stwierdzono, że zawartość NO2Cl(g) wynosi 45,3 %
objętościowych. Jakie ciśnienie panowało w układzie?
9. 13.01.2012
Uwaga! W zadaniach 1, 2 można założyć Δcpo = 0.
Wydział Chemiczny PW, Termodynamika techniczna i chemiczna, zadania kolokwialne 2008-2012, kolokwium II
3
1. FO(g) może dimeryzować, tworząc dwutlenek F2O2(g).
Obliczyć zawartość F2O2 w pierwotnie czystym FO w
temperaturze 1250 K i pod ciśnieniem 1 bara.
2. W otwartym „do atmosfery” naczyniu, w stałej
temperaturze 300 K, umieszczono 5 g FeSO4∙7H2O(s).
Narysować zależność ilości hydratu w stanie równowagi od
wilgotności względnej powietrza w tej temperaturze,
zaznaczając
i
obliczając
współrzędne
punktów
charakterystycznych wykresu. W naczyniu może nastąpić
rozkład hydratu: FeSO4∙7H2O(s) = FeSO4(s) + 7H2O(g)
Wyjaśnienie: Wilgotność względna to stosunek cząstkowej
prężności pary wodnej do prężności pary nasyconej w tej
temperaturze.
3. Stały n-heksadekan (2) rozpuszczono w acetonie (1),
uzyskując roztwór o x1 = 0,315, którego normalna
temperatura wrzenia wynosiła 351,2 K. Na podstawie tych
danych oszacować parametr rozpuszczalności
nheksadekanu.
Przyjąć, że: (1) w tej temperaturze n-heksadekan jest
nielotny;
(2) parametr rozpuszczalności acetonu wynosi 19,72 J 1/2 cm3/2
.
4. W stałej temperaturze 175 K, do 10 g stałego
cyklopentanu, dodaje się stały cykloheksan, mieszając i
odczekując do osiągnięcia stanu równowagi. Czy możliwe
jest, że w ten sposób zniknie całkowicie faza stała kosztem
cieczy? Jeśli tak, to podać zakres ilości dodanego
cykloheksanu, który doprowadziłby do takiego efektu.
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)