Kolokwium nr 1 z Chemii Fizycznej I. Semestr zimowy 2005/2006
1. W cylindrze o powierzchni przekroju 10 cm2 znajdują się 2 mole SO2(g) w temperaturze 25oC i pod ciśnieniem 10 atm. Układ ulega adiabatycznemu rozprężaniu pod stałym ciśnieniem zewnętrznym równym ciśnieniu standardowemu, w wyniku którego tłok przesunął się o 10 cm. Zakładając, że SO2 jest gazem doskonałym o pojemności cieplnej Cp= 39,87 J/mol·K oblicz Q, W, ΔU, ΔH i ΔS.
2. W temperaturze 298 K ciepło tworzenia ciekłego etanolu wynosi - 277,6 kJ/mol, podczas gdy ciepło spalania gazowego eteru dimetylowego do CO2(g) H2O(c) wynosi -1456 kJ/mol. Znając ciepło tworzenia H2O(c) (-285,9 kJ/mol) i ciepło spalania węgla do CO2(g) (-393,5 kJ/mol) obliczyć: a) ΔH0r i ΔU0r reakcji izomeryzacji etanolu (ciecz) do eteru dimetylowego (gaz) w temperaturze 25oC, b) ΔH0r tej reakcji w temperaturze 50oC. Cp(etanol) = 14,9 + 0,2086 T - 71,11 · 10-6 T2; Cp(eter dimetylowy)= 26,87 + 0,1659 T - 47,92 · 10-6T2.
3. Do naczynia o pojemności 1 dm3, zawierającego stały jod (masa molowa I2 wynosi 254 g/mol) wprowadzono w temperaturze 25oC 0,2 g H2. Następnie naczynie ogrzano do temperatury 100oC. W tej temperaturze ustala się równowaga: I2(s) + H2(g) = 2HI(g), przy czym średnia masa molowa mieszaniny gazów wynosi 82 g/mol. Obliczyć ciśnienie równowagowe oraz Kp tej rakcji. Obliczyć ΔHo rozpatrywanej reakcji wiedząc, że stała równowagi Kp wzrasta dwukrotnie przy wzroście temperatury o 20K.
4. Oblicz stałą równowagi Kp reakcji odwodornienia etanu C2H6 = C2H4 + H2 w temperaturze 1000K. W którą stronę pobiegnie reakcja w równomolowej mieszaninie wszystkich trzech gazów w tej temperaturze, pod ciśnieniem 1 atm? W temperaturze 298 K ΔH0tw(C2H6)= -84,67 kJ/mol, S0(C2H6) = 229,5 J/mol·K, ΔH0tw(C2H4) = 52,28 kJ/mol, S0(C2H4) = 219,4 J/mol·K, S0(H2) = 130,6 J/mol·K. Założyć, że ciepła molowe nie zależą od temperatury i wynoszą: Cp(C2H6) = 52,70 J/mo·K, Cp(C2H4) = 43,63 J/mol·K, Cp(H2) = 28,83 J/mol·K.