Примеры промежуточных контрольных работ

Контрольная работа 1 (2008/2009 уч. г.)

Задача 1 (80 баллов)

Студент–химик поет песню, вдохнув вместо воздуха He. Используя таблицу, найдите, какая нота звучит вместо ноты “до”. Известно, что скорость звука в газе определяется соотношением υ= V α⋅M  , гд е α=− 1 V ( ∂V ∂P ) MathType@MTEF@5@5@+=feaagaart1ev2aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9w DYLwzYbItLDharqqtubsr4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg 0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaeqyXduNaeyypa0ZaaOaaaeaadaWcaaqaaiaadAfaaeaacqaHXoqycqGHflY1ca WGnbaaaaWcbeaakiaaysW7caGGSaGaaGjbVlaadodbcaWG0qGaamyneiaaysW7cqaHXoqycqGH9aqpcqGHsisldaWcaaqaaiaaigdaaeaaca WGwbaaamaabmaabaWaaSaaaeaacqGHciITcaWGwbaabaGaeyOaIyRaamiuaaaaaiaawIcacaGLPaaaaaa@5161@ V - мольный объем газа, М -молярная масса газа. Сp воздуха и He равны 29,15 и 20,78 Дж/(моль·К) соответственно. Газы считать идеальными.

Нота Частота, Гц Нота Частота, Гц До До# Ре Ре# Ми Фа Фа# Соль Соль # Ля Ля# Си 261.63 277.18 293.67 311.13 329.63 349.22 369.99 391.99 415.3 440 466.16 493.88 До До# Ре Ре# Ми Фа Фа# Соль Соль # Ля Ля# Си 523.26 554.36 587.34 622.26 659.26 698.44 739.98 783.98 830.6 880 932.32 987.76

Задача 2 (80 баллов)
Найти абсолютную стандартную энтропию твердого аммиака при Т = 15 К, если известно, что при этой температуре c_р = 0.84 Дж/(моль·К), а в диапазоне температур 0-25 К теплоемкость описывается формулой Дебая: c _р=a Т ³.

Задача 3 (80 баллов)
Константа реакции паровой конверсии СО (СО + Н₂О -> CO₂ + H₂) при 673,3 K составляет 12,24, а при 652,2 K - 15,28. Оцените, при какой температуре должна подаваться в адиабатический аппарат смесь состава 12 % СО, 5% СО₂, 38 % H₂, 45 % H₂O, чтобы равновесное содержание СО в газе на выходе из реактора составляло менее 2 %. При оценке можно пренебречь изменением теплоемкости смеси в ходе реакции, Δ _rc_p = 0 и полагать с_p реакционной смеси равной 33 Дж/(моль К).

Задача 4 (80 баллов)
Углеводород A участвует в двух реакциях, приводящих к получению изомеров В и С:

A = B и A = С.
Значения стандартных энтальпий, энтропий и потенциалов Гиббса образования указанных веществ при
1000 К приведены в таблице

 

Вещество	ΔfH0 , кДж/моль	Sf0, Дж/моль·К	ΔfG0 , кДж/моль
А (Перилен) B (Бензопирен – е) C (Бензопирен – а)	253,2 253,2 262,4	987,9 993,7 999,4	-734,7 -740,5 -737,0

Определите равновесный состав при 1000 К. Какой из изомеров будет преобладать при последующем повышении температуры?

Задача 5 (80 баллов)
Оцените коэффициент летучести для метанола при P =30 атм, T =500 K.
P = RT/(V–b) – a/V², где a = 0,965 м⁶ Па/моль²; b = 6,7 10^–5 м³/моль.
Молярный объем газа при указанных условиях составляет 1,2 л.

Задача 6 (дополнительная, 100 баллов, но при условии, что в сумме не более 400 баллов)
Раздельное окисление СО водяным паром проводят следующим образом. В сосуд, содержащий 2 моля Н₂О при 1 атм, помещают порошок металлического никеля массой 0.01 г, дожидаются окончания всех химических превращений. Затем порошок извлекают из 1–го сосуда и помещают во второй сосуд, содержащий 1 моль СО при 1 атм, и также дожидаются окончания всех химических превращений. После чего процедуру повторяют, т. е. порошок периодически приводят в контакт с реагентами в первом и во втором сосудах, где поддерживают постоянную температуру 600 К. Найти состав смесей в обоих сосудах после 50 повторных циклов. Известны константы равновесия реакций при Т = 600 К:

H2O(газ) + Ni(α) = NiO + H2 CO + NiO = Ni(α) + CO2 MNi = 58,69 г/моль

KP1 (600 K) = 1,6. 10– 3 KP2 (600 K) = 1,5. 104

Контрольная работа 2 (2008/2009 уч. г.)

Задача 1 (100 баллов)
Зависимости давления насыщенного пара для твердой и жидкой муравьиной кислоты (в мм рт. ст.) от температуры выражаются уравнениями:

lg⁡ P мв =12.486− 3160 T , lg⁡ P ж =7484− 1860 T MathType@MTEF@5@5@+=feaagaart1ev2aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwz YbItLDharqqtubsr4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr =xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaciiBaiaacEgacaWGqbWaaSbaaSqaaiaadYdbcaWGYqaabeaakiabg2da9iaaigdacaaIYaGaaiOlaiaaisdacaaI4a GaaGOnaiabgkHiTmaalaaabaGaaG4maiaaigdacaaI2aGaaGimaaqaaiaadsfaaaGaaiilaiaaywW7ciGGSbGaai4zaiaadcfadaWgaaWcbaGaamOneaqabaGccqGH 9aqpcaaI3aGaaGinaiaaiIdacaaI0aGaeyOeI0YaaSaaaeaacaaIXaGaaGioaiaaiAdacaaIWaaabaGaamivaaaaaaa@5344@

Рассчитать теплоты испарения, сублимации и плавления. Рассчитать энтропии испарения и сублимации в нормальных точках испарения и сублимации. Рассчитать координаты тройной точки

Задача 2 (100 баллов)
Известно, что парциальный мольный объем K₂SO₄ в водном растворе при 25 ^oC описывается уравнением

V 2 ¯ ( с м 3 ⋅мол ь −1 )=32.28+18.216⋅ m 1/2 , MathType@MTEF@5@5@+=feaagaart1ev2aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItL Dharqqtubsr4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr= xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaWaa0aaaeaacaWGwbWaaSbaaSqaaiaaikdaaeqaaaaakmaabmaabaGaamyqeiaadYdbdaahaa WcbeqaaiaaiodaaaGccqGHflY1caWG8qGaamOpeiaadUdbcaWGmrWaaWbaaSqabeaacqGHsislcaaIXaaaaaGccaGLOaGaayzkaaGaeyypa0Jaa G4maiaaikdacaGGUaGaaGOmaiaaiIdacqGHRaWkcaaIXaGaaGioaiaac6cacaaIYaGaaGymaiaaiAdacqGHflY1caWGTbWaaWbaaSqabeaacaaIXa Gaai4laiaaikdaaaGccaGGSaaaaa@536A@

где m - моляльность исследуемого раствора. Мольный объем чистой воды при 25 ^oC примите равным 18,079 см³ моль^–1. Определите объем раствора, приготовленного из 1 моля сульфата калия и 1000 граммов воды.

Задача 3 (100 баллов) На основании фазовой диаграммы “жидкость - пар” для системы H2O - C4H9OH оцените коэффициенты активности воды в сосуществующих фазах при 350 К. Каким будет давление пара воды над системой, содержащей 3 моля H2O и 2 моля C4H9OH?

Задача 4 (100 баллов)
В индивидуальном состоянии жидкости А и В имеют одинаковые температуры кипения и энтальпии испарения, равные 123,0 ^oC и 16,62 кДж/моль соответственно. Жидкости не смешиваются при любом их соотношении. Приготовлена двухфазная смесь с использованием 1 моля жидкости А и 4 молей жидкости В. При какой температуре закипит смесь? Каким будет состав дистиллята?

Задача 5 (100 баллов)
Энтальпия плавления нафталина при нормальной температуре его плавления (80,0 ^oC) равна 19,29 кДж/моль. При температуре 20 ^оС проводится эксперимент по приготовлению насыщенного раствора нафталина в гексане. Будет ли получен насыщенный раствор при добавлении 0,48 моля нафталина к 0,72 моля гексана? Какова вариантность системы, включающей насыщенный раствор и равновесную с ним газовую фазу?

Задача 6 (дополнительная, 100 баллов, но при условии, что в сумме не более 500 баллов)
На рисунке приведена фазовая диаграмма плавкости для бинарной системы “Pt-Sb”. Назовите равновесные фазы и укажите их число в областях I-IX. Опишите, что будет происходить с системой при охлаждении расплава с содержанием Sb 45 % от 1400 ºС (точка А) до 550 ºС (точка G). Каково состояние системы в точках B, C, D, E, F? Как называются точки Н, J, K?

Контрольная работа 3 (2007/2008 уч. г.)

Задача 1 (80 баллов)
Растворимость Ag₂CrO₄ в воде при 25 ^oC равна 8.0 10^–5 М, а в 0,04 М растворе NaNO₃ - 8,84 10^–5 M. Рассчитайте среднеионный коэффициент активности Ag₂CrO₄ в 0,04 М растворе NaNO₃.

Задача 2 (80 баллов)
Ферментативная цепь дыхания заканчивается цитохромоксидазой, переносящей электроны на активированный кислород. Суммарная реакция может быть представлена в виде:

2 [cyt с]^- + ½ O₂ + 2 H⁺ = 2[cyt с] + H₂O,
E⁰’ (25^oC, pH = 7) = + 0,562 В отн. НВЭ
Чему равен стандартный потенциал Гиббса реакции? В какую сторону пойдет реакция при рН = 4 и при pH = 10 на воздухе?

Задача 3 (80 баллов)
Вы находитесь на косе Тузла, разделяющей Черное море (слева) и Азовское море (справа). Рассчитайте разность потенциалов Е_лев – Е_прав, если для измерения использована а) пара хлор-серебряных электродов, б) пара Na⁺ селективных электродов. Содержание NaCl в морской воде составляет 18.5 г и 12.0 г на 1 л воды соответственно. Роль солевого моста выполняет Керченский пролив. Считайте, что минерализация морской воды обеспечивается исключительно хлористым натрием.

Задача 4 (80 баллов)
Железную деталь покрывают краской, состоящей из порошка кадмия. Возможно ли приготовить краску из такого ультрадисперсного порошка кадмия, при использовании которого не будет происходить коррозионного разрушения детали во влажной среде в присутствии кислорода.
E⁰(Cd²⁺/Cd) = - 0,403 В, E⁰(Fe²⁺/Fe) = - 0,447 В отн. Н.В.Э., ρ_Cd = 8,65 г/см³,
М_Cd = 112,41 г/моль, σ _Cd ≈ 0,8 Дж/м²

Примечание. Коррозия происходит из-за протекания двух полуреакций - анодной Me -> Meⁿ⁺ + ne^– и катодной O₂ + 4H⁺ +4e^– -> 2H₂O (E₀ = 1, 23 В отн. Н.В.Э.).

Задача 5 (80 баллов) Известно, что пары воды иногда конденсируются в виде дисперсных лучистых кристаллов – снежинок. Характерная масса одной снежинки составляет 1 мг, а поверхность тех пушистых снежинок, которые выпадают в условиях нашего климата – 10–4 м2. Оценить изменение температуры плавления свежего пушистого снега по сравнению с массивным льдом.

Известно, что:

lg⁡ P мв =12.486− 3160 T , lg⁡ P ж =7484− 1860 T MathType@MTEF@5@5@+=feaagaart1ev2aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwz YbItLDharqqtubsr4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr= xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaciiBaiaacEgacaWGqbWaaSbaaSqaaiaadYdbcaWGYqaabeaakiabg2da9iaaigdacaa IYaGaaiOlaiaaisdacaaI4a GaaGOnaiabgkHiTmaalaaabaGaaG4maiaaigdacaaI2aGaaGimaaqaaiaadsfaaaGaaiilaiaaywW7ciGGSbGaai4zaiaadcfadaWgaaWcbaGaam OneaqabaGccqGH9aqpcaaI3aGaaGinaiaaiIdacaaI0aGaeyOeI0YaaSaaaeaacaaIXaGaaGioaiaaiAdacaaIWaaabaGaamivaaaaaaa@5344@

σ лёд−па р =109 мДж м 2 , σ лёд−во да =33 мДж м 2 , σ вода−п ар =76 мДж м 2 MathType@MTEF@5@5@+=feaagaart1ev2aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9w DYLwzYbItLDharqqtubsr4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr 0xfr=xfr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaeq4Wdm3aaSbaaSqaaiaadUdbcaWGrrGaamineiabgkHiTiaad+dbcaWGWqGaamiqeaqaba GccqGH9aqpcaaIXaGaaGimaiaaiMdadaWcaaqaaiaadYdbcaWGuqGaamOneaqaaiaadYdbdaahaaWcbeqaaiaaikdaaaaaaOGaaiilaiabeo8aZnaaBaaaleaaca WG7qGaamyueiaadsdbcqGHsislcaWGYqGaamOpeiaadsdbcaWGWqaabeaakiabg2da9iaaiodacaaIZaWaaSaaaeaacaWG8qGaamifeiaadAdbaeaaca WG8qWaaWbaaSqabeaacaaIYaaaaaaakiaacYcacqaHdpWCdaWgaaWcbaGaamOmeiaad6dbcaWG0qGaamimeiabgkHiTiaad+dbcaWGWq GaamiqeaqabaGccqGH9aqpcaaI3aGaaGOnamaalaaabaGaamipeiaadsbbcaWG2qaabaGaamipemaaCaaaleqabaGaaGOmaaaaaaaaaa@6330@

Задача 6 (дополнительная, 100 баллов, но при условии, что в сумме не более 400 баллов)
При изучении адсорбции азота, обнаружено, что при T = 273 К и давлении азота 4,5 Торр, масса углеродного сорбента увеличивается по сравнению с исходной на 22,4 мг, а при давлении 18,6 Торр - на 84,4 мг. Предполагая, что адсорбция следует изотерме Ленгмюра, определите степень заполнения поверхности сорбента при давлении азота 40 Торр?