Термодинамические характеристики сольватации и ионной ассоциации электролитов в растворах

Министерство образования  и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное  образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Российский химико-технологический  университет им. Д.И. Менделеева

Факультет естественных наук

 

 

 

 

КУРСОВАЯ  РАБОТА

по  «Термодинамике растворов электролитов»

 

Термодинамические характеристики сольватации и ионной ассоциации электролитов в растворах

 

 

 

Выполнил студент группы ЕН-41 ______________(Телятникова О.П.)

 

Проверил  проф. _________________(Соловьев С.Н.)

 

 

Оценка _______________

 

 

 

 

Москва

2013

 

Содержание

 

Задание 1…………………..………………….…………………..……………    3

Задание 2…………………..………………….…………………..……………    4

Задание 3…………………..………………….…………………..……………    5

Задание 4…………………..………………….…………………..……………   6

Задание 5…………………..………………….…………………..……………    7

Задание 6…………………..………………….…………………..……………    8

Задание 7…………………..………………….…………………..……………    9

Задание 8…………………..………………….…………………..……………    10

Задание 9…………………..………………….…………………..……………    14

Задание 10…………………..………………….…………………..……………  15

Задание 11…………………..………………….…………………..……………  16

Задание 12…………………..………………….…………………..……………  17

Задание 13…………………..………………….…………………..……………  18

Задание 14…………………..………………….…………………..……………  23

Задание 15…………………..………………….…………………..……………  24

Задание 16…………………..………………….…………………..……………  25

Список  используемой литературы…………………..……………………… 26 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание 1(4)

Вычислить давление насыщенного пара (в мм.рт.ст.) над :

               C₂H₅OH (ж)

Δf G ͦ C2H5OH (г), кДж/моль	Δf G ͦ C2H5OH (ж), кДж/моль
-168,1	-174,2

 

 

 

 

C₂H₅OH (ж)<=> C₂H₅OH (г)

Δ G ^ͦ = Δf G ^ͦ _{C2H5OH (г)} - Δf G ^ͦ _{C2H5OH (ж)} = -168,1-(-174,2)= 6,1 _{кДж/моль}

Δ G ^ͦ = -RTLnKравн.

Kравн.=  e^{-Δ G/RT} =  e^{(-6,1• 1000)/8,31•298,15} =0,085 атм

0,085 атм => 64.94 мм.рт.ст.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание 2(18)

Вычислите произведение растворимости при T=298,15 К и произведите оценку этой величины при 358,15 К:

 

	Δf G ͦ , кДж/моль	Δf H ͦ , кДж/моль	Δf Sͦ , Дж/моль
BaSO4	-1347,9	-1458,9	132
Ba2+	-546,8	-524	8,4
SO42-	-745,7	-911	18

 

BaSO₄<=> Ba²⁺+ SO₄^2-

 

-546,8-745,7+1347,9 = 55,4 кДж/моль

-524-911+1458,9=23,9 кДж/моль

 

8,4+18-132= -105,6 Дж/моль

 

23900-298,15 (-105,6)= 61,72064 кДж/моль

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание 3(29)

Вычислите константу диссоциации (одна ступень):

Δf G ͦ H2SO3 кДж/моль	Δf G ͦ HSO3- кДж/моль
-640,988	-527,32

H₂SO₃<=>H⁺+HSO₃^-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание 4(44)

Вычислите константу  гидролиза по аниону (первая ступень):

PO₄^3- + H2O<=>HPO₄^2- + OH^-

 

Δf G ͦ H2O кДж/моль	Δf G ͦ HPO42- кДж/моль	Δf G ͦ PO43- кДж/моль	Δf G ͦ OH- кДж/моль
-237,25	-1083,2	-1012,6	-157,32

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание 5(53)

Вычислите константу гидролиза по катиону ( первая ступень):

Al³⁺ + НОН<=>AlOH²⁺ + Н⁺

 

Δf G ͦ H2O кДж/моль	Δf G ͦ Al3+  кДж/моль	Δf G ͦ AlOH2+  кДж/моль
-237,25	-490	-698,518

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание 6(67)

Вычислите константу устойчивости иона:

Fe²⁺  +  6  • CN^-<=> [Fe(CN)₆]^4-

Δf G ͦ [Fe(CN)6]4- кДж/моль	Δf G ͦ Fe2+  кДж/моль	Δf G ͦ CN- кДж/моль
696,0	-78,9	171,6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание 7(78)

f	0,97
ро	1,02	г/мл
Mr	150	г/моль
N	0,0067

В задании для некоторого вещества с молярной массой 150 приведено значение одного из коэффициентов активности ( рационального или мольнодольного f, моляльного γ, молярного у) для водного раствора с указанной мольной долей  N, моляльностью m и плотностью раствора. Необходимо вычислить 2других коэффициента активности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание 8(89)

m1	0,05991	ро1	1,004724
m2	0,1	ро2	1,00982
m3	0,25	ро3	1,02871
m4	0,5	ро4	1,05954
m5	1	ро5	1,11898

По таблицам теплоемкости и плотности  растворов указанного в задании  вещества вычислить кажущиеся теплоемкость и объем растворенного вещества ( не менее 5 концентраций) и графической  экстраполяцией от концентрации определить парциальную и мольную теплоемкость и объем растворенного вещества при разбавлении:

ро воды	0,997г/см3
Mv	18г/моль
M	168,36г/моль

CsCl

 

 

 

 

 

V1	0,995298
V2	0,990275
V3	0,972091
V4	0,943806
V5	0,893671

 

 

 

 

 

 

 

m1	0,05	Cp	0,9889
m2	0,25	Cp	0,9511
m3	0,5	Cp	0,906
m4	1,5	Cp	0,7699
m5	2	Cp	0,7158

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Фсбеск

-35.282

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Фvбеск

39.144

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание 9(101)

Вычислите стандартную энтальпию растворения  в воде:

NaBr(k)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание 10(112)

Вычислите энтальпию растворения в воде данного вещества с образованием раствора указанной моляльности ( в  скобках):

KCl(0,25)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание 11(124)

Вычислите стандартную энтальпию гидратации следующих соединений:

NaJ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание 12(138)

Вычислить энтальпию разбавления водного раствора данного соединения от концентрации m₁=>m₂. При расчете энтальпий образования растворов использовать линейную экстраполяцию значений:

NaCl (2,1-0,0500)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание 13(147)

Вычислить среднеионные коэффициенты активности 1-1,1-2 электролитов в водных и диметилформамидных (ДМФА) растворах  для моляльности 0,01 и 0,05 по первому и второму приближениям теории Дебая-Хюккеля ( значения расстояния наибольшего сближения ионов указаны в Ангстремах в скобках: первая цифра для водных растворов, вторая - для ДМФА-растворов):

(3,14:5,1)

 

Первое приближение 

 

a=0

 

 

 

H₂O

1-1 0,01

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1-1 0,05

 

 

1-2 0,01

 

 

 

 

 

1-2 0,05

 

ДМФА

1-1 0,01

1-1 0,05

 

1-2 0,01

 

 

 

 

 

 

 

1-2 0,05

 

 

 

Второе приближение 

 

H₂O

1-1

 

 

 

1-2

 

ДМФА

1-1

 

1-2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание 14(147а)

Вычислите среднеионные коэффициенты активности 1-1 и 2-2 электролитов в водных и ДМФА-растворов для моляльности 0,01 и 0,05 на основе уравнения Е.М, Кузнецовой. Значения расстояния наибольшего сближения ионов использовать те же,что и в заданиях 146-156.

H₂O

1-1

0,05

 

ДМФА

2-2 0,01

 

0,05

 

 

 

Задание 15(159)

 

Вычислите на основе теории Дебая-Хюккеля во втором приближении энтальпию разбавления  водного раствора 1-1 электролита  от моляльности m₁ и m₂ до бесконечного  разбавления. Значения расстояния наибольшего сближения ионов указаны в скобках, физико-химические константы воды приведены в справочном материале.