МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Тольяттинский государственный университет»
Институт инженерной и экологической безопасности

(наименование института полностью)

(Наименование учебного структурного подразделения)

20.03.01 Техносферная безопасность

(код и наименование направления подготовки / специальности)

Безопасность технологических процессов и производств

(направленность (профиль) / специализация)

Практическое задание
по учебному курсу «Химия»

^{(наименование учебного курса)}
Вариант 20 (при наличии)

Обучающегося	Чауков М. И.
	(И.О. Фамилия)
Группа	ТБбп-2002дс
Преподаватель	Авдякова О. С.
	(И.О. Фамилия)

Тольятти 2023

№ вар.	Задача 1
20	Определить молярную массу газа, образованного при взаимодействии 500 мл хлора при температуре 120 0С и давлении 101,33 кПа с серой в количестве 2,094 г

Решение:

Находим количество вещества серы:

n(S) = m(S)/M(S) = 2,094/32 = 0,0654 моль

---

Т= 273+120 = 393 К

Закон Менделеева-Клапейрона:

PV = nRT = > количество вещества хлора:

n(Cl₂) = PV/RT = 101,33·0,5/(8,314·393) = 0,0155 моль

тогда n(Cl) = 2n(Cl₂) = 2·0,0155 = 0,031 моль

Находим соотношения атомов в молекуле:

n(Cl) : n(S) = 0,031 : 0,0654 = 2 : 1

SCl₂

M(SCl₂) = 32+2·35,5 = 103 г/моль

Ответ: 103 г/моль

№ вар.	Задача 2
20	При сжигании 1 г трехвалентного металла при давлении 62 500 Па и температуре 100 0С израсходовано 1 377 мл кислорода. Рассчитать молярную массу эквивалента и молярную массу металла

Решение:

Т= 273+100 = 373 К

Закон Менделеева-Клапейрона:

PV = nRT

Находим количество вещества кислорода:



О₂ + 4е^- = 2О^-2 , f=1/4, z = 4
Находим количество вещества эквивалента кислорода, как произведение количества вещества и числа эквивалентности =4:



По закону эквивалентов:



Тогда молярная масса эквивалента металла равна:



Т.к. металл имеет валентность III, то его молярная масса равна:

М(Ме) = В(Ме) М_э(Ме) = 3·9 = 27 г/моль

Ответ: 9 г/моль; 27 г/моль.
Задача 3

По порядковому номеру элемента составить электронную формулу его атома; определить природу элемента и валентные электроны; указать квантовые числа для трех последних электронов; охарактеризовать местоположение в периодической таблице Д. И. Менделеева; сравнить электроотрицательности, атомные радиусы и энергии ионизации между элементом и соседними элементами в группе и периоде; определить состав атома (количество электронов, протонов и нейтронов).

№ вар.	№ элементов
20	19, 75

Решение:

№19 – калий

Электронная формула атома калия в порядке следования уровней:
₁₉K 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s¹

металл, валентные электроны 4s¹
3р 4s

---

№1 2 3

m_l -1 0 +1 0

Квантовые числа для трех последних электронов (выделены синим):

№ электрона	n	l	ml	s
1	3	1	0	-1/2
2	3	1	+1	-1/2
3	4	0	0	+1/2

Нахождение в ПС: 4 период, 1 группа, главная подгруппа.

Электроотрицательность у калия меньше, чем у кальция; атомный радиус у калия меньше, чем у кальция; энергия ионизации у калия меньше, чем у кальция (чем больше радиус, тем легче оторвать электрон от атома, тем меньше энергия ионизации).

Электроотрицательность у калия меньше, чем у натрия, но больше, чем у рубидия; атомный радиус у калия больше, чем у натрия, но меньше, чем у рубидия; энергия ионизации у калия меньше, чем у натрия, но больше, чем у рубидия.

Состав атома калия:

количество электронов=19, протонов=19 и нейтронов=39-19=20.

№ 75 – рений

Электронная формула атома рения в порядке следования уровней:
₇₅Re 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 4f¹⁴ 5s² 5p⁶ 5d⁵ 6s²

Электронная формула атома рения в порядке возрастания энергий орбиталей:
₇₅Re 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶ 6s² 4f¹⁴ 5d⁵

валентные электроны 5d⁵ 6s²
5d 6s

---

№1 2 3

m_l -2 -1 0 +1 +2
Квантовые числа для трех последних электронов:

№ электрона	n	l	ml	s
1	5	2	0	+1/2
2	5	2	+1	+1/2
3	5	2	+2	+1/2

Находится в 6 периоде, 7 группе, побочной подгруппе таблицы Менделеева.

Электроотрицательность у рения меньше, чем у осмия и больше чем у вольфрама; атомный радиус у рения больше, чем у осмия, но меньше, чем у вольфрама; энергия ионизации у рения больше, чем у вольфрама, но меньше, чем у осмия.

Электроотрицательность у рения больше, чем у технеция, но меньше, чем у бория; энергия ионизации у рения больше, чем у технеция, но меньше, чем у бория; атомный радиус у рения меньше, чем у технеция, но больше, чем у бория.

Состав атома: 75 протонов, 75 электронов, 186-75 = 111 нейтронов.

№ вар.	Задача 4
20	Рассчитать теплотворную способность природного газа, содержащего 60 % (об.) метана и 40% (об.) этана

Решение:

Теплотворная способность – это количество тепла, которое выделяет 1 м³ топлива при полном сгорании.

Значит имеется 0,6 м³ метана и 0,4 м³ этана

СН₄(г) + 2О₂(г) = СО₂(г) + 2Н₂О(г)

По следствию из закона Гесса:

ΔH⁰_{r 298} = ΔH⁰_f (СО₂) + 2ΔH⁰_f (Н₂О) - ΔH⁰_f (СН₄) = –393,5 + 2·(–241,8) – (–74,9) = –802,2 кДж

1 моль СН₄ при н.у. 22,4 л или 22,4·10^-3 м³

По пропорции:

22,4·10^-3 м³ - 802,2 кДж тепла

0,6 м³ - Х кДж тепла, Х = 0,6·802,2/22,4·10^-3 = 21488 кДж или 21,49 МДж
2С₂Н₆(г) + 7О₂(г) = 4СО₂(г) + 6Н₂О(г)

По следствию из закона Гесса:

ΔH⁰_{r 298} = 4ΔH⁰_f (СО₂) + 6ΔH⁰_f (Н₂О) - 2ΔH⁰_f (С₂Н₆) = 4·(–393,5) + 6·(–241,8) – 2·(–89,7) = –2845,4 кДж

2 моль С₂Н₆ при н.у. 44,8 л или 44,8·10^-3 м³

По пропорции:

44,8·10^-3 м³

---

- 2845,4 кДж тепла

0,8 м³ - Х кДж тепла, Х = 0,4·2845,4 /22,4·10^-3 = 50811 кДж или 50,81 МДж
Суммарно 21,49 МДж + 50,81 МДж = 72,30 МДж/м³

Ответ: 72,30 МДж/м³
Задача 5

Рассчитать изменение стандартной свободной энергии Гиббса и сделать вывод о направлении процесса при указанной температуре. Рассчитать температуру равной вероятности прямого и обратного процессов. Сделать вывод о направлении процесса выше и ниже этой температуры.

№ вар.	Задача 5
20	СН4(г) + Н2S(г) ↔ СS2(ж) + Н2(г); 50 0С

Решение:

Записываем уравнение реакции:

СН_4(г) + 2Н₂S_(г) ↔ СS_2(ж) + 4Н_2(г)

Находим изменение энтальпии реакции по следствию из закона Гесса:

ΔH⁰_{r 298} = ΔH⁰_f (СS₂) – ΔH⁰_f (СН₄) – 2ΔH⁰_f (Н₂S) = 87,8 – 74,9 - 2·(-20,2) = 53,3 кДж

Находим изменение энтропии реакции:

ΔS⁰_{r 298} = S⁰ (СS₂) + 4S⁰ (Н₂) – S⁰ (СН₄) – 2 S⁰ (Н₂S) = 151,0 + 4·130,6 – 186,2 - 2·205,6 = 76,0 Дж/К

Находим изменение стандартной свободной энергии Гиббса:

ΔG⁰_{r 298} = ΔH⁰_r – Т ΔS⁰_r = 53,3 – 298·0,076 = 30,7 кДж

Переводим градусы по Цельсию в кельвины: T = 273+50 = 323 K

Находим изменение свободной энергии Гиббса при 323 К:

ΔG⁰_{r 323} = ΔH⁰_r – Т ΔS⁰_r = 53,3 – 323·0,076 = 28,8 кДж

Условие равновесия ΔG⁰_r = 0, тогда ΔH⁰_r – Т ΔS⁰_r = 0 и



Энтальпийный фактор ΔH⁰_r >0 не благоприятствует протеканию процесса, энтропийный ТΔS⁰_r >0 – благоприятствует.

Чем больше температура, тем меньше становится значение изменения энергии Гиббса реакции.

Реакция возможна при температуре, выше равновесной, т.е. выше 701 К.

Ответ: ΔG⁰_{r 323} = 28,8 кДж; ΔG⁰_{r 298} = 30,7 кДж. Т_р= 701 К. Реакция возможна при температуре, выше равновесной, т.е выше 701 К.

№ вар.	Задача 6
20	Стандартное изменение энергии Гиббса для реакции А + В ↔ АВ при 298 К равно –10 кДж/моль. Рассчитать константу равновесия реакции и равновесные концентрации всех компонентов, если исходные концентрации веществ А и В равнялись 1 моль/л

---

Смотрите также файлы

• Литература основной образовательной программы по специальности 34. 02. 01 Сестринское дело.docx

• структура потребностей клиентов.docx

• Курсовая работа по дисциплине Электрические машины и электропривод Расчет энергетических показателей электроприводов типовых технологических процессов.docx

• Пні азастан тарихы Блім.docx

• Лабораторная работа 2 по дисциплине (учебному курсу) Физика 1.docx