1. 10/R moli gazu doskonałego dwuatomowego poddano cyklowi

1.
10/R moli gazu doskonałego dwuatomowego poddano cyklowi przemian odwracalnych pokazanemu na rysunku.
Naszkicuj ten cykl w układzie współrzędnych P–V i uzupełnij podane niżej tabele.
droga
A
B
C
ABC
q, kJ
1
2
3
w, kJ
P,Pa
1,00·105
2,00·105
∆U, kJ
V,m3
∆H, kJ
przemiana
T,K
600
300
2.
Czy reakcja półspalania metanolu (o ważnym znaczeniu przemysłowym)
CH3OH(c) + ½O2(g) → CO2(g) + 2H2(g)
może zachodzić samorzutnie w warunkach standardowych?
DANE potrzebne do uzasadnionej obliczeniami odpowiedzi na to pytanie znajdują się w tablicy na końcu arkusza.
Uwaga: danych jest nadmiar (co jest normalną sytuacją w życiu, gdy ma się do dyspozycji całe tablice
fizykochemiczne)
Oblicz także ∆Uo298 reakcji półspalania metanolu. Substancje gazowe traktować jako gazy doskonałe; wartości Cp
przyjąć za stałe w interesującym nas zakresie temperatur.
3.
Oblicz efekt cieplny reakcji półspalania metanolu pod stałym ciśnieniem (standardowym) w temperaturze 200oC,
kiedy to metanol znajduje się w stanie gazowym:
CH3OH(g) + ½O2(g) → CO2(g) + 2H2(g)
Substancje gazowe traktować jako gazy doskonałe. Założyć stałość wszystkich wartości Cp w interesującym nas
przedziale temperatur. Dane potrzebne do rozwiązania tego zadania znajdują się w tabeli na końcu arkusza.
4.
Obliczyć absolutną entropię 10g acetonu w temperaturze 100,00oC, pod ciśnieniem 1,512·105 Pa, jeżeli jego CP
CP,c = 100,698 + 0,081508T J·K-1·mol-1,
dane
są
wzorami:
CP,s = 0,9377T – 0,0028T2 J·K-1·mol-1,
2
-1
-1
CP,g = 22,47 + 0,20178T – 0,000063521T J·K ·mol , zaś temperatury topnienia i wrzenia (normalne) wynoszą:
tt = –96,5oC i tw = 56,3oC, a normalne ciepła topnienia i parowania odpowiednio: 7,72 kJ·mol-1 i 29,09 kJ·mol-1.
Zakładamy, że aceton tworzy kryształ doskonały w temperaturze zera bezwzględnego. W obliczeniach wolno
pominąć zmiany objętości fazy stałej i ciekłej. Pary potraktować jako gaz doskonały.
TABLICE TERMODYNAMICZNE (fragment)
tw oznacza normalną temperaturę wrzenia, ∆Hopar oznacza ciepło parowania w tw, kreski oznaczają
niestosowalność danej wielkości do danej substancji (reakcji), lub brak danych, lub dane zbędne do
obliczenia zadań, albo wreszcie sytuację, że dane te powinieneś znać sam (i to „na pamięć”).
Substancja
O2(g)
H2(g)
C(s,gr)
H2O(c)
CO2(g)
CH3OH(c)
Reakcja
CO2(g) + 2H2O(c) →
CH3OH(c) + 1½O2(g)
∆Ho298,tw
kJ·mol–1
∆Ho298,sp
kJ·mol–1
So298
J·K–1·mol–1
–––
–––
–––
–––
–393,514
–––
∆Ho298,r
–––
–285,838
–393,514
–––
–––
–––
726,81
–––
Cp(gaz)
J·K–1·mol–
tw
C
∆Hopar
kJ·mol–1
Cp(ciecz)
J·K–1·mol–1
205,03
130,58
5,694
69,96
213,639
126,8
–182,96
–252,76
4200
–––
–––
64,7
6,82
0,904
–––
40,72
–––
35,3
–––
–––
–––
75,15
–––
81,6
29,36
28,83
–––
33,56
37,13
45,0
–––
–––
–––
–––
–––
o
1
© W. Chrzanowski 2005