метод сравнительного анализа
.pdf41
29. Определить Ср – удельную теплоемкость двумоляльного водного раствора LiCl при 298,15 К, если удельная теплоемкость Cp,298, Дж/(г·К) водных растворов хлоридов щелочных металлов при m = 1,000 моль/1000 г Н2О (х) и m = 2,000 моль/1000 г Н2О (у) имеет следующие значения:
|
LiCl |
NaCl |
KC1 |
RbCl |
CsCl |
m = 1,000 |
3,9748 |
3,9108 |
3,8196 |
? |
3,4857 |
m = 2,000 |
? |
3,7158 |
3,5363 |
3,2384 |
2,9949 |
30. Определить удельную теплоёмкость Ср,298 одномоляльного водного раствора RbCl при 298,15 К, используя приведенные в предыдущем задании 29
значения Ср,298 водных растворов хлоридов щелочных металлов при m = 1,000 моль/1000 г Н2О (у) и m = 2,000 моль/1000 г Н2О (х).
6.2. Задания 2-го уровня
Постройте график линейной зависимости у = а + bх. Используя один из методов сравнительного расчёта М. Х. Карапетьянца, определите искомую величину графическим способом и аналитически (методом наименьших квадратов). При отсутствии необходимых для расчёта данных можно использовать справочники термодинамических величин, например, [3].
1. Определить энтальпию образования Н°обр 298 кристаллического моногидрата фторида уранила, используя энтальпии образования Н°обр 298
безводной соли и её кристаллогидратов.
Для нахождения искомой величины использовать зависимость энтальпий образования Н°обр 298 от содержания кристаллизационной воды (n H2O) в
следующих кристаллогидратах:
UO2F2 , UО2F2·1,6H2О, UO2F2·2Н2О, UO2F2·ЗН2О, UО2F2·4Н2О.
42
2. Определить Н°обр 298 – энтальпию образования кристаллического дигидрата сульфата уранила, используя энтальпии образования Н°обр 298
кристаллических сульфатов и нитратов уранила (безводных солей и их
кристаллогидратов): |
|
|
UO2SO4 , UO2SO4·H2O, |
? |
UO2SO4·3H2O; |
UO2(NО3)2, UO2(NО3)2·H2O, UO2(NО3)2·2Н2О, UO2(NО3)2·3Н2О
3. Определить изменение энтальпии в реакции образования кристал-
лического ураната таллия из кристаллических оксидов по реакции:
Ме2О + UO3 = Me2UО4 (Me – щелочной металл и Tl),
используя аналогичные энтальпии образования кристаллических молибдатов и уранатов щелочных металлов и таллия (I).
4. Определить изменение энтальпии в реакции образования кристал-
лического ураната серебра из кристаллических оксидов по реакции:
Ме2О + UO3 = Me2UО4 (Me – щелочной металл и Ag),
используя аналогичные энтальпии образования кристаллических молибдатов и уранатов щелочных металлов и Ag (I).
5. Определить изменение энтальпии в реакции образования кристал-
лического вольфрамата рубидия из кристаллических оксидов по реакции:
Ме2О + WO3 = Me2WО4 (Me – щелочной металл),
используя изменения энтальпии в реакциях образования кристаллических
43
молибдатов и вольфраматов щелочных металлов.
6. Определить изменение энтальпии в реакции образования кристал-
лического дихромата рубидия из кристаллических оксидов по реакции:
Ме2О + 2СrO3 = Me2Cr2О7 (Me – щелочной металл),
используя аналогичные изменения энтальпии образования кристаллических хроматов Na, К, Rb,Cs и дихроматов Na, К, Cs.
7. Определить стандартную энтальпию образования кристаллического селената серебра, используя изменения энтальпий образования кристаллических сульфатов и селенатов щелочных металлов из оксидов по реакциям:
Ме2О + SO3 = Me2SО4 ,
Ме2О + SeO3 = Me2SeО4, (Me – щелочной металл).
8. Определить стандартную энергию Гиббса образования кристал-
лического теллурата натрия, используя стандартные энтальпии и энергии Гиббса образования кристаллических солей натрия состава Ме2ЭО4 (Э – S, Se,
Те, Cr, Mo, W).
9.Определить стандартную энтальпию образования кристаллического фторида галлия GaF3, используя стандартные энтальпии образования кристаллических галогенидов галлия и алюминия.
10.Определить стандартную энтальпию образования кристаллического фторида индия InF3, используя стандартные энтальпии образования кристаллических галогенидов индия и алюминия.
11.Определить стандартную энтропию кристаллического полисульфида натрия состава Na2S3, используя зависимость стандартной энтропии
44
кристаллических Na2S и полисульфидов (Na2S2, Na2S3, Na2S4) от количества
молей серы в их составе.
12.Определить стандартную энтальпию образования кристаллического гексагидрата сульфата бериллия и тригидрата сульфата магния, используя стандартные энтальпии образования кристаллогидратов сульфатов бериллия и магния.
13.Определить стандартную энтальпию образования кристаллического гексафторураната натрия NaUF6, используя изменения энтальпии в реакциях типа:
MeF +UF5 = MeUF6,
MeF + WF5 = MeWF6 (Me – щелочной металл).
14. Определить стандартную энтальпию образования кристаллического гексафторураната лития LiUF6, используя изменения энтальпии в реакциях типа:
MeF +UF5 = MeUF6,
MeF + WF5 = MeWF6 (Me – щелочной металл).
15. Определить стандартную энтальпию образования кристал-
лического дихромата рубидия Rb2Cr2O7, используя стандартные энтальпии образования кристаллических хроматов и дихроматов натрия, калия и цезия.
16. Определить стандартную энтропию кристаллического оксида таллия
Tl2O3, используя зависимость стандартной энтропии кристаллических оксидов элементов подгруппы алюминия (Al, Ga, In, Tl) от суммы чисел электронных слоёв у атомов, образующих оксид.
17. Определить стандартную энтальпию образования кристаллического иодида нонаамминолова [Sn(NH3)9]I2, используя стандартные энтальпии образования кристаллических бромидов и иодидов аммиакатов олова (II).
45
18.Определить стандартную энтальпию образования кристаллического хлорида триамминсвинца [Рb(NН3)3]Сl2, используя стандартные энтальпии образования кристаллических бромидов и хлоридов аммиакатов свинца (II).
19.Определить стандартную энерги Гиббса образования кристалличе-
ского оксида европия ЕuO, используя стандартные энтальпии образования и энергии Гиббса образования кристаллических оксидов щёлочно-земельных металлов, бериллия, магния и европия. Полученную величину сравнить со значением, приведенным в справочнике [3].
20. Определить стандартную энтальпию образования кристаллического двойного хромата самария и калия KSm(CrО4)2, используя изменения энтальпии в следующих реакциях:
0,5M2O + 2CrO3 + 0,5Sm2O3 = МSm(СrO4)2 ,
М2О + CrO3 = М2СrO4 ( М – Na, К, Rb,Cs)
21. Определить стандартную энергию Гиббса образования кристалличе-
ского молибдата бериллия, используя стандартные энтальпии образования и энергии Гиббса образования кристаллических молибдатов элементов IIA-
подгруппы Периодической системы и марганца (II). Полученную величину сравнить со значением, приведенным в справочнике [3].
22.Определить стандартную энергию Гиббса образования теллурат-иона
вводном растворе, используя стандартные энтальпии и энергии Гиббса образования ионов состава ЭО42- в водном растворе (Э – S, Se, Те, Сr, Мо, W).
23.Определить стандартную энергию Гиббса образования селенат-иона в водном растворе, используя стандартные энтальпии и энергии Гиббса образования ионов состава ЭО42- в водном растворе (Э – S, Se, Те, Сr, Мо, W).
24.Определить стандартную энтальпию образования кристаллического тетрагидрата хлорида никеля (II), используя стандартные энтальпии
46
образования кристаллических хлоридов кобальта (II) и никеля (II) (безводных
солей и их кристаллогидратов).
25.Определить стандартную энергию Гиббса образования иона бария в водном растворе, используя стандартные энергии Гиббса образования в водном растворе ионов щелочных и щёлочно-земельных металлов. Обратить внимание на особенности свойств ионов лития и бериллия.
26.Определить rFr+ – радиус иона франция, используя взаимосвязь стандартной энтропии и ионных радиусов щелочных металлов rMe+ (данные для лития не использовать).
6.3.Задания повышенной сложности
1.Определить при помощи МСР плотность 63 %-й азотной кислоты при
343,15 К нa основании данных табл. 2 Приложения. Использовать несколько вариантов расчёта, найти среднее значение плотности .
2. Найти Н обр 298 н-нонана С9Н20(г) и н-декана С10Н22(г) при помощи МСР,
пользуясь справочными данными [4] о Н обр 298 от метана СН4(г) до октана С8Н18(г) включительно.
3. Найти молярную теплоёмкость кристаллического триоксида молибдена
Ср,298 (МоО3) при помощи МСР, пользуясь справочными данными [4] о
молярной теплоёмкости Ср,298 кристаллических оксидов элементов
IV и V периодов Периодической системы Д. И. Менделеева при 298,15 К.
4.Определить плотность водных растворов хлорида франция FrCl при моляльных концентрациях m = 0,5; 1,0 и 1,5 моль/кг Н2О и Т = 298,15 К на основании данных табл. 1 Приложения, используя МСР.
5.Определить стандартную энтальпию образования кристаллического двойного хромата лантана и калия KLa(CrО4)2 , используя МСР и изменения энтальпии в следующих реакциях:
0,5М2О + 2СrO3 + 0,5Lа2О3 = МLа(СrO4)2,
47
М2О + CrO3 = М2СrO4 ( М – Na, К, Rb,Cs)
6. Определить стандартную энтальпию образования кристаллического двойного хромата неодима и калия KNd(CrO4)2 , используя МСР и изменения энтальпии в следующих реакциях:
0,5М2О + 2СrО3 + 0,5Nd2О3 = MNd(CrO4)2 ,
М2О + СrO3 = М2СrO4 (М – Na, К, Rb, Cs)
7. Определить стандартную энтальпию образования кристаллического вольфрамата цезия, используя МСР и изменения энтальпий для реакций образования кристаллических вольфраматов и молибдатов из оксидов:
Ме2O + WO3 = Me2WO4,
Ме2O + МoО3 = Ме2МоO4 (Me – щелочной металл).
8. Определить стандартные энтропию и энергию Гиббса образования кристаллического теллурата натрия, используя МСР и стандартные энтальпии и энергии Гиббса образования кристаллических солей натрия состава Na2ЭО4
(Э – S, Se, Те, Cr, Mo,W).
9.Определить стандартные энтропию и энергию Гиббса образования кристаллического молибдата бериллия, используя МСР и стандартные энтальпии и энергии Гиббса образования кристаллических молибдатов элементов IIA-подгруппы Периодической системы и марганца (II).
10.Рассчитать константу термической диссоциации дихромата лития при
298 К в соответствии с реакцией:
Li2Cr2O7(кр) = Li2CrO4(кр) + CrO3(кр)
48
Необходимую величину стандартной энтальпии образования кристаллического дихромата лития найти, используя МСР и стандартные энтальпии образования кристаллических хроматов и дихроматов лития, натрия,
калия и цезия. Величину стандартной энтропии кристаллического дихромата лития S 298 (Li2Cr2O7) найти, используя методику аддитивного расчёта.
11. Определить изменение энтальпии (Т = 298,15 К) при гидролизе дихромата серебра в соответствии с уравнением реакции:
Ag2Cr2O7(кр) + 2HOH (ж) = Ag2O(кр) + 2H2CrO4(р-р).
Для расчёта неизвестного значения энтальпии образования кристаллического дихромата серебра использовать МСР и изменения энтальпии при образовании кристаллических хроматов и дихроматов щелочных металлов и серебра из соответствующих оксидов.
Приложение
Таблица 1
Плотность водных растворов хлоридов металлов (г/см3) IА-подгруппы Периодической системы Д. И. Менделеева при 298,15 К и различных моляльных концентрациях (по данным [5])
m, |
|
|
|
|
|
|
моль |
LiCl |
NaCl |
KCl |
RbCl |
CsCl |
FrCl |
кг Н2О |
|
|
|
|
|
|
0,5 |
1,0091 |
1,0172 |
1,0199 |
1,0401 |
1,0596 |
- |
|
|
|
|
|
|
|
1,0 |
1,0214 |
1,0363 |
1,0415 |
1,0811 |
1,1191 |
- |
|
|
|
|
|
|
|
1,5 |
1,0315 |
1,0547 |
1,0620 |
- |
1,1757 |
- |
|
|
|
|
|
|
|
Для m=0 (чистая вода) =0,99705 г/см3.
49
Таблица 2
Плотность водных растворов НNO3 (г/см3) при различных температурах (по данным [5])
|
|
Температура, К |
|
|
ω, мас.% |
|
|
|
|
273,15 |
323,15 |
343,15 |
373,15 |
|
|
|
|
|
|
0 (чистая вода) |
0,99984 |
0,98804 |
0,97777 |
0,95836 |
|
|
|
|
|
10 |
1,0606 |
1,0403 |
1,0306 |
1,0083 |
|
|
|
|
|
20 |
1,1255 |
1,0968 |
1,0833 |
1,0598 |
|
|
|
|
|
30 |
1,1945 |
1,1569 |
1,1403 |
1,1122 |
|
|
|
|
|
40 |
1,2649 |
1,2170 |
1,1968 |
1,1638 |
|
|
|
|
|
50 |
1,3327 |
1,2745 |
1,2500 |
1,2118 |
|
|
|
|
|
60 |
1,3931 |
1,3261 |
- |
1,2547 |
|
|
|
|
|
63 |
1,4091 |
1,3398 |
- |
1,2661 |
|
|
|
|
|
Таблица 3
Стандартные энтальпии образования кристаллических уранатов, хроматов и молибдатов (кДж/моль) при 298,15 К
Соединение |
– Н обр 298 |
Соединение |
– Н обр 298 |
Соединение |
– Н обр 298 |
|
|
|
|
|
|
Li2UO4 |
l973,l±l,3 |
Cs2CrO4 |
1434,8±1,8 |
NaNd(CrO4)2 |
2653,6±8,8 |
|
|
|
|
|
|
Na2UO4 |
1870,5±3,6 |
Ag2CrO4 |
733,4±3,4 |
NаSm(СrO4)2 |
2614,5±8,8 |
|
|
|
|
|
|
K2UO4 |
|
Hg2CrO4 |
738,0 |
Li2MoO4 |
1526,0±0,8 |
|
|
|
|
|
|
Rb2UO4 |
|
Т12СrO4 |
959,9 |
Na2MoO4 |
1473,9±0,4 |
|
|
|
|
|
|
Cs2UO4 |
|
Na2Cr2O7 |
1988,6±3,9 |
K2MoO4 |
1503,5±1,0 |
|
|
|
|
|
|
Na2U2O7 |
|
К2Сr2O7 |
2070,9±3,4 |
Rb2MoO4 |
1498,7±0,6 |
|
|
|
|
|
|
Cs2U2O7 |
|
Cs2Cr2O7 |
2098,1±2,9 |
Cs2MoO4 |
1519,7±0,4 |
|
|
|
|
|
|
Li2CrO4 |
|
(NH4)2Сr2О7 |
1813,5±1,7 |
Ag2MoO4 |
841,7±4,2 |
|
|
|
|
|
|
Nа2СrO4 |
|
(NH4)2Сr3О10 |
586±6 |
Hg2MoO4 |
906,8 |
|
|
|
|
|
|
К2СrO4 |
|
NaLa(CrO4)2 |
2680,8±8,8 |
Tl2MoO4 |
1070,5 |
|
|
|
|
|
|
Rb2CrO4 |
1414,2±1,9 |
NaPr(CrO4)2 |
2677,5±8,8 |
МnМoO4 |
1195,6±0,9 |
|
|
|
|
|
|
50
Таблица 4
Стандартные энтальпии образования кристаллических сульфатов,
селенатов, теллуратов и вольфраматов (кДж/моль) при 298,15 К
Соединение |
– Н обр 298 |
Соединение |
– Н обр 298 |
Соединение |
– Н обр 298 |
|
|
|
|
|
|
Li2SO4 |
1442,0±0,4 |
Li2SeO4 |
1130,1 |
Cs2SeO4 |
1139,8 |
|
|
|
|
|
|
Na2SO4 |
|
Na2SeO4 |
1070,1 |
Li2WO4 |
1609,4 |
|
|
|
|
|
|
K2SO4 |
|
K2SeO4 |
1125,1 |
Na2WO4 |
1552,8 |
|
|
|
|
|
|
Rb2SO4 |
|
Rb2SeO4 |
1119,2 |
K2WO4 |
1585,6 |
|
|
|
|
|
|
Cs2SO4 |
1449,1±0,5 |
- |
- |
- |
- |
|
|
|
|
|
|
Таблица 5
Стандартные энтальпии образования кристаллических безводных солей и их кристаллогидратов (кДж/моль) при 298,15 К
Соединение |
– Н обр 298 |
|
|
UO2SO4 |
1851,7 |
|
|
UO2SO4·H2O |
2135,9 |
|
|
UO2SO4·2,5H2O |
2617,0 |
|
|
UO2SO4·3H2O |
2756,4 |
|
|
UO2SO4·3,5H2O |
2910,9 |
|
|
UO2(NO3 )2 |
1352,6 |
|
|
UO2(NO3 )2·H2O |
1670,4 |
|
|
UO2(NO3 )2·2H2O |
1985,7 |
|
|
UO2(NO3 )2·3H2O |
2287,9 |
|
|
UO2(NO3 )2·6H2O |
3178,3 |
|
|
BeSO4 |
1205,2 |
|
|
BeSO4·H2O |
1516,3 |
|
|
BeSO4·2H2O |
1823,6 |
|
|
BeSO4·3H2O |
2127,5 |
|
|
BeSO4·4H2O |
2428,5 |
|
|
MgSO4 |
1291,7 |
|
|
Соединение |
– Н обр 298 |
|
|
MgSO4·H2O |
1615,8 |
|
|
MgSO4·2H2O |
1906,7 |
|
|
MgSO4·4H2O |
2509,1 |
|
|
MgSO4·6H2O |
3099,8 |
|
|
UO2F2 |
1674,2 |
|
|
UO2F2·1,6H2O |
2154,4 |
|
|
UO2F2·2H2O |
2270,3 |
|
|
UO2F2·3H2O |
2558,3 |
|
|
UO2F2·4H2O |
2845,4 |
|
|
NiCl2 |
305,2 |
|
|
NiCl2·2H2O |
918,5 |
|
|
NiCl2·6H2O |
2114,1 |
|
|
CoCl2 |
311,1 |
|
|
CoCl2·2H2O |
920,6 |
|
|
CoCl2·4H2O |
1526,0 |
|
|
CoCl2·6H2O |
2120,8 |
|
|