8. Вычисление свободной энергии процессов

Задание VIII. Рассчитать изменение энергии Гиббса и энергии Гельмгольца.

211. Вычислить изменение энергии Гиббса для процесса перехода 1 моль жидкого бензола при температуре кипения 80,1 °С и давлении Р₁ в газообразный при Р₂ и обратно для трех случаев: 1) Р₁ = 1,013·10⁵ Па и Р₂ = 9,11·10⁴ Па; 2) Р₁ = 1,013·10⁵ Па и Р₂ = 1,013·10⁵ Па; 3) Р₁ = 101,3 10⁵ Па и Р₂ = 1,114 10⁵ Па.

212-217. Найти изменение энергии Гиббса при сжатии 1 моль указанной жидкости от Р₁ до Р₂ при 0 °С. Сжимаемостью жидкости в указанном интервале давлений пренебречь (табл.8.1).

Таблица 8.1

Номер задачи	Жидкость	Плотность, г/см^3	Давление, Па∙10^5
			Р1	Р2
212 213 214 215 216 217	Тетрахлорметан Анилин Нитробензол Хлорбензол Хлороформ Бензол	1,633 1,039 1,223 1,128 1,526 0,879	1,013 0,506 1,013 1,216 1,013 1,013	10,13 4,05 6,078 9,72 8,10 5,065

218. При 25 °С энтропии ромбической и моноклинной серы соответственно равны 31,88 и 32,55 Дж/(моль·К), а теплоты образования равны 0,00 и 0,30 кДж/моль. Рассчитать G и A для процесса S_ромб → S_мон при 25 °С. Приближенно различием плотностей обеих модификаций серы пренебречь.

Какая из двух модификаций серы является более устойчивой при 25 °С? Дайте приближенную оценку температуры перехода, при которой обе модификации серы находятся в равновесии, принимая для S и H значения при 25 °С.

219-227. Найти G и А химических реакций из электрохимических данных. Изменением объемов твердых и жидких веществ при реакции пренебречь (табл.8.2).

Таблица 8.2

Номер задачи	Реакция	Температура, С	Е, В
219	Ag + ^1/2Cl2(г) = AgCl(т)	17	1,132
220	2Hg + Cl2(г) = Hg2Cl2(т)	25	1,085
221	AgCl(т) + ^1/2H2(г) = Ag + HCl(aq)	25	0,224
222	Zn + Cl2(г) = ZnCl2(aq)	25	2,123
223	Cu + Cl2(г) = CuCl2(aq)	25	1,023
224	Cd + Cl2(г) = CdCl2(aq)	25	1,763
225	Cu + ^1/2Cl2(г) = CuCl2(т)	25	0,839
226	Co(т) + Cl2(г) = CoCl2(aq)	25	1,637
227	Sn + Cl2(г) = SnCl2(aq)	25	2,496

228-235. Вычислить изменения энергии Гиббса при изотермном сжатии газа от Р₁ до Р₂; газы считать идеальными (табл.8.3).

Таблица 8.3

Номер задачи	Газ	Количество газа	Температура, С	Давление, Па ·10^5
				Р1	Р2
228	Кислород	0,005 м^3	0	0,1013	1,013
229	Азот	7 г	27	0,506	3,04
230	Хлор	0,002 м^3	25	1,013	10,13
Окончание табл.8.3
Номер задачи	Газ	Количество газа	Температура, С	Давление, Па ·10^5
				Р1	Р2
231	Водород	0,01 м^3	100	0,506	5,065
232	Кислород	20 г	25	1,013	15,20
233	Фосген	0,01 м^3	20	1,013	10,13
234	Оксид углерода	0,003 м^3	25	0,1013	2,026
235	Сероводород	0,001 м^3	25	1,013	2,026

236. Энтропия 1 моль графита равна 5,74, алмаза 2,38 Дж/град. при 25 °С. Теплота сгорания алмаза превышает теплоту сгорания графита на 752 Дж. Вычислить изменение энергии Гиббса при изотермном переходе графита в алмаз. Какой вывод можно сделать из найденного результата?

237. Вычислить W, Q, H, U, G, A, S для изотермного сжатия 1 моль идеального газа от Р₁ = 5,065·10⁵ до Р₂ = 10,13·10⁵ Па при 500 °С.

238. Определить изменение энергии Гельмгольца и внутренней энергии при обратимом испарении 1 моль брома при давлении 1,013·10⁵ Па и температуре кипения –7,3 °С. Теплота испарения брома 31,0 кДж/моль.

239. Определить G, A и S при испарении 1 моль воды при 100 °С и 1,013·10⁵ Па, если удельный объем жидкой воды 1,044·10⁴ м³/кг, удельный объем газа 1,673 м³/кг, изменение энтальпии в процессе парообразования воды 2271,5 кДж/кг.

240. Теплота плавления льда при 0 °С равна 335 Дж/г. Удельная теплоемкость воды 4,184 Дж/(г·К). Удельная теплоемкость льда 2,01 Дж/(г·К). Найти G, H и S для процесса превращения 1 моль переохлажденной воды в лед при –5 °С.