Problema 1 Reactia de amfoterizare a aluminiului Se da reactia: Al (s) + AlF 3(g) --> AlF (g), precum si presiunile partiale ale componentelor gazoase in functie de temperatura: a) considerand presiunea de vapori a Al(l) neglijabila, sa se calculeze constanta de echilibru pentru fiecare temperatura b) considerand variatia entalpiei cu temperatura neglijabila pe acest interval, sa se gaseasca o metoda grafica de determinare a acesteia c) sa se calculeze energia libera a reactiei, precum si variatia de entropie Date: R (J mol -1 K -1 ) 8.3144 T (K) P AlF (atm) P AlF3 (atm) K P ln K P 1/T (K -1 ) 1199.189.171.3948-7.837133.834 13.54.188.8717-7.451199.818 161.31.17.5487-5.971788.793 198.39.75.799-4.839786.77 133.559.11.144361-4.389.756 Fluxul de calcul: K P = (P AlF ) 3 /P AlF3 ln K P = -ΔH/(R T) + A (Ecuatia dreptei lnk P = f(1/t) cu panta "m") ΔH=m R ΔG = -R T ln K P ΔS = (ΔH-ΔG)/T ln K P = f(1/t) ln Kp 1/T (K -1 ).75.77.79.81.83.85-3 -4-5 -6-7 -8-9 ln KP Linear (ln KP) y = -461x + 3.713 Panta dreptei ΔH (kj mol -1 ) ΔG (kj mol -1 ) ΔS (J mol -1 K -1 ) 78.13 55.8 71.64 55.576-461 384.8 6.6 55.3 5.3 55.761 46.6 55.17
Problema In procedeul de sinteza a acidului sulfuric se obtine in etapele finale acid sulfuric fumans sau oleum (H SO 4 55%; SO 3 45%). Stiind ca se obtin 1 kg oleum/h, sa se gaseasca: a) cantitatea de apa necesara transformarii oleumului obtinut dupa 16h (impartit in cantitati egale) in diverse solutii de concentratii comerciale (date mai jos) precum si masa finala a acestor solutii; b) cantitatea de pirita necesara obtinerii SO 3 din oleumul obtinut dupa 16h, precum si obtinerii a 5% din cantitatea de H SO 4 din oleumul respectiv, presupunand un randament de transformare totala de 8% Date: t (h) 16 randament (%) 8 moleum (kg) moleump (kg mhoreactie mhso4final (kg) 16 3 3.4 35.4 ci mhdiluare mhoutilizat msolutie (kg) 98.71918367 3.95918367 35.95918367 5 35.4 38.48 7.48 49 36.6783673 39.9183673 71.91836735 5 15.7 18.96 14.96 1 317.16 3.4 35.4 nso3nec (kmol nfespr (kmomfespractic (kg) 1.34897959.843114 11.173469 Fluxul de calcul: m oleum =1*t; (unde t = nr. de h) m oleump =m oleum /i t (unde i t = nr. de conc. date) Pe langa diluare, la adaugarea de H O are loc reactia: H + SO 3 --> H SO 4 SO 3 si H O reactioneaza in raport de masa 8:18 = 4:9 m HOreactie = 9/4*m SO3 = 9*m oleump *,45/4 n HSO4final = n HSO4initial + n SO3initial = m oleump *(,55/98 +,45/8) m HSO4final = 98*n HSO4final = m oleump *(,55 + (,45*98/8)) m HOdiluare = m HSO4final *(1-c i )/c i m HOtotal = m HOreactie +m HOdiluare m solutie = m HSO4final *1/c i n SO3necesar = n SO3initial +,5*n HSO4initial = m oleum *(,45/8 +,5*,55/98) Reactia de obtinere a SO3 este: 4FeS + 11O --> Fe O 3 + 8SO 8SO + 4O --> 8SO 3 Se vede ca FeS si SO 3 sunt in raport molar 1:, n FeSteoretic = n SO3necesar /; n FeSpractic = n FeSteoretic *1/randament = n SO3necesar *5/randament m FeSpractic = 1*n FeSpractic
Problema 3 In tabelul de mai jos este data variatia capacitatii molare a unui compus in functie de temperatura. a) Sa se reprezinte grafic aceasta variatie, precum si aproximarea derivatei sale; b) folosind valorile acestei aproximatii sa se gaseasca intervalul de temperatura pe care are loc cel mai mare salt si, presupunand ca derivata se pastreaza constanta pe acest interval, sa se reprezinte grafic si capacitatea calorica pe acest interval din 1 in 1 Kelvini T (K) C P (cal*mol/kdc P /dt (cal*mt1 T Derivata pet (K) C P detaliu (cal*mol/k) 1.45-1 1. 1.45 1.47..445 3.35.135 3.645444444 3 4.116.764 4.845666667 4 4.493.377 5 1.45888889 5 4.598.15 6 1.46111111 6 4.518 -.8 7 1.446333333 7 4.315 -.3 8 1.646555556 8 4.38 -.77 9 1.846777778 9 3.719 -.319 1.47 1 3.383 -.336 11 3.47 -.336 1.7 -.35 13.414 -.38 Grafic derivata 14.18 -.86.5 15 17 19 1 1.867 1.418 1.63.787 -.61 -.1 -.167 -.19 16 18 1.63 1.3.916.675 -.37 -.188 -.147 -.11..15.1.5 3.578 -.97 4.494 -.84 5.41 -.73 -.5 6.359 -.6 7.35 -.54 1 T (K) 3 4 8.59 -.46 9.19 -.4 3.186 -.33 Flux de calcul: dc P /dt (C P -C P1 )/(T -T 1 ) Intervalul saltului este cel pentru care dc P /dt este maxim Evident C Pi = dc P /dt*(t -T 1 )+C Pi-1 = dc P /dt*1+c Pi-1 dcp/dt (cal*mol/k)
5 4.5 4 3.5 3.5 1.5 1.5 Grafic 1 3 4 CP (cal*mol/k) CP detaliu (cal*mol/k) T (K) Problema 4 Sa se gaseasca constantele de aciditate (K a ) pentru speciile acide de tipul HA, astfel incat la concentratiile date, gradul de ionizare (α) sa fie de:,1%; 1%; 1%; 5%; 5%; 75%; 9%; 99% si 99,999% (Se considera un solvent aprotic, inert) a) Sa se verifice daca se poate realiza o titrare acido-bazica cantitativa a celui mai slab acid (la concentratie maxima) cu cel mai tare acid (la concentratie minima)? Dar a celui mai slab acid (la concentratie,5 M) cu cel mai tare acid (la concentratie 1M)? (Se considera sol. apoase) b) Pentru ambele cazuri, unde este posibil, sa se determine volumul de titrant necesar titrarii,1 moli acid slab C HA (mol/l) I.1 1 1 5 5 75 9 99 99.999 II III IV.1 1. 7.996 5.954 5.79 4.31 3.648 3.9.9-1..5 9.31 7.97 5.55 4.38 3.6.949.393 1.31-1.699.1 9. 6.996 4.954 4.79 3.31.648.9 1.9 -..1 8. 5.996 3.954 3.79.31 1.648 1.9.9-3. V VI VII VIII IX
.5 7.31 5.97 3.55.38 1.6.949.393 -.69-3.699.1 7. 4.996.954.79 1.31.648.9 -.991-4..15 6.83 4.8.778 1.93 1.15.47 -.85-1.167-4.176. 6.699 4.695.653 1.778 1..347 -.1-1.9-4.31.5 6.6 4.598.556 1.681.93.5 -.36-1.389-4.398.3 6.5 4.519.477 1.6.84.171 -.386-1.468-4.477.35 6.455 4.45.41 1.535.757.14 -.453-1.535-4.544.4 6.398 4.394.35 1.477.699.46 -.511-1.593-4.6.45 6.346 4.34.31 1.46.648 -.5 -.56-1.644-4.653.5 6.31 4.97.55 1.38.6 -.51 -.67-1.69-4.699.6 6.1 4.17.176 1.31.53 -.13 -.687-1.769-4.778.7 6.154 4.151.19 1.34.456 -.197 -.754-1.836-4.845.8 6.96 4.93.51 1.176.398 -.55 -.81-1.894-4.93.9 6.45 4.41. 1.15.347 -.36 -.863-1.946-4.954 1 6. 3.996 1.954 1.79.31 -.35 -.98-1.991-5. 5.699 3.695 1.653.778. -.653-1.1 -.9-5.31 3 5.5 3.519 1.477.6 -.176 -.89-1.386 -.468-5.477 4 5.398 3.394 1.35.477 -.31 -.954-1.511 -.593-5.6 5 5.31 3.97 1.55.38 -.398-1.51-1.67 -.69-5.699 pka ac slab pka ac tare pka ac slab in apa pka ac tare in apa Titrare posibila? V titrant (ml) 5.31-1. 5.3 Nu - pka ac slab pka ac tare pka ac slab in apa pka ac tare in apa Titrare posibila? V titrant (ml) Fluxul de calcul: K a = (Ceq H+ ) (Ceq A )/(Ceq HA ) = α C HA /(1-α) pka = -lg(ka) (in solvent aprotic) Daca pka 1 > pka, atunci acidul este mai tare Daca pka > 14 atunci pka = 14 si daca pka < atunci pka = (efectul de nivelare a solventului apa) 6.31-5. 6.3 Da 1 Conditia de titrare cantitativa: pka ac slab - pka ac tare > 6 V titrant = nmoli/(c ac tare ) =,1/C ac tare Problema 5
Sa se calculeza prin doua metode, valoarea energiei de activare a reactiei de diazotare a anilinei, avand date valoarea constantei cinetice la anumite temperaturi. t(ºc) 65 7 75 78 k (1/s).8.7 5.1 16 Suport teo retic E E a a RT1T k ln T1 T k1 Rtg pentru graficul lnk f(1/t) R = 8.314 J/molK a) Calcul direct T(K) 93.15 973.15 13.15 153.15 93.15-3453.54 3434.167 37897.7 973.15 3453.54-3416.954 3397.1 13.15 3434.167 3416.9538-34146. 153.15 37897.71 3397.141 34146.174-4 3 y = -39339x + 4.13 E a mediu b) Metoda grafica 3877.117 J/molK 1/T(1/K).1835.17591.97737.95 lnk -.51363 -.385467 1.69454.77589 lnk 1.94.96.98-1.1.1.14.16.18.11 - -3 1/T Rezulta: Ea = 3764.446 J/molK