Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings Universitet Datum för tentamen Sal Tid Kurskod Provkod Kursnamn/benämning Provnamn/benämning Institution Antal uppgifter (som ingår i tentamen) Jour/Kursansvarig (ange vem som besöker salen)
2010-12-18 KÅRA 08-12 TFKE17 TEN1 Fysikalisk kemi, termodynamik Skriftlig tentamen IFM 6
Telefon under skrivtid
1387 el. 070-517 10 88 1380 el. 073-553 5606 9 + 11 Rita Fantl / 1381/
[email protected]
Besöker salen ca kl. Kursadministratör
Nils-Ola Persson Lars Ojamäe
Tillåtna hjälpmedel
Räknedosa, formelsamling (6 st. A4-sidor), vitt kort.
Övrigt
Godkänt vid halva poängsumman. Tankegångar och beräkningar skall redovisas. Rutigt
Vilken typ av papper ska användas, Antal exemplar i påsen
25
Tentamen i fysikalisk kemi Termodynamik (TFKE17), 101218, kl. 08.00 - 12.00. Tryckenheter: 1 bar = 105 Pa, 1 atm. = 1,01325·105 Pa = 760 torr. Temperaturen förutsätts vara 25 oC om inte annat anges. 1. a) En tub med syrgas innehåller 5,40 kg O2(g). Dess volym är 20,0 dm3 och temperaturen är 25,0 oC. Räkna ut trycket i tuben under förutsättning att gasen är: i) ideal ii) en van der Waals´gas med konstanterna a = 1,364 atm·dm3·mol2 och b = 3,19·102 dm3·mol1. (6 p) b) Vad är kännetecknar den kritiska punkten för en icke-ideal gas? (2 p) c) Vad är innbörden av att två olika gaser är i korresponderande tillstånd? Svaret skall bl. a. beröra kompressibilitetsfaktorn. (2 p) 2. a) Vad representerar beteckningen fusH ? (2 p) b) Glukos kan bilda mjölksyra enligt: C6H12O6(s) 2 CH3CHOHCOOH(s) Standardbildningsentalpierna för glukos och mjölksyra är –1274,5 och –694,0 kJ/mol, respektive. De molära värmekapaciteterna är 218,2 och 127,6 J K-1 mol-1 vid 298 K. Beräkna entalpiändringen för reaktionen av glukos till mjölksyra vid temperaturen 310 K. (Antag därvid att värmekapaciteterna är temperaturoberoende i intervallet 298 till 310 K.) (8 p)
3.
Den normala kokpunkten för bensen är 353,24 K. Ångtrycket över bensen i vätskeform är 1,00·104 Pa vid 20,0 ○C. Beräkna den molära förångningsentalpin och den molära förångningsentropin för bensen. Beräkna även ångtrycket vid 277,0 K. (10 p)
4. a)
Vid framställning av generatorgas (gengas) spelar nedanstående jämvikt stor roll: CO2(g) + C(s) ⇄ 2 CO(g). Räkna ut jämviktskonstanten vid 25oC och 950 oC ur följande tabelladata som gäller vid 25 0C (entalpier kan inte anses som temperaturoberoende): Ämne C(s) CO(g) CO2(g)
fHθ (kJ/mol) 0 -110,53 -393,51
fGθ (kJ/mol) 0 -137,17 -394,36
cp (JK mol-1) 8,527 29,14 50,91 -1
(8 p) b) Om gengasaggregatet som används är försett med en kompressor som trycker in större gasmängd med samma utgångssammansättning i behållaren, kommer då vår reaktion att drivas åt höger eller vänster. (Detta kan anses vara ekvivalent med volymsminskning.) (2 p)
5. a) Vad är aktiviteten för ett fast ämne? Vad är aktiviteten för en en ideal gas? (2 p) b) En viss mängd kloroform blandas med en viss mängd aceton i ett evakuerat kärl (vätskorna är fullt blandbara). När jämvikt ställt in sig finns både vätskefas och gasfas i kärlet. Aktiviteterna för kloroform och aceton i denna vätskeblandning är 0,176 och 0.585, respektive. Ångtrycket är för ren kloroform 221,8 torr och för ren aceton 263,1 torr vid den aktuella temperaturen 28.15○C. Vad är gasfasens tryck? (4 p) c) Det osmotiska trycket uppmättes till 0,00194 atm då 20,0 g polyisobutylen lösts i 1,000 liter bensen vid temperaturen 298 K. Bestäm molmassan för polyisobutylen. (4 p)
6. a)
Temperatur
xB Ovanstående fasdiagram visar systemet CaCl2 - KCl med beteckningarna A resb. B och skalan för sammansättning i molbråk. Systemet är avbildat i gränsområdet fast fas - vätska, och y-axeln beskriver temperatur. CaCl2 smälter vid 772 oC och KCl vid 776 oC. En förening, CaKCl3 (C) existerar, och smälter vid en något lägre temperatur. a) Ange vilka faser som finns i områdena 1 - 8. (Vätskors molekylära sammansättning behöver inte anges.) (6 p) b) Ange var en eller flera eutektiska punkter är belägna, och vad dessa punkter innebär. (2 p) c) Vad innebär det att en kemisk förening smälter inkongruent (peritektiskt)? (2 p)
