Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Уфимский государственный авиационный технический университет»
Методические указания
К выполнению расчетно-графической работы по дисциплине
«Прикладная химия пожарной безопасности»
Часть 2. Физическая и коллоидная химия
Уфа 2012
Составитель:
___________ Исаева О.Ю. ________ 2012 г.
Рассмотрено на заседании кафедры «___» _____________ 2012г.
Зав. кафедрой
___________ Султанов Ф.Ф.
«_____» _______________ 2012 г.
Рассмотрено на заседании
научно-методического Совета
по направлению подготовки специалиста 280705 «Пожарная безопасность»
«____»___________2012 г. (протокол №___)
Председатель научно-методического Совета
____________ к.т.н., доцент Ф.Ф. Султанов
Требования к оформлению расчетно-графической работы
При оформлении РГР необходимо придерживаться следующих правил:
1. Расчетно-пояснительная записка оформляется на одной стороне листа формата А4 (210*297 мм) в рукописном (разборчиво, без сокращений) или компьютерном варианте с соблюдением следующих размеров полей: левое – не менее 30 мм, правое – не менее 10 мм, верхнее – не менее 15 мм, нижнее - не менее 20 мм. Шрифт Times New Roman, кегль 14, полуторный интервал.
2. Страницы нумеруются арабскими цифрами. Первой страницей считается титульный лист (образец оформления титульного листа на след. странице). Номер на титульном листе не ставится. На последующих страницах номер проставляют по центру снизу.
3. На титульном листе необходимо указать ФИО, группу, номер варианта, дату сдачи РГР и подпись. Номер варианта соответствует номеру по списку в журнале.
Критерии результативности расчетно-графической работы
Без выполненной и сданной вовремя расчетно-графической работы студент к сдаче зачета не допускается.
Выполненную РГР студент сдает преподавателю. Получив проверенную работу, студент вносит исправления с учетом замечаний преподавателя, после чего следует очная защита работы.
РГР засчитывается преподавателем, если:
1. РГР выполнена и сдана в срок.
2. Номер варианта РГР соответствует номеру по списку в журнале.
3. Выполнен весь комплект задач РГР.
4. Студент знает теоретические основы темы и может обосновать решение задачи.
Образец титульного листа
Министерство образования и науки РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Уфимский государственный авиационный технический университет
Факультет защиты в чрезвычайных ситуациях
Кафедра пожарной безопасности
Расчетно-графическая работа по дисциплине
«Прикладная химия пожарной безопасности»
Вариант ХХ
Выполнил: студент гр. ПБ-ХХХ
Иванов А.А.
Проверил: к.т.н., доцент
Исаева О.Ю.
Дата сдачи: ХХ.ХХ.20__
Уфа 20___
Задание 1.
ВычислитеDH0х.р, ∆S0х.р. и DG0T реакции. Возможна ли реакция при температуре 298? Найти равновесную температуру.
Стандартные энтальпия образования, энтропия и энергия Гиббса образования веществ приведены приложении 1.
| Вариант | Реакция |
| СО(г) + 2Н2(г) = СН3ОН(г) | |
| N2(г) + 3H2(г) =2NH3(г) | |
| 2HBr(г) = H2(г) + Br2(г) | |
| N2(г) + O2(г) = 2NO(г) | |
| COCl2(г) = CO(г) + Cl2(г) | |
| 4 NH3(г) + 5 О2(г) = 4 NO(г) + 6 H2O (г) | |
| СН4(г) + 2О2(г) = СО2(г) + 2Н2О(г) | |
| CH3OH (г) + 3/2 O2(г) = CO2(г) + 2H2O (г) | |
| 2 H2S(г) = 2 Н2(г) + S2(г) | |
| 2Н2О(г) + O2(г) = 2Н2О2 (г) | |
| 2 СО(г) + O2(г) = 2 CO2(г) | |
| СО(г) + 2Н2O(г) = СО2(г) + Н2(г) | |
| 2NO(г) + O2(г) = 2NO2(г) | |
| 2 SO2(г) + O2 (г) = 2 SO3(г) | |
| 2NO(г) + Cl2(г) = 2 NOCl(г) | |
| 2 HCl(г) + O2(г) =2Н2О(г) + Cl2(г) | |
| H2(г) + Br2(г) = 2HBr(г) | |
| Cl2(г) +2HI (г) = I 2(г) + 2HCl(г) | |
| H2(г) + I2(г)= 2HI(г) | |
| 2СН3ОН(г) + О2(г) = 2НСОН(г) + 2Н2О(г) | |
| SO2(г) + Cl2(г) = SO2Cl2( (г) | |
| СО(г) + 2Н2(г) = СН4(г) + СО2(г) | |
| H2O(г) + Cl2(г) = 2HСl(г) + 1/2O2(г) | |
| 4NO(г) = 2N2O(г) + O2(г) | |
| 4HCl(г) + O2(г) = 2H2O(г) + 2Cl2(г) | |
| SO2(г) + NO2(г) = SO3(г) + NO(г) | |
| СO(г) + H2O(г) = СO2(г) + H2(г) | |
| С6Н6(г) +3Н2(г) = С6Н12(г) | |
| 2СН4(г) = C2H2(г) + 3H2(г) | |
| 2H2(г) + O2(г) = 2H2O(г) |
Задание 2.
При температурах Т1=298 К и Т2 рассчитать: тепловой эффект реакции полного сгорания веществ; изменение энтропии; изменение энергии Гиббса; константу равновесия.
Стандартные энтальпия образования, энтропия и энергия Гиббса образования веществ приведены приложении 1.
| Вариант | Вещество (в газ.состоянии) | Т2, К |
| толуол | ||
| этан | ||
| этиленгликоль | ||
| этин | ||
| бензол | ||
| этаналь | ||
| метановая кислота | ||
| этанол | ||
| диэтиловый эфир | ||
| бутен-1 | ||
| метаналь | ||
| гептан | ||
| циклогексан | ||
| глицерин | ||
| бутанол | ||
| ацетон | ||
| стирол | ||
| пропанол-2 | ||
| диметиловый эфир | ||
| метановая кислота | ||
| пентан | ||
| пропадиен | ||
| этилбензол | ||
| 2-метилпропан | ||
| циклопентан | ||
| пропанол-1 | ||
| бутадиен – 1,2 | ||
| этановая кислота | ||
| этилацетат | ||
| о-ксилол |
Задача 3.
Определить температуру кипения веществ при заданных значениях давления р. Температура кипения и энтальпии испарения при стандартном давлении приведены в приложении 2.
| Вариант | Вещество | Давление р, атм. | Вариант | Вещество | Давление р, атм. |
| Ag | 1,5 | CCl4 | |||
| Br2 | C2H6 | 3,5 | |||
| Cl2 | 2,5 | C6H6 | |||
| F2 | CH3OH | 2,5 | |||
| H2 | 3,5 | C2H5OH | |||
| He | Ag | ||||
| I2 | 3,5 | Br2 | 3,5 | ||
| N2 | Cl2 | ||||
| Na | 2,5 | F2 | 2,5 | ||
| Xe | H2 | ||||
| H2O | 1,5 | He | 1,5 | ||
| СS2 | I2 | ||||
| H2S | 2,5 | N2 | 2,5 | ||
| NH3 | Na | ||||
| CH4 | 3,5 | Xe | 3,5 |
Задача 4. Определить давление, при котором температура кипения веществ будет равна tкип. Температура кипения и энтальпии испарения при стандартном давлении приведены в приложении 2.
| Вариант | Вещество | tкип, ºС | Вариант | Вещество | tкип, ºС |
| H2O | He | ||||
| СS2 | I2 | ||||
| H2S | N2 | ||||
| NH3 | Na | ||||
| CH4 | Xe | ||||
| CCl4 | H2O | ||||
| C2H6 | СS2 | ||||
| C6H6 | H2S | ||||
| CH3OH | NH3 | ||||
| C2H5OH | CH4 | ||||
| Ag | CCl4 | ||||
| Br2 | C2H6 | ||||
| Cl2 | C6H6 | ||||
| F2 | CH3OH | ||||
| H2 | C2H5OH |
Задание 5.
Определите константу равновесия реакции, протекающей при стандартных условиях.
Напишите математическое выражение для константы химического равновесия.
Как надо изменить а) температуру, б) давление, в) концентрации веществ, чтобы сместить равновесие в сторону прямой реакции.
В каком направлении сместится химическое равновесие, если концентрацию всех реагирующих веществ увеличить в 2 раза?
| Вариант | Реакция |
| СО(г) + 2Н2(г) = СН3ОН(г) | |
| N2(г) + 3H2(г) =2NH3(г) | |
| 2HBr(г) = H2(г) + Br2(г) | |
| N2(г) + O2(г) = 2NO(г) | |
| COCl2(г) = CO(г) + Cl2(г) | |
| 4 NH3(г) + 5 О2(г) = 4 NO(г) + 6 H2O (г) | |
| СН4(г) + 2О2(г) = СО2(г) + 2Н2О(г) | |
| CH3OH (г) + 3/2 O2(г) = CO2(г) + 2H2O (г) | |
| 2 H2S(г) = 2 Н2(г) + S2(г) | |
| 2Н2О(г) + O2(г) = 2Н2О2 (г) | |
| 2 СО(г) + O2(г) = 2 CO2(г) | |
| СО(г) + 2Н2O(г) = СО2(г) + Н2(г) | |
| 2NO(г) + O2(г) = 2NO2(г) | |
| 2 SO2(г) + O2 (г) = 2 SO3(г) | |
| 2NO(г) + Cl2(г) = 2 NOCl(г) | |
| 2 HCl(г) + O2(г) =2Н2О(г) + Cl2(г) | |
| H2(г) + Br2(г) = 2HBr(г) | |
| Cl2(г) +2HI (г) = I 2(г) + 2HCl(г) | |
| H2(г) + I2(г)= 2HI(г) | |
| 2СН3ОН(г) + О2(г) = 2НСОН(г) + 2Н2О(г) | |
| SO2(г) + Cl2(г) = SO2Cl2( (г) | |
| СО(г) + 2Н2(г) = СН4(г) + СО2(г) | |
| H2O(г) + Cl2(г) = 2HСl(г) + 1/2O2(г) | |
| 4NO(г) = 2N2O(г) + O2(г) | |
| 4HCl(г) + O2(г) = 2H2O(г) + 2Cl2(г) | |
| SO2(г) + NO2(г) = SO3(г) + NO(г) | |
| СO(г) + H2O(г) = СO2(г) + H2(г) | |
| С6Н6(г) +3Н2(г) = С6Н12(г) | |
| 2СН4(г) = C2H2(г) + 3H2(г) | |
| 2H2(г) + O2(г) = 2H2O(г) |
Задание 6.
Вычислите константу равновесия реакции при следующих значениях равновесных концентраций.
| Вариант | Реакция | Равновесные концентрации, моль/л |
| 2NO2 = 2NO + O2 | [NO2] = 0,06; [NO] = 0,24;[O2] = 0,12 | |
| СО + С12 = СОС12 | [СО] = 0,2; [С12] =0,3; [СОС12] = 1,2 | |
| 4НС1 + О2 = 2Н2О + 2С12 | [Н2О] = 0,14; [С12] = 0,14; [НС1] = 0,20; [О2] = 0,32 | |
| СО + Н2О = СО2 + Н2 | [СО]= 0,004; [Н2О] = 0,064; [СО2] = 0,016; [Н2] = 0,016 | |
| 2NO + О2 = 2NО2 | [NО] = 0,08; [О2] = 0,03; [NО2] = 0,01 | |
| N2+3H2 =2NH3 | [N2]= 1,5; [Н2]=0,6; [NH3]=0,18 | |
| СО + 2Н2 = СН3ОН | [СО] = 0,06; [Н2] = 0,12; [СН3ОН] = 0,216 | |
| SO2 + Cl2 = SO2Cl2 | [SO2] =0,7; [С12] = 1,35; [SO2Cl2] = 0,001 | |
| N2 + О2 = 2NO | [О2] = 1,5; [N2] = 0,1; [NО] = 0,05 | |
| 2 Н2 + S2 = 2 H2S | [Н2] = 0,2; [S2 ] = 0,1; [H2S ] = 0,1 | |
| 2NO + Cl 2 = 2 NOCl | [NО] = 0,02; [Cl2]= 1,02; [NOCl] = 0,03 | |
| 2HBr = H2 + Br2 | [HBr] = 2,5; [H 2]= 0,5; [Br2] = 0,5 | |
| 2Н2О + O2 = 2Н2О2 | [Н2О]=0056; [О2]=0,02; [Н2О2]=0,044 | |
| C2H2+ 3H2 =2СН4 | [C2H2]=2,8; [Н2]=2,7; [СН4]=3,0 | |
| 2С12 + 2Н2О = 4 НС1 + О2 | [С12] = 0,8; [Н2О] = 2,2; [НС1] = 1,1; [О2] = 1,6 | |
| H2 + I2= 2HI | [Н2] = 1,2; [I2 ] = 0,8; [HI] = 0,4 | |
| C2H2 + 2H2 = C2H6 | [C2H2]=1,3; [Н2]=0,5; [С2Н6]=1,5 | |
| SO2 + NO2 = SO3 + NO | [SO2] = 1,1; [NO2] = 0,6; [SO3]= 0,8; [NO] = 0,8 | |
| С12+СО = СОС12 | [Cl2]=2,5; [CO] = l,8; [COCl2] =3,2 | |
| 2H2O = 2H2 + O2 | [H2O] = 0,8; [H2] = 2,2; [О2] = 1,1 | |
| 2SО2 + O2 = 2SO3 | [SО2] = 0,03, [O2] = 0,015, [SО3] = 0,07 | |
| 2NO + Cl2 = 2NOC1 | [NO] = 0,5; [С12] = 0,2, [NOCl] = 1,1 | |
| 2НI = Н2+I2 | [HI] = 0,55, [Н2] = 1,5; [I2 ] = 1,8 | |
| 2NO + О2 = 2NО2 | [NO] = 0,02; [О2] = 0,03; [NO2] = 0,6 | |
| N2 + 3Н2 = 2NН3 | [N2] = 2; [Н2] = 6; [NH3]=0,5 | |
| С6Н6 +3Н2 = С6Н12 | [С6Н6] = 1,5; [Н2] = 0,5; [С6Н12] = 1,3 | |
| 2 СО + O2 = 2 CO2 | [CO] = 0,7; [O2] = 0,45; [CO2] = 0,3 | |
| 2Н2О + O2 = 2Н2О2 | [H2O] = 1,2; [О2] = 0,35; [H2О2] = 0,75 | |
| 4 NH3 + 5 О2 = 4 NO + 6 H2O | [NH3]=0,07; [О2] = 1,1; [NO] = 0,02 | |
| N2 + 3Н2 = 2NН3 | [N2] = 2,04, [Н2] = 0,32, [NH3]=1,08 |
Задание 7.
Во сколько раз изменится скорость реакции горения вещества в кислороде, если:
1. общее давление в системе увеличить в 3 раза;
2. концентрацию кислорода снизить в 2 раза;
3. концентрацию горючего вещества увеличить в 2 раза.
| Вариант | Вещество |
| 1. | бензол |
| 2. | дипропиловый эфир |
| 3. | метаналь (формальдегид) |
| 4. | бутен-1 |
| 5. | этан |
| 6. | этановая кислота (уксусная кислота) |
| 7. | н - бутан |
| 8. | этилэтаноат (этилацетат) |
| 9. | этиленгликоль (этандиол-1,2) |
| 10. | толуол |
| 11. | диметиловый эфир |
| 12. | ацетон (пропанон) |
| 13. | стирол |
| 14. | бутанол-1 |
| 15. | пропан |
| 16. | этен (этилен) |
| 17. | этанол |
| 18. | ацетилен (этин) |
| 19. | бутен - 2 |
| 20. | пропаналь |
| 21. | этилбензол |
| 22. | пропин |
| 23. | метанол |
| 24. | пропанол-2 |
| 25. | пропен (пропилен) |
| 26. | ацетальдегид (этаналь) |
| 27. | диэтиловый эфир |
| 28. | метановая кислота (муравьиная кислота) |
| 29. | глицерин (пропантриол -1,2,3) |
| 30. | метан |
Задание 8.
При температуре t деревянный брусок сгорает за τ минут. Через какое время он сгорит при увеличении (и уменьшении) температуры на ∆t, если температурный коэффициент равен γ.
| Вариант | t, ºС | ∆t, ºС | γ |
| 2,0 | |||
| 3,1 | |||
| 3,9 | |||
| 3,6 | |||
| 2,4 | |||
| 3,0 | |||
| 2,15 | |||
| 2,8 | |||
| 2,65 | |||
| 3,2 | |||
| 4,0 | |||
| 2,25 | |||
| 3,5 | |||
| 2,1 | |||
| 2,75 | |||
| 3,3 | |||
| 2,5 | |||
| 3,8 | |||
| 2,35 | |||
| 2,2 | |||
| 2,85 | |||
| 2,7 | |||
| 2,55 | |||
| 2,9 | |||
| 2,3 | |||
| 3,7 | |||
| 2,95 | |||
| 3,4 | |||
| 2,45 | |||
| 2,6 |
Задание 9.
Вычислите температурный коэффициент константы скорости реакции горения в температурном интервале t1- t2 при энергии активации, равной Еа.
| Вариант | t1, ºС | t2, ºС | Еа, кДж/моль |
Задача 10.
Энергия активации горения вещества в условиях пожара составляет Е1. При наличии в его составе диоксида марганца, выступающего в качестве катализатора горения, энергия активации снижается до Е2. Во сколько раз возрастет скорость реакции горения, если значение температуры составляет t.
| Вариант | t, ºС | Е1, кДж/моль | Е2, кДж/моль |
Приложение 1
Термодинамические свойства простых веществ, соединений и ионов в водных растворах
Приложение 2