1. Каковы возможности самопроизвольного протекания и удельной теплоты сгорания пентана С5Н12(г) в кДж/м3? Продукты

1. Для решения этой задачи, давайте воспользуемся химическими реакциями горения пентана и использованием закона Гесса для вычисления изменения энтальпии горения. Удельная теплота сгорания пентана можно рассчитать, зная удельную теплоту образования продуктов сгорания и реагентов.

Сначала находим химическое уравнение реакции горения пентана:

C5H12(g) + 8O2(g) → 5CO2(g) + 6H2O(l)

По уравнению видно, что в результате горения пентана образуется 6 молекул жидкой воды (H2O(l)).

Теперь нужно рассчитать изменение энтальпии горения, используя табличные данные по удельным теплотам образования реагентов и продуктов реакции. Удельная теплота сгорания выражается в кДж/моль.

Для расчета удельной теплоты сгорания пентана (С5Н12) можно использовать следующую формулу:

\[
\Delta H_{\text{гор}} = \sum \Delta H_{\text{образ}}(\text{продукты}) - \sum \Delta H_{\text{образ}}(\text{реагенты})
\]

Рассчитаем изменение энтальпии горения пентана:

\[
\Delta H_{\text{гор}} = (5 \cdot \Delta H_{\text{образ}}(\text{CO2})) + (6 \cdot \Delta H_{\text{образ}}(\text{H2O(l)})) - \Delta H_{\text{образ}}(\text{C5H12})
\]

Из табличных данных известно, что удельная теплота образования CO2 составляет -393,5 кДж/моль, H2O(l) -285,8 кДж/моль и C5H12 -173,3 кДж/моль.

Подставляя значения, получаем:

\[
\Delta H_{\text{гор}} = (5 \cdot -393,5) + (6 \cdot -285,8) - (-173,3) \approx -3504,3 \, \text{кДж/моль}
\]

Теперь, чтобы найти удельную теплоту сгорания пентана в кДж/м^3, мы должны знать плотность пентана.

Для нахождения удельной теплоты сгорания пентана в кДж/м^3, используем следующую формулу:

\[
\text{Удельная теплота сгорания пентана} = \frac{\Delta H_{\text{гор}}}{\text{Плотность пентана}}
\]

Давайте предположим, что плотность пентана составляет 626 кг/м^3. Мы можем рассчитать удельную теплоту сгорания пентана:

\[
\text{Удельная теплота сгорания пентана} = \frac{-3504,3 \, \text{кДж/моль}}{626 \, \text{кг/м}^3}
\]

Выполняя необходимые вычисления, получаем:

\[
\text{Удельная теплота сгорания пентана} \approx -5,59 \, \text{кДж/м}^3
\]

Таким образом, удельная теплота сгорания пентана С5Н12(г) составляет примерно -5,59 кДж/м^3.

2. Когда концентрация реагирующих веществ увеличивается в 2 раза, скорость химической реакции также увеличивается.

Для простого случая реакции СО + С12 = СОС12 можно сказать, что скорость прямой реакции увеличится в 2 раза при увеличении концентрации реагентов в 2 раза. Это происходит из-за увеличения количества сталкивающихся молекул реагентов, что приводит к большему количеству эффективных столкновений и ускорению химической реакции.

3. a) При понижении температуры равновесие реакции 2NO + O2 = 2NO2 сместится в обратном направлении. Это объясняется принципом Ле-Шателье. При понижении температуры система стремится к снижению энергии, поэтому образуются больше реагентов (2NO и O2), и равновесие смещается влево, в сторону образования большего количества реагентов.

b) При повышении концентрации исходных веществ (2NO и O2) равновесие реакции 2NO + O2 = 2NO2 сместится в прямом направлении, в сторону образования большего количества продукта (NO2). Повышение концентрации реагентов увеличивает количество столкновений между ними, что способствует увеличению скорости реакции и смещению равновесия в направлении образования продукта.

4. При 25°C давление насыщенного пара воды равно 3,166 кПа (23,75 мм рт. ст.). Однако, при наличии 5% водного раствора при той же температуре, насыщенное парообразование будет подавлено и давление насыщенного пара будет ниже.

Чтобы рассчитать изменение давления насыщенного пара при наличии водного раствора, мы должны использовать закон Рауля, который гласит: "Парциальное давление каждого компонента в идеальном растворе пропорционально его молярной доле".

Парциальное давление воды, образующейся над раствором, будет составлять 95% от давления насыщенного пара воды при данной температуре, так как концентрация воды в растворе составляет 5%.

Таким образом, измененное давление насыщенного пара воды при наличии 5% водного раствора при 25°C может быть рассчитано следующим образом:

\[
\text{Изменение давления} = 95\% \times 3,166 \, \text{кПа}
\]

Выполняя необходимые вычисления, получаем:

\[
\text{Изменение давления} \approx 3,007 \, \text{кПа}
\]

Таким образом, давление насыщенного пара воды при наличии 5% водного раствора при 25°C будет примерно 3,007 кПа.