Задачи › Количество теплоты, уравнение теплового баланса

Реакция в сосуде

  1. Реакция в сосуде

    ВсОШ 2001/02, 10 кл.
    5/10

    Вещества \(X\), \(Y\) и \(Z\) могут участвовать в следующей химической реакции: \[3X + 2Y \to Z.\] Температуры плавления и кипения этих веществ таковы, что \(T_x^{\text{пл}} < T_y^{\text{пл}} < T_z^{\text{пл}} = 10\,^\circ\text{C}\), \(T_x^{\text{кип}} > T_y^{\text{кип}} > T_z^{\text{кип}} = 190\,^\circ\text{C}\). В первом опыте вещества \(X\) и \(Y\), взятые при температуре \(T_z^{\text{пл}}\), поместили в герметичный теплоизолированный сосуд. Через некоторое время в сосуде осталось только вещество \(Z\), причем половина его была в твёрдом состоянии, а половина — в жидком. Во втором опыте вещества \(X\) и \(Y\) снова поместили в герметичный теплоизолированный сосуд, но на этот раз при температуре \(T_z^{\text{кип}}\). Через некоторое время в сосуде осталось только вещество \(Z\), причём одна половина его была в жидком состоянии, а другая — в газообразном. Найдите молярную теплоёмкость вещества \(Z\) в жидком состоянии. Молярные теплоёмкости веществ \(X\) и \(Y\) в жидком состоянии \(C_x = 55\text{ кДж/(кмоль}\cdot\text{К)}\), \(C_y = 80\text{ кДж/(кмоль}\cdot\text{К)}\); для вещества \(Z\) молярная теплота плавления \(\lambda_z = 5\) МДж/кмоль, теплота парообразования \(r_z = 40\) МДж/кмоль.

    Примечание. Считать, что теплоёмкости веществ не зависят от температуры. Давление в сосуде в обоих опытах поддерживалось постоянным и одинаковым.

    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    Теплота реакции неизвестна, но она связывает оба опыта: сравните два пути из «жидкие \(X\) и \(Y\) при \(T_z^{\text{пл}}\)» в «жидкий \(Z\) при \(T_z^{\text{кип}}\)» — нагреть реагенты, а потом прореагировать, или прореагировать, а потом нагреть продукт.

    Ответ

    \(C_z = 3C_x + 2C_y - \dfrac{\lambda_z + r_z}{2(T_z^{\text{кип}} - T_z^{\text{пл}})} = 200\) кДж/кмоль

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи