2001 A

‫בס"ד‪ ,‬ט"ז בשבט‪ ,‬ה' תשס"א‬

‫מבח‪ ,‬בכימיה פיזיקלית א' – קורס מס' ‪011209184‬‬ ‫סמסטר א'‪ ,‬מועד א'‪ ,‬תשס"א‪9/2/2001 ,‬‬ ‫מרצה‪ :‬פרופ' דורו‪ ,‬אורב‪8‬‬ ‫!‬

‫למבח* ‪ 2‬חלקי‪ 1‬ובכל חלק ‪ 2‬שאלות‪.‬‬

‫!‬

‫יש לענות על כל השאלות‪.‬‬

‫!‬

‫בפתרו* כל שאלה יש לציי* כל הנחה רלוונטית הדרושה לפתרו* המלא‪.‬‬

‫!‬

‫יש להקפיד על ציו* יחידות מתאימות לכל ער‪ 9‬וגודל‪.‬‬

‫!‬

‫מותר להשתמש במחשבו* ובכל חומר עזר אחר‪.‬‬

‫‪!! äçìöäá‬‬

‫חלק א'‪1‬שעתיי‪9‬‬ ‫שאלה מס' ‪1‬‬ ‫‪ 3‬גזי‪ 1‬אידיאליי‪ A, B, C 1‬הוכנסו לכלי המחולק לשלושה תאי‪ A, B, C 1‬בעלי נפחי‪1‬‬ ‫‪ 100‬סמ"ק‪ 200 ,‬סמ"ק ו‪ 500 :‬סמ"ק בהתאמה‪ ,‬בטמפ' ‪ .600C‬כל תא מכיל ‪ 10‬מולי‪ 1‬מגז‬ ‫אחר‪ ,‬על פי התיאור הבא ‪:‬‬

‫‪ 100‬סמ"ק‬

‫‪ 500‬סמ"ק‬

‫‪ 200‬סמ"ק‬

‫גז ‪A‬‬

‫גז ‪C‬‬

‫גז ‪B‬‬

‫המחיצות הוסרו והתאפשר לגזי‪ 1‬להתערבב באופ* איזותרמי‪.‬‬ ‫א‪.‬‬

‫חשב‪/‬י את ערכי ‪ ∆U mix , ∆G mix , ∆H mix‬ו‪ ∆S mix :‬של תהלי‪ 9‬הערבוב‪.‬‬

‫ב‪.‬‬

‫הא‪ 1‬מתבצעת עבודה במהל‪ 9‬הערבוב? א‪ 1‬כ*‪ ,‬מה סוג העבודה ומה ערכה?‬

‫ג‪.‬‬

‫הא‪ 1‬תהלי‪ 9‬הערבוב ספונטני? ומידה וכ*‪ ,‬מה המניע לספונטניות?‬ ‫‪0‬‬

‫ד‪ .‬הא‪ 1‬התרמוסטט ב‪ 60 C :‬קולט או מעביר חו‪ 1‬למערכת במהל‪ 9‬התהלי‪ ?9‬מהי כמות‬ ‫החו‪ 1‬הרלוונטית?‬

‫‪1‬‬

‫שאלה מס' ‪2‬‬ ‫התגובה הבאה מתרחשת בפאזה הנוזלית‪:‬‬ ‫)‪2C(l‬‬

‫)‪A(l) + B(l‬‬

‫הוכנסו לכלי התגובה בטמפ' החדר ובלח; אטמוספירי ‪ 10‬מול ‪ A‬ו‪ 10 :‬מול ‪ .B‬לאחר שהתגובה‬ ‫הגיעה לשיווי משקל‪ ,‬נבדק הרכב המערכת בשיטה ספקטרוסקופית )מבלי לשנות את ההרכב (‬ ‫ונרש‪ 1‬כהרכב א'‪.‬‬ ‫לאחר מכ* טמפ' המערכת הורדה ב‪ ,20o :‬ולאחר שהמערכת הגיעה לשיווי משקל‪ ,‬נבדק הרכב‬ ‫המערכת באותה שיטה ונרש‪ 1‬כהרכב ב'‪.‬‬ ‫בהנחה שהתמיסה מתנהגת באידיאליות‪:‬‬ ‫א‪.‬‬

‫חשב‪/‬י את הרכב א'‪ .‬בטא‪/‬י את ההרכב ע"י השברי‪ 1‬המוליי‪ 1‬של המרכיבי‪.1‬‬

‫ב‪.‬‬

‫חשב‪/‬י את הרכב ב'‪ .‬בטא‪/‬י את ההרכב ע"י השברי‪ 1‬המוליי‪ 1‬של המרכיבי‪.1‬‬

‫ג‪.‬‬

‫חשב‪/‬י את‬

‫‪θ‬‬

‫‪ ∆ r S m‬בכל מקרה‪.‬‬

‫נתוני‪ 1‬בטמפ' ‪:298ok‬‬ ‫‪/kcal mole-1 ∆G θf‬‬

‫‪/kcal mole-1 ∆H θf‬‬

‫‪77.60-‬‬

‫‪112.57-‬‬

‫‪A‬‬

‫‪93.80-‬‬

‫‪116.40-‬‬

‫‪B‬‬

‫‪-83.3‬‬

‫‪132.40:‬‬

‫‪C‬‬

‫‪2‬‬

‫חלק ב' ‪ 1‬שעתיי‪9‬‬ ‫שאלה מס' ‪3‬‬ ‫‪RT‬‬ ‫‪a‬‬ ‫‪−‬‬ ‫נתו* גז ‪ A‬המציית למשוואת המצב הבאה ‪:‬‬ ‫‪Vm − b TVm 2‬‬

‫=‪P‬‬

‫א‪.‬‬

‫מה המשמעות של כל איבר באג< ימי* של המשוואה?‬

‫ב‪.‬‬

‫הסבר‪/‬י באופ* איכותי‪ ,‬כיצד ישפיע שינוי הטמפ' בנפח קבוע וכיצד ישפיע‬ ‫שינוי הנפח בטמפ' קבועה על הכוחות הפועלי‪ 1‬בגז ‪ ,A‬בהשוואה לגז וא*‪:‬דר‪:‬וולס‬ ‫ובהשוואה לגז אידיאלי‪.‬‬ ‫מצא‪/‬י ביטוי לתלות של קיבול החו‪ 1‬האיזוכורי בנפח כשהטמפ' קבועה‬

‫ג‪.‬‬

‫עבור גז ‪ ,A‬כפונ' של הנפח ההתחלתי והנפח הסופי‪.‬‬ ‫נתו*‪:‬‬ ‫‪RT‬‬ ‫‪Vm‬‬

‫=‪P‬‬

‫‪RT‬‬ ‫‪a‬‬ ‫‪− 2‬‬ ‫‪Vm − b Vm‬‬

‫=‪P‬‬

‫משוואת המצב עבור גז אידיאלי ‪:‬‬ ‫משוואת וא* דר וולס‪:‬‬

‫שאלה מס' ‪4‬‬ ‫‪0‬‬

‫הוכנה תערובת כלורופור‪ :1‬אצטו* ביחס מולרי ‪ 1:3‬בהתאמה‪ ,‬בטמפ' ‪ 25 C‬ובלח;‬ ‫אטמוספרי‪ .‬הנוזלי‪ 1‬מסיסי‪ 1‬זה בזה‪.‬‬ ‫ציי*‪/‬י את הפאזות הקיימות‪.‬‬ ‫חשב‪/‬י את הרכבי הפאזות השונות בטמפ' הנ"ל‪ ,‬בהנחה שהפאזות השונות‬ ‫אידיאליות‪ .‬ציי*‪/‬י את כל ההנחות הנחוצות בפרוטרוט‪.‬‬

‫א‪.‬‬

‫חשב‪/‬י משוואות לח; אדי‪ 1‬מדויקות למרכיבי‪ 1‬השוני‪ 1‬של התערובת‪.‬‬

‫ב‪.‬‬

‫‪o‬‬

‫חשב‪/‬י את שינוי הלח; מעל התערובת‪ ,‬כאשר הטמפ' גבוהה ב‪ , 10 :‬וכ*‬

‫ג‪.‬‬

‫את הרכבי הפאזות השונות‪ ,‬בהנחה שהפאזות מתנהגות באידיאליות‪.‬‬ ‫בהנחה שהתערובת אינה אידיאלית‪ ,‬אילו כוחות פועלי‪ 1‬בה בטמפ'‬

‫ד‪.‬‬ ‫‪o‬‬

‫‪ ,35 C‬וכיצד הדבר מתבטא בקבועי הנרי?‬ ‫נתוני‪ 1‬ב‪:1 atm :‬‬ ‫‪Chloroform‬‬

‫‪Acetone‬‬

‫‪293 Torr‬‬

‫‪347 Torr‬‬

‫)‪Po (35 oC‬‬

‫‪334 ok‬‬

‫‪329 ok‬‬

‫‪Tboiling‬‬

‫‪165 Torr‬‬

‫‪175 Torr‬‬

‫)‪KH (35 0C‬‬

‫‪3‬‬

4