Тема: «энергетика химических реакций (химическая термодинамика)» значение темы

Живые организмы получают энергию за счет химических реакций окис­ления питательных веществ. Превращение этой энергии в живой клетке подчи­няется тем же законам термодинамики, что и в неживой природе. Первый закон термодинамики дает возможность рассчитать теплоту, выделяемую или погло­щаемую при химических реакциях. Второй закон позволяет предсказать воз­можность самопроизвольного протекания химической реакции.

1. Выполните упражнения.

САРС

1. Сколько тепла выделится при сгорании 2,24 л этилена (н.у.).

(ответ: Н = - 141,9 кДж).

2. Рассчитайте тепловой эффект реакции этерификации и определите, экзо- или эндотермическим является этот процесс образования сложного эфира (Н⁰_обр(СН₃СООС₂Н₅) = -469,5 кДж/моль).

С₂Н₅ОН (ж) + СН₃СООН (ж)  СН₃СООС₂Н₅ (ж) + Н₂О (ж)

(ответ: Н = 9,2 кДж/моль)

3. В организме человека процесс метаболизма глюкозы при достаточном количе­стве кислорода протекает до СО₂ и Н₂О:

С₆Н₁₂О₆ + 6О₂  6СО₂ +6Н₂О,

а при недостатке кислорода – до молочной кислоты:

С₆Н₁₂О₆  2СН₃СН – СООН



ОН

Определите, в каком случае эффективнее усваиваются углеводы (Н⁰_обр молочной кислоты = -673 кДж/моль).

(ответ: Н₁ = -2805 кДж/моль; Н₂ = -73 кДж/моль)

4. Н⁰растворения SrCl₂ и SrCl₂· 6H₂O составляют – 47,6 и + 30,9кДж/моль. Вычислите Н⁰гидратации SrCl₂

5. В 100 г трески содержится 11,6 г белка и 0,3 г жира. Рассчитайте энергию, которая выделится при усвоении порции трески 228 г?

(ответ: 475,6 кДж)

6. Подсчитано, что бегущий человек среднего веса затрачивает 160 ккал на 1 км. Какое количество пшеничного хлеба, содержащего 7% белка, 1% жиров и 64% углеводов, обладает калорийностью, позволяющей пробежать 5 км?

(ответ: 273 г)

7.Не выполняя расчета, оцените, как изменится энтропия для следующих реак­ций: а) N₂ (г) + 3Н₂ (г)  2NH₃ (г);

б) SO₂ (г) + Cl₂ (г)  SO₂Cl₂ (г);

в) С₆H₁₂O₆ (р)  2CO₂ (г) + 2С₂H₅ОН (ж);

г) С₆Н₁₂ (ж) + 9О₂ (г)  6СО₂ (г) + 6Н₂О (ж);

д) Fe₂O₃ (тв) +3CO (г)  2Fe (тв) + 3CO₂ (г).

8. Вычислите стандартное изменение энергии Гиббса и определите возмож­ность самопроизвольного протекания реакции при стандартной температуре 298К.

Fe₂O₃ (тв) +3CO (г) = 2Fe (тв) + 3CO₂ (г)

(ответ: -31,4 кДж/моль)

9. Вычислив G, определите возможность протекания реакции при 900⁰С

2SO₂ + O₂ = 2SO₃

Какой фактор, энтальпийный или энтропийный, определяет направление процесса?

(ответ: 63,7 кДж)

2. Лабораторная работа.

«Определение энтальпии реакции нейтрализации»

Цель работы

Определить экспериментально энтальпию реакции нейтрализации сильной кислоты щелочью.

Сущность методики

Определение теплоты, выделяемой или поглощаемой при протекании химического процесса, осуществляется с помощью калориметра.

Калориметр  это устройство, в котором количество теплоты, выделяемое или поглощаемое в ходе процесса, измеряется по изменению температуры ка­лориметра. Калориметр состоит из двух сосудов  внешнего и внутреннего, пространство между которыми представляет воздушную изотермическую обо­лочку для предотвращения потерь теплоты. Крышка внутреннего сосуда снаб­жена отверстиями для ручной мешалки, воронки для введения веществ, тер­мометра для измерения температуры.