
- •«Башкирский государственный аграрный университет»
- •Физическая и коллоидная химия
- •1 Общие положения
- •2 Физическая химия
- •2.1 Агрегатное состояние вещества
- •2.2 Решение типовой задачи
- •2.3 Задачи для контрольной работы
- •Термодинамика
- •3.1 Решение типовых задач
- •3.2 Задачи для контрольной работы
- •4 Химическая кинетика и катализ
- •4.1 Решения типовых задач
- •192,8 КДж/моль.
- •4.2 Задачи для контрольной работы
- •5 Фотохимические реакции
- •5.1 Решение типовой задачи
- •5.2 Задачи для контрольной работы
- •6 Химическое равновесие
- •6.1 Решение типовых задач
- •6.2 Задачи для контрольной работы
- •7 Растворы неэлектролитов
- •7.1 Решение типовых задач
- •7.2 Задачи для контрольной работы
- •8 Растворы электролитов
- •8.1 Решение типовых задач
- •8.2 Задачи для контрольной работы
- •9 Электропроводность растворов электролитов
- •9.1 Решение типовой задачи
- •9.2 Задачи для контрольной работы
- •10 Электрохимия
- •10.1 Решение типовой задачи
- •10.2 Задачи для контрольной работы
- •11 Поверхностные явления
- •11.1 Решение типовой задачи
- •11.2 Задачи для контрольной работы
- •12 Коллоидная химия
- •12.1 Коллоидные системы и их получение. Молекулярно – кинетические свойства коллоидных систем. Очистка коллоидов. Оптические свойства коллоидных систем
- •13 Электрические свойства коллоидных систем
- •13.1 Решение типовой задачи
- •13.2 Задачи для контрольной работы
- •14 Устойчивость и коагуляция коллоидных систем
- •14.1 Задачи для контрольной работы
- •15 Растворы вмс. Гели и студни
- •15.1 Решение типовой задачи
- •15.2 Задачи для контрольной работы
- •Литература
- •Приложение а
Термодинамика
3.1 Решение типовых задач
1) Вычислить изменение стандартной энтропии образования (ΔS0образ.) этанола из элементов, пользуясь табличными данными абсолютных энтропий веществ при 250С (стандартных энтропий веществ S0298).
Вещество |
S0298 , Дж/моль К |
С(Т), графит |
5,21 |
Н2 (г) |
130,52 |
О2 (г) |
205,18 |
С2Н5ОН (ж) |
160,78 |
Решение:
ΔS0образ. = Σ S0пр. - Σ S0исх. (1)
Уравнение образования этанола из элементов:
2С + 3Н2 + 1/202 → С2Н5ОН
Подставляя величины S0298 для каждого участника реакции в уравнение (1), получим с учетом коэффициентов в уравнении реакции:
ΔS0образ. = 160,78 – (2 · 5,21 + 3 · 130,52 + ½ · 205,18) = -343,79 Дж/моль К.
2) Вычислите изменение энтропии при плавлении 10 г воды. Удельная теплота плавления q равна 19,12 Дж/г.
Решение: Изменение энтропии для изотермического обратимого процесса можно рассчитать по формуле:
ΔS = Q/T,
где ΔS – изменение энтропии процесса;
Q = g q – теплота процесса;
g – масса вешества;
Т – температура.
Температура плавления льда 273,16 К.
Таким образом, ΔSпл.
10 г воды найдем как ΔS =
=
=
= 0,70 Дж/К.
3) Найти энтальпию процесса, соответствующего простейшему уравнению фотосинтеза, по величинам энтальпий образования исходных веществ и продуктов реакции.
Решение: Простейшее уравнение фотосинтеза:
6CO2 (г) + 6H2O (г) = C6H12O6 (т) + 6O2 (г), ΔH x - ?
Стандартные энтальпии образования веществ, участвующих в этом процессе найдем в таблице А5 приложения А.
ΔH0298 С6Н12О6 (т) = -2820,1 кДж/моль,
ΔH0298 СО2 (г) = -393,5 кДж/моль,
ΔH0298 Н2О (г) = -241,8 кДж/моль,
ΔH0298 O2, как простого вещества, равно 0.
Воспользуемся для решения задачи законом Гесса. Для этого запишем термохимические уравнения всех процессов образования указанных веществ.
6С(т) + 3О2(г)+ 6Н2(г) = С6Н12О6(т), ΔН1 (1)
С(т) + О2(г)= СО2(г) , ΔH2 (2)
Н2(г) + 1/2О2(г) = Н2О(г) , ΔH3 (3)
Умножим уравнения (2) и (3) на минус шесть и сложим почленно все эти уравнения, получим:
6С(т) + 3О2(г)+ 6Н2(г)– 6С(т) – 6О2(г)– 6Н2(г) – 3О2(г) =
= С6Н12О6(т) – 6СО2(г) – 6Н2О(г).
Произведем алгебраическое сложение:
– 6О2(г) = С6Н12О6(т) - 6СО2(г) - 6Н2О(г),
переносим вправо переносим влево
окончательно:
6СО2(г) + 6Н2О(г) = С6Н12О6(т) + 6О2(г), ΔНх.
Получив искомое уравнение фотосинтеза, ясно, что
ΔН х = ΔН1 - 6 ΔH2 – 6 ΔH3 .
Итак, ΔН х = -2820,1 – 6(-393,5) – 6(-241,8) = 991,7 кДж/моль.
3.2 Задачи для контрольной работы
21 – 30 Сформулируйте закон Гесса. Найдите энтальпию реакции по величинам энтальпий образования исходных веществ и конечных продуктов (в соответствии со своим вариантом (таблица 4)) (приложение А, таблица А5)
Таблица 4 Варианты контрольных заданий 21-30
-
№ задачи
Процесс
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
2С2Н2 (г) + 5О2 (г) = 4СО2 (г) + 2Н2О(г)
СН4 (г) + 2О2 (г) = СО2 (г) + 2Н2О (г)
2СН3ОН (ж) + 3О2 (г) = 2СО2 (г) + 4Н2О(г)
СН3СООН (ж) + 2О2 (г) = 2СО2 (г) + 2Н2О(г)
CaO (т) + H2O (ж) = Ca(OH)2(т)
2CO (г) + 4H2 (г) = C2H5OH (ж) + H2O(ж)
Al2O3 (т) + 3SO3 (г) = Al2(SO4)3(т)
4NH3 (г) + 5O2 (г) = 4NO (г) + 6H2O(г)
Fe2O3 (т) + 2Al (т) = 2Fe (т) + Al2O3(т)
Fe2O3 (т) + 3CO (г) = 2Fe (т) + 3CO2(г)
31 – 40 Какая термодинамическая функция называется энтропией? Каково ее статистическое толкование? Как вычисляется изменение энтропии в равновесном изотермическом процессе? Найдите изменение энтропии в указанных ниже процессах (таблица 5) при стандартных условиях (приложение А, таблица А5).
Таблица 5 Варианты контрольных заданий 31-40
-
№ задачи
Процессы
31,32
33,34
35,36
37,38
39,40
N2 (г) + 3H2 (г) = 2NH3(г)
H2 (г) + I2 (т) = 2HI(г)
2NO (г) + O2 (г) = 2NO2(г)
H2 (г) + Cl2 (г) = 2HCl(г)
Кипение 1 кмоля воды ΔНкип.(уд.) = 2,257 кДж/г