3. Питання та задачі до варіантів контрольних робіт №1, № 2

3.1. Питання до варіантів контрольних робіт.

Хімічна термодинаміка

1. Що є об'єктом вивчення термодинаміки? Стан системи. Параметри і функції стану системи. Екстенсивні та інтенсивні параметри. Чи можна їх виміряти безпосередньо?

2. Написати математичний вираз першого закону термодинаміки. Як розрахувати зміну внутрішньої енергії та ентальпії двохатомного ідеального газу для а) ізотермічного; б) ізохорного; в) ізобарного; г) адіабатичного процесів?

3. Сформулювати нульовий закон термодинаміки. Термодинамічна рівновага. Внутрішня енергія.

4. Як формулюється закон Гесса і де його використовують? Наслідки із закону Гесса. Стандартна теплота утворення й стандартна теплота згоряння речовини.

5. Що таке тепловий ефект хімічної реакції? Як його можна визначити? Ендо- і екзотермічні реакції.

6. Як залежить тепловий ефект хімічної реакції від температури і чим визна­ча­ється характер цієї залежності?

7. При якій умові тепловий ефект реакції не залежить від температури. Від­по­відь мотивувати.

8. Як обчислити тепловий ефект реакції за стандартними теплотами утворення та згоряння?

9. Що вивчає термохімія? Тепловий ефект реакції. Ентальпія. Основні рівняння калориметрії.

10. Внутрішня енергія. Ентальпія. Фізичний зміст ентальпії. Які величини є функціями стану і які властивості вони мають?

11. Чи можна використати закон Гесса для визначення теплот гідратації, розчи­нен­ня та нейтралізації? Відповідь обґрунтувати, навести приклади.

12. Зміна теплоємності під час перебігу реакції в деякому інтервалі температур менше нуля. Як зміниться тепловий ефект цієї реакції при підвищенні температури у даному інтервалі?

13. Проаналізувати рівняння Кірхгофа. Графічна залежність теплового ефекту хімічної реакції від температури.

14. Згідно I закону термодинаміки, теплота є функцією процесу. Закон Гесса стверджує, що тепловий ефект хімічної реакції не залежить від шляху процесу. Дати пояснення цьому протиріччю.

15. Довести, що внутрішня енергія є термодинамічною функцією стану.

16. Реакції перетворення глюкози, що протікають в організмі, описуються рівняннями:

а) С₆Н₁₂О_{6 (к)} ↔ 2С₂Н₅ ОН _(р) + 2СО_{2 (г)};

б) С₆Н₁₂О_{6 (к)} + 6О_{2 (г)} ↔ 6СО_{2 (г)} + 6Н₂О _(р).

Яка із цих реакцій постачає організму більше енергії?

17. Зв'язок теплоємності з термодинамічними функціями. Молярна, істинна, ізобарна та ізохорна теплоємності. Теплоємності газів, рідин, твердих тіл.

18. Дати характеристику ентропії. Розгляньте фізичний зміст ентропії: термодинамічний, молекулярно-кінетичний та ймовірнісний. Написати математичний вираз для ентропії.

19. Дати формулювання другого закону термодинаміки. Який математичний вираз має II закон термодинаміки для хімічних процесів?

20. Описати залежність ентропії від температури. Третій закон термодинаміки. Абсолютна і стандартна ентропія речовини. Чи є зміна ентропії рушійною силою еволюційного процесу для живих організмів?

21. Охарактеризувати ентропію як критерій можливості, напрямку та межі перебігу процесів в ізольованій системі. Чи є зміна ентропії визначальним фактором напрямку процесу обміну в живих організмах? Відповідь обґрунтувати.

22. В ізольованій системі самодовільно протікає хімічна реакція:

α-глутамінова кислота + піровіноградна кислота →

α-кетоглутарова кислота + α-аланін

Як змінюється ентропія такої системи? Як розрахувати ентропію даної реакції?

23. Другий закон термодинаміки: формулювання й математичний вираз. Зміна ентропії при фазових перетвореннях і хімічних реакціях.

24. Дати характеристику ентропії як: 1) критерію можливості, напрямку і межі перебігу процесів; 2) міри невпорядкованості системи; 3) міри зв'язаної енергії; 4) ймовірності знаходження системи в даному стані.

25. Розглянути агрегатні перетворення на основі II закону термодинаміки. У якому співвідношенні знаходяться їхні молярні ентропії?

26. Термодинамічні параметри. Термодинамічні процеси: самодовільні і несамодовільні; рівноважні та нерівноважні. Чим відрізняється термодинамічна оборотність від хімічної оборотності?

27. Сутність і формулювання II закону термодинаміки. У якому з наступних процесів: ізотермічному, адіабатичному, ізохоричному, ізобаричному - при оборотньому їхньому перебігу не відбувається зміна ентропії системи?

28. Які термодинамічні потенціали Ви знаєте? Що характеризують термодинамічні потенціали? Де їх використовують?

29. Ізобарно-ізотермічний та ізохорно-ізотермічний потенціали як критерії можливості, напрямку і межі перебігу хімічних процесів.

30. Що таке характеристичні функції та термодинамічні потенціали системи?

31. Які критерії напрямку самодовільних процесів при постійних а) температурі, тиску і б) температурі та об'ємі Ви знаєте? Рівняння Гіббса - Гельмгольца.

32. Ідеальний і реальний газ. Хімічний потенціал ідеального і реального газу. Фугітивність та активність.

33. Що являє собою хімічний потенціал. Фізичний зміст хімічного потенціалу. Від яких параметрів залежить хімічний потенціал?

34. Термодинаміка біологічних систем. Правило Пригожина.

35. Хімічна рівновага. Константи хімічної рівноваги К_с і Кр. Зв'язок між ними. Які фактори впливають на ці константи, якщо систему вважати ідеальною.

36. Як впливає зміна зовнішніх умов на хімічну рівновагу? У чому полягає принцип зсуву хімічної рівноваги?

37. Яким рівнянням описується зв'язок між змінами у перебігу реакції енергії Гіббса і константою рівноваги? Для чого використовують це рівняння?