1. Билет:

Следствия из закона Гесса

• 1) Если в результате ряда последовательных хр система приходит в начальное состояние, то сумма тепловых эффектов всех реакций равна 0;

• 2) тепловой эффект хр равен сумме стандартных теплот образования продуктов реакции, за вычетом суммы стандартных теплот образования исходных веществ, с учетом их стехеометрических коэффициентов.

Первый и второй законы термохимии 1)Тепловой эффект прямой реакции всегда равен тепловому эффекту обратной реакции с противоположным знаком. 2)Тепловой эффект реакции зависит только от природы и агрегатного состояния исходных веществ и продуктов реакции и не зависит от промежуточных стадий процесса.

• Образование ковалентной и ионной связей с точки зрения метода валентных связей.

1. В образовании связи участвуют только электроны внешней электронной оболочки атома (валентные элек­троны).

2. Химическая связь образуется двумя валентными электронами различных атомов с антипараллельными спи­нами. При этом происходит перекрывание электронных орбиталей и между атомами появляется область с повышенной электронной плотностью, обусловливающая связь между ядрами атомов. Таким образом, в основе МВС лежит образование двухэлектронной, двухцентровой связи.

3. Химическая связь осуществляется в том направле­нии, в котором обеспечивается наибольшее перекрывание атомных орбиталей.

4. Из нескольких связей данного атома наиболее проч­ной будет связь, которая получилась в результате наибольшего перекрывания атомных орбиталей.

5. При образовании молекул электронная структура (кроме внешней электронной оболочки) и химическая индивидуальность каждого атома в основном сохраняются

Если атомы, образующие простую ковалентную связь, одинаковы, то истинные заряды атомов в молекуле также одинаковы, поскольку атомы, образующие связь, в равной степени владеют обобществлённой электронной парой. Такая связь называется неполярной ковалентной связью. Такую связь имеют простые вещества, например: О2, N2, Cl2.

Если атомы различны, то степень владения обобществленной парой электронов определяется различием в электроотрицательностях атомов. Атом с большей электроотрицательностью сильнее притягивает к себе пару электронов связи, и его истинный заряд становится отрицательным. Атом с меньшей электроотрицательностью приобретает, соответственно, такой же по величине положительный заряд это называется ковалентной полярной связью.

2. Билет:

• Уравнения химических реакций:

Уравнения химических реакций, в которых указан тепловой эффект реакции и агрегатное состояние, называются термохимическими уравнениями.

С термохимическими уравнениями можно производить любые арифметические действия. Перенос компонентов из одной части в другую, изменяя знак на обратный.

Тепловой эффект - количество теплоты, выделившееся или поглощенное химической системой при протекании в ней химической реакции.

Под тепловым эффектом понимается изменение энтольпии (ΔH). При экзотермических реакциях тепло выделяется, а энтольпия уменьшается, при эндо- наоборот.

Применение теплового эффекта на практике:

С помощью тх уравнений можно рассчитать тепловой эффект реакции. Для этого подбирают реакции с известными тепловыми эффектами, из уравнений которых, с помощью тех или иных арифметических действий, можно получить необходимую реакцию, с численным значением её теплового эффекта.

• Энергия ионизации атома - минимальная энергия, необходимая для удаления электрона из атома. Эне́ргией сродства́ а́тома к электро́ну, называют энергию, выделяющуюся в процессе присоединения электрона к свободному атому в его основном состоянии с превращением его в отрицательный ион.

Эле́ктроотрица́тельность — фундаментальное химическое свойство атома, количественная характеристика способности атома в молекуле смещать к себе общие электронные пары, то есть способность атомов оттягивать к себе электроны других атомов. Самая высокая степень электроотрицательности у галогенов и сильных окислителей (O, Kr, Xe), а низкая — у активных металлов.

МЕТАЛЛЫ — это вещества, обладающие высокой электропроводностью и теплопроводностью, ковкостью, пластичностью и металлическим блеском. Эти характерные свойства металла обусловлены наличием свободно перемещающихся электронов в его кристаллической решетке. Из известных в настоящее время 107 химических элементов 85 относятся к металлам. Неметаллы - Это химические элементы, которые образуют в свободном виде простые вещества, не обладающие физическими свойствами металлов.

Из известных химических элементов только 22 являются неметаллами. Если провести условную диагональ в переодической системе от берилия к астату, неметаллы окажутся над ней т. е. они находятся в правом верхнем углу.

Атомы неметаллов ( по сравнению с атомами металлов) содержат большее число электронов на внешнем энергетическом уровне, по этому простые вещества - неметаллы обладают, как правило, окислительно - восстановительной деятельностью (кроме фтора и кислорода, которые являются окислителями)

3. Билет

• Теплотой образования х соед называют тепловой эффект реакции ∆Н образования этого вещества из простых веществ, взятых в их устойчивом состоянии при данной температуре.

∆H = ∑(n∆Hобр)прод - ∑(n∆Hобр)исх

• Теплотой сгорания называют тепловой эффект окисления одного моля данного соединения кислородом, с образованием высших оксидов соответствующих элементов.

∆H = ∑(n∆Hсгор)исх - ∑(n∆Hсгор)прод

Насыщаемость ковалентной связи (валентные возможности атома, максимальная валентность) характеризует способность атомов участвовать в образовании определенного ограниченного числа ковалентных связей и определяет стехиометрический состав молекул.

Согласно спиновой теории, валентность элемента определяется числом неспаренных электронов как в нормальном, так и возбужденном состоянии. Способ образования ковалентной связи, когда каждый из взаимодействующих атомов отдает по одному электрону для образования общей электронной пары, называется обменным. Однако нередко валентность элемента превосходит число неспаренных электронов у его атомов в основном состоянии. Происходит это потому, что помимо обменного механизма образования ковалентной связи существует и другой, заключающийся в том, что один атом отдает в общее пользование неподеленную пару электронов, а партнер предоставляет свободную орбиталь называют донорно-акцепторной связью. Донорно-акцепторный механизм возникновения ковалентной связи отличается от обменного только происхождением общей электронной пары, ответственной за химическую связь.

Валентные возможности атомов химических элементов определяются:

1) числом неспаренных электронов (одноэлектронных орбиталей);

2) наличием свободных орбиталей;

3) наличием неподеленных пар электронов.

4. Билет

• Изобарно - изотермический потенциал химической реакции(Свободная энергия Гиббса  ( кДж)) — это величина, показывающая изменение энергии в ходе химической реакции и дающая таким образом ответ на вопрос о принципиальной возможности протекания химической реакции

В химических процессах одновременно действуют два противоположных фактора — энтропийный и энтальпийный. Суммарный эффект этих противоположных факторов в процессах, протекающих при постоянном давлении и температуре, определяет изменение энергии Гиббса

При   процесс может протекать а прямом направлении, при   процесс может протекатьтолько в обратном направлении. (∆G=кДж/моль)

Если же ∆G=0, то система находится в состоянии химического равновесия.

Если ∆Н =0, то система самопроизвольно может перейти в состояние с большей энтропией(∆S>0), а ∆G<0 Если ∆S=0, то направление процесса определяется энтальпией, и процесс самопроизвольно протекает с её уменьшением, ∆G<0.

• Стандартный водоро́дный электро́д — электрод, использующийся в качестве электрода сравнения при различных электрохимических измерениях и в гальванических элементах. Водородный электрод (ВЭ) представляет собой пластинку или проволоку из металла, хорошо поглощающего газообразный водород (обычно используют платину или палладий), насыщенную водородом (при атмосферном давлении) и погруженную в водный раствор, содержащий ионы водорода. Потенциал пластины зависит от концентрации ионов Н+ в растворе. Электрод является эталоном, относительно которого ведется отсчет электродного потенциала определяемой химической реакции. При давлении водорода 1 атм., концентрации протонов в растворе 1 моль/л и температуре 298 К потенциал ВЭ принимают равным 0 В. При сборке гальванического элемента из ВЭ и определяемого электрода, на поверхности платины обратимо протекает реакция:

2Н(+) + 2e− = H2

ВЭ применяют для измерения стандартного электродного потенциала электрохимической реакции, для измерения концентрации (активности) водородных ионов, а также любых других ионов. Применяют ВЭ так же для определения произведения растворимости, для определения констант скорости некоторых электрохимических реакций.

Используемая в настоящее время условная шкала электродных потенциалов, согласно которой потенциал какого-либо электрода рассматривается равным (по абсолютной величине) электродвижущей силе гальванического элемента, состоящего из данного электрода и из стандартного водородного электрода в растворе кислоты. Знак электродного потенциала соответствует знаку полюса данного электрода в названном гальваническом элементе. Стандартный потенциал водородного электрода в растворе кислоты (с активностью ионов H+, равной единице, и с давлением водорода 1 атм) условно принимается равным нулю.

5)Билет

• Энтропия – это логарифмическое выражение вероятности существования системы в какой-либо форме. В самопроизвольных процессах, проходящих без изменения энергетического состояния, энтропия возрастает (∆S>0).(Дж/моль*К) Является мерой беспорядка системы.

энтропия зависит от:

1. Агрегатного состояния вещества. Энтропия увеличивается при переходе от твердого к жидкому и особенно к газообразному состоянию (ТВ. Жид. Газ)

2. Температуры

3. Природа веществ

4. Давления( при расширении энтропия увеличивается)

5. От увеличения сложности частиц (S O3>S O2> S O)

6. От порядка системы ( с увеличением твердости энтропия уменьшается)

• Электрохимический ряд активности металлов (ряд напряжений, ряд стандартных электродных потенциалов) — последовательность, в которой металлы расположены в порядке увеличения их стандартных электрохимических потенциалов φ0, отвечающих полуреакции восстановления катиона металла Men+: Men+ + nē → Me

Ряд напряжений характеризует сравнительную активность металлов в окислительно-восстановительных реакциях в водных растворах.

Li→Rb→K→Ba→Sr→Ca→Na→Mg→Al→Mn→Zn→Cr→Fe→Cd→Co→Ni→Sn→Pb→H→Sb→Bi→Cu→Hg→Ag→Pd→Pt→Au

Электрохимический ряд активности (напряжения) металлов показывает их сравнительную активность в реакциях окисления-восстановления, чем правее металл, тем ниже восстановительная активность.

6)Билет

критерием самопроизвольного протекания химических реакций является отрицательное значение энергии Гиббса: ΔG < 0

Для экзотермических реакций (ΔH < 0) величина ΔG также, как правило, меньше нуля, поскольку в уравнении ΔG = ΔH - TΔS при ΔS > 0 вычитаемое будет всегда отрицательным, а при ΔS < 0 - положительным, но небольшим по значению вплоть до очень высоких температур, и, следовательно, не превышающим отрицательного значения ΔH.

Для эндотермических реакций (ΔH > 0), имеющих ΔS < 0, их протекание в заданном направлении невозможно ни при какой температуре, т.к. всегда ΔG > 0. Для реакций с ΔS > 0 их протекание возможно, но только при таких высоких температурах, когда вычитаемое (- TΔS) превысит положительное значение энтальпии реакции.

Таким образом, принципиальную возможность протекания химического процесса и его направление можно определить, рассчитав значениеΔG.

по принципу Бертло-Томсена самопроизвольно протекают те процессы которые сопровождаются выделением наибольшего количества энергии, т. е. все самопроизвольные процессы являются экзотермическими.Примером, иллюстрирующим этот принцип, может служить реакция горения водорода в кислороде. Она протекает самопроизвольно, и при этом выделяется 285,84 кДж/моль:

Н2газ + ½ О2газ = Н2Ож + 285,84 кДж.

при низких температурах, когда изменения энтропиималы, возможность реакции определяется прежде всего тепловым эффектом, т. е. знаком АН. В этих условиях справедлив принцип Бертло - Томсена.

• Первый закон электролиза Фарадея: масса вещества, на электроде при электролизе, прямо пропорциональна количеству электричества, переданного на этот электрод. Под количеством электричества имеется в виду электрический заряд, измеряемый, как правило, вкулонах.

• Второй закон электролиза Фарадея: для данного количества электричества (электрического заряда) масса химического элемента, осаждённого на электроде, прямо пропорциональна эквивалентной массе элемента. Эквивалентной массой вещества является его молярная масса, делённая на целое число, зависящее от химической реакции, в которой участвует вещество.

• Постоя́ннаяФараде́я (число Фарадея) , — постоянная, определяющая соотношение между электрохимическими и физическими свойствами вещества. Для постоянной Фарадея справедливо соотношении:

• где — элементарный заряд, а — число Авогадро.

• В единицах Международной системы единиц (СИ) постоянная Фарадея равна 96500 Кл/моль.

• Выход по току - Это масса вещества, образовавшегося в результате электролиза при пропускании через раствор тока определенной силы (I - сила тока, измеряется в амперах - А) в течение определенного времени (t, измеряется в секундах - с) . Рассчитывается с помощью закона Фарадея по формуле:

m = (э*I*t)/F