Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Тульский государственный университет»

Алферов в.А., Ростовцев р.Н., Харькова а.С., Юдина н.Ю. Химическая термодинамика Учебно-методическое пособие

для бакалавров, обучающихся по направлению подготовки

19.03.01 Биотехнология Форма обучения: очная, заочная

Тула Издательство ТулГУ

2020

УДК 544.3

ББК 24.53

Алферов В.А., Ростовцев Р.Н., Харькова А.С., Юдина Н.Ю. Химическая термодинамика: учебно-методическое пособие. Тула: Издательство ТулГУ, 2020, 208 с.: ил.

ISBN

Данное учебно-методическое пособие посвящено основному разделу физической химии – химической термодинамике. Кратко излагаются теоретические сведения начал термодинамики, законов адсорбции, химического и фазового равновесия, приводится описание диаграммами состояния. Кроме теоретических сведений пособие содержит методические указания к девяти лабораторным работам по указанной тематике. В приложении содержатся необходимые для расчетов справочные величины. Учебно-методическое пособие предназначено для бакалавров,

обучающихся по направлению подготовки 19.03.01 Биотехнология.

УДК 544.3

ББК 24.53

ISBN Алферов В.А., Ростовцев Р.Н., Харькова А.С., Юдина Н.Ю., 2020 Издательство ТулГУ, 2020

Оглавление

1. Основные законы химической термодинамики 6

   1. Первый закон термодинамики. Применение первого закона термодинамики к отдельным процессам 6

   2. Термохимия. Тепловой эффект реакции. Закон Гесса. Следствия из закона Гесса 11

   3. Влияние температуры на тепловой эффект химической реакции. Уравнение Кирхгофа 16

   4. Калориметрия. Энтальпия нейтрализации и растворения 21

Лабораторная работа №1. Определение энтальпии гидратации сульфата меди 29

Лабораторная работа №2. Определение энтальпии реакции нейтрализации 36

Лабораторная работа №3. Определение энтальпии диссоциации уксусной кислоты 42

Рекомендации по обработке температурных данных 49

2. Фазовое равновесие 51

   1. Уравнение Нернста. Закон распределения 51

   2. Правило фаз Гиббса Диаграммы состояния 57

   3. Диаграммы плавкости двухкомпонентных систем 69

Лабораторная работа №4. Закон распределения. Фазовое равновесие 82

Лабораторная работа №5. Построение диаграммы состояния двухкомпонентной системы «фенол – вода» 85

Лабораторная работа №6. Правило фаз. Построение диаграммы плавкости двухкомпонентной системы 88

3. ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ. ИЗОБАРА И ИЗОТЕРМА ВАНТ-ГОФФА 98

Лабораторная работа № 7. Химическое равновесие гомогенной реакции 103

4. ПОВЕРХНОСТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ. АДСОРБЦИЯ 107

Лабораторная работа №8. Адсорбция и химия поверхностных явлений 117

5. КОЛЛИГАТИВНЫЕ СВОЙСТВА РАСТВОРОВ. ЗАКОНЫ РАУЛЯ 121

Лабораторная работа № 9. Определение молекулярной массы растворенного вещества методом криоскопии 133

6. ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ ДЛЯ РАСЧЕТНОЙ РАБОТЫ ПО ТЕМЕ «ТЕРМОДИНАМИКА» 138

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 142

ПРИЛОЖЕНИЕ 144

Приложение 1. Градуировочные зависимости для определения концентрации йода 144

Приложение 2. Единицы измерения физическихвеличин 149

Приложение 3. Физические постоянные 151

Приложение 4.Фазовые равновесия 152

Приложение 5. Диаграммы плавкости 155

Приложение 6.Эбулиоскопические Е и криоскопические К постоянные некоторых растворителей 172

Приложение 7. Стандартные температуры фазовых переходов и их теплоты испарения и плавления 173

Приложение 8. Теплота сгорания некоторых веществ в стандартных условиях 174

Приложение 9. Термодинамические свойства простых веществ, соединений и ионов в водных растворах 177

Приложение 10. Средняя теплоемкость простых веществ и соединений 202