3.Цели самостоятельной работы студентов:

Вопросы для самостоятельного изучения

Виды и содержание самостоятельной работы

1.Второе начало термодинамики

Для закрепления и систематизации знаний:

- работа с конспектом лекции № 5,

- работа с обязательной и дополнительной литературой, интернет – ресурсами.

2.Энтропия (S) и энергия Гиббса (G) - критерии самопроизвольного протекания процесса. Их физический смысл и способы расчёта

Для закрепления и систематизации знаний:

- работа с конспектом лекции № 5;

- работа с обязательной и дополнительной литературой, интернет – ресурсами;

Тест № 1

Направление любой обратимой реакции корректнее всего определять по знаку:

а) ΔΗ

б) ΔS

в) ΔG

Тест № 2

Знак ΔS⁰ для реакции CaCO_3(Т) ↔ CaO_(Т) +СО_2(г), протекающей в прямом направлении в изолированной системе,:

а) отрицателен

б) положителен

в) определить невозможно

Тест № 3

Самопроизвольное протекание метаболической реакции

(СН₂ОН)₂СНОН+О₂→3СО₂+4Н₂О ΔG<0:

а) возможно, т.к. ΔG<0

б) невозможно, т.к. ΔG<0

в) данных для определения направления реакции нет

Для формирования умений:

Задача № 1

Вычислите стандартное изменение энергии Гиббса окисления эталона в присутствии каталазы:

Н₂О_2(ж)+С₂Н₅ОН_(ж) ↔СН₃СОН_(г)+2Н₂О_(ж).

Укажите направление процесса.

Ответ: ΔG⁰= - 307 кДж/моль →

Задача на 1– ое следствие из закона Гесса.

Задача № 2

Вычислите стандартную энтропию реакции:

2NH₂CH₂COOH_(T)↔NH₂CH₂-CONH-CH₂-COOH_(в)+Н₂О_(ж)

Сделайте вывод о направлении реакции.

Ответ:ΔS⁰=94Дж/моль· К →

Задача на 1– ое следствие из закона Гесса.

3.Соотношение энтальпийного и энтропийного факторов и его связь с направлением реакции

Для закрепления и систематизации знаний:

- работа с конспектом лекции № 5;

- работа с обязательной и дополнительной литературой, интернет – ресурсами;

Тест № 1

При стандартной температуре и давлении для реакции

РСl_5(г)↔ РСl_3(г)+Сl_2(г)

ΔΗ>0, ΔS>0.

Увеличения выхода РСl₃ можно добиться:

а) уменьшением температуры, увеличением давления;

б) температура и давление не влияют на выход РСl₃

в) увеличением температуры, понижением давления

Тест № 2

Вероятность самопроизвольного протекания реакций

2Н₂S_(г)+SO_2(г)→3S_(T) + 2Н₂O_(г) ΔS>0 ΔΗ>0 при увеличении температуры:

а) возрастает

б) уменьшается

в) температура не оказывает влияния

Для формирования умений:

Задача №1

Вычислите ΔG⁰ реакции гидратации β – лактоглобулина при 25⁰С, для которой

ΔΗ⁰= - 6,75кДж/моль,

ΔS⁰= - 9,74Дж/моль·К Оцените вклад энтальпийного и энтропийного факторов.

Ответ: ΔG⁰= -3,85кДж/моль

Задача решается по уравнению Гиббса.

Задача № 2

Вычислите температуру, при которой равновероятны оба направления процесса:

СО_2(г)+С_(т)↔2СО_(г)

ΔΗ⁰=173кДж/моль ΔS⁰=176Дж/моль·К

Ответ:Т=983К

Задача решается по уравнению Гиббса при условии, что ΔG⁰=0

4.Закон действующих масс для химического равновесия. Константа равновесия (К_равн.), способы её выражения.

Для закрепления и систематизации знаний:

- работа с конспектом лекции № 5;

- работа с обязательной и дополнительной литературой, интернет – ресурсами.

5.Связь ΔG и К_равн. Термодинамическое обоснование принципа Ле Шателье:

• уравнение изотермы и его анализ;

• уравнение изобары и его анализ.

Для закрепления и систематизации знаний:

- работа с конспектом лекции № 5;

- работа с обязательной и дополнительной литературой, интернет – ресурсами.

Для формирования умений:

Задача № 1

Константа равновесия реакции тепловой денатурации химотрипсиногена при 50⁰С равна 32,7.

Вычислите значение ΔΗ⁰ процесса, если известно, что ΔS⁰равно 1,32 кДж/моль·К

Ответ: ΔΗ⁰=417кДж/моль

Для решения используется уравнение изотермы для стандартных условий и уравнение Гиббса

Задача № 2

Константа равновесия реакции

N₂O_4(г)↔2 NO_2(г)

при 25⁰С равна 4,64 ·10^-3 В каком направлении будет протекать реакция при следующих концентрациях веществ:

а)С_(NO2)=0,0107моль/л; С_(N2O4)=0,0246моль/л

б)С_(NO2)=0,0095моль/л; С_(N2O4)=0,046моль/л

Ответ: а) П_с ~ К_с ↔

б)П_с<К_с →

Задача решается сравнением численных величин П_с К_с в уравнении изотермы

Задача № 3

Для реакции 2NO₂↔N₂O₄ константа равновесия при 298К равна 216. Рассчитайте константу равновесия при 46⁰С. Стандартная энтальпия реакции равна – 57,4 кДж/моль.

Ответ: К₂=43,65

Задача решается по уравнению изобары реакции

Задача № 4

Для реакции Н₂О_(г)+СО_(г)↔СО_2(г)+Н_2(г) константы равновесия равны: при 800⁰С К₁=2,87, при 1000⁰С К₂=1,39. Вычислите ΔΗ⁰ этой реакции: а) по уравнению изобары; б) по следствию из закона Гесса. Сделайте вывод.

Ответ: а) ΔΗ⁰= -41,32кДж/моль

б) ΔΗ⁰= -40,5кДж/моль

6.Экзэргонические и эндэргонические реакции обмена. Принцип энергетического сопряжения.

Для закрепления и систематизации знаний:

- работа с конспектом лекции № 5;

- работа с обязательной и дополнительной литературой, интернет – ресурсами;

Тест № 1

Даны две метаболические реакции:

С₆Н₁₂О₆+НРО₄^2- →С₆Н₁₁О₆ – РО₃^2-+Н₂О ΔG>0

АТФ + Н₂О→АДФ+НРО₄^2- ΔG<0

Протекание первой реакции возможно за счёт:

а) положительного значения ΔG

б) высокой реакционной способности реагирующих веществ

в) энергетического сопряжения со второй реакцией