- •Тема 5. Химическая термодинамика.
- •1.Что изучает химическая термодинамика?
- •2. Дайте определение понятию «химическая система».
- •3. Перечислите типы химических систем, дайте их характеристику.
- •4.Какие типы термодинамических процессов могут протекать в химических системах? Дайте их характеристику.
- •5.Какие параметры влияют на термодинамическое состояние системы?
- •6.Сформулируйте 1 закон термодинамики. Дайте определение понятиям «теплота», «работа», «внутренняя энергия».
- •7.Какие виды работ чаще всего совершаются в химических системах?
- •8.Дайте определение энтальпии. В чем она измеряется?
- •9.Что такое тепловой эффект реакции? Дайте определение экзо- и эндотермической реакции.
- •10.Что такое термохимическое уравнение? Перечислите особенности записи термохимических уравнений.
- •11.Сформулируйте закон Гесса и следствие из закона Гесса.
- •12.Что такое стандартная энтальпия образования вещества?
- •13.Что такое энтропия? в чем она измеряется?
- •14.Сформулируйте 2 и 3 законы термодинамики.
- •15.Как рассчитывается изменение энтропии в процессе химической реакции?
- •16.Дайте определение энергии Гиббса. Для чего используется эта величина?
- •17.Какими факторами определяется самопроизвольность протекания реакции?
- •Тема 6. Химическая кинетика и химическое равновесие.
- •Тема 7. Фазовые равновесия
- •Тема 8. Электрохимия
10.Что такое термохимическое уравнение? Перечислите особенности записи термохимических уравнений.
Уравнения химических реакций, в которых указаны их тепловые
эффекты, называются термохимическими уравнениями.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Термохимические уравнения имеют ряд особенностей:
а) Поскольку от агрегатных состояний веществ зависит состояние системы
в целом, в термохимических уравнениях с помощью буквенных индексов
(к), (ж), (р) и (г) обозначаются состояния веществ (кристаллическое, жид-кое, растворенное и газообразное). Например,
б) Чтобы тепловой эффект реакции был выражен в кДж/моль одного из ис-ходных веществ или продуктов реакции, в термохимических уравнениях
допускаются дробные коэффициенты. Например,
1
2
N
2(г)
+
3
2
H
2(г)
= NH
3(г)
, ∆H
0
298
=−46,2кДж/моль.
в) Часто теплота реакции (тепловой эффект) записывается как∆H
0
T
или
∆H
0
298
. Верхний индекс 0 означает стандартную величину теплового эф-фекта (величину, полученную при стандартных условиях, т. е. при давле-нии 101 кПа), а нижний — температуру, при которой идет взаимодействие.
Особенность термохимических уравнений заключается в том, что при работе с ними можно переносить формулы веществ и величины тепловых эффектов из одной части уравнения в другую. С обычными уравнениями химических реакций так поступать, как правило, нельзя.
Допускается также почленное сложение и вычитание термохимических уравнений. Это бывает нужно для определения тепловых эффектов реакций, которые трудно или невозможно измерить в опыте.
11.Сформулируйте закон Гесса и следствие из закона Гесса.
Закон Гессаформулируется следующим образом: тепловой эффект химической реакции не зависит от пути ее протекания, а зависит лишь от природы и физического состояния (энтальпии) исходных веществ и продуктов реакции.
Следствие 1. Тепловой эффект реакции равен разности сумм теп-лот образования продуктов реакции и теплот образования исход-ных веществ с учетом их стехиометрических коэффициентов.
Следствие 2. Если известны тепловые эффекты ряда реакций, то можно определить тепловой эффект другой реакции, в которую входят вещества и соединения, входящие в уравнения, для которых тепловой эффект известен. При этом с термохимическими уравнениями можно производить самые различные арифметические действия (сложение, вычитание, умножение, деление) как с алгебраическими уравнениями.
12.Что такое стандартная энтальпия образования вещества?
Стандартной энтальпией образования вещества называют тепловой эффект реакции образования 1 моль данного вещества из соответствующего количества простых веществ, находящихся в стандартных условиях.
13.Что такое энтропия? в чем она измеряется?
Энтропия — термодинамическая функция состояния системы, и ее величина зависит от количества рассматриваемого вещества (массы), температуры, агрегатного состояния.
Единицы измерения Дж/К
14.Сформулируйте 2 и 3 законы термодинамики.
Второй закон термодинамики
В изолированных системах (Q= 0, A= 0, U= const) самопроизвольно идут
только те процессы, которые сопровождаются ростом энтропии системы, т. е.S>0.
Самопроизвольный процесс заканчивается при достижении максимальной при
данных условиях энтропии S max, т. е. когда ∆S= 0.
Таким образом, в изолированных системах критерием самопроизвольного про-цесса является возрастание энтропии, а пределом такого процесса —∆S= 0.
Третий закон термодинамики
Энтропия каждого химического элемента в идеальном кристаллическом состо-янии при температуре, близкой к абсолютному нулю, близка к нулю.
ST→0→0.
Энтропия неидеальных кристаллов больше нуля, т. к. их можно рассматривать
как смеси, обладающие энтропией смешения. Это справедливо также для кри-сталлов, имеющих дефекты кристаллической структуры. Отсюда следует принцип
недостижимости абсолютного нуля температуры. В настоящее время достигнута
самая низкая температура 0,00001 К.