
- •Утверждаю
- •1. Электрохимические системы. Химические источники тока. Коррозия металлов
- •1.1. Предмет электрохимии
- •1.2. Электродные потенциалы. Уравнение Нернста
- •1.3. Гальванические элементы и их роль в электрохимической коррозии металлов
- •1.4. Задачи для самостоятельной работы
- •Предлагаемые варианты задач
- •Задачи повышенной сложности
- •1.5. Лабораторная работа № 1 Коррозия и защита металлов
- •Опыт 1. Влияние образования гальванических элементов на коррозию металлов
- •Опыт 2. Коррозия железа в результате различного доступа кислорода
- •Опыт 3. Влияние хлорид - ионов на коррозию алюминия
- •Опыт 4. Коррозия луженого и оцинкованного железа
- •Стандартные потенциалы металлических, водородного и кислородного электродов (при парциальных давлениях водорода и кислорода 1 атм), измеренные относительно стандартного водородного электрода
- •2. Равновесная термодинамика. Химические и фазовые равновесия в одно- и многокомпонентных системах
- •2.1. Химический потенциал. Правило фаз
- •2.2. Фазовые равновесия в однокомпонентных системах
- •2.3. Фазовые равновесия в двухкомпонентных системах
- •2.3.1. Равновесие между жидкой и твердой фазой. Эвтектические смеси
- •2.3.2. Равновесие между жидкостью и паром. Азеотропные смеси. Законы Коновалова
- •2.4. Примеры решения задач и задачи для самостоятельной работы Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельной работы
- •3. Поверхностные явления. Адсорбция
- •3.1. Движущие силы адсорбции
- •3.2. Адсорбция на границе раздела жидкой и газообразной фаз. Поверхностно-активные вещества (пав)
- •3.3. Адсорбция на границе раздела твердой и жидкой (газообразной) фаз
- •3.3.1. Теория мономолекулярной адсорбции
- •3.3.2. Хроматография
- •3.3.3. Ионообменная адсорбция и хроматография
- •3.4. Примеры решения задач и задачи для самостоятельной работы Примеры решения задач
- •Задача для самостоятельной работы
- •3.5. Лабораторная работа № 2. Адсорбция уксусной кислоты из водного раствора на активированном угле
- •Реактивы и посуда
- •Методика выполнения работы
- •Расчеты и обработка результатов
- •4. Кинетика и катализ
- •4.1. Теория абсолютных скоростей химических реакций [4]
- •4.2. Кинетика каталитических реакций
- •4.3. Принцип линейных соотношений свободных энергий (лссэ)
- •4.4. Задачи для самостоятельной работы
- •5. Макрокинетика
- •Вопросы для подготовки к устному экзамену по курсу физической химии ( III семестр)
- •1. Химические источники тока. Коррозия металлов
- •2. Адсорбция и хроматография
- •3. Фазовые равновесия
- •5. Макрокинетика
- •Литература
4.4. Задачи для самостоятельной работы
Для решения задач по этой теме Вам необходимо вспомнить курс лекций по органической химии и применить свои знания по кинетике и термодинамике из курса общей и неорганической химии!
Задачи 1 - 3. Реакция восстановления соответствующего кетона литийалюмогидридом (LiAlH4) идет по механизму AdN (нуклеофильного присоединения) и характеризуется определенными значениями энтальпии и энтропии активации (Н# и S#). Исходные концентрации реагентов равны cо=1 моль/л.
а) Напишите уравнение реакции, запишите дифференциальное уравнение ее скорости (как бимолекулярной реакции) и получите вид интегрального уравнения скорости данной реакции (зависимость текущей концентрации реагентов от времени протекания реакции),
б) Рассчитайте константу скорости реакции при заданной температуре Т,
в) Рассчитайте, сколько % кетона восстановится при этой температуре за время t от начала реакции.
№ задачи |
Кетон |
Н# , кДж/моль |
S# , Дж/моль K |
T, K |
t, cек |
1 |
Циклобутанон |
33.9 |
- 152 |
300 |
10 |
2 |
Циклопентанон |
38.9 |
- 162 |
300 |
300 |
3 |
Циклогексанон |
21.3 |
- 201 |
300 |
30 |
Задачи 4, 5. Реакция между иодистым этилом (СН3I) и триэтиламином (C2H5)3N идет по механизму AdN (нуклеофильное присоединение) и характеризуется тем или иным значением энтальпии и энтропии активации в зависимости от природы растворителя. Исходные концентрации реагентов равны cо=1 моль/л.
а) Напишите уравнение реакции, запишите дифференциальное уравнение ее скорости (как бимолекулярной реакции) и получите вид интегрального уравнения скорости,
б) Рассчитайте константу скорости реакции при заданной температуре Т,
в) Рассчитайте, сколько % иодистого этила прореагирует при этой температуре за время t от начала реакции.
№ задачи |
Растворитель |
Н# , кДж/моль |
S# , Дж/моль K |
T, K |
t, cек |
4 |
Гексан |
64 |
- 176 |
700 |
7 |
5 |
Ацетон |
48.1 |
- 163 |
400 |
80 |
Задача 6. Реакция димеризации циклопентадиена (реакция Дильса-Альдера) идет по механизму согласованной реакции и характеризуется значениями энтальпии и энтропии активации Н# = 65.1 кДж/моль и S# = - 142 Дж /моль К. Исходная концентрация диена равна cо=1 моль/л.
а) Напишите уравнение реакции, запишите дифференциальное уравнение ее скорости (как бимолекулярной реакции) и получите вид интегрального уравнения скорости,
б) Рассчитайте константу скорости реакции при заданной температуре Т = 600 К.
в) Рассчитайте, сколько % диена прореагирует при этой температуре за время t = 2 сек от начала реакции.
Задача 7. Бимолекулярная окислительно-восстановительная реакция Fe2+ + Co3+ = Fe3+ + Co2+ характеризуется значениями энтальпии и энтропии активации Н# = 50 кДж/моль и S# = - 100 Дж /моль К. Исходные концентрации реагентов равны cо=1 моль/л.
а) Запишите дифференциальное уравнение скорости этой реакции и получите вид интегрального уравнения скорости.
б) Рассчитайте константу скорости реакции при заданной температуре Т = 280 К.
в) Рассчитайте, сколько % ионов Fe2+ окислится при этой температуре за время t = 1 мин от начала реакции.
г) Можно ли ожидать, что этот % увеличится, если для перемешивания реагентов использовать не магнитную мешалку, а пробулькивание пузырьков воздуха (О2) ? Для ответа на этот вопрос примените принцип энергетического соответствия Баландина (сравните редокс-потенциалы окислителя, восстановителя и возможного катализатора – кислорода воздуха).
Задача 8. Какова должна быть концентрация раствора азотной кислоты НNO3, чтобы реакция образования диметилового эфира из метанола (СН3ОН) шла в нем с такой же скоростью, как в растворе азотистой кислоты НNO2 c концентрацией с = 1 моль/л? Константа диссоциации НNO2 Ka = 4х10-4. Напишите уравнение реакции образования простого эфира, укажите механизм и роль ионов H+ в этой реакции.
Задача 9. Какова должна быть концентрация раствора гидроксида натрия NaOH, чтобы реакция омыления (гидролиза) этилацетата СH3-COO-C2H5 шла в нем с такой же скоростью, как в растворе гидроксида аммония NH4OH с концентрацией с = 1 моль/л? Константа диссоциации NH4OH Kb = 1.8х10-5. Напишите уравнение реакции гиролиза данного сложного эфира, укажите механизм и роль ионов ОН– в этой реакции.