Контрольные вопросы и задания

1. Что такое внутренняя энергия системы, энтальпия, энтропия, изобарно-изотермический потенциал?

2. Дать определение теплоты растворения, теплоты нейтрализации, теплоты диссоциации, теплоты гидратации.

3. В чем заключается принцип калориметрического измерения тепловых эффектов химических процессов?

4. Пользуясь таблицей стандартных теплот образования, определить, будет реакция 2NO + O₂ = 2NO₂ экзотермической или эндотермической. Чему равна стандартная теплота реакции ∆Н_р⁰?

5. Рассчитать, сколько теплоты выделится при гашении 500 кг 80%-ной негашеной извести, если теплота гашения равна 62,76 кДж/моль.

6. При горении 2,4г метилового спирта выделилось 54 кДж тепла. Выразить процесс сгорания метилового спирта термохимическим уравнением.

7. Одним из способов промышленного получения водорода является взаимодействие метана с водяным паром:

СН₄(_г) + Н₂О _(г) = СО_(г) + Н_2(г)

Рассчитать ∆G⁰ и ∆S⁰ этой реакции. Будет ли она протекать при стандартных условиях? При повышении температуры?

8. В каком направлении должна протекать реакция

NO_(г) + ½ О_2(г) = NO_{2 (г)} ?

Ответ подтвердите расчетом ∆G⁰ реакции.

9. Тепловой эффект реакции горения метана равен

СН₄ + 2О₂ = СО₂ + 2Н₂О + 890,3 кДж/моль.

Сколько теплоты выделится при сгорании 80 г метана? Сколько по объему потребуется метана (н.у.), чтобы в результате его сгорания выделяется 4450,9 кДж?

10. Сколько тепла выделится при сжигании 1 м³ водорода, измеренного при нормальных условиях, если в результате реакции получается жидкая вода? Теплота образования воды (ж) равна 283,8 кДж/моль.

11. Пользуясь таблицей стандартных теплот образования рассчитать тепловой эффект реакции ∆Н⁰_р:

3CaO + P₂O₅ = Ca₃(PO₄)₂

Лабораторная работа № 3 Тема: «Скорость химической реакции».

1. Теоретическая часть.

Скорость химической реакции – это число молекул вещества – реагента, вступивших в реакцию за единицу времени, или число молекул вещества – продукта, образовавшихся за единицу времени в результате реакции.

Рассмотрим скорость реакции, протекающей по уравнению:

А + В = С + Д

По мере расходования вещества А, скорость реакции будет уменьшаться. Отсюда следует, что скорость реакции может быть установлена лишь для определенного промежутка времени. См. рисунок.

Т.к концентрация вещества А в некоторый момент времени t₁ измеряется величиной с₁, а в момент t₂ равна с₂, то за промежуток времени ∆t = t₂ – t₁ изменение концентрации вещества составит ∆с = с₂ – с₁, откуда средняя скорость реакции будет равна

Знак минус ставится потому что, несмотря на убывание концентрации вещества А и, следовательно, на отрицательное значение разности с₂ – с₁, скорость реакции может быть только положительной величиной.

Различают:

1. Скорость гомогенной реакции – это количество вещества вступившегося в реакцию или образующегося при реакции за единицу времени в единицу объема системы.

или ;C = n/V

2. Скорость гетерогенной реакции – это количество вещества, вступившего в реакцию или образовавшегося при реакции за единицу времени на единицу площади поверхности фазы.

Где V – объем системы;

t – время;

S – площадь поверхности раздела;

∆ – знак приращения;

∆n = n₂ – n_1;

∆t = t₂ – t₁

Скорость химической реакции зависит от:

1. природы реагирующих веществ

2. концентрация

3. температура

4. присутствие в системе катализаторов

5. от степени измельчения (для твердых веществ)

6. среды (главным образом для реакций, протекающих в растворах) и т.д.

Для реакции

mA + nB = pC + qD

кинетическое уравнение имеет вид

ύ = КС ^m_А * С ⁿ_В

К =

υ – скорость химической реакции,

к –константа скорости химической реакции

m, n – стехиометрические коэффициенты реагирующих веществ

при К >1 преобладают продукты, концентрация продуктов выше концентрации реагентов;

при К = 1 концентрация реагентов и продуктов одинаковы;

при К < 1 преобладают реагенты, концентрация реагентов выше концентрации продуктов.

Константа равновесия скорости зависит от:

1. от природы реагирующих веществ

2. от температуры

но не зависит от концентрации веществ, катализатора

Закон действующих масс:

Скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагентов в степенях, равных стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции.

Возрастание скорости реакции при нагревании подчиняется

Правилу Вант – Гоффа, согласно которому:

При повышении температуры на каждые 10 градусов скорость большинства реакций увеличивается в 2-4 раза.

Математически эта зависимость выражается соотношением:

–скорости реакции, соответственно,

при начальной (t₁) и конечной (t₂) температурах.

– температурный коэффициент скорости реакции, который показывает, во сколько раз увеличится скорость реакции с повышением температуры реагирующих веществ на 10 градусов.

Температура влияет на скорость реакции, увеличивая константу скорости. Отношение, показывающее, во сколько раз увеличилась константа скорости при увеличении температуры на 10⁰, называют температурным коэффициентом скорости реакции, т.е.

γ – температурный коэффициент скорости (изменяется от 2 до 4)

К_t –константа скорости при температуре t

К_t+10 – константа скорости той же реакции при температуре t+10

Зависимость скорости реакции от температуры более точно выражается уравнением Аррениуса:

к – константа скорости

А – постоянная, не зависящая от температуры

е – основание натуральных логарифмов (е = 2,71828)

Е – энергия активации

R – универсальная газовая постоянная

Т – абсолютная температура

Уравнение Аррениуса объясняет важное для кинетики противоречие, которое состоит в том, что если бы любое столкновение частиц приводило к их взаимодействию, то все газовые реакции происходили бы мгновенно.

2. Экспериментальная часть.