- •Оглавление
- •Введение
- •Лабораторная работа 1 Основные классы неорганических соединений
- •Теоретическое введение
- •Химические свойства оксидов
- •Выполнение работы
- •Примеры решения задач
- •Задачи и упражнения для самостоятельного решения
- •Лабораторная работа 2 Определение молярной массы эквивалентов цинка
- •Теоретическое введение
- •Выполнение работы
- •Данные опыта и результаты расчетов
- •Давление насыщенного водяного пара при различных температурах
- •Примеры решения задач
- •3,5 Г/моль n2 – х
- •Задачи и упражнения для самостоятельного решения
- •Лабораторная работа 3 Определение теплоты реакции нейтрализации
- •Теоретическое введение
- •Выполнение работы
- •Данные опыта и результаты расчетов
- •Примеры решения задач
- •После подстановки справочных данных из табл. Б. 1 получаем:
- •Таким образом, тепловой эффект реакции равен –853,8 кДж, а составляет –822,2 кДж/моль.
- •Подставляем в формулу справочные данные из табл. Б. 1 и получаем:
- •Используя справочные данные табл. Б. 1 получаем:
- •Решение. ВычисляемDh°х.Р.ИDs°х.Р.:
- •Задачи и упражнения для самостоятельного решения
- •При сгорании 1 л с2н4при нормальных условиях выделяется 59,06 кДж теплоты. Определить стандартную энтальпию образования этилена. (Ответ: 52,3 кДж/моль).
- •3.3. А). Сожжены с образованиемH2o (г)равные объемы водорода и ацетилена, взятые при одинаковых условиях. В каком случае выделится больше теплоты? Во сколько раз? (Ответ:5,2).
- •Лабораторная работа 4 Скорость химической реакции
- •Теоретическое введение
- •Выполнение работы
- •Данные опыта и результаты расчетов
- •Опыт 2. Зависимость скорости реакции от температуры
- •Данные опыта и результаты расчетов
- •Примеры решения задач
- •Задачи и упражнения для самостоятельного решения
- •Лабораторная работа 5 Катализ
- •Теоретическое введение
- •Выполнение работы
- •Примеры решения задач
- •Задачи и упражнения для самостоятельного решения
- •Лабораторная работа 6 Химическое равновесие
- •Теоретическое введение
- •Выполнение работы
- •Для опыта удобно воспользоваться реакцией
- •Опыт 2. Влияние изменения температуры на смещение равновесия
- •Примеры решения задач
- •Задачи и упражнения для самостоятельного решения
- •Лабораторная работа 7 Определение концентрации раствора кислоты
- •Теоретическое введение
- •Выполнение работы
- •Данные опыта и результаты расчетов
- •Примеры решения задач
- •Задачи и упражнения для самостоятельного решения
- •Лабораторная работа 8 Реакции в растворах электролитов
- •Теоретическое введение
- •Выполнение работы Опыт 1. Сравнение химической активности кислот
- •Опыт 2. Реакции, идущие с образованием осадка
- •Задачи и упражнения для самостоятельного решения
- •Лабораторная работа 9 Гидролиз солей
- •Теоретическое введение
- •Выполнение работы
- •Опыт 2. Смещение равновесия гидролиза при разбавлении раствора
- •Опыт 3. Смещение равновесия гидролиза при изменении температуры
- •Опыт 4. Реакции обмена, сопровождаемые гидролизом
- •Примеры решения задач
- •Задачи и упражнения для самостоятельного решения
- •Лабораторная работа 10 Коллоидные растворы
- •Теоретическое введение
- •Выполнение работы
- •Примеры решения задач
- •Задачи и упражнения для самостоятельного решения
- •Лабораторная работа 11 Окислительно-восстановительные реакции
- •Теоретическое введение
- •2O−2 – 4ē → o20 ½3 − окисление
- •Выполнение работы Опыт 1. Влияние среды на окислительно-восстановительные реакции
- •Опыт 3. Реакция диспропорционирования
- •Опыт 4. Внутримолекулярная реакция (групповой)
- •Примеры решения задач
- •Задачи и упражнения для самостоятельного решения
- •Лабораторная работа 12 Коррозия металлов
- •Теоретическое введение
- •Выполнение работы Опыт 1. Влияние образования гальванической пары на процесс растворения металла в кислоте
- •Опыт 2. Роль защитной пленки в ослаблении коррозии
- •Примеры решения задач
- •Для первого электрода
- •Для второго электрода
- •Задачи и упражнения для самостоятельного решения
- •Лабораторная работа 13 Электролиз
- •Теоретическое введение
- •Выполнение работы Опыт 1. Электролиз раствора иодида калия
- •Опыт 2. Электролиз раствора сульфата натрия
- •Опыт 3. Электролиз раствора сульфата меди
- •Опыт 4. Электролиз с растворимым анодом
- •Примеры решения задач
- •Задачи и упражнения для самостоятельного решения
- •Лабораторная работа 14 Химические свойства металлов
- •Теоретическое введение
- •Выполнение работы
- •Опыт 4. Действие щелочи на металлы
- •Задачи и упражнения для самостоятельного решения
- •Лабораторная работа 15 Комплексные соединения
- •Теоретическое введение
- •Выполнение работы
- •Примеры решения задач
- •Задачи и упражнения для самостоятельного решения
- •Лабораторная работа 16
- •Теоретическое введение
- •Выполнение работы
- •Задачи и упражнения для самостоятельного решения
- •Лабораторная работа 17 Жесткость воды
- •Теоретическое введение
- •Выполнение работы
- •Примеры решения задач
- •Задачи и упражнения для самостоятельного решения
- •Лабораторная работа 18 Алюминий, олово, свинец
- •Теоретическое введение
- •Выполнение работы
- •Задачи и упражнения для самостоятельного решения
- •Лабораторная работа 19 Металлы подгрупп меди и цинка
- •Теоретическое введение
- •Выполнение работы
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Лабораторная работа 20 Хром
- •Теоретическое введение
- •Выполнение работы
- •Задачи и упражнения для самостоятельного решения
- •Лабораторная работа 21 Марганец
- •Теоретическое введение
- •Выполнение работы
- •Задачи и упражнения для самостоятельного решения
- •21.3. Рассчитать молярную массу эквивалентов перманганата калия в реакции
- •Лабораторная работа 22 Железо, кобальт, никель
- •Теоретическое введение
- •Выполнение работы
- •Опыт 3. Получение и свойства гидроксида никеля (II)
- •Опыт 6. Получение комплексных соединений кобальта
- •Опыт 7. Получение комплексных соединений никеля
- •Задачи и упражнения для самостоятельного решения
- •Лабораторная работа 23 Галогены
- •Теоретическое введение
- •Выполнение работы
- •Задачи и упражнения для самостоятельного решения
- •Лабораторная работа 24 Кислород. Пероксид водорода
- •Теоретическое введение
- •Выполнение работы
- •Задачи и упражнения для самостоятельного решения
- •Лабораторная работа 25 Сера
- •Теоретическое введение
- •Выполнение работы
- •Задачи и упражнения для самостоятельного решения
- •25.13. Закончить уравнения реакций гидролиза в молекулярном и ионном виде:
- •Лабораторная работа 26 Азот
- •Теоретическое введение
- •Выполнение работы
- •Задачи и упражнения для самостоятельного решения
- •Лабораторная работа 27 Углерод, кремний
- •Теоретическое введение
- •Выполнение работы
- •Задачи и упражнения для самостоятельного решения
- •Лабораторная работа 28 Углеводороды
- •Теоретическое введение
- •Выполнение работы
- •Примеры решения задач
- •Задачи и упражнения для самостоятельного решения
- •Лабораторная работа 29 Спирты, альдегиды, кетоны
- •Теоретическое введение
- •Выполнение работы
- •Примеры решения задач
- •Задачи и упражнения для самостоятельного решения
- •Лабораторная работа 30 Органические кислоты
- •Теоретическое введение
- •Выполнение работы
- •Примеры решения задач
- •Задачи и упражнения для самостоятельного решения
- •Лабораторная работа 31 Распознавание высокомолекуляных материалов
- •Теоретическое введение
- •Выполнение работы
- •Лабораторная работа 32 Получение фенолоформальдегидных смол
- •Теоретическое введение
- •Выполнение работы
- •Примеры решения задач
- •Задачи и упражнения для самостоятельного решения
- •Лабораторная работа 33 Качественный анализ металлов
- •Выполнение работы
- •Примеры решения задач
- •Задачи и упражнения для самостоятельного решения
- •Лабораторная работа 34 Качественные реакции на анионы
- •Теоретическое введение
- •Выполнение работы
- •Примеры решения задач
- •Задачи и упражнения для самостоятельного решения
- •Лабораторная работа 35 Количественное определение железа в растворе его соли
- •Теоретическое введение
- •Выполнение работы
- •Данные опыта и результаты расчетов
- •Примеры решения задач
- •Задачи и упражнения для самостоятельного решения
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Требования к оформлению отчета по лабораторной работе
- •ИрГту кафедра химии и пищевой технологии Отчет
- •Стандартные энтальпии образования ∆fН°298, энтропии s°298 и энергии Гиббса образования ∆fG°298 некоторых веществ при 298 к (25 °с)
- •Плотность раствора соляной кислоты при 15 °с
- •Растворимость некоторых солей и оснований в воде
- •Стандартные электродные потенциалы (jo) при 25 °с и электродные реакции для некоторых металлов
- •Периодическая система
- •Элементов д.И. Менделеева
После подстановки справочных данных из табл. Б. 1 получаем:
= 2×0 – 1676 – 2×0 + 853,8 = –822,2 кДж/моль.
Таким образом, тепловой эффект реакции равен –853,8 кДж, а составляет –822,2 кДж/моль.
Пример 3.3. Исходя из термохимических уравнений:
Н2(г)+ О2(г) = Н2О2(ж), ΔН°(1) = –187 кДж; (1)
Н2О2(ж) + Н2(г) = 2Н2О(г), ΔН°(2) = –297 кДж; (2)
Н2О(г) = Н2О(ж), ΔН°(3) = – 44 кДж, (3)
рассчитать значение стандартной энтальпии реакции образования Н2О(ж).
Решение. Запишем уравнение реакции, тепловой эффект которой необходимо определить: Н2(г) + ½О2(г) = Н2О(ж), ΔН°(4) – ? (4)
В уравнения (1), (2), (3) входят Н2О2(ж) и Н2О(г), которые не входят в уравнение (4). Чтобы исключить их из уравнений (1), (2), (3), умножим уравнение (3) на 2 и сложим все три уравнения:
Н2(г) + О2(г) + Н2О2(ж) + Н2(г) + 2Н2О(г) = Н2О2(ж) + 2Н2О(г) + 2Н2О(ж). (5)
После преобразования уравнения (5) и деления его на 2 получаем искомое уравнение (4). Аналогичные действия проделаем с тепловыми эффектами:
.
В результате получаем кДж,
т. е. энтальпия образования Н2О(ж): = –286 кДж/моль.
Пример 3.4. В каком направлении будет протекать при стандартных условиях реакция СН4(г) + СО2(г) ↔ 2СО(г) + 2Н2(г)?
Решение. Направление протекания химической реакции определяет энергия Гиббса (∆G). Изменение энергии Гиббса в результате химической реакции равно сумме энергий Гиббса образования продуктов реакции за вычетом суммы энергий Гиббса образования исходных веществ с учетом стехиометрических коэффициентов. Формула для расчета изменение энергии Гиббса изучаемой реакции имеет вид
.
Значения Δf G° берем из табл. Б. 1 и получаем
Δf G° = [2∙(–137,1) + 2∙0] − [(–50,8) + (–394,4)] = +171 кДж.
При р = const, T = const реакция самопроизвольно протекает в том направлении, которому отвечает убыль энергии Гиббса. Если ∆G < 0, то реакция самопроизвольно протекает в прямом направлении. Если ∆G > 0, то самопроизвольное протекание процесса в прямом направлении невозможно. Если ∆G = 0, то реакция может протекать как в прямом направлении, так и в обратном, и система находится в состоянии равновесия.
Так как ∆G°х.р. = +171 кДж, т.е. ∆G > 0, то самопроизвольное протекание данной реакции в прямом направлении в стандартных условиях невозможно.
Пример 3.5. Определить изменение энтропии в стандартных условиях для реакции, протекающей по уравнению
С (графит) + 2Н2(г) = СН4(г).
Решение. Изменение энтропии системы в результате протекания химической реакции (∆S) (энтропия реакции) равно сумме энтропий продуктов реакции за вычетом суммы энтропий исходных веществ с учетом стехиометрических коэффициентов:
.
Подставляем в формулу справочные данные из табл. Б. 1 и получаем:
∆S°х.р. = 186,2 − (5,7 + 2∙130,6) = –80,7 Дж/К.
Пример 3.6. По значениям стандартных энтальпий образования и стандартных энтропий веществ, участвующих в реакции, вычислить изменение энергии Гиббса реакции, протекающей по уравнению
СО(г) + Н2О(ж) = СО2(г) + Н2(г).
Решение. Изменение энергии Гиббса в химической реакции при температуре Т можно вычислить по уравнению
∆G°х.р. = ∆Н°х.р. – Т∆S°х.р..
Тепловой эффект реакции ∆Н°х.р. и изменение энтропии ∆S°х.р. определяем по следствию из закона Гесса:
;
.
Используя справочные данные табл. Б. 1, получаем:
∆Н°х.р. = [(–393,5) + 0] − [(–110,5) + (–285,8)] = +2,8 кДж;
∆S°х.р. = (213,7 + 130,6) − (197,5 + 70,1) = +76,7 Дж/К.
Изменение энергии Гиббса в химической реакции:
∆G°х.р. = ∆Н°х.р. – Т∆S°х.р.; Т = 298 К;
∆G°х.р. = 2,8 − 298∙76,7∙10-3 = –20,05 кДж.
Пример 3.7. Определить температуру, при которой установится равновесие в системе
СаСО3(к) СаО(к) + СО2(г).
Решение. При химическом взаимодействии одновременно изменяется энтальпия, характеризующая стремление системы к порядку, и энтропия, характеризующая стремление системы к беспорядку. Если тенденции к порядку и беспорядку в системе одинаковы, то ∆H°х.р. = Т∆S°х.р., что является условием равновесного состояния системы. Отсюда можно определить температуру, при которой устанавливается равновесие химической реакции для стандартного состояния реагентов:
.
Сначала вычисляем ∆Н°х.р. и ∆S°х.р. по формулам:
;
.