8.3. Вопросы для самоподготовки

При изучении курса студентам рекомендуется систематически проверять свои знания, отвечая на приведенные ниже вопросы.

8.3.1. Разделы 2 – 6

1. Какие основные термодинамические характеристики системы определяют ее состояние? Чем являются теплота и работа?

2. Сформулируйте первый закон термодинамики. Что представляют собой внутренняя энергия и энтальпия. При каких условиях пользуются изменением энергии и изменением энтальпии?

3. Дайте определение теплоемкости при постоянном давлении и постоянном объеме. Объясните, почему теплоемкости отличаются друг от друга, и покажите, что для идеального газа С_р – C_v = R.

4. Что называется тепловым эффектом химической реакции? Сформулируйте закон Гесса и покажите его связь с первым законом термодинамики. Каково соотношение между изобарным и изохорным тепловыми эффектами?

5. Выведите уравнение Кирхгофа, описывающее зависимость теплового эффекта реакции от температуры. Как проводятся расчеты теплового эффекта реакции при заданной температуре?

6. В чем состоит назначение второго закона термодинамики? Что называется термодинамической вероятностью? Какова ее связь с энтропией? Запишите уравнение второго закона термодинамики для обратимых и необратимых процессов. Как и при каких условиях можно с его помощью определить направление процесса в системе?

7. Как рассчитать изменение энтропии при переходе вещества из одного агрегатного состояния в другое?

8. Дайте определение энергии Гиббса и энергии Гельмгольца. Как и при каких условиях с их помощью определяют направление процессов в системе и условия равновесия?

9. Как зависят энтропия и энергия Гиббса от основных параметров состояния – температуры и давления?

10. Что такое фугитивность? Какова необходимость введения стандартного состояния вещества? Что принимают за стандартное состояние газа и конденсированного вещества?

11. Дайте определение термодинамической активности. Как она связана с изменением энергии Гиббса вещества при его переходе из стандартного состояния в заданное?

12. Выведите уравнение изотермы химической реакции. Как с его помощью определить направление химической реакции? Что представляет собой константа равновесия химической реакции и в чем ее отличие от произведения активностей?

13. Выведите уравнение изобары химической реакции. Как с его помощью определяют зависимость константы равновесия реакции от температуры?

14. Выведите уравнение Темкина-Шварцмана для расчета константы равновесия реакции от температуры. Какие термодинамические характеристики необходимы для его применения?

15. Приведите примеры определения направления процесса по принципу смещения равновесия (принципу Ле-Шателье).

16. Сформулируйте третий закон термодинамики в виде постулата Планка. Как с его помощью можно рассчитать абсолютное значение энтропии вещества при заданной температуре?

17. Дайте определение раствора. Каковы основные способы выражения концентраций компонентов раствора и какова взаимосвязь между ними?

18. Дайте определение парциальных молярных свойств компонента раствора. Какое значение имеют эти величины в термодинамике растворов? Опишите графический метод вычисления парциальных молярных величин.

19. Что называется теплотой растворения? В чем различие интегральной и дифференциальной теплоты растворения? От чего зависит знак теплоты растворения? Каково изменение энергии Гиббса вещества при его растворении?

20. Какой раствор называется идеальным? Докажите, что в идеальном растворе активность компонента равна его мольной доле.

21. Что такое бесконечно разбавленный раствор? Как связаны между собой активности и мольные доли его компонентов?

22. Какова взаимосвязь активностей и мольных долей компонентов в реальном растворе?

23. Что такое гетерогенная система? Выведите уравнение, выражающее общие условия равновесия в многокомпонентной многофазной системе (правило фаз Гиббса) и примените его к анализу равновесия какой-либо химической реакции.

24. Выведите уравнение Клаузиуса-Клапейрона и проведите его анализ.

25. Чему равно равновесное давление пара компонента над идеальным раствором? Что изменится в случае реального раствора? Как определить состав насыщенного пара над идеальным раствором?

26. Как повлияет присутствие растворенного вещества на температуру начала кристаллизации растворителя?

27. Проведите анализ диаграмм состояния бинарных систем с полной взаимной нерастворимостью, с ограниченной растворимостью и с полной растворимостью компонентов в твердом состоянии.

28. Что представляют собой константа и коэффициент распределения вещества между двумя конденсированными фазами? Каково влияние на них состава фаз в случае реального, идеального и разбавленного растворов?

8.3.2. Разделы 7 – 11

1. Каково различие энергетического состояния частиц в поверхностном слое и в объеме фазы? Дайте определение поверхностного натяжения. Что такое работа когезии вещества и работа адгезии фаз?

2. Какие вещества являются поверхностно-активными и почему? Что такое адсорбция и какие экспериментальные данные необходимы для ее расчета?

3. Как зависит скорость химической реакции от концентрации реагентов? Сформулируйте понятия молекулярности и порядка реакции.

4. Покажите, как изменяется концентрация реагирующих веществ со временем для реакций нулевого, первого, второго и третьего порядков.

5. Дайте обзор методов определения порядка реакции.

6. В чем сущность теории активных соударений? Что такое энергия активации? Как ее можно определить экспериментально?

7. Какие этапы включает в себя гетерогенная химическая реакция? Перечислите признаки процессов, протекающих в диффузионном и кинетическом режимах.

8. Каковы особенности диффузии в твердых, жидких и газовых средах? Как влияет температура на коэффициенты диффузии?

9. Каково влияние адсорбции на кинетический этап гетерогенной реакции?

10. Изложите основные положения термодинамики зарождения новой фазы. Покажите, как влияет межфазное натяжение и величина переохлаждения на критический размер зародыша.

11. Проанализируйте влияние переохлаждения и диффузионной подвижности частиц на кинетические особенности процесса кристаллизации.

12. Укажите сильные и слабые стороны теории электролитической диссоциации Аррениуса. Опишите характер изменения эквивалентной электропроводности при разбавлении растворов хлористого калия и уксусной кислоты.

13. Дайте понятие «гальванический элемент», выведите формулы для расчета температурной зависимости ЭДС элемента.

14. Дайте понятие «концентрационная цепь», изложите электрохимический метод определения термодинамической активности компонентов ионного или металлического растворов.

15. Какими явлениями может быть обусловлен выход по току меньше 100 % и перерасход энергии при электролизе?