Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Для выполнения контрольной работы↑ Стр 1 из 9Следующая ⇒ Содержание книги
Поиск на нашем сайте
ФИЗИЧЕСКАЯ И КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ Задания к контрольным работам Новосибирск 2015 УДК 544(07) ББК 23, я А Ф 505 Кафедра химии
Составители: доц. Н.П. Полякова, канд. биол. наук, доц. И.В. Васильцова
Рецензент: канд. биол. наук, доц. Ю.И. Коваль Физическая и коллоидная химия: задания к контр. работам/ Новосиб. гос. аграр. ун-т, Агроном. фак.; сост.: Н.П. Полякова, И.В. Васильцова. – Новосибирск: Изд-во НГАУ, 2015. – 96 с.
Контрольные работы содержат вопросы и задания для индивидуальной самостоятельной работы по основным разделам дисциплины «Физическая и коллоидная химия». Предназначены для студентов заочной формы обучения, обучающихся по направлениям: 110100.62 (35.03.03) Агрохимия и агропочвоведение, 110400.62 (35.03.04) Агрономия.
Утверждены и рекомендованы к изданию учебно-методическим советом агрономического факультета (протокол № 6 от 30.06.2015 г.).
© Новосибирский государственный аграрный университет, 2015 ВВЕДЕНИЕ
Контрольные работы составлены в соответствии с учебным планом и рабочей программой по дисциплине «Физическая и коллоидная химия» для студентов заочного отделения Раздел «Физическая химия» изучает химическую термодинамику, свойства растворов электролитов и неэлектролитов, электрохимические процессы. Предметом изучения раздела «Коллоидная химия» являются дисперсные системы, их получение, свойства, практическое применение. Изучение этих вопросов очень важно, так как почвы, растения, продукты питания и все, что их окружает, являются дисперсными системами. Изучаемые вопросы предмета направлены на формирование следующих компетенций: - для направления подготовки 110400.62 (35.03.04) – Агрономия: владение культурой мышления, способностью к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения (ОК-1); умение логически верно, аргументировано и ясно строить устную и письменную речь (ОК-3); готовность к кооперации с коллегами, работе в коллективе (ОК-5); способность использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования; теоретического и экспериментального исследования (ПК-1); - для направления подготовки 110100.62 (35.03.03) − Агрохимия и агропочвоведение: владение культурой мышления, способностью к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения (ОК-1); способность представлять современную картину мира на основе естественнонаучных, математических знаний, ориентироваться в ценностях бытия, жизни, культуры (ОК-11); способность использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования; теоретического и экспериментального исследования (ПК-1); способность к лабораторному анализу образцов почв, удобрений и растений (ПК-22). При оформлении контрольной работы необходимо придерживаться следующих правил: 1) контрольная работа выполняется в отдельной тетради с указанием фамилии, имени, отчества, факультета, направления подготовки, курса, номера группы, номера варианта. Номер варианта определяется по двум последним цифрам номера зачетной книжки; 2) работа должна быть написана ручкой разборчиво, без сокращений. На каждой странице следует оставлять поля для замечаний преподавателя; 3) соблюдать последовательность выполнения заданий, полностью переписывать условие. Каждое задание необходимо начинать с новой страницы. При решении задач нужно приводить весь ход решения и математические преобразования.
Содержание контрольной работы соответствует изучаемым темам Тема 1. Основные термодинамические представления. Тема 2. Учение о растворах. Тема 3. Электрохимические процессы. Тема 4. Поверхностные явления. Тема 5. Коллоидная химия. Список литературы Для выполнения контрольной работы Основной 1. Кудряшева Н.С. Физическая химия: учебник для бакалавров/ Н.С. Кудряшева, Л.Г. Бондарева. – М.: Изд-во Юрайт, 2014. – 340 с. 2. Щукин Е.Д. Коллоидная химия: учебник для бакалавров/ Е.Д. Щукин, А.В. Перцов, Е.А. Амелина. – 7-е изд., испр. и доп. – М.: Изд-во Юрайт, 2014. – 444 с. Дополнительный 1. Кругляков П.М. Физическая и коллоидная химия: Учеб. пособие/ П.М. Кругляков, Т.Н. Хаскова. – 2-е изд., испр. – М.: Высш. шк., 2007. – 319 с. 2. Маринкина Г.А. Физическая и коллоидная химия: практикум/ Г.А. Маринкина, Н.П. Полякова, Ю.И. Коваль; Новосиб. гос. аграр. ун-т. - Новосибирск: НГАУ, 2011. – 183 с. 3. Сумм Б.Д. Основы коллоидной химии: учеб. пособие для вузов/ Б.Д. Сумм. – 2-е изд., стер. – М.: ACADEMIA, 2007. – 240 с.
Основная и дополнительная литература, рекомендованная рабочей программой, имеется в библиотеке НГАУ.
Интернет-ресурсы: www.xumuk.ru, www.chem.msu.ru, www.himhelp.ru. Номера заданий для контрольной работы
Тема 1. Основные термодинамические представления. Понятия химической термодинамики. Энтальпия. Закон Гесса. Понятие энтропии. Энергия Гиббса. Термодинамические расчеты по реакции.
Химическая термодинамика исследует закономерности превращений энергии в химических процессах. Она изучает движущие силы химических реакций, их направление и возможности реального осуществления в данных условиях, а также их энергетические характеристики. Энтальпия – функция состояния, увеличение которой равно теплоте, полученной системой в изобарном процессе. Тепловым эффектом химической реакции называют максимальное количество тепла, которое выделяется или поглощается в необратимом процессе при постоянном объеме или давлении. Уравнение реакции, для которой указываются соответствующие изменения энтальпии, называются термохимическими. Химические реакции, при протекании которых во внешнюю среду выделяется теплота и происходит уменьшение энтальпии системы (Δ Нr <0), называются экзотермическими. Реакции, в результате которых система поглощает теплоту извне и энтальпия возрастает (ΔНr>0), называются эндотермическими. Для многих реакций изменение энтальпии можно рассчитать с помощью справочных таблиц стандартных энтальпий образования реагентов и продуктов этих реакций. На основе таких расчетов может быть предсказана энергетика без проведения эксперимента. Энтальпией образования ( Δ Hf) (formation – образование) соединения называют изменение энтальпии системы, сопровождающее образование 1 моль соединения из простых веществ. Энтальпии образования простых веществ принимают равными нулю. Если исходные вещества и продукты реакции находятся в стандартном состоянии (р = 1 атм = 105 Па, Т = 298 К), энтальпию образования называют стандартной, обозначают Δ Hf º, измеряют в килоджоулях на моль (кДж/моль); энтальпию реакции в стандартных условиях обозначают Δ Hr º. ЗаконГесса: при постоянных давлении и температуре изменение энтальпии при образовании продуктов из данных реагентов не зависит от числа и вида реакций, в результате которых образуются эти продукты, а определяется начальным и конечным состоянием веществ. Следствие из закона Гесса: изменение энтальпии реакции равно алгебраической сумме энтальпий образования стехиометрического количества продуктов за вычетом алгебраической суммы энтальпий образования стехиометрического количества реагентов. Для реакции, представленной в общем виде νAA + νBB = νCC + νDD, следствие из закона Гесса запишется с помощью равенства: Δ Hr º = νC Δ Hf º (C) + νD Δ Hf º (D) −νB Δ Hf º (B) −νA Δ Hf º (A). Примеры решения задач Задача 1. Вычислите изменение энтальпии реакции: 4NH3(г) + 5O2(г) = 4NO(г) + 6H2O(г). Согласно следствию из закона Гесса: Δ Нr º = 6Δ Нf º(H2O) + 4Δ Нf º(NO) – 4Δ Нf º(NH3). Пользуясь табл.1 приложения, находим Δ Hf º и подставляем: Δ Hr º = 6·(–242) + 4·90 – 4·(–46) = –908 кДж. Δ Нr º < 0, реакция экзотермическая. Задача 2. Определите изменение энтальпии реакции, считая, что все вещества находятся в жидком состоянии: С2Н5ОН + СН3СООН = СН3СООС2Н5 + Н2О Для органических веществ определены Δ Нc º. Изменение энтальпии реакции составит: Δ Нr º = Δ Нc º (С2Н5ОН) + Δ Нc º (СН3СООН) – Δ Нc º (СН3СООС2Н5) – Δ Нc º (Н2О). Δ Нr º = –1367 – 874 + 2254 = 13 кДж. Δ Нr º > 0, реакция эндотермическая. Задача 3. Вычислите энтальпию образования этана С2Н6 из простых веществ, если известно, что: С2Н6(г) + 3,5О2(г) = 2СО2(г) + 3Н2О(ж), Δ Н º r = –1560 кДж; Δ Н º f (СО2) = –393,5 кДж/моль; Δ Н º f (H2Ож) = –285,84 кДж/моль. Согласно следствию из закона Гесса: Δ Н º r = 3Δ Н º f (H2Oж) + 2Δ Н º f (СO2 г) – Δ Н º f (С2H6 г), Δ Н º f (С2H6 г) = 3Δ Н º f (H2O ж) + 2Δ Н º f (СO2 г) – Δ Н º r, Δ Н º f (С2H6 г) = 3·(–285,84) + 2·(–393,5) + 1560 = = –84,5 кДж/моль.
Энтропия химической реакции Мерой неупорядоченности состояния системы служит термодинамическая функция, получившая название энтропии. Важное значение понятия «энтропия» связано с тем, что на основе этой величины можно прогнозировать направление самопроизвольного протекания процессов. Однако применимость изменения энтропии как критерия направленности процессов ограничивается изолированными системами. Любой самопроизвольный процесс может протекать в изолированной системе лишь в том случае, когда он характеризуется увеличением энтропии. Энтропия вещества в стандартном состоянии называется стандартной энтропией Sº. В отличие от других термодинамических функций можно определить не только изменение, но и абсолютное значение энтропии. Энтропия является функцией состояния системы. Изменение энтропии системы в результате протекания реакции (Δ Sr) равно сумме энтропий продуктов реакции за вычетом энтропий исходных веществ с учетом стехиометрических коэффициентов. Например, изменение энтропии реакции (Δ Sr º): СН4(г) + Н2О(г) = СО(г) + 3Н2(г); Δ Sr º = S º(СО) + 3 S º(Н2) – S º(Н2О) – S º(СН4). Пользуясь таблицей приложения, находим S º веществ. Δ Sr º = 197,54 + 3·130,58 – 186,19 – 188,7 = 219,39 Дж/К. Энтропия системы в результате реакции возросла, что говорит о переходе системы от более упорядоченного состояния к менее упорядоченному.
Химических реакций Энтальпийный и энтропийный факторы, характеризующие две противоположные тенденции процессов, взятые по отдельности, не могут быть критериями самопроизвольного течения химических реакций. Для изобарно-изотермических процессов их объединяет функция, называемая энергией Гиббса процесса: Δ G = Δ H – T Δ S. Энергия Гиббса служит критерием самопроизвольного протекания химической реакции при изобарно-изотермических процессах. Химическая реакция принципиально возможна, если энергия Гиббса уменьшается, т. е. ΔG<0. Это уравнение является условием возможности самопроизвольного протекания реакции в прямом направлении. Химическая реакция не может протекать самопроизвольно, если энергия Гиббса возрастает, т. е. ΔG>0. Термодинамическим условием возможности самопроизвольного протекания обратной реакции является возрастание энергии Гиббса Δ G >0. Если Δ G =0, то реакция может протекать как в прямом, так и в обратном направлениях, т. е. реакция обратима. Направление химических реакций зависит от их характера. Условие Δ G <0 соблюдается при любой температуре для экзотермических реакций (Δ Н <0), у которых Δ S >0. У таких реакций обе движущие силы (Δ Н и Т Δ S) направлены в сторону протекания прямой реакции и Δ G <0 при любых температурах. Такие реакции самопроизвольно могут идти только в прямом направлении, т. е. являются необратимыми. Примером служит реакция: С (графит) + О2 = СО. Эта реакция экзотермична (Δ Н = –110,5 кДж/моль), в результате ее протекания возрастает число молей газообразных веществ (Δ S =89,38 Дж/(моль·К)), т. е. при любых температурах Δ G <0. Эндотермическая реакция (Δ Н >0), в результате которой уменьшается число молей газообразных веществ (Δ S <0), не может протекать самопроизвольно в прямом направлении при любой температуре, так как всегда Δ G >0. Возможности протекания многих реакций зависят от температуры, так как с изменением температуры меняется знак энергии Гиббса этих реакций. Если в результате экзотермической реакции Δ Н <0 и Δ S <0, то при невысокой температуре |Δ Н | < | Т Δ S |, и реакция может самопроизвольно протекать в прямом направлении (Δ G <0). При высоких температурах |Δ Н | > | Т Δ S |, и прямая реакция самопроизвольно протекать не может (Δ G >0), а обратная возможна.
Энергия Гиббса образования химического соединения Энергия Гиббса является функцией состояния процесса. Изменение энергии Гиббса системы при образовании 1 моль соединения из простых веществ, устойчивых при Например, изменение энергии Гиббса получения водорода методом взаимодействия метана и водяного пара: СН4 (г) + 2Н2О (г) = СО2(г) + 4Н2 (г) рассчитывается по уравнению: Δ G º r = Δ G º f (СО2) + 4Δ G º f (Н2) – Δ G º f (СН4) – 2ΔGº f (Н2О(г)) Δ Gf º простых веществ принимают равными нулю.
Задания для выполнения контрольной работы
1. Дайте определения понятиям: термодинамическая система, среда, параметры состояния системы. 2. Классификация систем по характеру взаимодействия с окружающей средой. 3. Дайте определение изобарному, изохорному, изотермическому, изобарно-изотермическому процессам. 4. Назовите функции состояния системы. 5. Энтальпия системы и ее изменение. 6. Тепловой эффект реакции для изохорного и изобарного процессов. 7. Значения энтальпии для экзотермического и эндотермического процессов. 8. Термохимические уравнения. 9. Дайте определения понятиям: энтальпия образования, стандартная энтальпия образования. 10. При длительном хранении некоторых веществ в пылевидном состоянии происходит их самовозгорание. Каким является этот процесс: экзотермическим или эндотермическим? 11. Закон Гесса, расчет Δ H химической реакции. 12. Самопроизвольные процессы; условия протекания самопроизвольных процессов. 13. Энтропия химической реакции. Второй закон термодинамики для изолированных систем. 14. Приведите примеры самопроизвольных процессов, сопровождающихся понижением энтальпии системы (экзотермические процессы). 15. Приведите примеры самопроизвольных процессов, сопровождающихся переходом системы из более упорядоченного в менее упорядоченное состояние. 16. Энтальпийный и энтропийный факторы изобарно-изотермических процессов. Энергия Гиббса. 17. Расчет энергии Гиббса химических реакций. 18. Различие между энергией Гиббса и стандартной энергией Гиббса. 19. Вычислите, какое количество теплоты выделится при восстановлении Fe2O3 металлическим алюминием, если получено 336,1 г железа. 20. Вычислите тепловой эффект реакции восстановления оксида железа (II) водородом, исходя из следующих термохимических уравнений: FeO(к) + СО(г) = Fe(к) + СO2(г) + 13,18 кДж; СО(г) + 1/2О2(г) = СО2(г) + 283,0 кДж; Н2(г) + СО2(г) = Н2О(г) + 241,83 кДж. 21. При взаимодействии газообразных сероводорода и оксида углерода (IV) образуются пары воды и сероуглерода CS2(г). Напишите термохимическое уравнение этой реакции, вычислите ее тепловой эффект в стандартных условиях. 22. Вычислите, сколько теплоты выделится при сгорании 4,48 л этилена в стандартных условиях. 23. При сгорании 23 г этилового спирта выделилось 622,6 кДж теплоты. Вычислите стандартную энтальпию образования С2Н5ОН. 24. Тепловой эффект реакции 3N2O(г) + 2NH3(г) = 4N2(г) + 3Н2O(г) равен 878,64 кДж. Вычислите ΔHºf(N2O). 25. Определите количество теплоты, которое выделится при взаимодействии 1 моля калия с водой в стандартных условиях. 26. Определите стандартную энтальпию образования сероуглерода CS2, если известно, что CS2(ж) + 3О2(г) = СО2(г) + 2SO2(г) – 1075 кДж. 27. Вычислите тепловые эффекты реакций сгорания 10 г следующих веществ: С (графит), Н2(г), Р(к), Мg(к), Н2S(г), С2Н5ОН(ж), С6Н12О6(к). 28. При растворении 16 г СаС2 в воде выделяется 31,5 кДж теплоты. Определите стандартную энтальпию образования Са(ОН)2. 29. Определите стандартную энтальпию образования Fe2O3, если в реакции 2Fe + Аl2O3 = Fe2O3 + 2Al на каждые 86 г Fe2O3 поглощается 426,5 кДж теплоты. 30. Тепловой эффект реакции SО2(г) + 2Н2S(г) = 2S(к) + 2Н2О(ж) равен 234,5 кДж. Определите стандартную энтальпию образования Н2S. 31. Вычислите стандартную энтальпию образования сахарозы С12Н22О11, если тепловой эффект реакции С12Н22О11 + 12О2(г) = 12 СО2(г) + 11Н2О(ж) равен –5694 кДж. 32. Рассчитайте количество теплоты, которое выделится при сгорании: а) 1 л метана; б) 1 л пропана. 33. Определите количество теплоты, которое выделится при образовании 112 л НСl (г) из простых веществ. 34. На разложение 1 моль МnО2 по реакции 3МnО2(к) = Мn3О4(к) + О2 требуется 67 кДж теплоты. Вычислите Δ H º f (Мn3О4). 35. Окисление аммиака протекает по уравнению 4NН3(г) + 3О2(г) = 2N2(г) + 6Н2О(ж) – 1528 кДж. Определите энтальпию образования NН3(г) и NН4ОН, если теплота растворения NН3(г) в воде равна –34,66 кДж. 36. Тепловой эффект реакции сгорания жидкого бензола с образованием паров воды и диоксида углерода равен –3135 кДж. Составьте термохимическое уравнение этой реакции и вычислите теплоту образования бензола Δ H º f. 37. При взаимодействии 3 моль оксида азота (I) N2O с аммиаком образуются азот и пары воды. Тепловой эффект реакции равен –877,76 кДж. Напишите термохимическое уравнение этой реакции и вычислите теплоту образования N2O(г). 38. При сгорании газообразного аммиака образуются пары воды и оксид азота (II) NO(г). Вычислите тепловой эффект реакции в расчете на 1 моль NН3(г). Напишите термохимическое уравнение этой реакции. 39. Определите, сколько тепла выделится при получении 269 г хрома алюмотермией: Сr2O3(к) + 2Al(к) = Al2O3(к) + 2Сr(к). 40. Вычислите тепловой эффект реакции СаО(к) + 3С(к) = СаС2(к) + СО(г), если образовалось 0,5 кг карбида кальция. 41. Вычислите энтальпию образования жидкого бензола, если тепловой эффект реакции С6Н6(ж) + 7,5О2(г) = 6СО2(г) + 3Н2О(г) равен 3136,3 кДж. 42. Напишите термохимическое уравнение реакции горения 1 моль этилового спирта, в результате которой образуются пары воды и оксид углерода (IV). Вычислите теплоту образования С2Н5ОН(ж), если известно, что при сгорании 11,5 г его выделилось 308,71 кДж теплоты. 43. Реакция разложения МnО2 выражается уравнением: 3МnО2(к) = Мn3О4(к) + О2 Рассчитайте тепловой эффект реакции, зная, что энтальпия образования МnО2 равна –403,42 кДж/моль. 44. Напишите термохимическое уравнение реакции взаимодействия между СО(г) и Н2О(г). Рассчитайте, сколько теплоты выделится при протекании этой реакции, если получено 67,2 л метана. 45. Вычислите, сколько теплоты выделится при сгорании 165 л ацетилена (С2Н2), если продуктами сгорания являются оксид углерода (IV) и пары воды. 46. Вычислите тепловой эффект и напишите термохимическое уравнение реакции горения 1 моль этана С2Н6(г), в результате которой образуются пары воды и оксид углерода (IV). Вычислите, сколько теплоты выделится при сгорании 1 м3 этана. 47. При взаимодействии 6,3 г железа с серой выделилось 11,31 кДж теплоты. Вычислите теплоту образования сульфида железа (FeS). 48. При получении 1 моль Са(ОН)2 из СаО(к) и Н2О(ж) выделилось 32,53 кДж тепла. Напишите термохимическое уравнение этой реакции и вычислите теплоту образования СаО (Δ H º f). 49. Вычислите Δ Gº для следующих реакций: а) 2NaF(к) + Cl2(г) = 2NaCl(к) + F2(г); б) PbO2(к) + 2Zn(к) = Pb(к) + 2ZnО(к). 50. Рассчитайте изменение энтропии при плавлении 3 моль уксусной кислоты СН3СООН, если температура ее плавления 16,6°С, а теплота плавления 194 Дж/г. 51. Восстановление Fe3O4 оксидом углерода идет по уравнению Fe3O4(к) + СО(г) = 3FeO(к) + СО2(г). Вычислите Δ Gº и сделайте вывод о возможности самопроизвольного протекания реакции в стандартных условиях. 52. Сделайте вывод о возможности восстановления PbO2(к) цинком по реакции PbO2(к) + 2Zn(к) = Pb(к) + 2ZnО(к) в стандартных условиях. 53. Подтвердите расчетом, что реакция горения ацетилена идет по уравнению С2Н2(г) + 5/2О2(г)= Н2О(ж) + СО2(г) в стандартных условиях. 54. Рассчитайте, при какой температуре наступит равновесие в системе 4НСl(г) + О2(г) = 2Н2О(г) + 2Сl2(г), 55. Сделайте вывод о возможности использования нижеприведённой реакции для получения аммиака в стандартных условиях: NН4Сl(к) + NаОН(к) = NaCl(к) + Н2О(г) + NН3(г) 56. Укажите, какие из приведенных реакций протекают самопроизвольно и являются экзотермическими в стандартных условиях: а) 2Н2О2(ж) = 2Н2О(ж) + О2(г); б) 3Н2(г) + N2(г) = 2NН3(г); в) N2О4(г) = 2NО2(г). 57. Рассчитайте Δ Gº реакции 2Нg2Сl2 = 2НgСl2 + 2Нg и сделайте вывод о возможности самопроизвольного процесса. 58. Исходя из величин Δ Gf º соединений, участвующих в реакции, определите возможность самопроизвольного протекания реакции: Al2O3(к) + 3SO3(г) = Al2(SO4)3(к). 59. Зная тепловой эффект реакции и стандартные энтропии образования веществ, определите Δ Gº реакции Н2(г) + СО2(г) = СО(г) + Н2О(ж), Δ Hºr = –2,85 кДж. Сделайте вывод о возможности самопроизвольного процесса. 60. Определите возможность самопроизвольного протекания реакции NН3(г) + НСl(г) = NН4Сl(г) при 30°С. 61. Вычислите изменение энтропии при испарении 62. Рассчитайте, при какой температуре, 1000 К или 3000 К, возможна реакция ТiO2(к) + 2С(к) = Тi(к) + 2СО(г). 63. Определите возможность получения метана по реакции: СО(г) + 3Н2(г) = СН4(г) + Н2О(г) в стандартных условиях. 64. Определите, при какой температуре начнется реакция восстановления Fe3O4: Fe3O4(к) + СО(г) = 3FeO(к) + СО2(г); Δ H º r = 34,55 кДж. 65. Вычислите, при какой температуре начнется диссоциация пентахлорида фосфора, протекающая по реакции: РСl5(г) = РСl3(г) + Сl2(г); Δ H º r = 92,59 кДж. 66. Вычислите изменение энтропии для реакций, которые могут быть описаны уравнениями: 2СН4(г) = С2Н2(г) + 3Н2(г); С(графит) + О2(г) = СО2(г); N2(г) + 3Н2(г) = 2NН3(г). Объясните величину и знак Δ S º. 67. Рассчитайте, при какой температуре наступит равновесие системы: СО(г) + 2Н2(г) = СН3ОН(ж); Δ H º r = −128,05 кДж. 68. Эндотермическая реакция протекает по уравнению: СН4(г) + СО2(г) = 2СО(г) + 2Н2(г); Δ H º r = 247,37 кДж. Рассчитайте, при какой температуре начнется эта реакция. 69. Определите Δ G º реакции, протекающей по уравнению: 4NН3(г) + 5О2(г) = 4NО(г) + 6Н2О(г). Сделайте вывод о возможности протекания ее в стандартных условиях. 70. Сделайте вывод о возможности протекания реакции в стандартных условиях: СН4(г) + СО2(г) = 2СО(г) + 2Н2(г). 71. Определите, при какой температуре наступит равновесие в системе: Н2(г) + СО2(г) = СО(г) + Н2О(пар); 72. Определите, при какой температуре, 500 К или 2000 К, будет самопроизвольно протекать реакция: Fe2O3(к) + 3Н2(г) = 2Fe(к) + 3Н2О(г). 73. Определите, какой из карбонатов, СаСО3 или 74. Определите, при какой температуре начнется реакция восстановления Fe2O3 оксидом углерода: Fe2O3(к) + СО(г) = 2FeO(к) + СО2(г); ΔHºr = 64,75 кДж. 75. Определите возможность получения метана по реакции СО(г) + 3Н2(г) = СН4(г) + Н2О(г) при 40°С. 76. Укажите, какая из двух реакций: а) 2Fe(к) + Аl2O3(к) = Fe2O3(к) + 2Al(к); б) Fe3O4(к) + СО(г) = 3FeO(к) + СО2(г) будет протекать самопроизвольно в стандартных условиях. 77. Вычислите Δ Sº и Δ Gº следующих реакций и определите возможность их осуществления в стандартных условиях: а) 2КСlО3(к) = 2КСlО(к) + 2О2(г); б) Са(ОН)2(к) + СО2(г) = СаСО3(к) + Н2О(ж).
Тема 2. Учение о растворах Физическо-химическая теория растворов. Роль растворителя в образовании растворов. Понижение давления насыщенного пара над раствором по сравнению с давлением насыщенного пара чистого растворителя. Закон Рауля. Следствия из закона Рауля. Криоскопия. Эбуллиоскопия. Диффузия. Осмос. Осмотическое давление. Закон Вант-Гоффа. Идеальные растворы. Реальные растворы. Теория сильных электролитов. Сильные электролиты. Расчет рН в растворах сильных и слабых электролитов. Закон разбавления Оствальда. Буферные системы, их состав и механизм действия. Расчет рН буферных растворов. Буферная емкость. Многие химические процессы протекают лишь при условии, что участвующие в них вещества находятся в растворенном состоянии. Растворами называют многокомпонентные гомогенные системы переменного состава. Растворителем называют вещество, которое не меняет своего агрегатного состояния и чаще всего находится в избытке. Растворы электролитов – растворы, проводящие электрический ток; это растворы диссоциирующих на ионы солей, кислот, оснований, амфолитов. Например, растворы КNO3, HCl, KOH, Al(OH)3. Растворы неэлектролитов – растворы веществ, практически не диссоциирующих в воде. Например, растворы сахарозы, глюкозы, мочевины. Общими являются свойства растворов, которые зависят от концентрации и практически не зависят от природы растворенных веществ, их называют также коллигативными. Такие свойства могут проявляться в идеальных растворах. К идеальным растворам по своим свойствам приближаются лишь очень разбавленные растворы. К общим свойствам растворов относятся: понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором и понижение температуры замерзания, повышение температуры кипения и осмотическое давление. Эти свойства проявляются в случае растворов нелетучих растворенных веществ, давлением паров которых можно пренебречь. Французский ученый Рауль открыл закон, согласно которому понижение давления насыщенного пара растворителя А над раствором ∆рА пропорционально молярной доле растворенного нелетучего вещества χ B :: р ° А – рА = ∆ рА = р ° χB, где р ° А, рА – давление насыщенного пара растворителя соответственно над чистым растворителем и над раствором; ∆ рА – разность между давлением насыщенного пара над раствором (рА) и растворителем (р ° А). Из приведенного уравнения следует, что с увеличением содержания нелетучего компонента давление пара над раствором уменьшается. Из закона Рауля вытекают два следствия. Согласно одному из них, температура кипения раствора выше температуры кипения растворителя. Разность температур кипения раствора t 1 и чистого растворителя t 0 (∆ tкип = t 1 − t 0) называется повышением температуры кипения раствора. Повышение температуры кипения ∆ tкип пропорционально моляльной концентрации раствора: ∆ tкип = КЭСm, где КЭ – эбуллиоскопическая постоянная растворителя, град·кг/моль; t 1 – температура кипения раствора; t 0 – температура кипения чистого растворителя; Сm – моляльная концентрация, моль/кг Сm = ; mв – масса вещества; Mв – молярная масса вещества, г/моль; mр-ля – масса растворителя, кг. Согласно второму следствию из закона Рауля, температура замерзания (кристаллизации) раствора ниже температуры замерзания чистого растворителя. Разность температур замерзания чистого растворителя t 0 и начала замерзания раствора t 1 (∆ tзам = t 0 - t 1) называется понижением температуры замерзания раствора. Понижение температуры замерзания ∆ tзам пропорционально моляльной концентрации раствора: ∆tзам = ККСm, где Кк – криоскопическая постоянная; t 1 – температура замерзания раствора; t 0 – температура замерзания чистого растворителя. Значения Кк и Кэ зависят от природы растворителя.
Водородный показатель (рН) В чистой воде или любом водном растворе при постоянной температуре произведение концентраций (активностей) водород- и гидроксид-ионов − величина постоянная, называемая ионным произведением воды. К (H2O) = [H+][OH−] = 10−14 моль2/л2 при 298 К. Растворы, в которых концентрации водород- и гидроксид-ионов равны, называют нейтральными. [H+] = [OH−] = = Концентрации гидроксид- и водород-ионов взаимозависимы: зная концентрацию одного из этих ионов, можно рассчитать концентрацию другого иона. В качестве характеристики реакции среды часто используют концентрацию ионов водорода. На практике использование концентраций ионов не очень удобно, поэтому для характеристики среды используют отрицательный десятичный логарифм концентрации (активности) ионов водорода, называемый водородным показателем рН среды: pH = –lg[H+]. Например, если [H+] = 10−3 моль/л (кислая среда), то рН = 3; а когда [H+] = 10−9 моль/л (щелочная среда), то рН=9. В нейтральной среде [H+] = 10−7 моль/л и рН=7. Из этих примеров следует: - в нейтральной среде [H+] = [OH−] = 10−7 моль/л, рН=7; - в кислой среде [H+] > 10−7 моль/л, рН<7; - в щелочной среде [H+] < 10−7 моль/л, рН>7. Если взять отрицательный десятичный логарифм выражения ионного произведе
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-04-23; просмотров: 359; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.17.183.187 (0.012 с.) |