ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКИ. I ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ»

Задание: Укажите один или несколько вариантов правильных ответов

 

1. Химическая термодинамика изучает

 

А. влияние температуры на скорость химических реакций

B. взаимопревращение теплоты и энергии в химических реакциях

C. взаимопревращение электрической и магнитной энергий

 

2. Термодинамическая система – это система

 

A. в которой идут экзотермические реакции

B. объектов, которые взаимодействуют между собой

C. объектов, которые могут взаимодействовать между собой и внешней средой – обмениваться с ними энергией и веществом

 

3. Системы, которые обмениваются с окружающей средой только энергией, но не массой называются

 

A. открытые

B. закрытые

C. изолированные

 

4. Если в холодную комнату внести закрытую колбу с теплым раствором, то это

 

A. изолированная система

B. закрытая система

C. открытая система

 

5. Системы, которые могут обмениваться с окружающей средой и энергией и массой называются

A. открытые

B. закрытые

C. изолированные

 

6. Системы, которые не могут обмениваться с окружающей средой ни энергией, ни массой называются

A. открытые

B. закрытые               

C. изолированные

 

7. Живые организмы представляют собой

 

A. изолированные системы

B. закрытые системы

C. открытые системы

 

8. Состояние системы - это

 

A. совокупность свойств системы, которые она имеет в данный момент

B. температура, при которой находится система

C. агрегатное состояние – твердое, жидкое или газообразное

 

9. Давление Р, температура Т, масса системы m, объем системы V, концентрация компонентов системы С – это

 

A. термодинамические параметры

B. термодинамические функции

C. термодинамические характеристики

 

10. Переход системы из одного состояния в другое это

 

A. параметры

B. процесс

C. термодинамические функции

11. Изобарными называются процессы, которые идут при

 

A. Т = const

B. V = const

C. P = const

12. Изотермическими называются процессы, которые идут при

 

A. T = const

B. Q = 0

C. V = const

13. Для определения изменения энергии системы используют

 

A. термодинамические функции

B. термодинамические параметры

C. термодинамические критерии

 

14. Внутренняя энергия Е, энтальпия Н, свободная энергия Гиббса – это

 

A. термодинамические параметры

B. термодинамические функции

C. термодинамические характеристики

 

15. Выберите правильные выражения

 

A. Δ Е = Е_кон. – Е_исх.

B. Δ А = А_кон. – А_исх.  

C. Δ Н = Н_кон.  - Н_исх.

 

16. Теплота Q, выделившаяся или поглощенная в химической реакции называется

 

A. теплоемкостью

B. калорийностью

C. тепловым эффектом

 

17. Тепловой эффект химической реакции при изотермическом расширении газа обозначается Q_T и равен:

 

A. Δ Е

B. А

C. Δ Е + А

 

18. Тепловой эффект химической реакции при постоянном объеме обозначается Q_V и равен

 

A. Δ E + A

B. Δ E - A

C. Δ E

 

19. Тепловой эффект химической реакции при постоянном давлении обозначается Q_P и равен

 

A. Δ E + A

B. Δ E + PΔ V

C. Δ E – PΔ V

20. Энтальпия Н равна

 

A. Е + РV

B. E – PV

C. G + TS

 

21. В качестве стандартных условий приняты следующие условия

 

A. Т = 273 К

B. Т = 298 К

C. содержание вещества в растворе 1 моль на 1000 г раствора

 

22. В термохимических уравнениях

 

A. указана энтропия

B. указан тепловой эффект

C. указано агрегатное состояние

 

23. Термодинамический способ записи теплового эффекта реакции

 

A. Q указывается непосредственно в уравнении

B. Δ Н⁰ записывается отдельно от химического уравнения

C. 2С_графит + О_{2 (г)} = 2СО_(г) + 220 кДж

24. В термохимических уравнениях

 

A. коэффициенты могут быть дробными

B. указано агрегатное состояние вещества

C. указана энтропия реакции

 

25. Раздел химии изучающий тепловые эффекты химических реакции называется

 

A. термодинамикой

B. химической термодинамикой

C. термохимией

 

26. Тепловой эффект образования 1 моль соединения из простых веществ при условии, что все компоненты системы находятся в стандартных условиях

 

A. это стандартная теплота образования

B. это стандартная энтальпия образования

C. это стандартная энтропия образования

 

27. Тепловой эффект реакции сгорания 1 моль вещества при условии, что исходные и конечные вещества находятся в стандартных условиях

 

A. это энергия Гиббса сгорания

B. это стандартная теплота сгорания

C. это стандартная энтальпия сгорания

 

28. В соответствии с законом Гесса тепловые эффекты химических реакций, протекающих при постоянном объеме или постоянном давлении зависят от

 

A. числа промежуточных стадий

B. природы и состояния исходных веществ

C. природы и состояния конечных продуктов

 

29. Тепловой эффект реакции при стандартных условиях равен разности между

 

A. сумой теплот сгорания исходных веществ и суммой теплот сгорания конечных веществ с учетом стехиометрических коэффициентов

B. суммой теплот сгорания конечных веществ и суммой теплот сгорания исходных веществ с учетом стехиометрических коэффициентов

C. суммой теплот образования конечных веществ и суммой теплот образования исходных веществ с учетом стехиометрических коэффициентов

 

30. Для вычисления теплового эффекта при температуре отличающейся от 25⁰С используют

 

A.первое следствие из закона Гесса

B. закон Гесса

C. уравнение Кирхгофа

 

 

Занятие № 2

Химическая термодинамика. Второе начало термодинамики.

 

План занятия

1. Проверка посещаемости и информация

2. Программированный контроль и опрос

3. Решение типовых задач

4. Подведение итогов занятия

 

Контрольные вопросы и задания по теме занятия

1. Обоснование необходимости введения второго закона термодинамики.

2. Некоторые критерии возможности самопроизвольного протекания процессов.

3. Общая формулировка второго закона термодинамики.

4. Что называют обратимыми и необратимыми процессами в термодинамике?

5. Максимальная работа процесса.

6. Энтропия – мера рассеивания энергии.

7. Энтропия – функция состояния системы.

8. Абсолютная энтропия. Стандартная энтропия.

9. Изменение энтропии в стандартных условиях.

10. Определение энтропии с точки зрения статистической физики.

11. Энтропийная формулировка второго начала термодинамики для изолированных систем.

12. Энтропия и ее связь с вероятностью состояния системы. Формула Больцмана.

13. Изменение энтропии, связанное с повышением температуры, фазовыми переходами, изменением давления в системе.

14. Энтальпийный и энтропийный факторы и их влияние на самопроизвольность протекания процесса.

15. Энергия Гиббса, изменение энергии Гиббса в изобарно-изотермическом процессе. Формулировка второго закона термодинамики с точки зрения изменения энергии Гиббса.

16. Стандартная свободная энергия Гиббса образования вещества. Расчет изменения энергии Гиббса в химической реакции при стандартных условиях.

17. Как рассчитать изменение энергии Гиббса химической реакции при нестандартных условиях?

18. Энергия Гиббса, энергия Гельмгольца как критерий самопроизвольного протекания процесса.

 

а). Основная литература:

1. Физическая и коллоидная химия [Текст]: учеб. пособие для вузов / А.П. Беляева [и др.]. -  М., ГЭОТАР – Медиа, 2010. – 53 – 69 с.

б). Дополнительная литература:

1. Жолнин А.В. Общая химия [Текст] / А.В. Жолнин. - ГЭОТАР – Медиа, 2012. – 25 – 29 c.

Эталоны решения типовых задач

Расчет стандартной энтропии реакции по стандартным значениям энтропии реагентов.

 

Задача 1

Определите изменение энтропии в стандартных условиях для следующей химической реакции:

DS⁰(Сграфит) = 5, 7 Дж/моль·К

DS⁰(H₂)г. = 130, 6 Дж/моль·К

DS⁰(C₂H₆)г. = 229, 5 Дж/моль·К

Решение:

Изменение энтропии в химической реакции при стандартных условиях рассчитывается по формуле:

 

Ответ: - 173, 7 Дж/К

 

Расчет изменения стандартной энергии Гиббса реакции по стандартным значениям энергии Гиббса образования реагентов и продуктов.

 

Задача 2

Определите возможность протекания реакции в стандартных условиях по величине изменения энергии Гиббса:

DG⁰обр.(SiO₂)к= - 803, 8 кДж/моль

DG⁰обр.(NaOH)р= - 419, 5 кДж/моль

DG⁰обр.(Na₂SiO₃)к= -1427, 8 кДж/моль

DG⁰обр.(H₂O)ж= - 237, 5 кДж/моль

Решение:

В стандартных условиях изменение энергии Гиббса в химической реакции подсчитывается по формуле:

,

т.е. протекание химической реакции возможно, т.к. DG⁰(реакции).< 0

Ответ: протекание химической реакции возможно, т.к.DG⁰(р-ции)=-22, 5 кДж.< 0

 

Расчет изменения стандартной энергии Гиббса реакции по величинам стандартной энтальпии и стандартной энтропии. Анализ энтропийного и энтальпийного факторов.

Задача 3

Вычислите изменение энергии Гиббса при температуре 27⁰С и определите возможность протекания химической реакции

по значениям стандартных теплот образования и энтропий веществ, участвующих в реакции.

Вещество	NH3	HCl	NH4Cl
DH0обр., кДж/моль	-45, 9	-92, 3	-314, 2
S0, Дж/моль·К	192, 6	186, 8	95, 8

 

Решение:

Изменение энергии Гиббса в химической реакции при температуре T можно вычислить по уравнению:

Тепловой эффект химической реакции DH0(р-ции) определяем по 1 следствию из закона Гесса:

Изменение энтропии в химической реакции:

Температура в Кельвинах T = 27+273 = 300K

,

т.е. < 0, протекание реакции в прямом направлении возможно.

 

Ответ: протекание химической реакции в прямом направлении возможно, т.к. DG⁰ (р-ции)= - 90, 9 кДж, т.е.< 0

 

Задачи для самостоятельной работы

 

1. Рассчитайте изменение энтропии в Дж/К для химической реакции при стандартных условиях

   

если стандартные энтропии SO₂(г), O₂(г) и SO₃(г) равны 248; 205 и 257 Дж/моль·К, соответственно. Сделайте вывод о направлении самопроизвольного протекания реакции в этих условиях.

2. Для реакции , протекающей при 298 К и 1 атм., DH⁰ = -199, 2 кДж/моль и DG⁰= -191, 6 кДж/моль. Вычислите стандартное изменение энтропии DS⁰ в кДж/К для этой реакции.

 

3. В организме человека в результате метаболизма образуется глицерин (CH₂OH)₂CHOH _(ж), который далее превращается в CO_2(г) и H₂O_(г):

Вычислите DG⁰ этой реакции в кДж, если

Вещество	Глицерин (ж)	CO2 (г)	H2O(г)
DG0обр., кДж/моль	- 480	- 395	- 230

 

4. Рассчитайте изменение свободной энергии Гиббса в кДж при T = 298 К и определите, в каком направлении следующая реакция будет протекать самопроизвольно в стандартных условиях:

Если DG⁰_обр. Fe₂O₃ (к) и H₂O (г) равны – 741 и – 229 кДж/моль, соответственно, а водорода (г) и железа (к) равны нулю.

 

5. Рассчитайте изменение свободной энергии Гиббса в кДж при температуре 37⁰С и определите, является ли самопроизвольным процесс окисления глюкозы:

Вещество	C6H12O6(к)	O2(г)	CO2(г)	H2O(ж)
DH0обр., кДж/моль	-1274	0	-394	-286
S0, Дж/моль·К	212	205	214	70

 

6. Рассчитайте температуру (в К), при которой в системе

   

установится термодинамическое равновесие.

 

Вещество	N2(г)	O2(г)	NO(г)
DH0обр., кДж/моль	0	0	90
S0, Дж/моль·К	192	205	211

 

Задания в тестовой форме

« II ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: