Алгоритм решения задач на применение уравнения Менделеева – Клайперона

№ шага	Алгоритм	Выполнение
	Внимательно прочитайте текст задачи.	Баллон содержит 50 л кислорода, температура которого 27° С, а давление 2МПа. Найдите массу кислорода.
	Запишите в “Дано” буквенное обозначение и числовое значение известных по тексту физических величин. Необходимо знать нормальные условия: р=105 Па, t°=0° С	Дано: V=50 л t° =27° C p=2 МПа
	Запишите химическую формулу и молярную массу газообразного вещества в “ Дано”, используя систему СИ. М Воздух= 0, 029 кг/моль.	О2 М=32•10–3кг/моль
	Под горизонтальной чертой запишите буквенное обозначение неизвестной величины, знак = и?	m=?
	Под словом “ Решение” напишите уравнение Менделеева–Клайперона или его вариант:	Решение:
	Проделайте алгебраические преобразования так, чтобы по одну сторону знака = стояла неизвестная величина, а по другую – все известные.
	Проверьте, все ли величины выражены в системе СИ, учитывая, что 1л= 10–3 м3, Т=t° +273, 1 мм рт. ст.= 133 Па	50 л = 5• 10–2 м3 Т = 300 К
	Подставьте числовые значения вместе с единицами измерения, проведите расчет и работу с единицами измерения, учитывая, что 1 Дж=1 Н? м, 1 Па=1Н/м2, 1 Н=1кг? м/с2
	Запишите ответ:	Ответ: m=1, 3 кг

 

Задачи для самостоятельного решения:

1) Определите массу водорода, находящегося в баллоне емкостью 20 л при давлении 830 кПа, если температура газа равна 17° С.

2) Сосуд вместимостью 40 л содержит 1, 98 кг углекислого газа и выдерживает давление не выше 3 МПа. При какой температуре возникает опасность взрыва?

3) Определите плотность азота при нормальных условиях.

4) Какое количество вещества содержится в газе при давлении 200 кПа и температуре 240 К, если его объем 40 л?

5) Какой объем занимает воздух массой 2, 9 кг при давлении 750 мм рт.ст. и температуре –3° С?

6) Каково давление азота в сосуде объемом 0, 25 м³ при температуре 32° С? Масса газа 300 г.

Ответы:

1) 0, 014 г;
2) 48° С;
3) 1, 23 кг/м³;
4) 4 моль;
5) 2, 25 м³;
6) 108624 Па.

 

Самостоятельная работа № 2

Тема 1.2. Основы химической термодинамики, термохимии и химической кинетики

Задания

1. Выполнение домашних заданий по теме 1.2

2. Решение задач с использованием закона Гесса.

3. Подготовка к лабораторному занятию № 2.

Порядок выполнения задания: решение задач с использованием закона Гесса.

 

Самостоятельная работа обучающихся:

1. Изучить алгоритмы решения задач.

2. Решить предложенные задачи.

 

Алгоритмы решения задач

Задача 1. Гелий массой 75 г нагревали при температуре 100°С и давлении 1, 013 · 10⁵ Па. Вычислить количество затраченной теплоты, если объем газа изменился от 3 до 15 л.

Решение.

Так как нагревание газа происходит изотермически и изобарически, то количество затраченной теплоты можно вычислить по уравнению

n(He) = 75/4 = 18, 75 моль.

Для одноатомных газов c_v = 3/2 R, c_p = 5/2 R, для двухатомных - c_v = 5/2 R, c_p = 7/2 R.

Гелий - одноатомный газ, поэтому c_р =5/2R = 5/2 · 8, 314 = 20, 79 Дж/моль.

Задача 2. Вычислить тепловой эффект при постоянном давлении и постоянном объеме в стандартных условиях реакции

С₂Н₅ОН (ж) + О₂ = СН₃СООН (ж) + Н₂О.

Решение.

Так как реакция горения, то тепловой эффект удобнее рассчитать по тепловым эффектам сгорания участвующих в реакции веществ.

Тепловые эффекты сгорания веществ находим в справочнике:
Δ H_сгор(С₂Н₅ОН) = - 1367, 7 кДж
Δ H_сгор(СН₃СООН) = - 872, 1 кДж
Δ H_сгор(Н₂О) = 0

Δ Hх.р. = ∑ (Δ H_сгор.)_исх. - ∑ (Δ H_сгор.)_прод.
Δ H_х.р. = -1367, 7 - (- 872, 1) = - 495, 6 кДж/моль

Задача 3. При восстановлении алюминием железа из 100 г оксида железа (III) выделилось 476 кДж энергии. Определить тепловой эффект реакции.

Решение.

100 г 476 кДж

Fe₂O₃ + 2Al = 2Fe + Al₂O₃ + Q

1 моль

160 г

100 г Fe2O3 выделяют 476 кДж
160 г Fe2O3 - х кДж

x=160 · 476 / 100 = 761, 6 кДж

Термохимическое уравнение:

Fe₂O₃ + 2Al = 2Fe + Al₂O₃ + 761, 6 кДж

Задача 4. Пользуясь справочными данными, установить, возможно ли при температурах 298 и 2500 К восстановление диоксида титана до свободного металла по схеме:

TiO₂ (к.) + 2C (графит) = Ti (к.) + 2CO (г.).

Зависимостью Δ H° и Δ S° от температуры пренебречь.

Решение.

1) Определяем Δ G° по уравнению Δ G°₂₉₈ = ∑ (Δ G°_обр.)_прод. - ∑ (Δ G°_обр.)_исх..
Δ G° (TiO₂) = -888, 6 кДж/моль
Δ G° (CO) = -137, 1 кДж/моль

Δ G°₂₉₈ = -137, 1 · 2 - (-888, 6) = 614, 4 кДж

Поскольку Δ G°₂₉₈ > 0, восстановление TiO₂ при 298 К невозможно.

2) Для расчета Δ G₂₅₀₀ воспользуемся уравнением Δ G = Δ H° - T · Δ S°.
По справочнику находим значения Δ H⁰ и Δ S⁰ для всех веществ. Δ H° (TiO₂) = -943, 9 кДж/моль; Δ H° (CO) = -110, 5 кДж/моль.
Δ S° (TiO₂) = 50, 3 Дж/моль · К; Δ S° (С) = 5, 7 Дж/моль · К; Δ S° (Ti) = 30, 6 Дж/моль · К; Δ S° (СО) = 197, 5 Дж/моль · К.
Δ H° = -110, 5 · 2 - (-943, 9) = 722, 9 кДж
Δ S° = 30, 6 + 197, 5 · 2 - 50, 3 - 5, 7 · 2 = 363, 9 Дж/К

Теперь находим Δ G₂₅₀₀, выражая Δ S° в кДж/К:
Δ G₂₅₀₀ = Δ H₂₅₀₀ - T · Δ S₂₅₀₀ = 722, 9 - 2500 · 363, 9 / 1000 = -186, 9 кДж.

Таким образом, Δ G₂₅₀₀ < 0, так что восстановление TiO ₂ графитом при 2500 К возможно.

Задачи для самостоятельного решения:

1. Вычислите тепловой эффект реакции при 25⁰С:

СаС₂(т) + 2Н₂О(ж) = Са(ОН)₂(т) + С₂Н₂(г)

1. Определите стандартную энтропию реакции сгорания метана:

СН₄ + 2О₂ = СО₂ + 2Н₂О(г)

1. Рассчитать значения Δ G°₂₉₈ следующих реакций и установить, в каком направлении они могут протекать самопроизвольно в стандартных условиях при 25°С:
   а) NiO (т.) + Pb (т.) = Ni (т.) + PbO (т.)
   б) Pb (т.) + CuO (т.) = PbO (т.) + Cu (т.)
   в) 8Al (т.) + 3Fe₃O₄ (т.) = 9Fe (т.) + 4Al₂O₃ (т.)

Самостоятельная работа № 3

Тема 1.3. Растворы

Задания

1. Выполнение домашних заданий по теме 1.3

2. Решение задач с использованием закона Вант – Гоффа.

3. Подготовка к лабораторному занятию № 3.

Порядок выполнения задания: решение задач с использованием закона Вант – Гоффа.

Самостоятельная работа обучающихся:

1. Изучить алгоритмы решения задач.

2. Решить предложенные задачи.

Алгоритмы решения задач

Пример 1

Как изменится скорость гомогенной реакции при повышении температуры от 67⁰ до 97⁰ при температурном коэффициенте, равном четырём?

Решение

Запишем формулу закона Вант-Гоффа:

.

Подставим известные данные: =4^30/10 =4³ = 64, где t₂ -конечная температура (97⁰), а t₁ -начальная температура (67⁰). Следовательно при повышении температуры от 67⁰ до 97⁰скорость гомогенной реакции увеличится в 64 раза.

Пример 2

Рассчитайте, чему равен температурный коэффициент скорости, если известно, что при понижении температуры от 150⁰ до 120⁰ скорость реакции уменьшилась в 27 раз.

Решение

Запишем формулу закона Вант-Гоффа

и выразим из неё :

. Подставим данные = =3,

где t₂=120, t₁=150 (температура понижается ), а отношение конечной скорости к начальной, т. к. при уменьшении температуры скорость уменьшается.

 

Задачи для самостоятельного решения:

1. Как изменится скорость химической реакции при повышении температуры от 45˚ до 80˚ С, если температурный коэффициент равен 2?

2. При повышении температуры на 60⁰С скорость некоторой реакции увеличивается в 216 раз. Чему равен температурный коэффициент скорости этой реакции?

3. Температурный коэффициент реакции равен 2, 5. Как изменится ее скорость при охлаждении реакционной смеси от изменения температуры от 50 °С до 30 °С?

4. При повышении температуры на 50⁰С скорость некоторой реакции увеличивается в 125 раз. Чему равен температурный коэффициент скорости этой реакции?

5. Как изменится скорость химической реакции при понижении температуры от 45˚ до 20˚ С, если температурный коэффициент равен 4?

 

Самостоятельная работа № 4

Тема 1.4. Электрохимия

Задания

1. Выполнение домашних заданий по теме 1.4

2. Составление конспекта по учебнику о видах коррозии и методах защиты от неё.

 

Порядок выполнения задания: составление конспекта о видах коррозии и методах защиты от неё.

Методические рекомендации по написанию конспекта

Конспект - это краткое последовательное изложение содержания статьи, книги, лекции. Его основу составляют план тезисы, выписки, цитаты. Конспект, в отличие от тезисов воспроизводят не только мысли оригинала, но и связь между ними. В конспекте отражается не только то, о чем говорится в работе, но и что утверждается, и как доказывается. В отличие от тезисов и выписок, конспекты при обязательной краткости содержат не только основные положения и выводы, но и факты, и доказательства, и примеры, и иллюстрации.

Типы конспектов:

1. Плановый.
2. Текстуальный.
3. Свободный.
4. Тематический.

1. Плановый конспект: являясь сжатым, в форме плана, пересказом прочитанного, этот конспект – один из наиболее ценных, помогает лучше усвоить материал еще в процессе его изучения. Он учит последовательно и четко излагать свои мысли, работать над книгой, обобщая содержание ее в формулировках плана. Такой конспект краток, прост и ясен по своей форме. Это делает его незаменимым пособием при быстрой подготовке доклада, выступления. Недостаток: по прошествии времени с момента написания трудно восстановить в памяти содержание источника.

2. Текстуальный конспект – это конспект, созданный в основном из отрывков подлинника – цитат. Это прекрасный источник дословных высказываний автора и приводимых им фактов. Текстуальный конспект используется длительное время. Недостаток: не активизирует резко внимание и память.

3. Свободный конспект представляет собой сочетание выписок, цитат, иногда тезисов, часть его текста может быть снабжена планом. Это наиболее полноценный вид конспекта.

 

4. Тематический конспект дает более или менее исчерпывающий ответ на поставленный вопрос темы. Составление тематического конспекта учит работать над темой, всесторонне обдумывая ее, анализируя различные точки зрения на один и тот же вопрос. Таким образом, этот конспект облегчает работу над темой при условии использования нескольких источников.

Конспект-схема

Удобно пользоваться схематичной записью прочитанного. Составление конспектов-схем служит не только для запоминания материала. Такая работа становится средством развития способности выделять самое главное, существенное в учебном материале, классифицировать информацию.

Наиболее распространенными являются схемы типа " генеалогическое дерево" и " паучок". В схеме " генеалогическое дерево" выделяют основные составляющие более сложного понятия, ключевые слова и т. п. и располагаются в последовательности " сверху - вниз" - от общего понятия к его частным составляющим.

В схеме " паучок" записывается название темы или вопроса и заключается в овал, который составляет " тело паучка". Затем нужно продумать, какие из входящих в тему понятий являются основными и записать их в схеме так, что они образуют " ножки паука". Для того чтобы усилить его устойчивость, нужно присоединить к каждой " ножке" ключевые слова или фразы, которые служат опорой для памяти.

Схемы могут быть простыми, в которых записываются самые основные понятия без объяснений. Такая схема используется, если материал не вызывает затруднений при воспроизведении. Действия при составлении конспекта - схемы могут быть такими:

1. Подберите факты для составления схемы.
2. Выделите среди них основные, обще понятия.
3. Определите ключевые слова, фразы, помогающие раскрыть суть основного понятия.
4. Сгруппируйте факты в логической последовательности.
5. Дайте название выделенным группам.
6. Заполните схему данными.

Алгоритм составления конспекта:

· Определите цель составления конспекта.

· Читая изучаемый материал, подразделяйте его на основные смысловые части, выделяйте главные мысли, выводы.

· Если составляется план-конспект, сформулируйте его пункты и определите, что именно следует включить в план-конспект для раскрытия каждого из них.

· Наиболее существенные положения изучаемого материала (тезисы) последовательно и кратко излагайте своими словами или приводите в виде цитат.

· В конспект включаются не только основные положения, но и обосновывающие их выводы, конкретные факты и примеры (без подробного описания).

· Составляя конспект, можно отдельные слова и целые предложения писать сокращенно, выписывать только ключевые слова, вместо цитирования делать лишь ссылки на страницы конспектируемой работы, применять условные обозначения.

· Чтобы форма конспекта как можно более наглядно отражала его содержание, располагайте абзацы " ступеньками" подобно пунктам и подпунктам плана, применяйте разнообразные способы подчеркивания, используйте карандаши и ручки разного цвета.

·Используйте реферативный способ изложения (например: " Автор считает...", " раскрывает..." ).

· Собственные комментарии, вопросы, раздумья располагайте на полях.

Правила конспектирования:

Для грамотного написания конспекта необходимо:

1. Записать название конспектируемого произведения (или его части) и его выходные данные.

2. Осмыслить основное содержание текста, дважды прочитав его.

3. Составить план - основу конспекта.

4. Конспектируя, оставить место (широкие поля) для дополнений, заметок, записи незнакомых терминов и имен, требующих разъяснений.

5. Помнить, что в конспекте отдельные фразы и даже отдельные слова имеют более важное значение, чем в подробном изложении.

6. Запись вести своими словами, это способствует лучшему осмыслению текста.

7. Применять определенную систему подчеркивания, сокращений, условных обозначений.

8. Соблюдать правила цитирования - цитату заключать в кавычки, давать ссылку на источник с указанием страницы.

9. Научитесь пользоваться цветом для выделения тех или иных информативных узлов в тексте. У каждого цвета должно быть строго однозначное, заранее предусмотренное назначение. Например, если вы пользуетесь синими чернилами для записи конспекта, то: красным цветом - подчеркивайте названия тем, пишите наиболее важные формулы; черным - подчеркивайте заголовки подтем, параграфов, и т.д.; зеленым - делайте выписки цитат, нумеруйте формулы и т.д. Для выделения большой части текста используется отчеркивание.

10. Учитесь классифицировать знания, т.е. распределять их по группам, параграфам, главам и т.д. Для распределения можно пользоваться буквенными обозначениями, русскими или латинскими, а также цифрами, а можно их совмещать.

При конспектировании нужно пользоваться оформительскими средствами:

1. Делать в тексте конспекта подчёркивания
2. На полях тетради отчёркивания " например, вертикальные"
3. Заключать основные понятия, законы, правила и т. п. в рамки.
4. Пользоваться при записи различными цветами.
5. Писать разными шрифтами.
6. Страницы тетради для конспектов можно пронумеровать и сделать оглавление.

 

Самостоятельная работа № 5

⇐ Предыдущая123Следующая ⇒

Поделиться: