Задания для самостоятельной работы студентов.




Конкретные цели и задачи.

После изучения темы студент должен:

«знать» - основные задачи и понятия термодинамики и химической кинетики, способы определения энтальпии реакций, использовать функции состояния (энтропия, энергия Гиббса) для прогнозирования направления реакций в изолированной и закрытой системах, термодинамические условия равновесия. Факторы, влияющие на скорость; законы и правила их описывающие. Кинетические уравнения 0, 1, 2 порядков;

«уметь» - решать типовые и ситуационные задачи по расчету DH, DS, DG. Устанавливать связь между k, t, γ, Еа, определять порядок реакции по изменению t и С0 реагента, по кинетическим уравнениям, константе скорости реакции;

«владеть» - навыками использования полученной информации для решения практических задач – осуществления и скорости протекания химических реакций, происходящих в объектах окружающей среды и в организме человека.

4.Контрольные вопросы.

1. Элементы химической термодинамики:

- Первое начало термодинамики;

- термодинамические переменные и термодинамические функции состояния;

- энтальпия, стандартная энтальпия;

- способы вычисления энтальпии реакции. Экзо – и эндотермические реакции;

- Второе начало термодинамики. Статистическая природа ӀӀ – ого начала;

- энтропия (S) и энергия Гиббса (G) – критерии самопроизвольного протекания процесса; их физический смысл и способы расчёта;

- соотношение энтальпийного и энтропийного факторов и его связь с направлением реакции;

- константа равновесия (Кравн), закон действующих масс для химического равновесия;

- связь ΔG и Кравн. Термодинамическое обоснование принципа Ле Шателье.

2. Элементы химической кинетики:

- понятия скорости, ее виды и особенности;

- факторы, влияющие на скорость;

- кинетическая классификация реакций: по молекулярности и порядку;

- кинетические уравнения 0, 1, 2 порядков, методы определения порядка; период полупревращения;

- катализ, катализаторы; условия, которые выполняются для катализатора.

Задания для самостоятельной работы студентов.

Вопросы для самостоятельного изучения Виды и содержание самостоятельной работы
1. Элементы химической термодинамики - Первое начало термодинамики     Для закрепления и систематизации знаний: - работа с конспектом лекции № 5, - работа с обязательной и дополнительной литературой, интернет – ресурсами. Тест № 1 Первый закон термодинамики, в приложении к химическим реакциям, позволяет а) установить направление протекания обратимой реакции б) определить тепловой эффект реакции в) определить внутреннюю энергию тела или системы.   Тест № 2 В результате реакции С6Н12О6(тв) + 6О2(г) ® 6СО2(г) + 6Н2О(г) выделяется 2810 кДж, что позволяет сделать вывод: а) о высокой скорости реакции б) о малой скорости реакции в) о невозможности определения скорости по DН реакции.    
- термодинамические переменные и термодинамические функции состояния Для закрепления и систематизации знаний: - работа с конспектом лекции № 5, - работа с обязательной и дополнительной литературой, интернет – ресурсами. Тест № 3 К функциям состояния относятся а) температура, давление, концентрация б) энтальпия, энтропия, энергия Гиббса, внутренняя энергия в) работа, полная энергия системы.
- энтальпия, стандартная энтальпия Для закрепления и систематизации знаний: - работа с конспектом лекции № 5, - работа с обязательной и дополнительной литературой, интернет – ресурсами. Тест № 4 Тепловой эффект, сопровождающий химическую реакцию, протекающую при Р = const, называется а) энтропией б) энтальпией в) работой Тест № 5 Реакция С6Н12О6(тв) «2Н5ОН(ж) + 2СО2(г), для которой DН0 = - 68 кДж/моль, протекает а) в прямом направлении б) в обратном направлении в) по DН0 определить направление реакции невозможно   Тест № 6 Стандартными условиями в термодинамике принято считать а) t = 00C, P = 760 мм рт.ст. б) t = 250C, P = 1,013 кПа в) Т = 298 К, P = 101,3 кПа  
- способы вычисления энтальпии реакции. Экзо – и эндотермические реакции Для закрепления и систематизации знаний: - работа с конспектом лекции № 5; - работа с обязательной и дополнительной литературой, интернет – ресурсами; Тест № 7 При калориметрическом определении DН химической реакции следует учитывать главное ограничение метода а) сложность эксперимента б) ошибки, полученные при обработке данных эксперимента в) малая скорость реакции   Тест № 8 Для обратимой реакции СН4(г) + Cl2(г) «СН3Сl(г) + HCl(г)0® составляет -99,5 кДж/моль. Значение DН0 равно а) -99,5 кДж/моль б) +99,5 кДж/моль в) 0,0 кДж/моль Для формирования умений: Задача № 1 Вычислите стандартную энтальпию реакции, используя значения стандартных энтальпий сгорания С6Н5NO2(ж) + 3Н2(г) ® С6Н52(ж) + 2Н2О(ж) Ответ: - 555 кДж/моль Задача №2 Вычислите, какая из 4-х стадий хлорирования метана до тетрахлорметана характеризуется максимальным значением стандартной энтальпии. Ответ:последняя стадия
- Второе начало термодинамики. Статистическая природа ӀӀ – ого начала   Для закрепления и систематизации знаний: - работа с конспектом лекции № 5; - работа с обязательной и дополнительной литературой, интернет – ресурсами; Тест № 9 Энтропия системы возрастает при переходе вещества а) из кристаллического состояния в жидкое б) из газообразного в жидкое в) из жидкого в твердое
- энтропия (S) и энергия Гиббса (G) - критерии самопроизвольного протекания процесса; их физический смысл и способы расчёта Для закрепления и систематизации знаний: - работа с конспектом лекции № 5; - работа с обязательной и дополнительной литературой, интернет – ресурсами; Тест № 10 Направление любой обратимой реакции корректнее всего определять по знаку а) ΔΗ б) ΔS в) ΔG Тест № 11 Знак ΔS0 для реакции CaCO3(Т) ↔ CaO(Т) +СО2(г), протекающей в прямом направлении в изолированной системе, а) отрицателен б) положителен в) определить невозможно Тест № 12 Самопроизвольное протекание метаболической реакции (СН2ОН)2СНОН+ О2→3СО2+4Н2О ΔG<0 а) возможно, т.к. ΔG<0 б) невозможно, т.к. ΔG<0 в) данных для определения направления реакции нет Для формирования умений: Задача № 3 Вычислите стандартное изменение энергии Гиббса окисления этанола в присутствии каталазы Н2О2(ж)2Н5ОН(ж) ↔СН3СОН(г)+2Н2О(ж). Укажите направление процесса. Ответ: ΔG0= - 307 кДж/моль →  
- соотношение энтальпийного и энтропийного факторов и его связь с направлением реакции Для закрепления и систематизации знаний: - работа с конспектом лекции № 5; - работа с обязательной и дополнительной литературой, интернет – ресурсами; Тест № 13 При стандартной температуре и давлении для реакции РСl5(г)↔ РСl3(г)+Сl2(г) ΔΗ>0, ΔS>0. Увеличения выхода РСl3 можно добиться а) уменьшением температуры, увеличением давления; б) температура и давление не влияют на выход РСl3 в) увеличением температуры, понижением давления Тест № 14 Вероятность самопроизвольного протекания реакций 2Н2S(г)+SO2(г)→3S(T) + 2Н2O(г) ΔS>0 ΔΗ>0 при увеличении температуры а) возрастает б) уменьшается в) температура не оказывает влияния Для формирования умений: Задача №4 Вычислите ΔG0 реакции гидратации β – лактоглобулина при 250С, для которой ΔΗ0= - 6,75кДж/моль, ΔS0= - 9,74Дж/моль·К. Оцените вклад энтальпийного и энтропийного факторов. Ответ: ΔG0= -3,85кДж/моль Задача № 5 Вычислите температуру, при которой равновероятны оба направления процесса: СО2(г)(т)↔2СО(г) ΔΗ0=173кДж/моль ΔS0=176Дж/моль·К Ответ:Т=983К  
- константа равновесия; закон действующих масс для химического равновесия Для закрепления и систематизации знаний: - работа с конспектом лекции № 5; - работа с обязательной и дополнительной литературой, интернет – ресурсами.   Тест №15 Выражение для константы равновесия реакции 3Fe2O3(т) + H2(г) «2Fe3O4(т) + H2О(г) имеет вид а)   б)   в)  
- связь ΔG и Кравн. Термодинамическое обоснование принципа Ле Шателье   Для закрепления и систематизации знаний: - работа с конспектом лекции № 5; - работа с обязательной и дополнительной литературой, интернет – ресурсами. Для формирования умений: Задача № 6 Константа равновесия реакции тепловой денатурации химотрипсиногена при 500С равна 32,7. Вычислите значение ΔΗ0 процесса, если известно, что ΔS0равно 1,32 кДж/моль·К Ответ: ΔΗ0=417кДж/моль Задача № 7 Константа равновесия реакции N2O4(г)↔2 NO2(г) при 250С равна 4,64·10-3. В каком направлении будет протекать реакция при следующих концентрациях веществ: а)С(NO2)=0,0107моль/л; С(N2O4)=0,0246моль/л б)С(NO2)=0,0095моль/л; С(N2O4)=0,046моль/л Ответ: а) Пс ~ Кс ↔ б)Псс → Задача № 8 Для реакции 2NO2↔N2O4 константа равновесия при 298К равна 216. Рассчитайте константу равновесия при 460С. Стандартная энтальпия реакции равна – 57,4 кДж/моль. Ответ: К2=43,65 Задача № 9 Для реакции Н2О(г)+СО(г)↔СО2(г)2(г) константы равновесия равны: при 8000С К1=2,87, при 10000С К2=1,39. Вычислите ΔΗ0 этой реакции: а) по уравнению изобары; б) по следствию из закона Гесса. Сделайте вывод. Ответ: а) ΔΗ0= -41,32кДж/моль б) ΔΗ0= -40,5кДж/моль
2. Элементы химической кинетики - понятие скорости, ее виды и особенности Для закрепления и систематизации знаний: - работа с конспектом лекции № 6; - работа с обязательной и дополнительной литературой, интернет – ресурсами; Тест № 1 Для расчета средней скорости реакции CH3COOH + NaOH ® CH3COONa + H2O может быть использовано выражение   б) в) знак в выражении не имеет значения.   Для формирования умений: Задача № 1 Рассчитайте среднюю скорость химической реакции А + В ® С, если начальная концентрация вещества А составляла 0,5 моль/л, а через 20 с стала равной 0,3 моль/л. Ответ: u = 0,01 моль/л×с
-факторы, влияющие на скорость Для закрепления и систематизации знаний: - работа с конспектом лекции № 6; - работа с обязательной и дополнительной литературой, интернет – ресурсами; Тест №2 Даны кислоты: 1 - HCOOH (Ka = 1,79×10-4) и 2-CH3COOH (Ka = 1,74×10-5). Скорость растворения цинка больше в а) 2 б) 1 в) скорости одинаковы   Тест №3 Закон действующих масс для реакции 2С(т) + O2(г) ®2CO(г) имеет вид: а) б) в) Тест №4 Скорость реакции с температурным коэффициентом 3 при повышении температуры на 40⁰ возрастает а) в 81 раз б) в 12 раз в) в 4 раза   Для формирования умений: Задача № 2 Вычислите константу скорости реакции А+В ® АВ, если при концентрациях веществ А и В, равных соответственно 0,5 и 0,1 моль/л, ее скорость равна 5×10-3 моль/л×мин. Ответ: k = 0,1 л/моль×мин   Задача № 3 Вычислите температурный коэффициент константы скорости реакции гидролиза сахарозы в кислом растворе в интервале температур 10-50⁰С. Еа = 107 кДж/моль. Ответ: γ= 3,98     Задача №4 При повышении температуры от 25 до 45 ⁰С скорость реакции увеличилась в 7 раз. Вычислите энергию активации и температурный коэффициент скорости реакции. Ответ: Еа = 62,36 кДж/моль, γ= 2,65
-кинетическая классификация реакций: по молекулярности и порядку Для закрепления и систематизации знаний: - работа с конспектом лекции №6, - работа с обязательной и дополнительной литературой, интернет - ресурсами; Тест №5 Количество элементарных актов взаимодействия в единицу времени определяет а) порядок реакции б) скорость реакции в) молекулярность реакции   Тест №6 Разложение оксида азота(V) включает следующие элементарные акты 1. N2O5 ®N2O3 +O2 2. N2O3 ® NO2 +NO 3. NO + N2O3 ® 3NO2 4. 2NO2 ® N2O4 К бимолекулярным относятся а) 1-4 б) 3, 4 в) 1, 2   Тест № 7 Реакция 2С(т) +О2(г) ®2CO(г) является реакцией а) третьего порядка б) второго порядка в) первого порядка
-кинетические уравнения 0, I, II порядков. Методы определения порядка. Период полупревращения Для закрепления и систематизации знаний: - работа с конспектом лекции №6, - работа с обязательной и дополнительной литературой, интернет - ресурсами;   Тест №8 Кинетическое уравнение реакции 2А ® B с константой скорости 0,018 с-1 имеет вид: а) б) в)   Тест №9 Период полупревращения характеризует а) время уменьшения Со реагента в 2 раза б) время увеличения Со реагента в 2 раза в) время уменьшения Со радионуклидов в 2 раза   Тест №10 Полученные по результатам эксперимента данные Со, моль/л 0,005 0,05 0,5 τ, мин 4,1 4,05 4,2 позволяют утверждать, что гидролиз мальтозы является реакцией а) первого порядка б) нулевого порядка в) второго порядка   Тест №11 Полученные данные Со, моль/л 0,02 0,01 0,005 τ, мин 8,87 18,5 36,2 позволяют сделать вывод, что щелочной гидролиз этилацетата является реакцией а) первого порядка б) нулевого порядка в) второго порядка Для формирования умений: Задача № 5 Гидролиз инсектицида при 20⁰С протекает с константой скорости 2,5 год-1. Некоторое количество инсектицида было смыто в озеро, где его концентрация составила 0,72 мкг/мл. Вычислите время, необходимое для уменьшения концентрации инсектицида в озере до 0,30 мкг/мл. Ответ: t = 0,35 год (~ 128 сут.) Задача № 6 Рассчитайте период полупревращения реакции при 77⁰С, если энергия активации этой реакции 65 кДж/моль, а константа скорости при 37⁰С равна 0,25 ч-1. Ответ: t = 0,154 час
- катализ, катализаторы; условия, которые выполняются для катализатора Для закрепления и систематизации знаний: - работа с конспектом лекции №6, - работа с обязательной и дополнительной литературой, интернет ресурсами; Тест № 12 Влияние катализатора на скорость химической реакции сводится к а) уменьшению скорости реакции б) увеличению скорости реакции в) первоначальному уменьшению скорости с последующим ее увеличением   Тест № 13 В обратимом процессе катализатор а) ускоряет обе реакции в одинаковое число раз б) ускоряет прямую реакцию в) ускоряет обратную реакцию Для формирования умений: Задача № 7 Константа скорости реакции при 310 К равна 0,543 мин-1. Константа скорости той же реакции в присутствии катализатора - 9,4 мин-1. Вычислите, изменение энергии активации при введении катализатора. Ответ: DЕа = 7,35 кДж/ моль


Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-10-25 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: