Задача №2

Требуется определить стандартную энтальпию реакции нейтрализации сильной кислоты сильной щелочью.

Вопросы:

1.С помощью какого прибора можно провести это измерение?

2. Какие реактивы и измерительная посуда должны быть в лаборатории?

3.Какую цену деления должен иметь термометр, используемый для измерений?

4.По какой формуле рассчитывают Н⁰ реакции?

5.Имеет ли значение, какие именно кислота и щелочь будут использованы в ходе измерений?

Задача №3

Мужчина выпил на вечеринке в пересчете на абсолютный спирт 46 г этанола С₂Н₅ОН. Считать, что этанол полностью окисляется в организме по уравнению:

С₂Н₅ОН_(ж) + 3О_2(г) = 2СО_2(г) + 3Н₂О_(ж)

Н⁰_обр (С₂Н₅ОН) = 1278 кДж/моль;

Н⁰_обр (Н₂О) = 286 кДж/моль;

Н⁰_обр (СО₂) = 394 кДж/моль.

Вопросы:

1.На основании какого закона проводятся термохимические расчеты?

2.По какому уравнению можно рассчитать стандартную энтальпию окисления глюкозы?

3.Каким является процесс окисления спирта: экзотермическим или эндотермическим?

4.Какое количество энергии получит организм пациента?

5.Какое время мужчина должен бегать трусцой (расход энергии 920кДж/ч), чтобы компенсировать излишества?

Задача №4

Инспектор ГИБДД остановил водителя и по его внешнему виду заподозрил, что тот находится в состоянии алкогольного опьянения. Анализ, проведенный в токсикологической клинике, показал, что содержание этилового спирта в крови водителя превышает допустимую норму. Однако водитель утверждает, что алкогольных напитков не употреблял в течение нескольких дней. Установлено, что при выполнении профессиональных обязанностей ему приходится много времени проводить в условиях повышенной концентрации выхлопных газов и в его организме спирт мог образоваться из CO₂ и H₂O.

Вопросы:

1. Как выглядит уравнение образования C₂H₅OH из CO₂ и H₂O?

2.Что является критерием направления самопроизвольного протекания процесса?

---

3.Что называется стандартной энергией Гиббса образования вещества?

4.По какой формуле можно рассчитать G⁰_{реакции}, если:

G⁰_обр(C₂H₅OH) = 175 кДж/моль;

G⁰_обр(H₂O) = 237 кДж/моль;

G⁰_обр(CO₂) = 394 кДж/моль.

5.Может ли происходить в организме человека самопроизвольное образование C₂H₅OH из CO₂ и H₂O?

Задача №5

Для роста и нормального функционирования организма необходима энергия. Источником энергии для биологических процессов, протекающих в организме, могут быть, в частности, реакции гидролиза АТФ, глюкозо-1-фосфата, глюкозо-6-фосфата и глицеро-1-фосфата, стандартные энергии Гиббса которых составляют соответственно: 30,5; 20,9; 13,8; 9,2 кДж/моль.

Вопросы:

1.Что такое стандартная энергия Гиббса?

2.Какие реакции называются экзэргоническими, а какие эндэргоническими?

3.Для чего в организме используется энергия, выделяемая при гидролизе макроэргических веществ?

4.Какой вид имеет уравнение реакции гидролиза АТФ?

5.Гидролиз какого из приведенных соединений является главным источником энергии для протекания биологических процессов в организме?

IX. Литература для самоподготовки:

а) основная учебная литература

1.Пузаков С.А. Химия: учебник для факультета ВСО – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2006 – 640 с.

2.Пузаков С.А. Химия [Электронный ресурс] / Пузаков С.А., 2006 , ГЭОТАР-Медиа « Консультант студент»

б) дополнительная учебная литература

1.Жолнин А. В. Общая химия [Электронный ресурс] / А. В. Жолнин, 2012 , ГЭОТАР-Медиа « Консультант студент»

2.Ершов Ю. А. Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов : учебник для вузов / Ю. А. Ершов, В. А. Попков, А. С. Берлянд ; ред. Ю. А. Ершов, 2015, Юрайт. - 560 с

3.Попков В.А. Общая химия [Электронный ресурс] / Попков В.А., 2010, ГЭОТАР-Медиа « Консультант студент»

4.Материалы лекций.
Занятие №4

I.Тема 4: Химическая кинетика и её значение для изучения скоростей и механизмов биохимических процессов

II.Актуальность темы: Положения химической кинетики, которая изучает скорости и механизмы реакций, с успехом применяются для изучения биохимических процессов. Особенности течения биохимических процессов зависят от катализаторов; эффективность действия лекарственных веществ может быть связана со скоростью химических реакций, возникающих при этом в организме. Изучением кинетических закономерностей поступления, распределения и выведения из организма чужеродных химических соединений ксенобиотиков, антибиотиков. Следовательно, изучение кинетики и механизма химических реакций имеет большое теоретическое и практическое значение не только в химии, но и в биологии и медицине.

---

III. Цель: Сформировать системный подход к рассмотрению кинетики химических процессов и научиться производить расчеты скоростей химических реакций.

IV. Исходный уровень:

1. Понятие о скоростях химических реакций, факторы, от которых они зависят.

2. Обратимые и необратимые реакции.

3. Понятие о состоянии химического равновесия.

V.Учебно – целевые вопросы:

1. Обратимые и необратимые химические реакции.

2. Химическое равновесие и качественные характеристики состояния

химического равновесия.

3. Закон действующих масс (ЗДМ).

4. Молекулярность и порядок реакций

5. Константа химического равновесия и ее связь с энергией Гиббса.

6. Определения направления протекания реакции по константе равновесия.

7. Зависимость энергии Гиббса и константы равновесия от температуры.

8. Принцип Ле -Шателье.

9. Сложные реакции

VI. После изучения темы студент должен

знать:

- химическое равновесие, способы расчета констант равновесия

уметь:

- интерпретировать гомогенные и гетерогенные реакции, порядок и молекулярность реакций;

- рассчитывать скорость химических реакций на основании закона действующих масс и при изменении температуры;

- интерпретировать константу скорости реакции, ее физический смысл;

- интерпретировать понятие энергии активации, теорию активных столкновений, уравнение Аррениуса;

- трактовать константу равновесия на основании закона действующих масс для равновесной системы и направление смещения равновесия по принципу Ле – Шателье.

владеть

- навыками решения ситуационных задач по данной тематике.

VII. Теоретический материал

Понятие о скорости химических реакций

О принципиальной осуществимости процесса судят по величине изменения энергии Гиббса системы. Однако эта величина ничего не говорит о реальной возможности протекания реакции в данных конкретных условиях, не дает никакого представления о скорости и механизме процесса. Например, реакция взаимодействия оксида азота (II) с кислородом

2 NО_{( г )} + О_{2 ( г )} = 2 NО_{2 ( г )} G⁰ ₂₉₈ = - 150 кДж/моль

проходит очень быстро при комнатной температуре. В то время как реакция

2 H_{2 (г)} + О_{2 (г)} = 2 Н₂О_(г) G⁰₂₉₈ = - 476 кДж/моль

характеризуется значительно большим уменьшением энергии Гиббса, в обычных условиях не протекает, но в присутствии катализатора при t =700

---

⁰С практически протекает мгновенно (со взрывом).

Таким образом, для полного описания химической реакции необходимо знать также закономерность ее протекания во времени, т.е. ее скорость и механизм. Раздел химии – химическая кинетика изучает скорость и механизм химических реакций. Одни химические реакции протекают быстро, а другие медленно. Например, нейтрализация кислоты основанием происходит сразу же после того, как мы смешаем их в одном сосуде. Также при смешивании раствора Ag⁺ с раствором Cl^- на глазах происходит выпадение осадка AgCl.

Другие реакции, например, сгорание бензина протекает быстрее или медленнее в зависимости от того, каким образом осуществляется контакт между реагентами. Если смешать пары бензина с воздухом, то скорость так велика, что при этом происходит взрыв. Но если поджечь небольшое количество бензина, он будет гореть довольно медленно. Очень медленно протекают например, ржавление железа (окисление), переваривание пищи, сбраживание сахара в спирт и фотосинтез.

0>

---

Раздел химии–-химическая кинетика изучает скорость и механизм химических реакций.

Скоростью химической реакции называется изменение концентрации реагирующих веществ в единицу времени при неизменном объеме системы.

Графически изобразим зависимость концентрации исходного вещества от времени.



Рис. 3. Зависимость концентрации исходного вещества от времени.

Скорость реакции может быть установлена лишь для определенного промежутка времени. Так, концентрация исходного вещества в некоторый момент времени t₁ равна с₁, в момент t₂ – c_2., то за промежуток времени t = t₂ - t₁ изменение концентрации составит

 c = c₂ - c₁

Тогда средняя скорость реакции будет равна

с₂ – с_{1 } c

V_ср = - -------- = - ---

t₂ – t₁  t

Знак минус ставится потому, что хотя концентрация исходного вещества убывает, скорость может быть только положительной величиной.

Поскольку средняя скорость реакции изменяется в интервале t , то в химической кинетике рассматривают только истинную скорость реакции, т.е. скорость в данный момент времени, которая определяется как первая производная от концентрации по времени.

d с

V_ист. =  -----

d t

Скорость химической реакции зависит от многих факторов, среди которых:

- природа и концентрация реагирующих веществ;

- температура;

- давление (для реакций с участием газов);

- присутствие катализаторов;

- среда (для реакций в растворах);

- интенсивность света (в фотохимических реакциях).

Скорость гомогенной реакции определяется количеством вещества, вступающего в реакцию или образующегося при реакции в единице объема системы. Скорость гетерогенной реакции определяется количеством вещества, вступающего в реакцию или образующегося при реакции за единицу времени на поверхности фазы, например,

Fe + 2 HCl = FeCl₂ + H₂ ,

реакция металла идет только на поверхности металла, только здесь соприкасаются друг с другом реагирующие вещества.

Закон действующих масс

Основным законом химической кинетики является открытый норвежскими учеными математиком Гульдбергом и химиком Вааге (1867 г.) закон действующих масс, согласно которому скорость химической реакции пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ возведенных в степени их стехиометрических коэффициентов.

---

Смотрите также файлы

• Я. П. Понарин элементарная геометрия том 1 планиметрия, преобразования плоскости москва.pdf

• Блім х асыр xііі асырды басындаы азастан Педагогт.docx

• Методы моделирования и прогнозирования экономики Задание Задача.docx

• Помощь студентам, готовые работы для Вузаhttpsstudwork orginfo147162Помощь студентам, готовые работы для Вуза.pdf

• Тк 13. Задание Решите следующие ситуации.docx