Файл: Учебнометодический комплекс дисциплины Для специальности 050102. 65 Биология с дополнительной специальностью Химия.doc
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 29.04.2024
Просмотров: 45
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
12О6(к) = 2С2Н5ОН(ж) + 2СО2(г)
Б) С6Н12О6(к) + 6О2(г) = 6СО2 (г) + 6Н2О(ж)
Какая из этих реакций поставляет организму больше энергии?
NH4NO3(к) = N2O(г) + 2H2O(г)
NH4NO3(к) = N2(г) + 1/2O2(г) + 2H2O(г)
Какой процесс более вероятен? Как он зависит от условий?
СН4(г) + 2О2(г) = СО2(г) + 2Н2О(ж),
СО2(г) = С(графит) + О2(г),
2Н2О(ж) = 2Н2(г) + О2(г).
Ср(Fe) = 19,25 +21.10–3T Дж/(моль.К),
Cp(CO2) = 44,14 + 9,04.10–3T – 8,53.105T–2 Дж/(моль.К),
Cp
(CO) = 28,41 + 4,1.10–3T – 0,46.105T–2 Дж/(моль.К),
Cp(FeO) = 52,8 + 6,24.10–3T – 3,19.105T–2 Дж/(моль.К).
Фазовые и химические равновесия
Вопросы
Задачи
На диаграмме плавкости обозначьте точками: а) чистую твердую медь в равновесии с расплавом меди; б) жидкий расплав, содержащий 45% никеля в равновесии с твердым раствором; в) твердый раствор, содержащий 65% никеля в равновесии с жидким раствором; г) жидкий расплав, содержащий 50% никеля при температуре 1670 К. Определите для системы, содержащей 30% никеля, температуру начала кристаллизации, состав первого кристалла твердого раствора, массу никеля в жидком и твердом состояниях при охлаждении 0,24 кг смеси, содержащей 30% никеля, до 1470 К; температуру кристаллизации последней капли жидкого расплава, состав последней капли жидкого расплава.
2HI = H2 + I2, если исходная концентрация HI составляла 0,55 моль/л, а константа равновесия KC = 0,12.
H2 + I2 = 2 HI. Константа равновесия выражается уравнением
KC = C2 (HI) / C(H2) · С(I2). Покажите, что это соотношение не противоречит правилу фаз.
CH3COOH + C2H5OH = CH 3COOC2H5 + H2O. При достижении равновесия в реакционной смеси находится 1/3 моль кислоты, 1/3 моль спирта, 2/3 моль эфира и 2/3 моль воды. Вычислите количество молей эфира, которое будет в реакционной смеси при достижении равновесия, при следующих условиях:
Кинетика и катализ химических реакций
Вопросы
Б) С6Н12О6(к) + 6О2(г) = 6СО2 (г) + 6Н2О(ж)
Какая из этих реакций поставляет организму больше энергии?
-
Оксид азота (I), используемый в медицине как наркотическое средство, получают разложением нитрата аммония, но разложение нитрата аммония возможно по двум схемам:
NH4NO3(к) = N2O(г) + 2H2O(г)
NH4NO3(к) = N2(г) + 1/2O2(г) + 2H2O(г)
Какой процесс более вероятен? Как он зависит от условий?
-
Средняя удельная теплоёмкость бензола в интервале температур от 0 до 80С равна 1,745 Дж/(г.К). Молярная теплоёмкость ацетилена в том же интервале температур равна 43,93 Дж/(г.К). Тепловой эффект реакции 3С2Н2(г) = С6Н6(к) при стандартных условиях (–630,8) кДж. Рассчитать тепловой эффект этой реакции при 75С. -
Один моль азота при 25С смешали с 3 моль водорода. Определите энтропию получившейся смеси, предполагая: а) полное отсутствие химического взаимодействия между азотом и водородом; б) полное превращение указанных веществ по уравнению: N2(г) + 3H2(г) = 2NH3(г). -
При низких температурах серная кислота устойчива, а при высоких она диссоциирует по уравнению: H2SO4(г) → H2O(г) + SO3(г). Объясните это явление и рассчитайте температуру, при которой ∆G= 0. -
Вычислите ∆G0 для реакции С(графит) + 2Н2(г) = СН4(г).Определите ∆Н0 из следующих термохимических уравнений:
СН4(г) + 2О2(г) = СО2(г) + 2Н2О(ж),
СО2(г) = С(графит) + О2(г),
2Н2О(ж) = 2Н2(г) + О2(г).
-
При растворении 1,6 г безводного сульфата меди в 144,9 г воды выделяется 665 Дж, а при растворении 1,25 г медного купороса в 72 г воды поглощается 59,65 Дж. Вычислите энтальпию образования кристаллогидрата сульфата меди из безводной соли твердой и воды жидкой. . -
Стандартные энтальпии образования FeO(т), CO(г), CO2(г) соответственно равны: (–263,7), (–110,5), (393,5) кДж/моль. Определить количество теплоты, которое выделится при восстановлении 100 кг оксида железа (II) оксидом углерода при 1200 К и постоянном давлении, если молярные теплоёмкости реагентов равны:
Ср(Fe) = 19,25 +21.10–3T Дж/(моль.К),
Cp(CO2) = 44,14 + 9,04.10–3T – 8,53.105T–2 Дж/(моль.К),
Cp
(CO) = 28,41 + 4,1.10–3T – 0,46.105T–2 Дж/(моль.К),
Cp(FeO) = 52,8 + 6,24.10–3T – 3,19.105T–2 Дж/(моль.К).
Фазовые и химические равновесия
Вопросы
-
Обратимые процессы. Равновесные состояния. Определение условий химического равновесия термодинамическим и молекулярно-статистическим методами. -
Химические потенциалы в одно– и многокомпонентных системах. Расчет химических потенциалов идеальных и реальных газов, конденсированных систем. -
Уравнение изотермы химической реакции в стандартных и реальных условиях, ее практическое значение. -
Термодинамический вывод закона действующих масс. Способы выражения констант равновесия химических процессов, их взаимосвязь. -
Константа равновесия химического процесса, что она определяет и от каких факторов зависит? Дифференциальная и интегральная формы уравнений изобары и изохоры, их практическое значение. -
Чем различаются уравнения, выражающие химическое равновесие для гомогенных и гетерогенных реакций? Причины этих различий. Из каких опытных данных рассчитывается константа равновесия при гетерогенных реакциях? -
Принцип Ле Шателье-Брауна, его практическое значение, границы применимости. Как, исходя из принципа Ле Шателье-Брауна, предвидеть влияние температуры на константу равновесия? Почему синтез аммиака, несмотря на экзотермичность реакции, проводят при высоких температурах? -
Как сместить химическое равновесие при постоянной температуре? Как влияет давление, содержание инертного газа и концентрации исходных веществ и продуктов реакции на равновесный выход? -
Как на основе экспериментальных данных определить константу равновесия химической реакции при разных температурах? Как рассчитать тепловой эффект химической реакции на основании тех же экспериментальных данных? -
Способы определения константы химического равновесия при заданной температуре. Первое приближение Улиха. -
В каких координатах зависимость константы равновесия от температуры выражается прямой линией? Какой наклон эта прямая имеет в случае экзо- и эндотермической реакции? -
Какой процесс называется смещением химического равновесия? На конкретных примерах покажите, как смещается равновесие системы под влиянием изменения: а) концентрации одного из реагирующих веществ; б) температуры; в) давления. Почему катализатор не влияет на тепловой эффект реакции и не смещает химического равновесия? -
Для каких газовых реакций равновесие не зависит от давления? Приведите примеры. Докажите расчетом , что изменение давления не смещает равновесия. -
Требуется графически рассчитать теплоту испарения жидкости при заданной температуре. Нарисуйте график, которым необходимо пользоваться, и напишите соответствующую расчетную формулу. -
Термический анализ. Диаграммы плавкости бинарных смесей. -
Характеристика диаграммы состояния воды. -
Как зависит давление насыщенного пара над твердым телом от температуры? Объясните характер зависимости при помощи уравнения Клаузиуса-Клапейрона. -
Характеристика процессов конденсации. Изоморфные и неизоморфные смеси, особенности их конденсации. Почему очки запотевают при входе с улицы в теплое помещение, а не наоборот – при выходе из теплого помещения на улицу? -
Что называется температурой кипения, насыщенным паром жидкости? Что такое тройная точка на диаграмме состояния однокомпонентной системы? Какова связь между теплотой возгонки, испарения и плавления в тройной точке? Объясните, почему при нагревании на воздухе лед плавится, а кристаллический йод возгоняется? -
Укажите, в каких случаях число независимых компонентов системы равно числу составных частей. Как определяется число компонентов и независимых компонентов системы в остальных случаях. -
Представьте график температурной зависимости теплоты испарения жидкости вплоть до критической температуры. Объясните при помощи уравнения Клаузиуса-Клапейрона, почему давление насыщенного пара над жидкостью растет при увеличении температуры. -
Какая зависимость между температурой плавления и давлением наиболее типична для большинства веществ? Почему у воды и некоторых других веществ эта закономерность имеет другой характер? -
Уравнение Клаузиуса-Клапейрона, его применение к фазовым переходам 1 рода. -
Дайте формулировку правила фаз Гиббса, укажите при каких условиях справедливо это уравнение. Что показывает число термодинамических степеней свободы системы? Чему равно максимальное число степеней свободы в одно-, двух- и трехкомпонентной системах? -
Фазовые переходы I и II рода. Какими изменениями в системе сопровождаются фазовые переходы I рода? -
Укажите условия равновесия между фазами. Критическое состояние и критические фазы. Фазовые равновесия в однокомпонентных системах.
Задачи
-
Константа равновесия реакции CO + H2O = CO2 + H2 при 800 К равна 4,12. Смесь, содержащая 20% CO и 80% H2O, нагрета до 800 К. Определите состав смеси (%) при достижении равновесия и выход водорода, если взят 1 кг водяного пара. -
В водном растворе содержатся ионы лития, калия, бария, хлорид- и нитрат-ионы. Сколько составных частей и компонентов в системе. Определите вариантность системы. -
Определите константу равновесия реакции SO2 + ½ O2 = SO3 при 770 К, если при 500 К КР= 588,9, а тепловой эффект реакции в этом диапазоне температур равен (– 99,48) кДж. -
По характерным точкам на кривых охлаждения вычертить диаграмму плавкости системы медь-никель:
Никель, % | 0 | 20 | 40 | 60 | 80 | 100 |
Ткрист., К | 1373 | 1467 | 1554 | 1627 | 1683 | 1728 |
На диаграмме плавкости обозначьте точками: а) чистую твердую медь в равновесии с расплавом меди; б) жидкий расплав, содержащий 45% никеля в равновесии с твердым раствором; в) твердый раствор, содержащий 65% никеля в равновесии с жидким раствором; г) жидкий расплав, содержащий 50% никеля при температуре 1670 К. Определите для системы, содержащей 30% никеля, температуру начала кристаллизации, состав первого кристалла твердого раствора, массу никеля в жидком и твердом состояниях при охлаждении 0,24 кг смеси, содержащей 30% никеля, до 1470 К; температуру кристаллизации последней капли жидкого расплава, состав последней капли жидкого расплава.
-
При синтезе аммиака в определенных условиях в равновесии находятся 1 моль водорода, 2 моль азота и 8 моль аммиака. Рассчитайте константу равновесия КС. Во сколько раз исходные количества азота и водорода больше равновесных их количеств? -
Чему равна теплота испарения ртути при 330С, если давление насыщенного пара ртути при этой температуре равно 61,3 кПа, а температура кипения ртути при 101,3 кПа равна 357С? -
При нагревании смеси CO2 и H2 в закрытом сосуде устанавливается равновесие CO2 + H2 = CO + H2O. Константа равновесия при 850С равна единице. Какая массовая доля (%) CO2 подвергнется превращению в CO при 850С, если смешать 1 моль CO2 и 5 моль H2? -
Теплота испарения воды при 100С равна 40585 Дж/моль. При какой температуре будет кипеть вода, если давление увеличить в 2 раза? -
Найти изменение энергии Гиббса для реакции 4HCl + O2 = 2H2O + 2Cl2 при 252С, если КР = 4,84 · 10–3. Парциальные давления как начальных, так и конечных веществ равны 101325 Па. -
Исходные концентрации оксида углерода (II) и паров воды соответственно равны 0,08 моль/л. Вычислите равновесные концентрации CO, H2O и H2 в системе CO + H2O = CO2 + H2, если равновесная концентрация CO2 оказалась равной 0,05 моль/л. Рассчитайте константу равновесия реакции. -
Пользуясь правилом фаз найти число степеней свободы, которым обладает система, состоящая из растворов хлорида калия и хлорида натрия в присутствии кристаллов KCl и паров воды. -
Определите равновесную концентрацию водорода в реакции:
2HI = H2 + I2, если исходная концентрация HI составляла 0,55 моль/л, а константа равновесия KC = 0,12.
-
Закрытый водный раствор содержит в своем составе хлориды магния, кальция, стронция. Какое максимальное число фаз может иметь данная система? -
При взаимодействии водорода и йодом устанавливается равновесие:
H2 + I2 = 2 HI. Константа равновесия выражается уравнением
KC = C2 (HI) / C(H2) · С(I2). Покажите, что это соотношение не противоречит правилу фаз.
-
Определите состав смеси к моменту равновесия для реакции CO + H2O = CO2 + H2, если известно, что при температуре 930,5 K константа равновесия равна KC = 1 и до реакции в смеси было по 1 моль CO и H2O. -
Какая зависимость между давлением и температурой плавления наиболее типична для большинства веществ? Почему у воды и некоторых других веществ эта зависимость носит другой характер? -
При 823 K и 1 атм из 1 моль CO и 1 моль Cl2 к моменту достижения равновесия образуется 0,2 моль COCl2. Определить KP и KC реакции CO + Cl2 = COCl2. -
Сформулируйте правило фаз Гиббса. Определите число степеней свободы для следующей неоднородной системы: раствор сульфата натрия, кристаллы сульфата натрия, кристаллы Na2SO4 · 10 H2O, пары воды. -
В состоянии равновесия системы CO2 + H2 = CO + H2O реакционная смесь имела объемный состав: 22% CO2, 41% H2, 17% CO, 20% H2O. Вычислите KP и KC для этой реакции при 1900 K и давлении 98501 Па. -
Определите состав смеси в момент равновесия для реакции, проходящей в доменной печи FeO + CO = Fe + CO2, если при T = 1273 K константа равновесия равна 2,5. -
Рассчитайте KP и KC для реакции PCl5 = Cl2 + PCl3 при 500 K, если к моменту равновесия продиссоциировало 54% PCl5, а исходная концентрация PCl5, была равна 1 моль/л. -
Какое максимальное число степеней свободы может иметь система, состоящая из углеводородов пропана, бутана, этана? -
Оксид серы (IV) количеством вещества 4 моль и кислород количеством вещества 2 моль смешены при давлении равном 3,039 · 105 Па. К моменту наступления равновесия в смеси осталось 20% взятого SO2. Определите равновесные концентрации реагирующих веществ и давление, при котором установилось равновесие. -
Определите вариативность системы, состоящей из растворов сульфата калия и натрия в воде, в присутствии паров воды и кристаллов обеих солей. -
При смешении 1 моль уксусной кислоты и 1 моль этилового спирта реакция протекает по уравнению:
CH3COOH + C2H5OH = CH 3COOC2H5 + H2O. При достижении равновесия в реакционной смеси находится 1/3 моль кислоты, 1/3 моль спирта, 2/3 моль эфира и 2/3 моль воды. Вычислите количество молей эфира, которое будет в реакционной смеси при достижении равновесия, при следующих условиях:
-
1 моль кислоты и 2 моль спирта; -
1 моль кислоты, 1 моль спирта и 1 моль воды; -
1 моль эфира и 3 моль воды; -
1 моль кислоты, 1 моль эфира, 1 моль спирта и 1 моль воды.
Кинетика и катализ химических реакций
Вопросы
-
Основной постулат химической кинетики. Простые и сложные реакции. Элементарная и лимитирующая стадии. Применение меченых атомов в химической кинетике. Порядок и молекулярность реакции, причины их несовпадения. -
Гомогенный катализ. Теория промежуточных продуктов в гомогенном катализе. Механизмы гомогенного катализа. -
Особенности кинетики обратимых реакций первого и второго порядков. -
Кислотно-основной катализ, его классификация, механизм. -
Последовательные реакции, их кинетические закономерности. Типы кинетических кривых в последовательных реакциях. -
Биокатализаторы. Кинетика ферментативных реакций. Ингибирование. Примеры ферментативных реакций и их кинетические закономерности. -
Параллельные реакции. Скорость и константа скорости моно- и бимолекулярных параллельных необратимых реакций. -
Теория молекулярных столкновений и ее применение к бимолекулярным реакциям. Расчет константы скорости и энергии активации по числу столкновений. Как можно объяснить термины «нормальные», «быстрые», «медленные» реакции в рамках этой теории. -
Теория активированного комплекса или переходного состояния. Энтальпия и энтропия активности. Путь и координата реакции. -
Цепные реакции. Свободные радикалы. Зарождение, продолжение, обрыв цепей. Кинетика разветвленных и неразветвленных цепных реакций. Ингибиторы цепных реакций. -
Особенности кинетики гетерогенных реакций. Значение диффузии и адсорбции в гетерогенных процессах. Кинетическая и диффузионная области гетерогенного процесса. -
Гомогенно-каталитические реакции, катализируемые комплексными соединениями. -
Особенности, классификация, кинетическое уравнение каталитических процессов. Автокаталитические реакции. Важнейшие технические каталитические реакции. -
Что такое стерический фактор, чем обуславливается его возникновение? -
Гетерогенный катализ. Путь и координата каталитической реакции. Роль адсорбции в катализе. Теории гетерогенного катализа (мультиплетная, активных ансамблей, электронная). Отравление катализаторов. -
Какова роль промотора и на чем основано действие, способствующее увеличению активности катализатора?