Подготовка к занятию 2. Термодинамика химических процессов. Термохимия

• Название: Термодинамика химических процессов. Термохимия
• Анкор: Подготовка к занятию 2
• Дата: 18.12.2021
• Размер: 231 Kb.
• Имя файла: Пodgotovka k zanyatiyu 2 .doc
• Тип: Закон; #308489
• страница: 3 из 3

III.После изучения темы студент должен

знать:

– термодинамическое и кинетическое условия химического динамического равновесия;

– сущность химического равновесия и принципы смещения равновесия;

уметь:

– рассчитывать константу равновесия в гомогенных и гетерогенных системах по величинам равновесных концентраций;

– прогнозировать направление смещения равновесия под влиянием различных факторов;

– рассчитывать равновесные концентрации веществ.

IV. Основные вопросы темы

1. Реакции необратимые и обратимые, относительность такого деления;

2. Некоторые термодинамические функции системы и критерий направления процесса;

3. Химическое динамическое равновесие:

– определение кинетического условия химического равновесия;

– вывод константы равновесия, ее физический смысл;

– классификация реакций по величине константы равновесия;

– динамический характер химического равновесия;

– смещение равновесия, принцип Ле Шателье (1884 г.);

4. Термодинамические условия необратимости реакции и химического равновесия.

– факторы, влияющие на химическое равновесие – концентрация, давление, температура, катализатор.

5. Значение химического равновесия в биологических системах.

V. Вопросы и задания для самоподготовки

(обязательное домашнее задание, выполняемое в отдельной тетради)

1. 
   Реакции необратимые и обратимые, относительный характер такого деления.
   
2. 
   Понятие о химическом равновесии и кинетическое условие химического равновесия.
   
3. 
   Термодинамическое условие химического равновесия.
   
4. 
   Константа равновесия.
   
5. 
   Смещение химического равновесия. Принцип Ле Шателье.
   
6. 
   Равновесие в гетерогенных системах.
   
7. 
   Применение ЗДМ к растворам слабых электролитов.
   
8. 
   Приведите примеры внешних признаков обратимой реакции?
   
9. 
   Почему химическое равновесие называется динамическим?
   
10. 
    Выведите константу равновесия для реакции взаимодействия оксида серы (IV) и кислорода.
    
11. 
    Какой физический смысл имеет константа равновесия? От каких факторов она зависит?
    
12. 
    Найти константу равновесия реакции горения угля (серы).
    
13. 
    В каком направлении сместится равновесие при повышении давления?
    
14. 
    Вычислить константу равновесия в равновесной системе: водород, йод, йодоводород, если начальные концентрации водорода и йода по 0,02 моль/л, а равновесная концентрация йодоводорода – 0,03 моль/л. (Ответ: К= 36).
    
15. 
    Состояние химического равновесия характеризуется
    

1) прекращением протекания прямой и обратной химической реакций

2) равенством скоростей прямой и обратной реакций

3) равенством суммарной массы продуктов суммарной массе реагентов

4) равенства суммарного количества вещества продуктов суммарному количеству вещества реагентов

16. 
    Равновесие в реакции А+Б ↔ В ─ Q при повышении температуры смещается
    

1) вправо, так как это эндотермическая реакция

2) влево, так как это экзотермическая реакция

3) вправо, так как это экзотермическая реакция

4) влево, так как это эндотермическая реакция

17. 
    При изменении давления химическое равновесие не смещается в реакции
    

1) СО(г) + Сl₂ (г) ↔ СОСl₂ (г) 2) СО₂(г) + С↔2СО(г)

3) 2СО(г) + О₂(г) ↔2СО₂(г) 4) С + О₂ (г) ↔СО₂(г)

18. 
    При понижении давления химическое  равновесие смещается в сторону
    

1) эндотермической реакции 2) экзотермической реакции

3) уменьшения объема реакционной смеси 4) увеличения объема реакционной смеси

19. 
    Химическое равновесие сместится в одну сторону при повышении давления и понижении температуры в системе:
    

1) N₂ + ЗН₂ ↔2NH₃ + Q     2) N₂ + О₂↔ 2NO - Q     3) Н₂ + Cl₂↔ 2HC1 + Q 4) С₂H₂(г)↔ 2С + Н₂ – Q

20. 
    При понижении давления химическое равновесие смещается в сторону исходных веществ в системе
    

1) 2CO(г) +O₂(г) ↔2CO₂(г) + Q 2) N₂(г) + O₂(г) ↔2NO(г) – Q

3) SO₂Сl₂(г) ↔ SO₂(г) +  Cl₂(г) – Q 4) H₂(г) + Cl₂(г) ↔2HCl(г) + Q

VI. Вопросы для самоконтроля (включены в коллоквиум и зачетное занятие)

1. 
   В наибольшей степени сместить в сторону образования продукта равновесие в системе: 2SO_{2 (г)} + O_2(г) ↔ 2SO_3(г) + Q можно, если одновременно:
   

1) повысить и давление, и температуру

2) понизить и давление, и температуру

3) понизить давление, повысить температуру

4) повысить давление, понизить температуру

2. 
   Для смещения химического равновесия процесса N_{2 (г)} +O₂ ↔ 2NO_(г) - Q сторону образования монооксида азота необходимо:
   

1) повысить давление 2) повысить температуру

3) понизить температуру 4) уменьшить концентрацию азота

3. 
   Для смещения равновесия в системе
   

CaCO₃(тв) ↔ CaO(тв) + CO₂(г); ∆H° > 0 в сторону продуктов реакции необходимо:

1) увеличить давление 2) уменьшить температуру

3) ввести катализатор 4) увеличить температуру

4. 
   Для смещения равновесия в сторону продуктов реакции N₂ + H₂ ↔ NH₃; ∆H < 0 необходимо:
   

1) уменьшить температуру 2) увеличить температуру

3) увеличить концентрацию NH₃ 4) уменьшить концентрацию N₂ и H₂

5. 
   Для смещения равновесия в системе MgO(тв) + CO₂(г) ↔ MgCO₃ (тв);
   

∆H° < 0 в сторону продуктов реакции необходимо:

1) понизить давление 2) ввести ингибитор

3) ввести катализатор 4) понизить температуру

6. 
   Для увеличения выхода аммиака по уравнению реакции N_2(г) + 3H_2(г) ↔NH_3(г), ∆Н < 0, необходимо:
   

1) понизить температуру 2) повысить концентрацию аммиака

3) понизить концентрацию азота 4) понизить давление

7. 
   Дана равновесная система CO (г) + Cl₂ (г) ↔ COCl₂ (г) . При Т = const давление увеличили. Куда сместится равновесие:
   

1) влево 2) вправо 3) не сместится 4) сначала вправо, затем влево

8. 
   При обратимой химической реакции катализаторы оказывают следующее влияние:
   

1) одинаково ускоряют и прямую и обратную реакции

2) ускоряют только прямую реакцию

3) ускоряют только обратную реакцию

4) не влияют на скорость протекания химической реакции

9. 
   Условие необратимости химического превращения:
   

1) выделение большого количества теплоты 2) появление запаха

3) протекание реакции в растворе 4) растворение твердого вещества

10. 
    Уравнение равновесных процессов, в которых изменение давления не вызывает смещения равновесия, имеет вид:
    

1) СО(г) + Сl₂ (г) ↔ СОСl₂ (г) 2) СО₂(г) + С↔2СО(г)

3) 2СО(г) + О₂(г) ↔2СО₂(г) 4) С + О₂ (г) ↔СО₂(г)

11. 
    Обратимая химическая реакция
    

1) гидролиз сложного эфира 2) горение дров

3) варка мяса 4) затвердевание цемента

12. 
    В реакции гидрирования этилена нередко в роли катализатора используют платиновую чернь (мелкодисперсный порошок платины). При изучении данной реакции было показано, что она является реакцией нулевого порядка. От какого фактора зависит скорость реакции гидрирования этилена?
    

1) парциального давления этилена 2) парциального давления водорода

3) парциального давления  этана 4) площади поверхности катализатора

13. 
    Для увеличения выхода сложного эфира в химическом процессе
    

C₂H₅OH + CH₃COOH ↔ CH₃COOC₂H₅ +H₂O-Q необходимо:

1) добавить воды 2) уменьшить концентрацию уксусной кислоты

3) увеличить концентрацию эфира 4) увеличить температуру

14. 
    Химическое равновесие в системе 2NO(г) + O₂ (г)  = 2NO₂ (г) + Q
    

смещается в сторону образования продукта реакции при

1) повышении давления 2) повышении температуры

3) понижении давления 4) применении катализатора

15. 
    Смещению равновесия в сторону образования исходных веществ в системе
    

4NО₂ (г) + 2Н₂О(ж) + О₂(г) ↔ 4HNО₃(р-p) + Q

способствует

1) повышение температуры и повышение давления

2) понижение температуры и повышение давления

3) понижение температуры и понижение давления

4) повышение температуры и понижение давления

16. 
    Химическое равновесие в системе 2СО(г) ↔СО₂ (г) + С(т)+ 173 кДж  
    

 можно сместить в сторону продуктов реакции при:

1) повышении давления 2) повышении температуры

3) понижении давления 4) использовании катализатора

17. 
    Химическое равновесие в системе FeO (т) + Н₂(г) ↔ Fe(т) + Н₂О (г) – Q
    

сместится в сторону продукта реакции при

1) повышении давления 2) понижении давления

3) повышении температуры 4) использовании катализатора

18. 
    Равновесие сместится в сторону продуктов реакции при повышении температуры и понижении давления в системе
    

1) Fe₂О₃(тв) + СО(г) ↔ 3FeO(тв) + CО₂(г) + Q 2) С(тв)+ СО₂(г) ↔ 2СО(г) - Q

3) 2SО₂(г) + О₂(г) ↔2SО₃(г) + Q 4) H₂(г)+I₂(г) ↔2HI(г) - Q

19. 
    При одновременном повышении температуры и пони­жении давления химическое равновесие сместится вправо в сис­теме
    

1) Н₂(г) + S(тв) ↔ H₂S(г) + Q 2) 2NH₃(г) ↔ N₂(г) + 3Н₂(г) - Q

3) 2SО₂(г) + О₂(г) ↔2SО₃(г) + Q     4) 2HC1(г) ↔H₂(г) + Cl₂(г) - Q

20. 
    На смешение химического равновесия в системе N₂ + 3Н₂  ↔  2NH₃ + Q
    

не оказывает влияния:

1) понижение температуры 2) повышение давления

3) удаление аммиака из зоны реакции 4) применение катализатора

VII. Задания для самостоятельной работы на занятии

1. 
   В какую сторону сместится равновесие реакций разложения сероводорода ΔН = 20 кДж/моль, димеризации оксида азота (IV) ΔН = –33 кДж/моль, горения оксида углерода (II) ΔН = –283 кДж/моль а) при повышении температуры б) при повышении давления?
   
2. 
   Рассмотрите систему взаимодействия водорода и серы с образованием сероводорода. Как сместится равновесие при изменении (увеличении, уменьшении) концентрации исходных и конечных веществ? Влияет ли давление на смещение равновесия? Вывести константу равновесия этого процесса.
   
3. 
   Найти константу равновесия и исходные концентрации веществ в равновесной системе: оксид серы (IV), кислород, оксид серы (VI), если равновесные концентрации всех компонентов системы соответственно равны: 0,04, 0,06 и 0,02 моль/л.
   

Ответ: константа 16,67; С_{исх. оксида серы} (IV) = 0,06 моль/л; С_{исх. кислорода} = 0,07 моль/л.

4. 
   Если в колонне синтеза оксида серы (VI) при 600⁰С установилось равновесие  ,  <0, то при увеличении температуры давление в системе …
   

1) увеличивается 2) становится равным атмосферному 3) не изменяется 4) уменьшается

5. 
   Равновесие в системе   сместится вправо при … 
   

1) уменьшении температуры 2) уменьшении давления

3)  увеличении температуры 4) повышении давления

6. 
   При повышении давления в системе 
   ,   
   

1) состояние равновесия не изменяется

2) увеличивается содержание продуктов

3) увеличивается содержание исходных веществ

4) увеличивается содержание исходных веществ и продуктов

7. 
   В какой системе увеличение давления и понижение температуры смещает химическое равновесие в сторону продуктов реакции?
   

1) 2SO₂(г) + O₂(г) ↔2SО₃(г) + Q 2) N₂(г) + О₂(г) ↔  2NO(г) – Q

3) CO₂(г) + 2C(тв.)  ↔2CO(г) – Q 4) 2NH₃(г) ↔N₂(г) + 3H₂(г) – Q

8. 
   При повышении давления равновесие смешается впра­во в системе
   

1) 2СО₂(г) ↔2СО(г) + О₂(г) 2) C₂H₄(г) ↔ С₂Н₂(г) + Н₂(г)

3) РС1₃(г) +  С1₂(г)  ↔     РС1₅(г) 4) Н₂(г) + С1₂(г) ↔2 НС1(г)

9. 
   Изменение давления оказывает влияние на смешение равновесия в системе
   

1) 2SO₂(г) + О₂(г) ↔2SO₃ (г) 2) СО(г) + Н₂О(г) ↔ СО₂(г) + Н₂(г)

3) 2НI(г) ↔ Н₂(г) + I₂(г) 4) N₂(г) + О₂(г) ↔2NO(г)

10. 
    Обратимой реакции соответствует уравнение
    

1) КОН + НСl = KCl + Н₂О 2) N₂ + 3Н₂ = 2NH₃

3) FeCl₃ + 3NaOH = Fe(OH)₃ + 3NaCl 4) Na₂О + 2HCl = 2NaCl + H₂О

VIII. Лабораторные работы

1. Влияние смещения химического равновесия.

IX. Темы докладов УИРС:

1. Термодинамический аспект химического равновесия.

2. Направление протекания химических реакций.

Х. Литература

6. 
   Лекции.
   
7. 
   Ершов Ю.А., Попков В.А. и другие. Общая химия. М. 2010, с.32-41
   
8. 
   В.А.Попков, С.А.Пузаков Общая химия. Учебник для медицинских вузов, - М, ГЭОТАР Медиа, 2010 г., с.180-199
   
9. 
   Практикум по общей химии. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов. Учебное пособие для студентов медицинских вузов (Ред. В.А.Попков). М., 4 изд., 2013 г., с.62-67
   
10. 
    Ленский А.С. Введение в бионеорганическую и биофизическую химию. М.1989, с. 80-92