Учение о растворах,расчетные задачи на приготовление растворов различных концентраций

• Название: Учение о растворах,расчетные задачи на приготовление растворов различных концентраций
• Анкор: V_kontakt_Zadania_k_1_i_2_zanyatiam.doc
• Дата: 06.12.2017
• Размер: 431.5 Kb.
• Имя файла: V_kontakt_Zadania_k_1_i_2_zanyatiam.doc
• Тип: Документы; #10728
• страница: 4 из 6

Учебно-целевые вопросы:

1. 
   Химическая термодинамика как теоретическая основа биоэнергетики.
   
2. 
   Основные понятия термодинамики:
   

- интенсивные и экстенсивные параметры

- функция состояния.

- внутренняя энергия.

- работа и теплота

3. 
   Типы термодинамических систем :
   

- изолированные

- закрытые

- открытые

4. 
   Типы термодинамических процессов
   

- изотермические

- изобарные

- изохорные

5. 
   Стандартное состояние.
   
6. 
   Первое начало термодинамики. Энтальпия. Стандартная энтальпия образования вещества, стандартная энтальпия сгорания вещества. Стандартная энтальпия реакции.
   
7. 
   Тепловой эффект химической реакции, знак теплового эффекта. Причины возникновения теплового эффекта реакции. Тепловой эффект химической реакции, протекающей при постоянном объеме или давлении.
   
8. 
   Закон Гесса
   
9. 
   Расчет тепловых эффектов химических реакций по теплотам образования и теплотам сгорания веществ.
   
10. 
    Применения первого начала термодинамики к биосистемам.
    
11. 
    Второе начало термодинамики. Обратимые и необратимые в термодинамическом смысле процессы. Энтропия. Энергия Гиббса. Прогнозирование направления самопроизвольно протекающих процессов в изолированной и закрытой системах; роль энтальпийного и энтропийного факторов.
    
12. 
    Третье начало термодинамики
    
13. 
    Термодинамические условия равновесия. Стандартная энергия Гиббса образования вещества. Стандартная энергия Гиббса реакции. Примеры экзергонических и эндоргонических процессов, протекающих в организме. Принцип энергетического сопряжения.в живых организмах.
    
14. 
    Неравновесные процессы. Принцип Пригожина.
    
15. 
    Биоэнергетика.
    

Вопросы и задания для самоподготовки

(обязательные домашние задания, выполняемые в отдельной тетради)

1. 
   Тепловой эффект химической реакций
   
2. 
   Тепловой эффект изобарного и изохорного процесса
   
3. 
   Законы термохимии
   
4. 
   Теплоты образования и сгорания веществ. Стандартные условия.
   
5. 
   Термохимические циклы.
   
6. 
   Знак теплового эффекта эндо- и экзотермических реакций
   
7. 
   В чем отличие энтальпии от теплоты реакции?
   
8. 
   Можно ли определить тепловой эффект реакции, которая в реальных условиях не протекает?
   
9. 
   Как определить теплоту образования сложного органического вещества?
   
10. 
    Почему теплота растворения соли может быть как больше, так и меньше нуля?
    
11. 
    Какие соли: безводные или кристаллогидраты – лучше использовать для получения охлаждающих смесей и почему?
    
12. 
    Изменение энергии Гиббса (при Т и Р const) равно Δ G= ΔН-Т∙Δ S . Условие самопроизвольного протекания процесса при любых условиях:
    

1) ΔН < 0; Δ S < 0 ; 2) ΔН > 0; Δ S > 0 3) ΔН < 0; Δ S > 0 4) ΔН > 0; Δ S < 0 ;

13. 
    Если энтальпия образования SO₂ равна-297 кДж/моль, то количество теплоты, выделяемое при сгорании 16 г серы, равно____кДж.
    

1) 148,5 2) 297 3) 74,25 4) 594

14. 
    Если система находится в состоянии равновесия, то какое из следующих утверждений является верным:
    

1) ΔG=0 2) K = 1 3) K>1 4) K<1

15. 
    В каком из следующих случаев реакция неосуществима при любых температурах?
    

1) ΔH>0; ΔS>0 2) ΔH>0; ΔS< 0 3) ΔH<0; ΔS< 0 4) ΔH=0; ΔS= 0

16. 
    В каком из следующих случаев реакция возможна при любых температурах?
    

1) ΔH<0; ΔS>0 2) ΔH>0; ΔS< 0 3) ΔH<0; ΔS< 0 4) ΔH=0; ΔS= 0

17. 
    Если ΔH<0 и ΔS< 0, то, в каком случае реакция может протекать самопроизвольно?
    

1) [ΔH]>[T∙ΔS] 2) при любых соотношениях ΔH и T∙ΔS 3) [ΔH]<[T∙ΔS] 4) ΔH=0; ΔS= 0

18. 
    При каких значениях по знаку ΔH и ΔS и системе возможно только экзотермические процессы?
    

1) ΔH>0; ΔS>0 2) ΔH<0; ΔS> 0 3) ΔH<0; ΔS< 0 4) ΔH=0; ΔS= 0

19. 
    Рассчитать, какое количество энергии выделится при сгорании 1 моль метилового спирта, если теплоты образования СН₃ОН, СО₂ и Н₂О равны соответственно 238,9; 394,9 и 286,6 кДж/моль.
    

Ответ: 729,2 кДж.

20. 
    Вычислить теплоту образования сахарозы, если теплоты сгорания сахарозы, углерода и водорода равны соответственно 5648,4; 394,9 и 286,6 кДж/моль.
    

Ответ: – 2243 кДж/моль.
Задания для самоконтроля (включены в коллоквиум и зачетное занятие)

1. 
   Какие процессы называют экзэргоническими?
   

1) ΔH< 0 2) ΔG < 0 3) ΔH> 0 4) ΔG > 0

2. 
   Какими одновременно действующими факторами определяется направленность химического процесса?
   

1) энтальпийным и температурным 2) энтальпийным и энтропийным

3) энтропийным и температурным 4) энтропийным и давлением

3. 
   Какой функции состояния соответствует максимальная беспорядочность распределения частиц?
   

1) энтальпия 2) энтропия 3) энергия Гиббса 4) внутренняя энергия

4. 
   В каком соотношении находится энтропии трех агрегатных состояний одного вещества: газа, жидкости, твердого тела:
   

1) S_(r) > S_(ж) >S_(тв) 2) S_(тв) > S_(ж) > S_(r) 3) S_(ж) > S_тв) > S_(r) 4) S_(г) > S_(тв) > S_(ж)

5. 
   Тепловой эффект реакции, протекающей при постоянном давлении, называется изменением:
   

1) внутренней энергии 2) энергии Гиббса 3) энтальпии 4) энтропии

6. 
   Первый закон термодинамики отражает связь между:
   

1) работой, теплотой и внутренней энергией 2) свободной энергией Гиббса, энтальпией системы

3) работой и тепловой энергией 4) работой и внутренней энергией

7. 
   Какое уравнение является математическим выражением 1- го закона термодинамика для закрытых систем?
   

1) ΔU = 0 2) ΔU = Q – p∙ΔV 3) ΔG = ΔH - T∙ΔS 4) ΔS>0

8. 
   Внутренняя энергия изолированной системы является?
   

1) постоянной 2) переменной 3) равна нулю 4) уменьшается с ростом температуры

9. 
   Процессы, протекающие при постоянном объеме, называются:
   

1) изобарическими 2) изотермическими 3) изохорическими 4) изотермо- изобарическими

10. 
    К какому типу термодинамических систем принадлежит раствор, находящийся в запаянной ампуле, помещенной в термостат?
    

1) изолированной 2) открытой 3) закрытой 4) замкнутой

11. 
    К какому типу термодинамических систем принадлежит раствор, находящийся в запаянной ампуле?
    

1) изолированной 2) открытой 3) закрытой 4) замкнутой

12. 
    К какому типу термодинамических систем принадлежит живая клетка?
    

1) открытой 2) закрытой 3) изолированной 4) замкнутой

13. 
    При каких соотношениях ΔH и ΔS химический процесс находится в состоянии равновесия:
    

1) ΔH=T∙ΔS 2) ΔH>T∙ΔS 3) ΔH

14. 
    Какие процессы называют эндэргоническими?
    

1) ΔH< 0 2) ΔG < 0 3) ΔH> 0 4) ΔG > 0

15. 
    Уравнения реакций, протекание которых возможно в стандартных условиях, имеют вид … 
    

1)

2) C₂H₅OH + CH₃COOH ↔ CH₃COOC₂H₅ +H₂O ∆₂₉₈Н⁰ = +68 кДж ∆₂₉₈S⁰ = -4 Дж/К

3)

4) 4NО₂ (г) + 2Н₂О(ж) + О₂(г) ↔ 4HNО₃(р-p) + Q ∆Н₂₉₈⁰ = +803 кДж ∆S₂₉₈⁰ = -538 Дж/К

16. 
    Процесс перехода системы из одного состояния в другое при постоянном давлении называется … изобарным
    

1) изобарным 2) изохорным 3) изотермическим  4) адиабатическим

17. 
    Уравнения реакций, для которых в изобарно-изотермических условиях  имеют вид … ,
    

1)

2)

3)

4)

18. 
    В основе методов кислотно-основного титрования лежит процесс образования …. слабого электролита
    

1) слабого электролита 2) малорастворимого соединения 3) комплексных соединений 4) гидратов

19. 
    Если для реакции   и  то температура, при которой возможно ее протекание в прямом и обратном направлении, равна ____ (зависимостью термодинамических функций от температуры пренебречь). 392
    

1) 0,665 2)  665 3) 392 4) 272,3

20. 
    Уравнение реакции, в которой для смещения равновесие в сторону продуктов необходимо увеличить температуру, имеет вид … 
    

1)

2)

3)  

4)  
Задания для самостоятельной работы на занятии

1. 
   Определить, возможна ли биохимическая реакция гликолиза: C₆H ₁₂О₆ (aq) ↔2С₃Н ₆ О₃ (аq) при стандартных условиях.
   

1) возможна, ∆G < 0 2) возможна, ∆G > 0 3) невозможна, ∆G > 0 4) невозможна, ∆G < 0

2. 
   Рассчитайте изменение энергии Гиббса, энтальпии и энтропии для
   стандартного состояния реакции горения метана: СН₄(г) + 2О₂(г) → СОг(г) + 2Н₂О(г). Какой фактор, энтальпийный или эн­тропийный, является движущей силой этого процесса?
   

1. 
   ∆H° = -803,3 кДж/моль; ∆S ° = -4 Дж/мольК; ∆G⁰ = -801,4кДж/моль. Движущая сила процесса - изменение энтальпии
   
2. 
   ∆H ° = +803,3 кДж/моль; ∆S⁰ = +4 Дж/мольК; ∆G⁰= +801,4 кДж/моль. Движущая сила процесса - изменение энтропии
   

3. 
   Сравните изменение стандартной энергии Гиббса для биохимических реак­
   ций окисления глюкозы при 25°С:
   

1. 
   С₆Н₁₂О₆ (аg) = 2С₂Н₅ОН (ж) + 2СО₂ (г);
   
2. 
   C₆H₁₂О₆ (aq) = 6СО₂ (г) + 6Н₂О (ж).
   

4. 
   Какой процесс является более эффективным с точки зрения использования глюкозы?
   

1. 
   ∆G(1) = -222; ∆G(2) = -2871, первый процесс более эффективен
   
2. 
   ∆G(1) = -222; ∆G(2) = -2871, второй процесс более эффективен
   
3. 
   ∆G(1) = -2871; ∆G(2) =-222, первый процесс более эффективен
   
4. 
   ∆G(1) =-2871; ∆G(2) = -222, первый процесс более эффективен
   

5. 
   Вычислите тепловой эффект реакции при стандартных условиях, используя стандартные теплоты сгорания веществ: С₆Н₁₂0₆(к)-»2С₂Н₅ОН(ж)+2С0₂(г)
   

1) -68 кДж 2) +68 кДж 3) -76 кДж 4) +76 кДж

6. 
   Стандартная теплота растворения сульфата меди равна -66,5 кДж/моль стандартная теплота гидратации до пентагидрата равна -78,22 кДж/моль Вычислите стандартную теплоту растворения пентагидрата.
   

1. 
   -11,72 кДж/моль 2) -144,22 кДж/моль 3) +11,72 кДж/моль 4) 144,22 кДж/моль
   

7. 
   Вычислите стандартную энергию Гиббса биохимической реакции гликоли
   за: C₆H₁₂O₆(aq) → 2C₃H₆OH₃ (aq).
   

1) -161 кДж/моль 2) +161 кДж/моль 3) +378 кДж/моль 4) -378 кДж/моль

8. 
   Вычислите стандартную энтропию образования дипептида глицил-глицина. Благоприятствует ли энтропийный фактор протеканию этой реакции?
   

1) ∆S⁰ = -16, не благоприятствует, т.к. ∆S < 0 2) ∆S° = +16, благоприятствует, т.к. ∆S > 0

3) ∆S° = -87, не благоприятствует, т.к.∆S< 0 4) ∆S° = +87, благоприятствует, т.к. ∆S > 0

9. 
   Выделением или поглощением тепла сопровождается реакция каталитиче­
   ского окисления этанола в присутствии каталазы:
   

С₂Н₅ОН(ж) + Н₂0₂(ж) <=> СНзСОН(г) + 2Н₂0(ж)?

1) ∆H°(p-ции)= +272, реакция эндотермическая 2) ∆H °(р-ции)= -272, реакция экзотермическая

3) ∆H °(р-ции)= -12, реакция эндотермическая 4) ∆H °(р-ции) =+12, реакция экзотермическая

10. 
    Энтальпии образования кристаллогидратов CuSO₄·5H₂O и Na₂CO₃·10Н₂О из безводных солей и воды составляют –77,8 и –92кДж/моль, а при растворении безводных солей в воде выделяется 66,1 и 25 кДж/моль соответственно. Рассчитать теплоты растворения кристаллогидратов, указать экзо- или эндотермическими являются процессы.
    

Ответ: 11,7 и 67 кДж/моль, процесс эндотермический.

Лабораторные работы

1. 
   Определение теплового эффекта процесса растворения безводной соли
   
2. 
   Определение энтальпии нейтрализации
   

Темы докладов УИРС

1. 
   Живой организм и термодинамика.
   
2. 
   Биоэнергетика процессов организма.
   
3. 
   Гликолиз – основные стадии с термохимической точки зрения.
   
4. 
   Калорийность пищевых продуктов, принципы составления диет и рационов.
   
5. 
   Практическое использование тепловых эффектов химических реакций: охлаждающие смеси и химическая грелка.
   
6. 
   АТФ – как источник энергии в организме.
   

СКОРОСТЬ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ
Цель занятия.

Приобрести системные знания о скорости химических реакций, научиться применять на практических занятиях теоретический материал из области химической кинетики, термодинамики, учения о растворах при решении задач и при объяснении протекания ряда химических процессов в организме.

Получить представление об обратимых и необратимых процессах, о химическом равновесии – для изучения вопросов биофизической и биологической химии, физиологии и фармакологии.
Исходный уровень знаний

1. Знание влияния агрегатного состояния вещества на протекание химического процесса.

2. Знание понятия «концентрация вещества» и способов ее выражения.

3. Умение переходить от одних концентраций к другим.
После изучения темы студент должен:

— знать:

– понятие скорости химических реакций и факторы, влияющие на ее величину;

– общие представления о порядке реакции и молекулярности реакции;

– закон действующих масс, правило Вант-Гоффа;

— уметь:

– применять закон действующих масс к гомогенным и гетерогенным реакциям;

– прогнозировать влияние различных факторов на величину скорости реакции;

– проводить расчеты скорости процесса;

– связывать скорость реакции с энергией активации, температурным коэффициентом, с температурой.
Учебно-целевые вопросы:

1. Понятие о скорости химической реакции.

2. Факторы, влияющие на скорость химической реакции:

– природа вещества и агрегатное состояние;

– концентрация реагирующих веществ;

– давление;

– температура;

– катализатор.

3. Закон действия масс (Н.Н. Бекетов – 1865 г.; К. Гульдберг и П. Вааге – 1867 г.). Константа скорости реакции и факторы, влияющие на ее величину.

4. Влияние температуры. Правило Я.Г. Вант–Гоффа (1879 г.), температурный коэффициент. Уравнение С. Аррениуса (1889 г.).

5. Энергия активации, барьер активации, кривая распределения молекул по энергиям. Энергетические схемы химических реакций.

6. Типы катализа (гомогенный, гетерогенный, ферментативный). Механизм катализа. Примеры.

7. Понятия – порядок реакции и молекулярность реакции.