سینتیک شیمیایی و مبانی ترمودینامیک. مبانی ترمودینامیک شیمیایی و سینتیک شیمیایی

سخنرانی 1 ترمودینامیک شیمیایی. سینتیک شیمیایی و طرح کاتالیز 1. مفاهیم اساسی ترمودینامیک. 2. ترموشیمی. 3. تعادل شیمیایی. 4. سرعت واکنش های شیمیایی. 5. تأثیر دما بر سرعت واکنش ها. 6. پدیده کاتالیزور. تهیه شده توسط: دکتری، دانشیار. Ivanets L.M., as. کوزاچوک S.S. دستیار مدرس گروه شیمی دارویی کوزاچوک سولومیا استپانونا

ترمودینامیک - ترمودینامیک شاخه ای از فیزیک است که به بررسی تحولات متقابل انواع مختلف انرژی مرتبط با انتقال انرژی به شکل گرما و کار می پردازد. اهمیت عملی بزرگ ترمودینامیک این است که به فرد اجازه می دهد تا اثرات حرارتی یک واکنش را محاسبه کند، از قبل امکان یا عدم امکان انجام یک واکنش و همچنین شرایط وقوع آن را نشان دهد.

انرژی درونی انرژی درونی انرژی جنبشی تمام ذرات سیستم (مولکول‌ها، اتم‌ها، الکترون‌ها) و انرژی پتانسیل برهمکنش‌های آنها، علاوه بر انرژی جنبشی و پتانسیل کل سیستم است. انرژی درونی تابعی از حالت است، یعنی. تغییر آن توسط حالت های اولیه و نهایی سیستم تعیین می شود و به مسیر فرآیند بستگی ندارد: U = U 2 – U 1

قانون اول ترمودینامیک انرژی بدون هیچ اثری ناپدید نمی‌شود و از هیچ به وجود نمی‌آید، بلکه فقط در مقادیر معادل از نوعی به نوع دیگر منتقل می‌شود. یک ماشین حرکت دائمی از نوع اول، یعنی ماشینی که به صورت دوره ای کار می کند که بدون اتلاف انرژی کار تولید می کند، غیرممکن است. Q = U + W در هر سیستم ایزوله، کل عرضه انرژی بدون تغییر باقی می ماند. Q = U + W

اثر حرارتی یک واکنش شیمیایی در ثابت V یا p به مسیر واکنش بستگی ندارد، بلکه توسط ماهیت و وضعیت مواد اولیه و محصولات واکنش تعیین می شود. محصولات H 1 = H 2 + H 3 + H 4 H 1 = H 2 + H 3 + H 4

قانون دوم ترمودینامیک، مانند قانون اول، نتیجه قرن ها تجربه بشری است. فرمول‌بندی‌های متفاوتی از قانون دوم وجود دارد، اما همگی جهت فرآیندهای خود به خودی را تعیین می‌کنند: 1. گرما نمی‌تواند خود به خود از یک جسم سرد به یک جسم گرم منتقل شود (فرض کلازیوس). 2. فرآیندی که تنها نتیجه آن تبدیل گرما به کار است غیرممکن است (فرض تامسون). 3. ساختن یک ماشین دوره ای که فقط مخزن حرارتی را خنک می کند و کار می کند غیرممکن است (فرض اول پلانک). 4. هر شکلی از انرژی را می توان به طور کامل به گرما تبدیل کرد، اما گرما فقط تا حدی به انواع دیگر انرژی تبدیل می شود (فرض دوم پلانک).

آنتروپی تابع ترمودینامیکی حالت است، بنابراین تغییر آن به مسیر فرآیند بستگی ندارد، بلکه تنها توسط حالت های اولیه و نهایی سیستم تعیین می شود. سپس S 2 - S 1 = ΔS = S 2 - S 1 = ΔS = معنای فیزیکی آنتروپی مقدار انرژی محدود است که به یک درجه مربوط می شود: در سیستم های ایزوله جهت جریان فرآیندهای خود به خود تعیین می شود. با تغییر آنتروپی

توابع مشخصه U – تابع فرآیند ایزوکوریک-ایسنتروپیک: dU = TdS – pdV. برای یک فرآیند دلخواه: U 0 Н - تابع یک فرآیند همسان-ایزنتروپیک: dН = TdS + Vdp برای یک فرآیند دلخواه: Н 0 S - تابع یک سیستم جدا شده برای یک فرآیند دلخواه: S 0 برای یک فرآیند دلخواه: S 0 F – عملکرد یک فرآیند همدما-ایزوکوریک dF = dU – TdS. برای یک فرآیند دلخواه: F 0 G – تابع یک فرآیند همدما- همدما: dG = dH- TdS برای یک فرآیند دلخواه: G 0

طبقه بندی واکنش های شیمیایی بر اساس تعداد مراحل واکنش های ساده در یک عمل شیمیایی ابتدایی انجام می شوند واکنش های پیچیده در چند مرحله انجام می شوند واکنش معکوس A B واکنش معکوس: A B موازی: B A C ترتیب: ABC مزدوج: A D مزدوج: A D C B E B E

تأثیر دما بر سرعت واکنش ها تأثیر دما بر سرعت واکنش های آنزیمی t t

مقایسه Van't Hoff: محاسبه زمان ماندگاری داروها با استفاده از روش "پیری تسریع شده" Van't Hoff: در t 2 t 1 ضریب نرخ دما:

حل مشکلات بخش

مبحث "ترمودینامیک شیمیایی و سینتیک" که شامل مطالعه شرایط مؤثر بر سرعت یک واکنش شیمیایی است، دو بار در درس شیمی مدرسه - در کلاس های نهم و یازدهم ظاهر می شود. با این حال، این موضوع خاص یکی از دشوارترین و کاملاً پیچیده‌ترین موضوعات است که نه تنها برای دانش‌آموز «متوسط»، بلکه حتی برای ارائه توسط برخی از معلمان، به‌ویژه افراد غیرمتخصصی که در مناطق روستایی کار می‌کنند، که شیمی یک موضوع اضافی برای آنهاست، ارائه می‌کند. با در نظر گرفتن ساعاتی که معلم مقدار آن را جمع می کند، و بنابراین به حقوق کم و بیش مناسب امیدوار است.
در شرایط کاهش شدید تعداد دانش‌آموزان در مدارس روستایی، به دلایل شناخته شده، معلم مجبور می‌شود که معمم باشد. پس از گذراندن 2-3 دوره، او شروع به تدریس دروسی می کند که اغلب با تخصص اصلی او بسیار فاصله دارند.
هدف این توسعه در درجه اول معلمان مبتدی و متخصصان موضوعی است که مجبور به تدریس شیمی در اقتصاد بازار هستند. این ماده حاوی وظایفی برای یافتن سرعت واکنش های ناهمگن و همگن و افزایش سرعت واکنش با افزایش دما است. علیرغم این واقعیت که این مشکلات بر اساس مطالب مدرسه است، اگرچه تسلط دانش آموز "متوسط" دشوار است، اما توصیه می شود چندین مورد از آنها را در یک درس شیمی حل کنید.
کلاس یازدهم، و بقیه را در یک باشگاه یا درس انتخابی به دانش آموزانی که قصد دارند سرنوشت آینده خود را با شیمی مرتبط کنند، ارائه دهید.
علاوه بر مسائلی که با جزئیات تجزیه و تحلیل شده و با پاسخ ارائه شده است، این توسعه حاوی مطالب نظری است که به معلم شیمی، در درجه اول یک غیر متخصص، کمک می کند تا ماهیت این مبحث پیچیده را در یک دوره شیمی عمومی درک کند.
بر اساس مطالب پیشنهادی، بسته به توانایی دانش‌آموزان کلاس، می‌توانید نسخه خود را از یک درس-سخنرانی بسازید و هنگام مطالعه این مبحث در پایه نهم و یازدهم، می‌توانید از قسمت نظری پیشنهادی استفاده کنید.
در نهایت، مطالب موجود در این توسعه برای فارغ التحصیلانی که برای ورود به دانشگاه آماده می شوند، از جمله دانشگاهی که در آن شیمی یک موضوع اصلی است، برای تجزیه و تحلیل مستقل مفید خواهد بود.

بخش تئوری در مورد موضوع
"ترمودینامیک و سینتیک شیمیایی"

شرایط موثر بر سرعت یک واکنش شیمیایی

1. سرعت یک واکنش شیمیایی به ماهیت مواد واکنش دهنده بستگی دارد.

مثال ها.

سدیم فلزی که ماهیت قلیایی دارد، به شدت با آب واکنش نشان می‌دهد و مقدار زیادی گرما آزاد می‌کند، بر خلاف روی، که ماهیت آمفوتریک دارد و به آرامی با آب واکنش می‌دهد و وقتی گرم می‌شود:

آهن پودری با اسید هیدروکلریک معدنی قوی تر از اسید استیک آلی ضعیف واکنش می دهد:

2. سرعت یک واکنش شیمیایی به غلظت واکنش دهنده ها، چه در حالت محلول و چه در حالت گاز بستگی دارد.

مثال ها.

در اکسیژن خالص، گوگرد با انرژی بیشتری نسبت به هوا می سوزد:

منیزیم پودر شده با محلول 30 درصد اسید کلریدریک شدیدتر از محلول 1 درصد واکنش می دهد:

3. سرعت یک واکنش شیمیایی به طور مستقیم با سطح مواد واکنش دهنده در حالت جامد تجمع متناسب است.

مثال ها.

روشن کردن یک تکه زغال (کربن) با کبریت بسیار دشوار است، اما گرد و غبار زغال به طرز انفجاری می سوزد:

C + O 2 = CO 2.

آلومینیوم به شکل گرانول به طور کمی با کریستال ید واکنش نمی دهد، اما ید خرد شده به شدت با آلومینیوم به شکل پودر ترکیب می شود:

4. سرعت یک واکنش شیمیایی به دمایی که فرآیند در آن رخ می دهد بستگی دارد.

مثال

به ازای هر 10 درجه سانتی گراد افزایش دما، سرعت اکثر واکنش های شیمیایی 2 تا 4 برابر افزایش می یابد. افزایش خاصی در سرعت یک واکنش شیمیایی توسط یک ضریب دمایی خاص (گاما) تعیین می شود.

بیایید محاسبه کنیم که سرعت واکنش چند برابر افزایش می یابد:

2NO + O 2 = 2NO 2،

اگر ضریب دما 3 باشد و دمای فرآیند از 10 درجه سانتیگراد به 50 درجه سانتیگراد افزایش یافته باشد.

تغییر دما عبارت است از:

تی= 50 درجه سانتیگراد - 10 درجه سانتیگراد = 40 درجه سانتیگراد.

ما از فرمول استفاده می کنیم:

جایی که سرعت یک واکنش شیمیایی در دمای بالا است، سرعت یک واکنش شیمیایی در دمای اولیه است.

در نتیجه، سرعت یک واکنش شیمیایی هنگامی که دما از 10 درجه سانتیگراد به 50 درجه سانتیگراد افزایش می یابد، 81 برابر افزایش می یابد.

5. سرعت یک واکنش شیمیایی به وجود مواد خاصی بستگی دارد.

کاتالیزورماده ای است که روند یک واکنش شیمیایی را تسریع می کند، اما در طول واکنش مصرف نمی شود. یک کاتالیزور سد فعال سازی یک واکنش شیمیایی را کاهش می دهد.

بازدارندهماده ای است که پیشرفت یک واکنش شیمیایی را کند می کند، اما در طول فرآیند واکنش مصرف نمی شود.

مثال ها.

کاتالیزوری که این واکنش شیمیایی را تسریع می کند، اکسید منگنز (IV) است.

کاتالیزوری که این واکنش شیمیایی را تسریع می کند فسفر قرمز است.

مهارکننده ای که پیشرفت این واکنش شیمیایی را کند می کند یک ماده آلی - متنامین (هگزامتیلن تترامین) است.

سرعت یک واکنش شیمیایی همگن با تعداد مول های ماده ای که در نتیجه واکنش در واحد زمان در واحد حجم واکنش داده یا تشکیل شده است اندازه گیری می شود:

که در آن هموگ سرعت یک واکنش شیمیایی در یک سیستم همگن است، تعداد مول های یکی از مواد وارد واکنش یا یکی از مواد تشکیل شده در نتیجه واکنش است. V- جلد،
تی- زمان، - تغییر در تعداد مولهای یک ماده در طول واکنش تی.

از آنجایی که نسبت تعداد مول های یک ماده به حجم سیستم نشان دهنده غلظت است با، آن

از این رو:

سرعت یک واکنش شیمیایی همگن بر حسب mol/(l s) اندازه گیری می شود.

با در نظر گرفتن این موضوع می توان تعریف زیر را ارائه داد:

سرعت یک واکنش شیمیایی همگن برابر است با تغییر غلظت یکی از مواد وارد شده به واکنش یا یکی از مواد تشکیل شده در نتیجه واکنش در واحد زمان.

اگر واکنشی بین مواد در یک سیستم ناهمگن رخ دهد، آنگاه مواد واکنش دهنده در کل حجم با یکدیگر تماس ندارند، بلکه فقط روی سطح جامد قرار می گیرند. به عنوان مثال، هنگامی که یک تکه گوگرد کریستالی می سوزد، مولکول های اکسیژن تنها با آن اتم های گوگردی که روی سطح قطعه هستند واکنش نشان می دهند. هنگامی که یک قطعه گوگرد خرد می شود، سطح واکنش افزایش می یابد و سرعت احتراق گوگرد افزایش می یابد.

در این راستا، تعریف سرعت یک واکنش شیمیایی ناهمگن به شرح زیر است:

سرعت یک واکنش شیمیایی ناهمگن با تعداد مول های ماده ای که در نتیجه واکنش در واحد زمان روی یک سطح واحد واکنش داده یا تشکیل شده است اندازه گیری می شود:

جایی که اس- مساحت سطح

سرعت یک واکنش شیمیایی ناهمگن بر حسب mol/(cm 2 s) اندازه گیری می شود.

وظایف مربوط به موضوع
"ترمودینامیک و سینتیک شیمیایی"

1. 4 مول اکسید نیتروژن (II) و اکسیژن اضافی برای واکنش های شیمیایی به ظرف وارد شد. پس از 10 ثانیه، مقدار ماده اکسید نیتروژن (II) 1.5 مول بود. سرعت این واکنش شیمیایی را در صورتی بیابید که حجم ظرف 50 لیتر است.

2. مقدار ماده متان در ظرف برای انجام واکنش های شیمیایی 7 مول است. اکسیژن اضافی به ظرف وارد شد و مخلوط منفجر شد. به طور تجربی مشخص شد که پس از 5 ثانیه مقدار ماده متان 2 برابر کاهش یافت. سرعت این واکنش شیمیایی را در صورتی بیابید که حجم ظرف 20 لیتر است.

3. غلظت اولیه سولفید هیدروژن در ظرف احتراق گاز 3.5 مول در لیتر بود. اکسیژن اضافی به ظرف وارد شد و مخلوط منفجر شد. پس از 15 ثانیه، غلظت سولفید هیدروژن 1.5 مول در لیتر بود. سرعت این واکنش شیمیایی را بیابید.

4. غلظت اولیه اتان در ظرف احتراق گاز 5 مول در لیتر بود. اکسیژن اضافی به ظرف وارد شد و مخلوط منفجر شد. پس از 12 ثانیه، غلظت اتان 1.4 mol/L بود. سرعت این واکنش شیمیایی را بیابید.

5. غلظت اولیه آمونیاک در ظرف احتراق گاز 4 mol/l بود. اکسیژن اضافی به ظرف وارد شد و مخلوط منفجر شد. پس از 3 ثانیه، غلظت آمونیاک 1 mol/l بود. سرعت این واکنش شیمیایی را بیابید.

6. غلظت اولیه مونوکسید کربن (II) در ظرف احتراق گاز 6 مول در لیتر بود. اکسیژن اضافی به ظرف وارد شد و مخلوط منفجر شد. پس از 5 ثانیه، غلظت مونوکسید کربن (II) به نصف کاهش یافت. سرعت این واکنش شیمیایی را بیابید.

7. قطعه ای از گوگرد با سطح واکنش 7 سانتی متر مربع در اکسیژن سوزانده شد تا اکسید گوگرد (IV) ایجاد شود. در 10 ثانیه، مقدار ماده گوگرد از 3 مول به 1 مول کاهش یافت. سرعت این واکنش شیمیایی را بیابید.

8. یک قطعه کربن با سطح واکنش 10 سانتی متر مربع در اکسیژن سوزانده شد تا مونوکسید کربن (IV) تشکیل شود. در 15 ثانیه، مقدار ماده کربن از 5 مول به 1.5 مول کاهش یافت. سرعت این واکنش شیمیایی را بیابید.

9. یک مکعب منیزیم با سطح کل واکنش 15 سانتی متر مربع و مقدار ماده
6 خال در اکسیژن اضافی سوختند. علاوه بر این، 7 ثانیه پس از شروع واکنش، مقدار ماده منیزیم برابر با 2 مول بود. سرعت این واکنش شیمیایی را بیابید.

10. یک نوار کلسیم با سطح کل واکنش 12 سانتی متر مربع و مقدار ماده 7 مول در اکسیژن اضافی سوزانده شد. علاوه بر این، 10 ثانیه پس از شروع واکنش، مقدار ماده کلسیم 2 برابر کمتر شد. سرعت این واکنش شیمیایی را بیابید.

راه حل ها و پاسخ ها

1 (NO) = 4 مول،

O 2 - بیش از حد،

تی 2 = 10 ثانیه،

تی 1 = 0 ثانیه،

2 (NO) = 1.5 مول،

پیدا کردن:

راه حل

2NO + O 2 = 2NO 2.

با استفاده از فرمول:

R-tions = (4 – 1.5)/(50 (10 – 0)) = 0.005 mol/(l s).

پاسخ. r-tion = 0.005 mol/(l s).

1 (CH 4) = 7 مول،

O 2 - بیش از حد،

تی 2 = 5 ثانیه،

تی 1 = 0 ثانیه،

2 (CH 4) = 3.5 مول،

پیدا کردن:

راه حل

CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O.

با استفاده از فرمول:

بیایید سرعت این واکنش شیمیایی را پیدا کنیم:

R-tions = (7 – 3.5)/(20 (5 – 0)) = 0.035 mol/(l s).

پاسخ. r-tion = 0.035 mol/(l s).

s 1 (H 2 S) = 3.5 مول در لیتر،

O 2 - بیش از حد،

تی 2 = 15 ثانیه،

تی 1 = 0 ثانیه،

با 2 (H 2 S) = 1.5 مول در لیتر.

پیدا کردن:

راه حل

2H 2 S + 3O 2 = 2SO 2 + 2H 2 O.

با استفاده از فرمول:

بیایید سرعت این واکنش شیمیایی را پیدا کنیم:

R-tions = (3.5 - 1.5)/(15 - 0) = 0.133 mol/(l s).

پاسخ. r-tion = 0.133 mol/(l s).

c 1 (C 2 H 6) = 5 mol/l،

O 2 - بیش از حد،

تی 2 = 12 ثانیه،

تی 1 = 0 ثانیه،

ج 2 (C 2 H 6) = 1.4 mol/l.

پیدا کردن:

راه حل

2C 2 H 6 + 7O 2 = 4CO 2 + 6H 2 O.

بیایید سرعت این واکنش شیمیایی را پیدا کنیم:

R-tions = (6 – 2)/(15 (7 – 0)) = 0.0381 mol/(cm2 s).

پاسخ. r-tion = 0.0381 mol/(cm2 s).

10. پاسخ. r-tion = 0.0292 mol/(cm2 s).

ادبیات

گلینکا N.L.شیمی عمومی، ویرایش 27. اد. V.A. Rabinovich. L.: شیمی، 1988; آخمتوف N.S.شیمی عمومی و معدنی. م.: بالاتر. مدرسه، 1981; زایتسف O.S.شیمی عمومی. م.: بالاتر. shk، 1983; کاراپتیانتز م.خ.، دراکین اس.ای.شیمی عمومی و معدنی. م.: بالاتر. مدرسه، 1981; Korolkov D.V.مبانی شیمی معدنی م.: آموزش و پرورش، 1361; Nekrasov B.V.مبانی شیمی عمومی. چاپ سوم، م.: خيميه، 1352; نوویکوف G.I.مقدمه ای بر شیمی معدنی. بخش 1، 2. مینسک: بالاتر. مدرسه، 1973-1974; Shchukarev S.A.. شیمی معدنی ت 1، 2. م.: ویسش. مدرسه، 1970-1974; Schröter W.، Lautenschläger K.-H.، Bibrak H. و همکاران.علم شیمی. مرجع ویرایش. مطابق. با او. م.: خیمیا، 1368; Feldman F.G.، Rudzitis G.E.شیمی-9. کتاب درسی پایه نهم متوسطه. م.: آموزش و پرورش، 1369; Feldman F.G.، Rudzitis G.E.شیمی-9. کتاب درسی پایه نهم متوسطه. م.: آموزش و پرورش، 1992.

"مبانی ترمودینامیک شیمیایی، سینتیک و تعادل شیمیایی"

مبانی ترمودینامیک شیمیایی

1 . ترمودینامیک شیمیایی چه چیزی را مطالعه می کند:

1) سرعت تبدیل های شیمیایی و مکانیسم های این تبدیل ها.

2) ویژگی های انرژی فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی و توانایی سیستم های شیمیایی برای انجام کار مفید.

3) شرایط برای تغییر تعادل شیمیایی.

4) تأثیر کاتالیزورها بر سرعت فرآیندهای بیوشیمیایی.

2. سیستم باز سیستمی است که:

3. سیستم بسته سیستمی است که:

1) ماده و انرژی را با محیط مبادله نمی کند.

2) هم ماده و هم انرژی را با محیط مبادله می کند.

3) انرژی را با محیط مبادله می کند، اما ماده را مبادله نمی کند.

4) ماده را با محیط مبادله می کند، اما انرژی را مبادله نمی کند.

4. سیستم ایزوله سیستمی است که:

1) ماده و انرژی را با محیط مبادله نمی کند.

2) هم ماده و هم انرژی را با محیط مبادله می کند.

3) انرژی را با محیط مبادله می کند، اما ماده را مبادله نمی کند.

4) ماده را با محیط مبادله می کند، اما انرژی را مبادله نمی کند.

5. محلول موجود در آمپول مهر و موم شده در ترموستات به چه نوع سیستم های ترمودینامیکی تعلق دارد؟

1) جدا شده؛

2) باز کردن؛

3) بسته؛

4) ثابت

6. محلول موجود در آمپول سیلد متعلق به چه نوع سیستم های ترمودینامیکی است؟

1) جدا شده؛

2) باز کردن؛

3) بسته؛

4) ثابت

7. یک سلول زنده متعلق به چه نوع سیستم های ترمودینامیکی است؟

1) باز کردن؛

2) بسته؛

3) جدا شده؛

4) تعادل

8 . چه پارامترهای یک سیستم ترمودینامیکی گسترده نامیده می شود؟

1) بزرگی که به تعداد ذرات موجود در سیستم بستگی ندارد.

3) ارزش آن به وضعیت تجمع سیستم بستگی دارد.

9- چه پارامترهای یک سیستم ترمودینامیکی فشرده نامیده می شود؟

!) که اندازه آن به تعداد ذرات سیستم بستگی ندارد.

2) بزرگی که به تعداد ذرات موجود در سیستم بستگی دارد.

3) ارزش آن بستگی به وضعیت تجمع دارد.

4) بزرگی آن بستگی به زمان دارد.

10 . توابع حالت یک سیستم ترمودینامیکی مقادیری هستند که:

1) فقط به وضعیت اولیه و نهایی سیستم بستگی دارد.

2) به مسیر فرآیند بستگی دارد.

3) فقط به وضعیت اولیه سیستم بستگی دارد.

4) فقط به وضعیت نهایی سیستم بستگی دارد.

11 . توابع وضعیت سیستم چه مقادیری هستند: الف) انرژی داخلی. ب) کار؛ ج) گرما؛ د) آنتالپی؛ د) آنتروپی

3) تمام مقادیر؛

4) الف، ب، ج، د.

12 . کدام یک از ویژگی های زیر شدید است: الف) چگالی. ب) فشار؛ ج) جرم؛ د) دما؛ ه) آنتالپی؛ ه) حجم؟

3) ب، ج، د، ف.

13. کدام یک از ویژگی های زیر گسترده است: الف) چگالی. ب) فشار؛ ج) جرم؛ د) دما؛ ه) آنتالپی؛ ه) حجم؟

3) ب، ج، د، ف.

14 . چه اشکال تبادل انرژی بین سیستم و محیط توسط ترمودینامیک در نظر گرفته می شود: الف) گرما. ب) کار؛ ج) شیمیایی؛ د) برقی؛ ه) مکانیکی؛ و) هسته ای و خورشیدی؟

2) c، d، e، f;

3) a, c, d, e, f;

4) الف، ج، د، ه.

15. فرآیندهایی که در دمای ثابت اتفاق می‌افتند را می‌گویند:

1) ایزوباریک؛

2) همدما؛

3) ایزوکوریک؛

4) آدیاباتیک

16 . فرآیندهایی که در حجم ثابت اتفاق می‌افتند، نامیده می‌شوند:

1) ایزوباریک؛

2) همدما؛

3) ایزوکوریک؛

4) آدیاباتیک

17 . فرآیندهایی که در فشار ثابت اتفاق می‌افتند، نامیده می‌شوند:

1) ایزوباریک؛

2) همدما؛

3) ایزوکوریک؛

4) آدیاباتیک

18 . انرژی داخلی یک سیستم عبارت است از: 1) کل ذخیره انرژی سیستم به جز انرژی پتانسیل موقعیت آن و انرژی جنبشی سیستم به عنوان یک کل.

2) کل ذخیره انرژی سیستم؛

3) کل ذخیره انرژی سیستم به جز انرژی پتانسیل موقعیت آن.

4) کمیتی که درجه بی نظمی در آرایش ذرات سیستم را مشخص می کند.

19 . چه قانونی رابطه بین کار، گرما و انرژی داخلی یک سیستم را منعکس می کند؟

1) قانون دوم ترمودینامیک؛

2) قانون هس;

3) قانون اول ترمودینامیک.

4) قانون وانت هاف.

20 . قانون اول ترمودینامیک رابطه بین:

1) کار، گرما و انرژی داخلی؛

2) انرژی آزاد گیبس، آنتالپی و آنتروپی سیستم.

3) کار و گرمای سیستم؛

4) کار و انرژی درونی.

21 . کدام معادله بیان ریاضی قانون اول ترمودینامیک برای سیستم های ایزوله است؟

l)AU=0 2)AU=Q-p-AV 3)AG = AH-TAS

22 . کدام معادله بیان ریاضی قانون اول ترمودینامیک برای سیستم های بسته است؟

1)AU=0; 2)AU=Q-p-AV;

3) AG = AH - T*AS;

23 . آیا انرژی داخلی یک سیستم ایزوله یک مقدار ثابت است یا متغیر؟

1) ثابت؛

2) متغیر

24 . در یک سیستم ایزوله، واکنش احتراق هیدروژن با تشکیل آب مایع رخ می دهد. آیا انرژی درونی و آنتالپی سیستم تغییر می کند؟

1) انرژی داخلی تغییر نخواهد کرد، آنتالپی تغییر خواهد کرد.

2) انرژی داخلی تغییر خواهد کرد، آنتالپی تغییر نخواهد کرد.

3) انرژی داخلی تغییر نخواهد کرد، آنتالپی تغییر نخواهد کرد.

4) انرژی درونی تغییر خواهد کرد، آنتالپی تغییر خواهد کرد.

25 . در چه شرایطی تغییر انرژی داخلی برابر با گرمای دریافتی سیستم از محیط است؟

1) در حجم ثابت؛

3) در فشار ثابت؛

4) تحت هیچ شرایطی

26 . اثر حرارتی واکنشی که در حجم ثابت رخ می دهد، تغییر نامیده می شود:

1) آنتالپی؛

2) انرژی داخلی؛

3) آنتروپی؛

4) انرژی آزاد گیبس.

27 . آنتالپی یک واکنش عبارت است از:

28. فرآیندهای شیمیایی که در طی آن آنتالپی سیستم کاهش می یابد و گرما به محیط خارجی آزاد می شود، نامیده می شوند:

1) گرماگیر؛

2) گرمازا؛

3) اگزرگونیک؛

4) اندرگونیک.

29 . در چه شرایطی تغییر آنتالپی برابر با گرمای دریافتی سیستم از محیط است؟

1) در حجم ثابت؛

2) در دمای ثابت؛

3) در فشار ثابت؛

4) تحت هیچ شرایطی

30 . اثر حرارتی واکنشی که در فشار ثابت رخ می دهد، تغییر نامیده می شود:

1) انرژی داخلی؛

2) هیچ یک از تعاریف قبلی صحیح نیست.

3) آنتالپی؛

4) آنتروپی

31. چه فرآیندهایی گرماگیر نامیده می شوند؟

32 . چه فرآیندهایی گرمازا نامیده می شوند؟

1) که برای آن AN منفی است.

2) که AG برای آن منفی است.

3) که AN برای آن مثبت است.

4) که AG برای آن مثبت است.

33 . فرمول قانون هس را مشخص کنید:

1) اثر حرارتی واکنش فقط به حالت اولیه و نهایی سیستم بستگی دارد و به مسیر واکنش بستگی ندارد.

2) گرمای جذب شده توسط سیستم در حجم ثابت برابر با تغییر انرژی داخلی سیستم است.

3) گرمای جذب شده توسط سیستم در فشار ثابت برابر با تغییر آنتالپی سیستم است.

4) اثر حرارتی واکنش به حالت اولیه و نهایی سیستم بستگی ندارد، بلکه به مسیر واکنش بستگی دارد.

34. چه قانونی مبنای محاسبه کالری غذا است؟

1) van't Hoff;

3) سچنوف؛

35. هنگام اکسیداسیون کدام مواد در شرایط بدن، انرژی بیشتری آزاد می شود؟

1) پروتئین ها؛

3) کربوهیدرات ها؛

4) کربوهیدرات ها و پروتئین ها.

36 . یک فرآیند خود به خود فرآیندی است که:

1) بدون کمک کاتالیزور انجام می شود.

2) همراه با انتشار گرما؛

3) بدون مصرف انرژی خارجی انجام می شود.

4) به سرعت پیش می رود

37 . آنتروپی یک واکنش عبارت است از:

1) مقدار گرمایی که در طی یک واکنش شیمیایی تحت شرایط ایزوباریک- همدما آزاد یا جذب می شود.

2) مقدار گرمایی که در طی یک واکنش شیمیایی تحت شرایط ایزوکوریک-ایزوترمال آزاد یا جذب می شود.

3) مقداری که امکان وقوع خود به خودی فرآیند را مشخص می کند.

4) کمیتی که درجه بی نظمی در آرایش و حرکت ذرات در سیستم را مشخص می کند.

38 . کدام تابع حالت تمایل یک سیستم را برای دستیابی به حالت احتمالی که با حداکثر تصادفی توزیع ذرات مطابقت دارد مشخص می کند؟

1) آنتالپی؛

2) آنتروپی؛

3) انرژی گیبس.

4) انرژی درونی

39 . چه رابطه ای بین آنتروپی های سه حالت مجموع یک ماده وجود دارد: گاز، مایع، جامد:

I) S (g) > S (g) > S (tv); 2) S(جامد)>S(g)>S(g); 3)S(g)>S(g)>S(TB); 4) حالت تجمع بر مقدار آنتروپی تأثیر نمی گذارد.

40 . کدام یک از فرآیندهای زیر باید بیشترین تغییر مثبت را در آنتروپی نشان دهد:

1) CH3OH (s) --> CH,OH (g);

2) CH4OH (s) --> CH 3 OH (l);

3) CH,OH (g) -> CH4OH (s);

4) CH,OH (l) -> CH3OH (سل).

41 . عبارت صحیح را انتخاب کنید: آنتروپی سیستم زمانی افزایش می یابد که:

1) افزایش فشار؛

2) انتقال از حالت مایع به جامد تجمع

3) افزایش دما؛

4) انتقال از حالت گازی به مایع.

42. از چه تابع ترمودینامیکی می توان برای پیش بینی اینکه آیا یک واکنش خود به خود در یک سیستم ایزوله رخ می دهد یا خیر استفاده کرد؟

1) آنتالپی؛

2) انرژی داخلی؛

3) آنتروپی؛

4) انرژی پتانسیل سیستم.

43 . کدام معادله بیان ریاضی قانون دوم ترمودینامیک برای سیستم های ایزوله است؟

44 . اگر سیستم به صورت برگشت پذیر مقداری از گرما Q را در دمای T دریافت کند، آنگاه حدود T;

2) با مقدار Q/T افزایش می یابد.

3) مقداری بیشتر از Q/T افزایش می یابد.

4) به مقدار کمتر از Q/T افزایش می یابد.

45 . در یک سیستم ایزوله، یک واکنش شیمیایی به طور خود به خود رخ می دهد تا مقدار مشخصی از محصول را تشکیل دهد. آنتروپی چنین سیستمی چگونه تغییر می کند؟

1) افزایش می یابد

2) کاهش می یابد

3) تغییر نمی کند

4) به حداقل مقدار می رسد

46 . مشخص کنید تغییر آنتروپی در کدام فرآیندها و در چه شرایطی می تواند برابر با کار فرآیند باشد؟

1) در شرایط ایزوباریک، در P و T ثابت.

2) در شرایط ایزوکوریک، در V و T ثابت.

ح) تغییر در آنتروپی هرگز برابر با کار نیست. 4) در شرایط همدما، در P و ثابت 47 . انرژی محدود سیستم TS هنگام گرم شدن و متراکم شدن چگونه تغییر می کند؟

1) با گرم شدن افزایش می یابد، با تراکم کاهش می یابد.

2) با گرم شدن کاهش می یابد، با تراکم افزایش می یابد.

3) تغییری در T-S وجود ندارد.

4) با گرم شدن و تراکم افزایش می یابد.

48 . چه پارامترهایی از سیستم باید ثابت نگه داشته شوند تا بتوان از علامت تغییر آنتروپی برای قضاوت در جهت سیر خود به خودی فرآیند استفاده کرد؟

1) فشار و دما؛

2) حجم و دما؛

3) انرژی و حجم داخلی؛

4) فقط دما

49 . در یک سیستم ایزوله، تمام فرآیندهای خود به خودی در جهت افزایش بی نظمی پیش می روند. آنتروپی چگونه تغییر می کند؟

1) تغییر نمی کند؛

2) افزایش می یابد؛

3) کاهش می یابد؛

4) ابتدا افزایش می یابد و سپس کاهش می یابد.

50 . آنتروپی با مقدار Q/T برای:

1) فرآیند برگشت پذیر؛

2) فرآیند برگشت ناپذیر؛

3) همگن؛

4) ناهمگن

51 چگونه آنتروپی سیستم در اثر واکنش های رو به جلو و معکوس در طول سنتز آمونیاک تغییر می کند؟

3) آنتروپی در طول واکنش تغییر نمی کند.

4) آنتروپی برای واکنش های رو به جلو و معکوس افزایش می یابد.

52 . چه عواملی به طور همزمان جهت یک فرآیند شیمیایی را تعیین می کنند؟

1) آنتالپی و دما؛

2) آنتالپی و آنتروپی.

3) آنتروپی و دما؛

4) تغییرات در انرژی و دمای گیبس.

53. در شرایط ایزوباریک- همدما، حداکثر کار انجام شده توسط سیستم عبارت است از:

1) برابر با کاهش انرژی گیبس.

2) از دست دادن بیشتر انرژی گیبس.

3) از دست دادن کمتر انرژی گیبس.

4) برابر است با از دست دادن آنتالپی.

54 . چه شرایطی باید رعایت شود تا حداکثر کار در سیستم به دلیل کاهش انرژی گیبس انجام شود؟

1) حفظ ثابت V و t ضروری است.

2) لازم است P و t ثابت بماند.

3) ثابت نگه داشتن AH و AS ضروری است.

4) حفظ P&V ثابت ضروری است

55 . چه چیزی باعث حداکثر کار مفید انجام شده در یک واکنش شیمیایی در فشار و دمای ثابت می شود؟

1) به دلیل کاهش انرژی گیبس.

3) به دلیل افزایش آنتالپی؛

4) به دلیل کاهش آنتروپی.

56. با توجه به حداکثر کار مفید انجام شده توسط یک موجود زنده در شرایط ایزوباریک- همدما چیست؟

1) به دلیل از دست دادن آنتالپی؛

2) به دلیل افزایش آنتروپی؛

3) به دلیل کاهش انرژی گیبس.

4) به دلیل افزایش انرژی گیبس.

57 . چه فرآیندهایی را اندرگونیک می نامند؟

58. به چه فرآیندهایی اگزرگونیک می گویند؟

2) AG 0; 4) AG > 0.

59. ماهیت خود به خودی این فرآیند به بهترین وجه با ارزیابی:

1) آنتروپی؛

3) آنتالپی؛

2) انرژی آزاد گیبس.

4) دما

60 . چه تابع ترمودینامیکی می تواند برای پیش بینی امکان وقوع فرآیندهای خود به خودی در یک موجود زنده استفاده شود؟

1) آنتالپی؛

3) آنتروپی؛

2) انرژی داخلی؛

4) انرژی آزاد گیبس.

61 . برای فرآیندهای برگشت پذیر، تغییر در انرژی آزاد گیبس...

1) همیشه برابر با صفر است.

2) همیشه منفی؛

3) همیشه مثبت؛

62 . برای فرآیندهای برگشت ناپذیر، تغییر در انرژی آزاد:

1) همیشه برابر با صفر است.

2) همیشه منفی؛

3) همیشه مثبت؛

4) بسته به شرایط مثبت یا منفی.

63. در شرایط ایزوباریک- همدما، فقط چنین فرآیندهایی می توانند به طور خود به خود در یک سیستم رخ دهند، در نتیجه انرژی گیبس:

1) تغییر نمی کند؛

2) افزایش می یابد؛

3) کاهش می یابد؛

4) به حداکثر مقدار خود می رسد.

64 . برای یک واکنش شیمیایی خاص در فاز گاز در ثابت P و TAG > 0. این واکنش به طور خود به خود در چه جهتی انجام می شود؟

د) در جهت جلو؛

2) تحت این شرایط نمی تواند رخ دهد.

3) در جهت مخالف؛

4) در حالت تعادل است.

65 . علامت AG فرآیند ذوب یخ در 263 K چیست؟

66 . در کدام یک از موارد زیر واکنش در هیچ دمایی امکان پذیر نیست؟

1)AH>0;AS>0; 2) ق> 0؛ ق

3)A#4)AH= 0;AS = 0.

67. در کدام یک از موارد زیر واکنش در هر دمایی امکان پذیر است؟

1) DN 0; 2) ق 0; AS > 0; 4) AH = 0؛ AS = 0.

68 . اگر یک

1) [AN] > ;

2) برای هر نسبت AN و TAS. 3) ق.

4) [AN] = [T-A S].

69 . در چه مقادیری از علامت AH و AS فقط فرآیندهای گرمازا در سیستم امکان پذیر است؟

70. در چه نسبت های AN و T * AS فرآیند شیمیایی به سمت یک واکنش گرماگیر هدایت می شود:

71 . در کدام پارامترهای ترمودینامیکی ثابت، تغییر در آنتالپی می تواند به عنوان معیاری برای جهت یک فرآیند خود به خودی باشد؟ چه نشانه ای از DH در این شرایط نشان دهنده یک فرآیند خود به خودی است؟

1) در ثابت S و P، AN

3) با قرار دادن ثابت، AN

2) در ثابت 5 و P، AN > 0. 4) در Vn t ثابت، AH > 0.

72 . آیا می توان و در چه مواردی با علامت تغییر آنتالپی در طول یک واکنش شیمیایی در مورد احتمال وقوع آن در ثابت Ti P1 قضاوت کرد؟

1) ممکن است، اگر LA » T-AS؛

2) در این شرایط غیر ممکن است.

3) ممکن است، اگر AN «T-AS;

4) اگر AN = T-AS ممکن است.

73 . واکنش ZN 2 + N 2 -> 2NH 3 در دمای 110 درجه سانتی گراد انجام می شود، به طوری که همه واکنش دهنده ها و محصولات در فاز گاز هستند. کدام یک از مقادیر زیر در طول واکنش حفظ می شود؟

2) آنتروپی؛

3) آنتالپی؛

74 . کدام یک از عبارات زیر برای واکنش هایی که در شرایط استاندارد رخ می دهند صحیح است؟

1) واکنش های گرماگیر نمی توانند خود به خود رخ دهند.

2) واکنش های گرماگیر می توانند در دماهای به اندازه کافی پایین رخ دهند.

3) واکنش های گرماگیر می توانند در دماهای بالا رخ دهند اگر AS > 0;

4) واکنش های گرماگیر می توانند در دماهای بالا رخ دهند اگر AS

75 . ویژگی های فرآیندهای بیوشیمیایی چیست: الف) از اصل جفت شدن انرژی پیروی کنید. ب) معمولاً برگشت پذیر؛ ج) پیچیده؛ د) فقط اگزرگونیک (AG

1) الف، ب، ج، د؛

2) ب، ج، د؛ 3) a, 6, c; 4) ج، د.

76 . واکنش های اگزرگونیک در بدن به طور خود به خود رخ می دهد، زیرا:

77 . واکنش های اندرگونیک در بدن نیاز به تامین انرژی دارند، زیرا: 1) AG > 0;

78 . وقتی هر پپتید AH 0 هیدرولیز می شود، آیا این فرآیند به طور خود به خود اتفاق می افتد؟

1) خواهد بود، زیرا AG > 0;

3) اتفاق نخواهد افتاد، زیرا AG > 0;

2) خواهد بود، زیرا AG

4) نخواهد بود، زیرا AG

79 . محتوای کالری مواد مغذی انرژی نامیده می شود:

1) 1 گرم مواد مغذی آزاد شده در طی اکسیداسیون کامل.

2) 1 مول از مواد مغذی آزاد شده در طول اکسیداسیون کامل.

3) برای اکسیداسیون کامل 1 گرم مواد مغذی لازم است.

4) 1 مول از مواد مغذی مورد نیاز برای اکسیداسیون کامل.

80 . برای فرآیند دناتوراسیون حرارتی بسیاری از آنزیم ها، LA > 0 و AS > 0. آیا این فرآیند می تواند خود به خود رخ دهد؟

1) در دماهای بالا می تواند، زیرا \T-AS\ > |BP].

2) می توانید در دمای پایین، از آنجایی که \T-AS\

3) نمی تواند، زیرا \T-AS\ > |AH];

4) نمی تواند، زیرا \T-AS\

81 . برای فرآیند هیدراتاسیون حرارتی بسیاری از پروتئین های AN

1) می تواند در دمای به اندازه کافی پایین، از آنجایی که |AH| > \T-AS\;

2) می تواند در دمای به اندازه کافی پایین، از آنجایی که |АА|

3) می تواند در دمای بالا، از آنجایی که |AH)

4) در هر دمایی نمی تواند.

برنامه

مولفه های شیمیاییواکنش ها، شیمیایی تعادل; - محاسبه اثرات حرارتی و سرعت شیمیاییواکنش ها ... واکنش ها; - اصول اولیهشیمی فیزیکی و کلوئیدی، شیمیایی سینتیکالکتروشیمی، شیمیایی ترمودینامیکو ترموشیمی؛ ...

اهداف فعالیت حرفه ای فارغ التحصیل. شایستگی های فارغ التحصیل در نتیجه تسلط بر یک برنامه آموزش عالی شکل گرفته است. اسناد تنظیم کننده محتوا و سازماندهی فرآیند آموزشی در طول اجرای آموزش عالی (3)

آئین نامه

ماژول 2. فیزیک پایه شیمیاییالگوهای وقوع شیمیاییفرآیندها مبانی شیمیایی ترمودینامیک. مبانی شیمیایی سینتیک. شیمیایی تعادل. ماژول 3.. مبانیشیمی محلول ها عمومی ...

این راهنما می تواند برای کار مستقل توسط دانشجویان رشته های غیر شیمیایی استفاده شود

سند

مواد ساده در این اساس V شیمیایی ترمودینامیکسیستمی برای محاسبه اثرات حرارتی ایجاد شده است..., Cr2O3? موضوع 2. شیمیایی سینتیکو شیمیایی تعادلهمانطور که قبلا نشان داده شد، شیمیایی ترمودینامیکبه شما این امکان را می دهد که موارد اساسی را پیش بینی کنید ...

برنامه کاری رشته شیمی رشته آموزش

برنامه کاری

4.1.5. فرآیندهای ردوکس مبانیالکتروشیمی فرآیندهای کاهش اکسیداسیون. ... روشهای بیان کمی ترکیب محلولها. 5 شیمیایی ترمودینامیک 6 سینتیکو تعادل. 7 تفکیک، pH، هیدرولیز 8 ...

مشاوره روشی

(L.1, pp. 168-210)

ترموشیمی اثرات حرارتی واکنش های شیمیایی را مطالعه می کند. محاسبات ترموشیمیایی بر اساس اعمال قانون هس است. بر اساس این قانون، محاسبه اثرات حرارتی واکنش ها با استفاده از داده های جدولی امکان پذیر است (پیوست، جدول 3). لازم به ذکر است که جداول ترموشیمیایی معمولاً بر اساس داده های مواد ساده ساخته می شوند که گرمای تشکیل آنها صفر فرض می شود.

ترمودینامیک قوانین کلی وقوع واکنش های شیمیایی را توسعه می دهد. این الگوها را می‌توان با کمیت‌های ترمودینامیکی زیر تعیین کرد: انرژی داخلی سیستم (U)، آنتالپی (H)، آنتروپی (S) و پتانسیل هم‌دما (G - انرژی آزاد گیبس).

مطالعه سرعت واکنش های شیمیایی را سینتیک شیمیایی می نامند. موضوع اصلی این مبحث قانون عمل جرم و تعادل شیمیایی است. به این واقعیت توجه کنید که مطالعه سرعت واکنش های شیمیایی و تعادل شیمیایی از اهمیت بالایی برخوردار است، زیرا به شما امکان می دهد جریان واکنش های شیمیایی را کنترل کنید.

جنبه های نظری

4.1 ترمودینامیک شیمیایی

ترمودینامیک شیمیایی - علم وابستگی جهت و حدود تبدیل مواد به شرایطی که این مواد در آن یافت می شوند.

برخلاف دیگر شاخه های شیمی فیزیک (ساختار ماده و سینتیک شیمیایی)، ترمودینامیک شیمیایی را می توان بدون دانستن چیزی در مورد ساختار مولکولی ماده به کار برد. چنین توصیفی به داده های اولیه بسیار کمتری نیاز دارد.

مثال:

آنتالپی تشکیل گلوکز را نمی توان با آزمایش مستقیم تعیین کرد:

6 C + 6 H 2 + 3 O 2 = C 6 H 12 O 6 (H x -؟) چنین واکنشی غیرممکن است

6 CO 2 + 6 H 2 O = C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 (H y - ?) واکنش در برگ های سبز رخ می دهد، اما همراه با فرآیندهای دیگر.

با استفاده از قانون هس، کافی است سه معادله احتراق را ترکیب کنیم:

1) C + O 2 = CO 2 H 1 = -394 کیلوژول

2) H 2 + 1/2 O 2 = H 2 O (بخار) H 2 = -242 کیلوژول

3) C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 = 6 CO 2 + 6 H 2 O H 3 = -2816 کیلوژول

معادلات را اضافه می کنیم، سپس سومی را "بسط" می کنیم

H x = 6 H 1 + 6 H 2 - H 3 = 6 (-394) + 6 (-242) - (-2816) = -1000 کیلوژول بر مول

محلول از هیچ داده ای در مورد ساختار گلوکز استفاده نکرد. مکانیسم احتراق آن نیز در نظر گرفته نشد.

پتانسیل ایزوباریک در بیان می شود kJ/mol. تغییر آن در طی یک واکنش شیمیایی به مسیر واکنش بستگی ندارد، بلکه تنها با حالت اولیه و نهایی مواد واکنش دهنده تعیین می شود (قانون هس):

واکنش ΔG = Σ ΔG نهایی محصول - Σ ΔG مواد اولیه

خاص موضوع تحقیق ترمودینامیکیسیستم ترمودینامیکی نامیده می شود که با سطوح واقعی یا خیالی از دنیای اطراف جدا شده است. یک سیستم می‌تواند گازی در ظرف، محلولی از معرف‌ها در یک فلاسک، کریستالی از یک ماده یا حتی بخشی جدا شده از نظر ذهنی از این اجسام باشد.

اگر سیستم واقعی داشته باشد رابط، قسمت هایی از سیستم را از یکدیگر جدا می کند که از نظر خصوصیات متفاوت هستند، سپس سیستم نامیده می شود ناهمگون(محلول اشباع با رسوب)، در صورت عدم وجود چنین سطوحی، سیستم نامیده می شود همگن(راه حل واقعی). سیستم های ناهمگن حداقل دارای دو فاز هستند.

فاز- مجموعه ای از تمام قسمت های همگن سیستم، از نظر ترکیب و تمام خواص فیزیکی و شیمیایی (مستقل از مقدار ماده) یکسان و با یک رابط از سایر قسمت های سیستم جدا شده اند. در یک فاز، خواص می توانند به طور مداوم تغییر کنند، اما در فصل مشترک بین فازها، خواص به طور ناگهانی تغییر می کنند.

اجزاءموادی را نام ببرید که حداقل برای ایجاد یک سیستم معین ضروری هستند (حداقل یک). تعداد اجزای یک سیستم برابر است با تعداد مواد موجود در آن، منهای تعداد معادلات مستقلی که این مواد را به هم متصل می کنند.

با توجه به سطوح تعامل با محیط، سیستم های ترمودینامیکی معمولاً به موارد زیر تقسیم می شوند:

- باز - مبادله ماده و انرژی با محیط (به عنوان مثال، اشیاء زنده).

- بسته - فقط تبادل انرژی (به عنوان مثال، واکنش در یک فلاسک بسته یا یک فلاسک با رفلاکس)، رایج ترین موضوع ترمودینامیک شیمیایی.

- جدا شده - ماده یا انرژی را مبادله نکنید و حجم ثابتی را حفظ کنید (تقریبی - واکنش در ترموستات).

خواص سیستم به گسترده (جمع) تقسیم می شود - به عنوان مثال، حجم کل، جرم، و فشرده (تراز کردن) - فشار، دما، غلظت و غیره. مجموعه خصوصیات یک سیستم وضعیت آن را تعیین می کند. بسیاری از خواص به هم مرتبط هستند، بنابراین، برای یک سیستم تک جزئی همگن با مقدار مشخصی از ماده n، کافی است حالتی را برای مشخص کردن انتخاب کنید. دو سومخواص: دما T، فشار p و حجم V. معادله ای که خواص را به هم متصل می کند معادله حالت نامیده می شود، برای گاز ایده آل این است:

قوانین ترمودینامیک

قانون اول ترمودینامیک:انرژی نه ایجاد می شود و نه از بین می رود. یک دستگاه حرکت دائمی (perpetuum mobile) از نوع اول غیرممکن است. در هر سیستم ایزوله مقدار کل انرژی ثابت است.

به طور کلی، کار انجام شده توسط یک واکنش شیمیایی در فشار ثابت (فرایند ایزوباریک) شامل تغییر در انرژی داخلی و کار انبساط است:

برای اکثر واکنش های شیمیایی انجام شده در ظروف باز، استفاده از آن راحت است تابع حالت که افزایش آن برابر با گرمای دریافتی سیستم در یک فرآیند همبار است. این تابع نامیده می شود آنتالپی(از یونانی "enthalpo" - گرما):

تعریف دیگر: تفاوت آنتالپی در دو حالت سیستم برابر است با اثر حرارتی فرآیند ایزوباریک.

جداول حاوی داده هایی در مورد آنتالپی استاندارد تشکیل مواد H o 298 وجود دارد. این شاخص ها به این معنی است که برای ترکیبات شیمیایی، آنتالپی تشکیل 1 مول از آنها از مواد ساده گرفته شده در پایدارترین اصلاحات (به جز فسفر سفید - نه پایدارترین، بلکه قابل تکرارترین شکل فسفر) در 1 اتمسفر (1.01325∙) 10 5 Pa یا 760 mmHg) و 298.15 K (25 o C). اگر در مورد یون های محلول صحبت می کنیم، غلظت استاندارد 1M (1 mol/l) است.

علامت آنتالپی "از نقطه نظر" خود سیستم تعیین می شود: هنگامی که گرما آزاد می شود، تغییر در آنتالپی منفی است، زمانی که گرما جذب می شود، تغییر آنتالپی مثبت است.

قانون دوم ترمودینامیک

تغییر دادن آنتروپیبرابر (طبق تعریف) حداقل گرمای عرضه شده به سیستم در فرآیند همدما برگشت پذیر (همه حالت های میانی در حالت تعادل هستند)، تقسیم بر دمای مطلق فرآیند:

S = Q دقیقه / تی

در این مرحله از مطالعه ترمودینامیک باید به عنوان یک فرض پذیرفت که خاصیت گسترده‌ای در سیستم S وجود دارد که آنتروپی نامیده می‌شود که تغییر آن با فرآیندهای موجود در سیستم مرتبط است:

در یک فرآیند خود به خودی S > Q دقیقه. / تی

در فرآیند تعادل S = Q min. / تی

< Q мин. /T

برای یک سیستم ایزوله، که در آن dQ = 0، به دست می آوریم:

در یک فرآیند خود به خودی S> 0

در فرآیند تعادل S = 0

در یک فرآیند غیر خود به خودی S< 0

به طور کلی آنتروپی یک سیستم ایزوله یا افزایش می یابد یا ثابت می ماند:

مفهوم آنتروپی از فرمول‌بندی‌های قبلی قانون دوم (آغاز) ترمودینامیک به وجود آمد. آنتروپی یک ویژگی کل سیستم است و نه یک ذره منفرد.

قانون سوم ترمودینامیک (فرض پلانک)

آنتروپی یک بلور درست تشکیل شده از یک ماده خالص در صفر مطلق صفر است(مکس پلانک، 1911). این فرض را می توان با ترمودینامیک آماری توضیح داد که بر اساس آن آنتروپی معیاری از بی نظمی یک سیستم در سطح خرد است:

S = k b lnW - معادله بولتزمن

W تعداد حالت‌های مختلف سیستم در شرایط معین یا احتمال ترمودینامیکی حالت کلان سیستم است.

k b = R/N A = 1.38. 10-16 erg/deg – ثابت بولتزمن

در سال 1872، L. Boltzmann یک فرمول آماری از قانون دوم ترمودینامیک را پیشنهاد کرد: یک سیستم ایزوله عمدتاً در جهت یک احتمال ترمودینامیکی بالاتر تکامل می یابد.

معرفی آنتروپی امکان ایجاد معیارهایی را فراهم کرد که تعیین جهت و عمق هر فرآیند شیمیایی (برای تعداد زیادی از ذرات در حالت تعادل) را ممکن می سازد.

سیستم های ماکروسکوپی زمانی به تعادل می رسند که تغییر انرژی توسط جزء آنتروپی جبران شود:

در حجم و دمای ثابت:

U v = TS v یا (U-TS) = F = 0 - انرژی هلمهولتز یا پتانسیل ایزوکوریک-ایزوترمال

در فشار و دمای ثابت:

H p = TS p یا (H-TS) = G = 0 - انرژی گیبسیا انرژی آزاد گیبس یا پتانسیل ایزوباریک- همدما.

تغییر در انرژی گیبس به عنوان معیاری برای امکان واکنش شیمیایی: G =H - TS

در جی< 0 реакция возможна;

در G > 0 واکنش غیرممکن است.

در G = 0 سیستم در تعادل است.

امکان واکنش خود به خود در یک سیستم ایزوله با ترکیبی از علائم انرژی (آنتالپی) و عوامل آنتروپی تعیین می شود:

داده های جدولی گسترده ای برای مقادیر استاندارد G 0 و S 0 در دسترس است تا امکان محاسبه واکنش G 0 را فراهم کند.

اگر دما از 298 کلوین و غلظت معرف ها از 1M متفاوت باشد، برای فرآیند به شکل کلی:

G = G 0 + RT ln([C] c [D] d /[A] a [B] b)

در موقعیت تعادل G = 0 و G 0 = -RTlnK р، که در آن

K р = [C] c برابر [D] d برابر / [A] a برابر [B] b برابر است با ثابت تعادل

K р = exp (-G˚/RT)

با استفاده از فرمول های فوق، می توان دمایی را تعیین کرد که از آن واکنش گرماگیر، که در آن آنتروپی افزایش می یابد، به راحتی امکان پذیر می شود. دما بر اساس شرایط تعیین می شود.

1 . ترمودینامیک شیمیایی چه چیزی را مطالعه می کند:

1) سرعت تبدیل های شیمیایی و مکانیسم های این تبدیل ها.

2) ویژگی های انرژی فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی و توانایی سیستم های شیمیایی برای انجام کار مفید.

3) شرایط برای تغییر تعادل شیمیایی.

4) تأثیر کاتالیزورها بر سرعت فرآیندهای بیوشیمیایی.

2. سیستم باز سیستمی است که:

2) هم ماده و هم انرژی را با محیط مبادله می کند.

3. سیستم بسته سیستمی است که:

1) ماده و انرژی را با محیط مبادله نمی کند.

3) انرژی را با محیط مبادله می کند، اما ماده را مبادله نمی کند;

4) ماده را با محیط مبادله می کند، اما انرژی را مبادله نمی کند.

4. سیستم ایزوله سیستمی است که:

1) نه ماده و نه انرژی را با محیط مبادله نمی کند;

2) هم ماده و هم انرژی را با محیط مبادله می کند.

3) انرژی را با محیط مبادله می کند، اما ماده را مبادله نمی کند.

4) ماده را با محیط مبادله می کند، اما انرژی را مبادله نمی کند.

5. محلول موجود در آمپول مهر و موم شده در ترموستات به چه نوع سیستم های ترمودینامیکی تعلق دارد؟

1) جدا شده؛

2) باز کردن؛

3) بسته؛

4) ثابت

6. محلول موجود در آمپول سیلد متعلق به چه نوع سیستم های ترمودینامیکی است؟

1) جدا شده؛

2) باز کردن؛

3) بسته

4) ثابت

7. یک سلول زنده متعلق به چه نوع سیستم های ترمودینامیکی است؟

1) باز کن;

2) بسته؛

3) جدا شده؛

4) تعادل

8 . چه پارامترهای یک سیستم ترمودینامیکی گسترده نامیده می شود؟

1) بزرگی که به تعداد ذرات موجود در سیستم بستگی ندارد.

2) که مقدار آن به تعداد ذرات سیستم بستگی دارد;

3) ارزش آن به وضعیت تجمع سیستم بستگی دارد.

9- چه پارامترهای یک سیستم ترمودینامیکی فشرده نامیده می شود؟

!) که بزرگی آن به تعداد ذرات سیستم بستگی ندارد;

2) بزرگی که به تعداد ذرات موجود در سیستم بستگی دارد.

3) ارزش آن بستگی به وضعیت تجمع دارد.

4) بزرگی آن بستگی به زمان دارد.

10 . توابع حالت یک سیستم ترمودینامیکی مقادیری هستند که:

1) فقط به وضعیت اولیه و نهایی سیستم بستگی دارد;

2) به مسیر فرآیند بستگی دارد.

3) فقط به وضعیت اولیه سیستم بستگی دارد.

4) فقط به وضعیت نهایی سیستم بستگی دارد.

11 . توابع وضعیت سیستم چه مقادیری هستند: الف) انرژی داخلی. ب) کار؛ ج) گرما؛ د) آنتالپی؛ د) آنتروپی

1) الف، د، ه؛

3) تمام مقادیر؛

4) الف، ب، ج، د.

12 . کدام یک از ویژگی های زیر شدید است: الف) چگالی. ب) فشار؛ ج) جرم؛ د) دما؛ ه) آنتالپی؛ ه) حجم؟

1) الف، ب، د؛

3) ب، ج، د، ف.

13. کدام یک از ویژگی های زیر گسترده است: الف) چگالی. ب) فشار؛ ج) جرم؛ د) دما؛ ه) آنتالپی؛ ه) حجم؟

1) ج، د، ف;

3) ب، ج، د، ف.

1)الف، ب؛

2) c، d، e، f;

3) a, c, d, e, f;

4) الف، ج، د، ه.

15. فرآیندهایی که در دمای ثابت اتفاق می‌افتند را می‌گویند:

1) ایزوباریک؛

2) همدما;

3) ایزوکوریک؛

4) آدیاباتیک

16 . فرآیندهایی که در حجم ثابت اتفاق می‌افتند، نامیده می‌شوند:

1) ایزوباریک؛

2) همدما؛

3) ایزوکوریک;

4) آدیاباتیک

17 . فرآیندهایی که در فشار ثابت اتفاق می‌افتند، نامیده می‌شوند:

1) ایزوباریک;

2) همدما؛

3) ایزوکوریک؛

4) آدیاباتیک

18 . انرژی داخلی سیستم عبارت است از: 1) کل ذخیره انرژی سیستم به جز انرژی پتانسیل موقعیت آن وانرژی جنبشیسیستم ها به عنوان یک کل؛

2) کل ذخیره انرژی سیستم؛

3) کل ذخیره انرژی سیستم به جز انرژی پتانسیل موقعیت آن.

4) کمیتی که درجه بی نظمی در آرایش ذرات سیستم را مشخص می کند.

19 . چه قانونی رابطه بین کار، گرما و انرژی داخلی یک سیستم را منعکس می کند؟

1) قانون دوم ترمودینامیک؛

2) قانون هس;

3) قانون اول ترمودینامیک.

4) قانون وانت هاف.

20 . قانون اول ترمودینامیک رابطه بین:

1) کار، گرما و انرژی داخلی؛

2) انرژی آزاد گیبس، آنتالپی و آنتروپی سیستم.

3) کار و گرمای سیستم؛

4) کار و انرژی درونی.

21 . کدام معادله بیان ریاضی قانون اول ترمودینامیک برای سیستم های ایزوله است؟

l)AU=0 2)AU=Q-p-AV 3)AG = AH-TAS

22 . کدام معادله بیان ریاضی قانون اول ترمودینامیک برای سیستم های بسته است؟

2)AU=Q-p-AV;

3) AG = AH - T*AS;

23 . آیا انرژی داخلی یک سیستم ایزوله یک مقدار ثابت است یا متغیر؟

1) ثابت؛

2) متغیر

1) انرژی داخلی تغییر نخواهد کرد، آنتالپی تغییر خواهد کرد.

2) انرژی درونی تغییر خواهد کرد، آنتالپی تغییر نخواهد کرد;

3) انرژی داخلی تغییر نخواهد کرد، آنتالپی تغییر نخواهد کرد.

4) انرژی درونی تغییر خواهد کرد، آنتالپی تغییر خواهد کرد.

25 . در چه شرایطی تغییر انرژی داخلی برابر با گرمای دریافتی سیستم از محیط است؟

1) در حجم ثابت;

3) در فشار ثابت؛

4) تحت هیچ شرایطی

26 . اثر حرارتی واکنشی که در حجم ثابت رخ می دهد، تغییر نامیده می شود:

1) آنتالپی؛

2) انرژی درونی؛

3) آنتروپی؛

4) انرژی آزاد گیبس.

27 . آنتالپی یک واکنش عبارت است از:

1) مقدار گرمایی که در طی یک واکنش شیمیایی تحت شرایط ایزوباریک- همدما آزاد یا جذب می شود.

4) کمیتی که درجه بی نظمی در آرایش و حرکت ذرات در سیستم را مشخص می کند.

28. فرآیندهای شیمیایی که در طی آن آنتالپی سیستم کاهش می یابد و گرما به محیط خارجی آزاد می شود، نامیده می شوند:

1) گرماگیر؛

2) گرمازا؛

3) اگزرگونیک؛

4) اندرگونیک.

29 . در چه شرایطی تغییر آنتالپی برابر با گرمای دریافتی سیستم از محیط است؟

1) در حجم ثابت؛

2) در دمای ثابت؛

3) در فشار ثابت;

4) تحت هیچ شرایطی

30 . اثر حرارتی واکنشی که در فشار ثابت رخ می دهد، تغییر نامیده می شود:

1) انرژی داخلی؛

2) هیچ یک از تعاریف قبلی صحیح نیست.

3) آنتالپی؛

4) آنتروپی

31. چه فرآیندهایی گرماگیر نامیده می شوند؟

1) که برای آن AN منفی است.

3) برای کدامANمثبت;

32 . چه فرآیندهایی گرمازا نامیده می شوند؟

1) برای کدامANمنفی;

2) که AG برای آن منفی است.

3) که AN برای آن مثبت است.

4) که AG برای آن مثبت است.

33 . فرمول قانون هس را مشخص کنید:

1) اثر حرارتی واکنش فقط به حالت اولیه و نهایی سیستم بستگی دارد و به مسیر واکنش بستگی ندارد.

2) گرمای جذب شده توسط سیستم در حجم ثابت برابر با تغییر انرژی داخلی سیستم است.

3) گرمای جذب شده توسط سیستم در فشار ثابت برابر با تغییر آنتالپی سیستم است.

4) اثر حرارتی واکنش به حالت اولیه و نهایی سیستم بستگی ندارد، بلکه به مسیر واکنش بستگی دارد.

34. چه قانونی مبنای محاسبه کالری غذا است؟

1) van't Hoff;

2) هیس؛

3) سچنوف؛

35. هنگام اکسیداسیون کدام مواد در شرایط بدن، انرژی بیشتری آزاد می شود؟

1) پروتئین ها؛

2) چربی;

3) کربوهیدرات ها؛

4) کربوهیدرات ها و پروتئین ها.

36 . یک فرآیند خود به خود فرآیندی است که:

1) بدون کمک کاتالیزور انجام می شود.

2) همراه با انتشار گرما؛

3) بدون مصرف انرژی خارجی انجام می شود;

4) به سرعت پیش می رود

37 . آنتروپی یک واکنش عبارت است از:

1) مقدار گرمایی که در طی یک واکنش شیمیایی تحت شرایط ایزوباریک- همدما آزاد یا جذب می شود.

2) مقدار گرمایی که در طی یک واکنش شیمیایی تحت شرایط ایزوکوریک-ایزوترمال آزاد یا جذب می شود.

3) مقداری که امکان وقوع خود به خودی فرآیند را مشخص می کند.

4) کمیتی که درجه بی نظمی در آرایش و حرکت ذرات در یک سیستم را مشخص می کند.

1) آنتالپی؛

2) آنتروپی;

3) انرژی گیبس.

4) انرژی درونی

39 . چه رابطه ای بین آنتروپی های سه حالت مجموع یک ماده وجود دارد: گاز، مایع، جامد:

من) اس(د) >اس(ز) >اس(تلویزیون)؛ 2) S(جامد)>S(g)>S(g); 3)S(g)>S(g)>S(TB); 4) حالت تجمع بر مقدار آنتروپی تأثیر نمی گذارد.

40 . کدام یک از فرآیندهای زیر باید بیشترین تغییر مثبت را در آنتروپی نشان دهد:

1) CH3OH (s) --> CH,OH (g);

2) CH3OH (s) --> CH 3 OH (l);

3) CH,OH (g) -> CH3OH (s);

4) CH,OH (l) -> CH3OH (سل).

41 . عبارت صحیح را انتخاب کنید: آنتروپی سیستم زمانی افزایش می یابد که:

1) افزایش فشار؛

2) انتقال از حالت مایع به جامد تجمع

3) افزایش دما؛

4) انتقال از حالت گازی به مایع.

1) آنتالپی؛

2) انرژی داخلی؛

3) آنتروپی؛

4) انرژی پتانسیل سیستم.

43 . کدام معادله بیان ریاضی قانون دوم ترمودینامیک برای سیستم های ایزوله است؟

2) AS>Q\T

44 . اگر سیستم به صورت برگشت پذیر مقداری از گرما Q را در دمای T دریافت کند، آنگاه حدود T;

2) به مقدار افزایش می یابدس/ تی;

3) مقداری بیشتر از Q/T افزایش می یابد.

4) به مقدار کمتر از Q/T افزایش می یابد.

1) افزایش

2) کاهش می یابد

3) تغییر نمی کند

4) به حداقل مقدار می رسد

46 . مشخص کنید تغییر آنتروپی در کدام فرآیندها و در چه شرایطی می تواند برابر با کار فرآیند باشد؟

1) در شرایط ایزوباریک، در P و T ثابت.

2) در ایزوکوریک، در ثابت Vi و T.

ح) تغییر در آنتروپی هرگز برابر با کار نیست.

4) در شرایط همدما، در P و ثابت 47 . انرژی محدود سیستم TS هنگام گرم شدن و متراکم شدن چگونه تغییر می کند؟

پورتال برای دانش آموزان. خود آماده سازی

حل مشکلات بخش

بخش تئوری در مورد موضوع "ترمودینامیک و سینتیک شیمیایی"

وظایف مربوط به موضوع "ترمودینامیک و سینتیک شیمیایی"

ادبیات

این راهنما می تواند برای کار مستقل توسط دانشجویان رشته های غیر شیمیایی استفاده شود

برنامه کاری رشته شیمی رشته آموزش

4.1 ترمودینامیک شیمیایی

مقالات مرتبط

بخش تئوری در مورد موضوع
"ترمودینامیک و سینتیک شیمیایی"

وظایف مربوط به موضوع
"ترمودینامیک و سینتیک شیمیایی"