Luento 1 Kemiallinen termodynamiikka. Kemiallinen kinetiikka ja katalyysi PLAN 1. Termodynamiikan peruskäsitteet. 2. Termokemia. 3. Kemiallinen tasapaino. 4. Kemiallisten reaktioiden nopeus. 5. Lämpötilan vaikutus reaktioiden nopeuteen. 6. Katalyysin ilmiö. Valmistelija: Ph.D., apulaisprofessori. Ivanets L.M., as. Kozachok S.S. Farmaseuttisen kemian laitoksen lehtoriassistentti Kozachok Solomeya Stepanovna

Termodynamiikka - Termodynamiikka on fysiikan haara, joka tutkii erilaisten energiatyyppien keskinäisiä muunnoksia, jotka liittyvät energian siirtymiseen lämmön ja työn muodossa. Termodynamiikan suuri käytännön merkitys on siinä, että sen avulla voidaan laskea reaktion lämpövaikutukset, osoittaa etukäteen reaktion toteuttamisen mahdollisuus tai mahdottomuus sekä sen esiintymisen olosuhteet.

Sisäinen energia Sisäinen energia on systeemin kaikkien hiukkasten (molekyylit, atomit, elektronit) liike-energiaa ja niiden vuorovaikutusten potentiaalista energiaa koko järjestelmän liike- ja potentiaalienergian lisäksi. Sisäinen energia on tilan funktio, ts. sen muutoksen määräävät järjestelmän annetut alku- ja lopputilat, eikä se riipu prosessipolusta: U = U 2 – U 1

Termodynamiikan ensimmäinen pääsääntö Energia ei katoa jäljettömästi eikä synny tyhjästä, vaan siirtyy vain tyypistä toiseen vastaavina määrinä. Ensimmäisen tyyppinen ikuinen liikekone, toisin sanoen määräajoin toimiva kone, joka tuottaa työtä ilman energiaa tuhlaamatta, on mahdoton. Q = U + W Missä tahansa eristetyssä järjestelmässä kokonaisenergian syöttö pysyy muuttumattomana. Q = U + W

Kemiallisen reaktion lämpövaikutus vakiolla V tai p ei riipu reaktioreitistä, vaan sen määrää lähtöaineiden ja reaktiotuotteiden luonne ja tila Hessin laki H 1 H 2 H 3 H 4 Lähtöaineet, reaktio tuotteet H 1 = H 2 + H 3 + H 4 H 1 = H 2 + H 3 + H 4

Termodynamiikan toinen pääsääntö, kuten ensimmäinen, on vuosisatojen ihmiskokemuksen tulos. Toisesta laista on erilaisia ​​muotoiluja, mutta ne kaikki määräävät spontaanien prosessien suunnan: 1. Lämpö ei voi siirtyä spontaanisti kylmästä kappaleesta kuumaan (Clausiuksen postulaatti). 2. Prosessi, jonka ainoa tulos on lämmön muuntaminen työksi, on mahdoton (Thomsonin postulaatti). 3. On mahdotonta rakentaa jaksollista konetta, joka vain jäähdyttää lämpösäiliötä ja toimii (Planckin ensimmäinen postulaatti). 4. Mikä tahansa energiamuoto voidaan muuntaa kokonaan lämmöksi, mutta lämpö muuttuu vain osittain muun tyyppiseksi energiaksi (Planckin toinen postulaatti).

Entropia on termodynaaminen tilan funktio, joten sen muutos ei riipu prosessin polusta, vaan sen määräävät vain järjestelmän alku- ja lopputila. silloin S 2 - S 1 = ΔS = S 2 - S 1 = ΔS = Entropian fysikaalinen merkitys on sidotun energian määrä, joka liittyy yhteen asteeseen: eristetyissä järjestelmissä spontaanien prosessien virtaussuunta määritetään entropian muutoksen myötä.

Tunnusfunktiot U – isokoori-isentrooppisen prosessin funktio: dU = TdS – pdV. Mielivaltaiselle prosessille: U 0 Н – isobaarisen-isentrooppisen prosessin funktio: dН = TdS + Vdp Satunnaiselle prosessille: Н 0 S – eristetyn järjestelmän funktio Satunnaiselle prosessille: S 0 mielivaltaiselle prosessille: S 0 F – isokoori-isotermisen prosessin funktio dF = dU – TdS. Mielivaltaiselle prosessille: F 0 G – isobaarisen isotermisen prosessin funktio: dG = dH- TdS Satunnaiselle prosessille: G 0

Kemiallisten reaktioiden luokittelu vaiheiden lukumäärän mukaan Yksinkertaiset etenevät yhdessä alkeiskemiallisessa teossa Monimutkaiset etenevät useassa vaiheessa Käänteinen reaktio A B Käänteinen reaktio: A B Rinnakkaisreaktio: B A C Peräkkäinen: ABC Konjugaatti: A D Konjugaatti: A D C B E B E

Lämpötilan vaikutus reaktioiden nopeuteen Lämpötilan vaikutus entsymaattisten reaktioiden nopeuteen t t

Van't Hoff -vertailu: Lääkkeiden säilyvyyden laskeminen Van't Hoffin "kiihtymisen" menetelmällä: at 2 t 1 Lämpötilakerroin:

Jakson ongelmien ratkaiseminen

Aihe "Kemiallinen termodynamiikka ja kinetiikka", joka sisältää kemiallisen reaktion nopeuteen vaikuttavien olosuhteiden tutkimisen, esiintyy koulun kemian kurssilla kahdesti – 9. ja 11. luokilla. Tämä tietty aihe on kuitenkin yksi vaikeimmista ja melko monimutkaisimmista, ei vain "keskivertoopiskelijan" ymmärtämiseksi, vaan jopa joidenkin opettajien, erityisesti maaseudulla työskentelevien ei-asiantuntijoiden, esittelyyn, joille kemia on lisäaine. ottaa huomioon tunnit, joista opettaja kerää korkoa, ja siksi toivoa enemmän tai vähemmän kunnollista palkkaa.
Maaseutukoulujen oppilaiden jyrkän laskun olosuhteissa tunnetuista syistä opettajan on pakko olla yleiskäsittelijä. Käytyään 2-3 kurssia hän alkaa opettaa aineita, jotka ovat usein hyvin kaukana pääerikoisuudestaan.
Tämä kehitys on suunnattu ensisijaisesti aloitteleville opettajille ja aineasiantuntijoille, jotka ovat pakotettuja opettamaan kemiaa markkinataloudessa. Materiaali sisältää tehtäviä heterogeenisten ja homogeenisten reaktioiden nopeuksien löytämiseksi ja reaktionopeuden nostamiseksi lämpötilan noustessa. Huolimatta siitä, että nämä tehtävät perustuvat koulumateriaaliin, vaikka ne ovatkin "keskivertooppilaan" vaikeita hallita, on suositeltavaa ratkaista useita niistä kemian tunnilla.
11. luokalla ja tarjoa loput kerholla tai valinnaisella oppitunnilla opiskelijoille, jotka aikovat yhdistää tulevaisuuden kohtalonsa kemiaan.
Tämä kehitystyö sisältää yksityiskohtaisesti analysoitujen ja vastauksilla varustettujen ongelmien lisäksi teoreettista materiaalia, joka auttaa kemian opettajaa, ensisijaisesti ei-asiantuntijaa, ymmärtämään tämän monimutkaisen aiheen olemuksen yleisellä kemian kurssilla.
Ehdotetun materiaalin perusteella voit luoda oman versionsi oppituntiluennosta luokan opiskelijoiden kyvyistä riippuen ja voit käyttää ehdotettua teoreettista osaa opiskellessasi tätä aihetta sekä 9. että 11. luokilla.
Lopuksi, tämän kehityksen sisältämä materiaali on hyödyllistä tutkinnon suorittaneelle, joka valmistautuu yliopistoon, mukaan lukien sellaiseen, jossa kemia on pääaine, itsenäiseen analysointiin.

Teoreettinen osa aiheesta
"Kemiallinen termodynamiikka ja kinetiikka"

Olosuhteet, jotka vaikuttavat kemiallisen reaktion nopeuteen

1. Kemiallisen reaktion nopeus riippuu reagoivien aineiden luonteesta.

ESIMERKKEJÄ.

Luonteeltaan emäksinen metallinen natrium reagoi kiivaasti veden kanssa vapauttaen suuren määrän lämpöä, toisin kuin sinkki, joka on luonteeltaan amfoteerista, joka reagoi veden kanssa hitaasti ja kuumennettaessa:

Rautajauhe reagoi voimakkaammin vahvan mineraalisen kloorivetyhapon kanssa kuin heikon orgaanisen etikkahapon kanssa:

2. Kemiallisen reaktion nopeus riippuu reagoivien aineiden pitoisuudesta, joko liuenneessa tai kaasumaisessa tilassa.

ESIMERKKEJÄ.

Puhtaassa hapessa rikki palaa energisemmin kuin ilmassa:

Jauhemainen magnesium reagoi voimakkaammin 30 % suolahappoliuoksen kanssa kuin 1 % liuoksen kanssa:

3. Kemiallisen reaktion nopeus on suoraan verrannollinen reagoivien aineiden pinta-alaan kiinteässä aggregaatiotilassa.

ESIMERKKEJÄ.

Hiilenpalaa (hiiltä) on erittäin vaikea sytyttää tulitikulla, mutta hiilipöly palaa räjähdysmäisesti:

C + O 2 = CO 2.

Rakeiden muodossa oleva alumiini ei reagoi kvantitatiivisesti jodikiteen kanssa, mutta murskattu jodi yhdistyy voimakkaasti jauheen muodossa olevaan alumiiniin:

4. Kemiallisen reaktion nopeus riippuu lämpötilasta, jossa prosessi tapahtuu.

ESIMERKKI

Jokaista 10 °C:n lämpötilan nousua kohti useimpien kemiallisten reaktioiden nopeus kasvaa 2–4 ​​kertaa. Kemiallisen reaktion nopeuden spesifinen lisäys määräytyy tietyn lämpötilakertoimen (gamma) perusteella.

Lasketaan kuinka monta kertaa reaktionopeus kasvaa:

2NO + O 2 = 2NO 2,

jos lämpötilakerroin on 3 ja prosessilämpötila on noussut 10 °C:sta 50 °C:seen.

Lämpötilan muutos on:

t= 50 °C – 10 °C = 40 °C.

Käytämme kaavaa:

missä on kemiallisen reaktion nopeus korotetussa lämpötilassa, on kemiallisen reaktion nopeus alkulämpötilassa.

Näin ollen kemiallisen reaktion nopeus nousee 81-kertaiseksi lämpötilan noustessa 10 °C:sta 50 °C:seen.

5. Kemiallisen reaktion nopeus riippuu tiettyjen aineiden läsnäolosta.

Katalyytti on aine, joka nopeuttaa kemiallisen reaktion kulkua, mutta jota ei kuluteta reaktion aikana. Katalyytti alentaa kemiallisen reaktion aktivaatioestettä.

Inhibiittori on aine, joka hidastaa kemiallisen reaktion etenemistä, mutta jota ei kuluteta reaktioprosessin aikana.

ESIMERKKEJÄ.

Katalyytti, joka nopeuttaa tätä kemiallista reaktiota, on mangaani(IV)oksidi.

Katalyytti, joka nopeuttaa tätä kemiallista reaktiota, on punainen fosfori.

Tämän kemiallisen reaktion etenemistä hidastava estäjä on orgaaninen aine - metenamiini (heksametyleenitetraamiini).

Homogeenisen kemiallisen reaktion nopeus mitataan reagoineen tai reaktion tuloksena muodostuneen aineen moolimäärällä aikayksikköä kohti tilavuusyksikköä kohti:

jossa homog on kemiallisen reaktion nopeus homogeenisessa järjestelmässä, on jonkin reaktioon osallistuneen aineen tai jonkin reaktion tuloksena muodostuneen aineen moolimäärä, V- äänenvoimakkuus,
t– aika, – aineen moolimäärän muutos reaktion aikana t.

Koska aineen moolimäärän suhde järjestelmän tilavuuteen edustaa pitoisuutta Kanssa, Tuo

Siten:

Homogeenisen kemiallisen reaktion nopeus mitataan mol/(l s).

Kun tämä otetaan huomioon, voidaan antaa seuraava määritelmä:

Homogeenisen kemiallisen reaktion nopeus on yhtä suuri kuin jonkin reaktioon osallistuneen aineen tai jonkin reaktion tuloksena muodostuneen aineen pitoisuuden muutos aikayksikköä kohti.

Jos heterogeenisessä systeemissä tapahtuu reaktio aineiden välillä, niin reagoivat aineet eivät joudu kosketuksiin toistensa kanssa koko tilavuuden läpi, vaan ainoastaan ​​kiinteän aineen pinnalla. Esimerkiksi kun pala kiteistä rikkiä palaa, happimolekyylit reagoivat vain niiden rikkiatomien kanssa, jotka ovat kappaleen pinnalla. Kun rikinpala murskataan, reaktion pinta-ala kasvaa ja rikin palamisnopeus kasvaa.

Tässä suhteessa heterogeenisen kemiallisen reaktion nopeuden määritelmä on seuraava:

heterogeenisen kemiallisen reaktion nopeus mitataan aineen moolimäärällä, joka reagoi tai muodostui reaktion tuloksena aikayksikköä kohti yksikköpinnalla:

Missä S- pinta-ala.

Heterogeenisen kemiallisen reaktion nopeus mitataan mol/(cm 2 s).

Aiheeseen liittyviä tehtäviä
"Kemiallinen termodynamiikka ja kinetiikka"

1. 4 moolia typpi(II)oksidia ja ylimäärä happea syötettiin astiaan kemiallisia reaktioita varten. 10 sekunnin kuluttua typen oksidi(II)-aineen määräksi osoittautui 1,5 mol. Selvitä tämän kemiallisen reaktion nopeus, jos tiedetään, että astian tilavuus on 50 litraa.

2. Astiassa metaaniaineen määrä kemiallisten reaktioiden suorittamiseksi on 7 mol. Ylimääräistä happea syötettiin astiaan ja seos räjäytettiin. Kokeellisesti todettiin, että 5 sekunnin kuluttua metaaniaineen määrä väheni 2 kertaa. Laske tämän kemiallisen reaktion nopeus, jos tiedetään, että astian tilavuus on 20 litraa.

3. Rikkivedyn alkupitoisuus kaasupolttoastiassa oli 3,5 mol/l. Ylimääräistä happea syötettiin astiaan ja seos räjäytettiin. 15 sekunnin kuluttua vetysulfidipitoisuus oli 1,5 mol/l. Etsi tämän kemiallisen reaktion nopeus.

4. Etaanin alkupitoisuus kaasupolttoastiassa oli 5 mol/l. Ylimääräistä happea syötettiin astiaan ja seos räjäytettiin. 12 sekunnin kuluttua etaanin pitoisuus oli 1,4 mol/l. Etsi tämän kemiallisen reaktion nopeus.

5. Ammoniakin alkupitoisuus kaasupolttoastiassa oli 4 mol/l. Ylimääräistä happea syötettiin astiaan ja seos räjäytettiin. 3 sekunnin kuluttua ammoniakkipitoisuus oli 1 mol/l. Etsi tämän kemiallisen reaktion nopeus.

6. Hiilimonoksidin (II) alkupitoisuus kaasupolttoastiassa oli 6 mol/l. Ylimääräistä happea syötettiin astiaan ja seos räjäytettiin. 5 sekunnin kuluttua hiili(II)monoksidin pitoisuus puolittui. Etsi tämän kemiallisen reaktion nopeus.

7. Pala rikkiä, jonka reagoiva pinta-ala oli 7 cm2, poltettiin hapessa, jolloin muodostui rikki(IV)oksidia. 10 sekunnissa rikkiaineen määrä väheni 3 moolista 1 mooliin. Etsi tämän kemiallisen reaktion nopeus.

8. Hiilenpala, jonka reaktiopinta-ala oli 10 cm 2, poltettiin hapessa, jolloin muodostui hiilimonoksidia (IV). 15 sekunnissa hiiliaineen määrä väheni 5 mol:sta 1,5 mol:iin. Etsi tämän kemiallisen reaktion nopeus.

9. Magnesiumikuutio, jonka kokonaisreaktiopinta-ala on 15 cm 2 ja aineen määrä
6 moolia paloi ylimääräisessä hapessa. Lisäksi 7 s reaktion alkamisen jälkeen magnesiumaineen määrä osoittautui yhtä suureksi kuin 2 mol. Etsi tämän kemiallisen reaktion nopeus.

10. Kalsiumpatukka, jonka kokonaisreaktiopinta-ala oli 12 cm 2 ja aineen määrä 7 mol, poltettiin ylihapessa. Lisäksi 10 s reaktion alkamisen jälkeen kalsiumaineen määrä osoittautui 2 kertaa pienemmäksi. Etsi tämän kemiallisen reaktion nopeus.

Ratkaisut ja vastaukset

1 (NO) = 4 mol,

O 2 - ylimäärä,

t 2 = 10 s,

t 1 = 0 s,

2 (NO) = 1,5 mol,

Löytö:

Ratkaisu

2NO + O 2 = 2NO 2.

Käyttämällä kaavaa:

R-tiot = (4 - 1,5)/(50 (10 - 0)) = 0,005 mol/(l s).

Vastaus. r-tion = 0,005 mol/(l s).

2.

1 (CH4) = 7 mol,

O 2 - ylimäärä,

t 2 = 5 s,

t 1 = 0 s,

2 (CH4) = 3,5 mol,

löytö:

Ratkaisu

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

Käyttämällä kaavaa:

Etsitään tämän kemiallisen reaktion nopeus:

R-tiot = (7 - 3,5)/(20 (5 - 0)) = 0,035 mol/(l s).

Vastaus. r-tion = 0,035 mol/(l s).

3.

s1 (H2S) = 3,5 mol/l,

O 2 - ylimäärä,

t 2 = 15 s,

t 1 = 0 s,

Kanssa 2 (H2S) = 1,5 mol/l.

Löytö:

Ratkaisu

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

Käyttämällä kaavaa:

Etsitään tämän kemiallisen reaktion nopeus:

R-tiot = (3,5 - 1,5)/(15 - 0) = 0,133 mol/(l s).

Vastaus. r-tion = 0,133 mol/(l s).

4.

c 1 (C 2 H 6) = 5 mol/l,

O 2 - ylimäärä,

t 2 = 12 s,

t 1 = 0 s,

c 2 (C2H6) = 1,4 mol/l.

Löytö:

Ratkaisu

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

Etsitään tämän kemiallisen reaktion nopeus:

R-tiot = (6-2)/(15 (7-0)) = 0,0381 mol/(cm2s).

Vastaus. r-tion = 0,0381 mol/(cm2s).

10. Vastaus. r-tion = 0,0292 mol/(cm2s).

Kirjallisuus

Glinka N.L. General Chemistry, 27. painos. Ed. V.A. Rabinovich. L.: Chemistry, 1988; Akhmetov N.S. Yleinen ja epäorgaaninen kemia. M.: Korkeampi. koulu, 1981; Zaitsev O.S. Yleinen kemia. M.: Korkeampi. shk, 1983; Karapetyants M.Kh., Drakin S.I. Yleinen ja epäorgaaninen kemia. M.: Korkeampi. koulu, 1981; Korolkov D.V. Epäorgaanisen kemian perusteet. M.: Koulutus, 1982; Nekrasov B.V. Yleisen kemian perusteet. 3. painos, M.: Khimiya, 1973; Novikov G.I. Johdatus epäorgaaniseen kemiaan. Osa 1, 2. Minsk: Korkeampi. koulu, 1973–1974; Shchukarev S.A.. Epäorgaaninen kemia. T. 1, 2. M.: Vyssh. koulu, 1970–1974; Schröter W., Lautenschläger K.-H., Bibrak H. et ai. Kemia. Viite toim. Per. hänen kanssaan. M.: Khimiya, 1989; Feldman F.G., Rudzitis G.E. Kemia-9. Oppikirja lukion 9. luokalle. M.: Koulutus, 1990; Feldman F.G., Rudzitis G.E. Kemia-9. Oppikirja lukion 9. luokalle. M.: Koulutus, 1992.

"KEMIALLISEN TERMODYNAMIIKAN, KEMIALLISEN KINETIIKAN JA TASAPAINON PERUSTEET"

Kemiallisen termodynamiikan perusteet

1 . Mitä kemiallinen termodynamiikka tutkii:

1) kemiallisten muutosten nopeus ja näiden muutosten mekanismit;

2) fysikaalisten ja kemiallisten prosessien energiaominaisuudet ja kemiallisten järjestelmien kyky tehdä hyödyllistä työtä;

3) olosuhteet kemiallisen tasapainon muuttamiselle;

4) katalyyttien vaikutus biokemiallisten prosessien nopeuteen.

2. Avoin järjestelmä on järjestelmä, joka:

3. Suljettu järjestelmä on järjestelmä, joka:

1) ei vaihda ainetta tai energiaa ympäristön kanssa;

2) vaihtaa sekä ainetta että energiaa ympäristön kanssa;

3) vaihtaa energiaa ympäristön kanssa, mutta ei vaihda ainetta;

4) vaihtaa ainetta ympäristön kanssa, mutta ei vaihda energiaa.

4. Eristetty järjestelmä on järjestelmä, joka:

1) ei vaihda ainetta tai energiaa ympäristön kanssa;

2) vaihtaa sekä ainetta että energiaa ympäristön kanssa;

3) vaihtaa energiaa ympäristön kanssa, mutta ei vaihda ainetta;

4) vaihtaa ainetta ympäristön kanssa, mutta ei vaihda energiaa.

5. Millaisiin termodynaamisiin järjestelmiin termostaattiin asetetussa suljetussa ampullissa oleva liuos kuuluu?

1) eristetty;

2) avoin;

3) suljettu;

4) paikallaan.

6. Minkä tyyppisiin termodynaamisiin järjestelmiin suljetussa ampullissa oleva liuos kuuluu?

1) eristetty;

2) avoin;

3) suljettu;

4) paikallaan.

7. Mihin termodynaamisiin järjestelmiin elävä solu kuuluu?

1) avoin;

2) suljettu;

3) eristetty;

4) tasapaino.

8 . Mitä termodynaamisen järjestelmän parametreja kutsutaan ekstensiivisiksi?

1) jonka suuruus ei riipu systeemin hiukkasten lukumäärästä;

3) jonka arvo riippuu järjestelmän aggregaatiotilasta;

9. Mitä termodynaamisen järjestelmän parametreja kutsutaan intensiivisiksi?

!) jonka suuruus ei riipu systeemin hiukkasten lukumäärästä;

2) jonka suuruus riippuu hiukkasten lukumäärästä systeemissä;

3) jonka arvo riippuu aggregaatiotilasta;

4) jonka suuruus riippuu ajasta.

10 . Termodynaamisen järjestelmän tilan funktiot ovat suureita, jotka:

1) riippuvat vain järjestelmän alku- ja lopputilasta;

2) riippuvat prosessipolusta;

3) riippuvat vain järjestelmän alkutilasta;

4) riippuvat vain järjestelmän lopullisesta tilasta.

11 . Mitkä suureet ovat järjestelmän tilan funktioita: a) sisäinen energia; b) työ; c) lämpöä; d) entalpia; d) entropia.

3) kaikki määrät;

4) a, b, c, d.

12 . Mitkä seuraavista ominaisuuksista ovat intensiivisiä: a) tiheys; b) paine; c) massa; d) lämpötila; e) entalpia; e) äänenvoimakkuus?

3) b, c, d, f;

13. Mitkä seuraavista ominaisuuksista ovat laajoja: a) tiheys; b) paine; c) massa; d) lämpötila; e) entalpia; e) äänenvoimakkuus?

3) b, c, d, f;

14 . Mitä energianvaihdon muotoja järjestelmän ja ympäristön välillä termodynamiikka tarkastelee: a) lämpöä; b) työ; c) kemiallinen; d) sähköinen; e) mekaaninen; f) ydinvoima ja aurinko?

2) c, d, e, f;

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

4) a, c, d, e.

15. Vakiolämpötilassa tapahtuvia prosesseja kutsutaan:

1) isobaarinen;

2) isoterminen;

3) isokorinen;

4) adiabaattinen.

16 . Vakiotilavuudella tapahtuvia prosesseja kutsutaan:

1) isobaarinen;

2) isoterminen;

3) isokorinen;

4) adiabaattinen.

17 . Vakiopaineessa tapahtuvia prosesseja kutsutaan:

1) isobaarinen;

2) isoterminen;

3) isokorinen;

4) adiabaattinen.

18 . Järjestelmän sisäinen energia on: 1) järjestelmän koko energiavarasto, paitsi sen sijainnin potentiaalienergia ja koko järjestelmän liike-energia;

2) järjestelmän koko energiavarasto;

3) järjestelmän koko energiavarasto, paitsi sen sijainnin potentiaalienergia;

4) määrä, joka kuvaa järjestelmän hiukkasten järjestyksen epäjärjestyksen astetta.

19 . Mikä laki heijastaa työn, lämmön ja järjestelmän sisäisen energian suhdetta?

1) termodynamiikan toinen pääsääntö;

2) Hessin laki;

3) termodynamiikan ensimmäinen pääsääntö;

4) van't Hoffin laki.

20 . Termodynamiikan ensimmäinen pääsääntö heijastaa suhdetta:

1) työ, lämpö ja sisäinen energia;

2) Gibbsin vapaa energia, entalpia ja järjestelmän entropia;

3) järjestelmän työ ja lämpö;

4) työ ja sisäinen energia.

21 . Mikä yhtälö on termodynamiikan ensimmäisen lain matemaattinen lauseke eristetyille järjestelmille?

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

22 . Mikä yhtälö on termodynamiikan ensimmäisen pääsäännön matemaattinen lauseke suljetuille järjestelmille?

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

3) AG = AH - T*AS;

23 . Onko eristetyn järjestelmän sisäenergia vakio vai muuttuva suure?

1) vakio;

2) muuttuja.

24 . Eristetyssä järjestelmässä vedyn palamisreaktio tapahtuu nestemäisen veden muodostumisen kanssa. Muuttuuko järjestelmän sisäinen energia ja entalpia?

1) sisäinen energia ei muutu, entalpia muuttuu;

2) sisäinen energia muuttuu, entalpia ei muutu;

3) sisäinen energia ei muutu, entalpia ei muutu;

4) sisäinen energia muuttuu, entalpia muuttuu.

25 . Missä olosuhteissa sisäisen energian muutos on yhtä suuri kuin järjestelmän ympäristöstä vastaanottama lämpö?

1) vakiotilavuudella;

3) vakiopaineessa;

4) ei missään olosuhteissa.

26 . Vakiotilavuudessa tapahtuvan reaktion lämpövaikutusta kutsutaan muutokseksi:

1) entalpia;

2) sisäinen energia;

3) entropia;

4) Gibbsin vapaata energiaa.

27 . Reaktion entalpia on:

28. Kemiallisia prosesseja, joissa järjestelmän entalpia pienenee ja lämpöä vapautuu ulkoiseen ympäristöön, kutsutaan:

1) endoterminen;

2) eksoterminen;

3) eksergoninen;

4) enderginen.

29 . Missä olosuhteissa entalpian muutos on yhtä suuri kuin järjestelmän ympäristöstä vastaanottama lämpö?

1) vakiotilavuudella;

2) vakiolämpötilassa;

3) vakiopaineessa;

4) ei missään olosuhteissa.

30 . Vakiopaineessa tapahtuvan reaktion lämpövaikutusta kutsutaan muutokseksi:

1) sisäinen energia;

2) mikään edellisistä määritelmistä ei ole oikea;

3) entalpia;

4) entropia.

31. Mitä prosesseja kutsutaan endotermisiksi?

32 . Mitä prosesseja kutsutaan eksotermisiksi?

1) jolle AN on negatiivinen;

2) jolle AG on negatiivinen;

3) jolle AN on positiivinen;

4) jolle AG on positiivinen.

33 . Määritä Hessin lain muotoilu:

1) reaktion lämpövaikutus riippuu vain järjestelmän alku- ja lopputilasta, eikä se riipu reaktioreitistä;

2) järjestelmän vakiotilavuudessa absorboima lämpö on yhtä suuri kuin järjestelmän sisäisen energian muutos;

3) järjestelmän vakiopaineessa absorboima lämpö on yhtä suuri kuin järjestelmän entalpian muutos;

4) reaktion lämpövaikutus ei riipu järjestelmän alku- ja lopputilasta, vaan riippuu reaktioreitistä.

34. Mikä laki perustuu ruoan kaloripitoisuuden laskemiseen?

1) van't Hoff;

3) Sechenov;

35. Mitä aineita hapetettaessa kehon olosuhteissa vapautuu enemmän energiaa?

1) proteiinit;

3) hiilihydraatit;

4) hiilihydraatit ja proteiinit.

36 . Spontaani prosessi on prosessi, joka:

1) suoritetaan ilman katalyytin apua;

2) johon liittyy lämmön vapautuminen;

3) suoritetaan ilman ulkoista energiankulutusta;

4) etenee nopeasti.

37 . Reaktion entropia on:

1) lämpömäärä, joka vapautuu tai absorboituu kemiallisen reaktion aikana isobaris-isotermisissa olosuhteissa;

2) lämmön määrä, joka vapautuu tai absorboituu kemiallisen reaktion aikana isokooris-isotermisissa olosuhteissa;

3) arvo, joka kuvaa prosessin spontaanin esiintymisen mahdollisuutta;

4) määrä, joka kuvaa järjestelmän hiukkasten järjestyksen ja liikkeen epäjärjestyksen astetta.

38 . Mikä tilafunktio luonnehtii järjestelmän taipumusta saavuttaa todennäköinen tila, joka vastaa hiukkasten jakautumisen maksimaalista satunnaisuutta?

1) entalpia;

2) entropia;

3) Gibbsin energia;

4) sisäinen energia.

39 . Mikä on yhden aineen kolmen aggregaattitilan entropioiden suhde: kaasu, neste, kiinteä:

I) S (g) > S (g) > S (tv); 2) S(kiinteä)>S(g)>S(g); 3)S(g)>S(g)>S(TB); 4) aggregaatiotila ei vaikuta entropia-arvoon.

40 . Millä seuraavista prosesseista pitäisi olla suurin positiivinen muutos entropiassa:

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

2) CH4OH (s) -> CH3OH (1);

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

4) CH,OH (1) -> CH3OH (sooli).

41 . Valitse oikea väite: järjestelmän entropia kasvaa, kun:

1) kohonnut paine;

2) siirtyminen nestemäisestä kiinteään aggregaatiotilaan

3) lämpötilan nousu;

4) siirtyminen kaasumaisesta nestetilasta.

42. Millä termodynaamisella funktiolla voidaan ennustaa, tapahtuuko reaktio spontaanisti eristetyssä järjestelmässä?

1) entalpia;

2) sisäinen energia;

3) entropia;

4) järjestelmän potentiaalienergia.

43 . Mikä yhtälö on termodynamiikan 2. lain matemaattinen lauseke eristetyille järjestelmille?

44 . Jos järjestelmä vastaanottaa palautuvasti lämpöä Q lämpötilassa T, niin noin T;

2) kasvaa määrällä Q/T;

3) kasvaa määrällä, joka on suurempi kuin Q/T;

4) kasvaa määrällä, joka on pienempi kuin Q/T.

45 . Eristetyssä järjestelmässä kemiallinen reaktio tapahtuu spontaanisti muodostaen tietyn määrän tuotetta. Miten tällaisen järjestelmän entropia muuttuu?

1) lisääntyy

2) vähenee

3) ei muutu

4) saavuttaa minimiarvon

46 . Ilmoita missä prosesseissa ja missä olosuhteissa entropian muutos voi olla yhtä suuri kuin prosessin työ?

1) isobarisissa olosuhteissa vakioilla P ja T;

2) isokorisissa olosuhteissa vakioilla V ja T;

H) entropian muutos ei ole koskaan yhtä suuri kuin työ; 4) isotermisissä olosuhteissa, vakiolla P ja 47 . Miten järjestelmän TS sidottu energia muuttuu kuumennettaessa ja kondensoituessaan?

1) lisääntyy lämmitettäessä, vähenee kondensoituessa;

2) vähenee lämmitettäessä, lisääntyy kondensoituessa;

3) T-S:ssä ei ole muutosta;

4) lisääntyy kuumennettaessa ja kondensoituessa.

48 . Mitkä järjestelmän parametrit tulee pitää vakiona, jotta entropian muutoksen etumerkkiä voidaan käyttää arvioimaan prosessin spontaanin kulkua?

1) paine ja lämpötila;

2) tilavuus ja lämpötila;

3) sisäinen energia ja tilavuus;

4) vain lämpötila.

49 . Eristetyssä järjestelmässä kaikki spontaanit prosessit etenevät lisääntyvän häiriön suuntaan. Miten entropia muuttuu?

1) ei muutu;

2) lisääntyy;

3) vähenee;

4) ensin kasvaa ja sitten laskee.

50 . Entropia kasvaa määrällä Q/T:

1) palautuva prosessi;

2) peruuttamaton prosessi;

3) homogeeninen;

4) heterogeeninen.

51 Kuinka järjestelmän entropia muuttuu ammoniakkisynteesin myötä- ja käänteisreaktioiden seurauksena?

3) entropia ei muutu reaktion aikana;

4) entropia kasvaa eteenpäin- ja taaksepäinreaktioissa.

52 . Mitkä samanaikaisesti toimivat tekijät määräävät kemiallisen prosessin suunnan?

1) entalpia ja lämpötila;

2) entalpia ja entropia;

3) entropia ja lämpötila;

4) Gibbsin energian ja lämpötilan muutokset.

53. Isobaris-isotermisissä olosuhteissa järjestelmän suurin työ on:

1) yhtä suuri kuin Gibbsin energian väheneminen;

2) suurempi Gibbs-energian menetys;

3) pienempi Gibbs-energian menetys;

4) on yhtä suuri kuin entalpian menetys.

54 . Mitä ehtoja on täytettävä, jotta järjestelmässä saavutetaan maksimaalinen työ Gibbsin energian vähenemisen vuoksi?

1) on tarpeen säilyttää vakiot V ja t;

2) on tarpeen säilyttää vakiot P ja t;

3) on tarpeen säilyttää vakio AH ja AS;

4) P&V on säilytettävä vakiona

55 . Mikä aiheuttaa suurimman hyödyllisen työn kemiallisessa reaktiossa vakiopaineessa ja lämpötilassa?

1) Gibbsin energian vähenemisen vuoksi;

3) entalpian nousun vuoksi;

4) entropian vähenemisen vuoksi.

56. Mistä johtuu elävän organismin suurin hyödyllinen työ isobaarisissa-isotermisissa olosuhteissa?

1) entalpian menetyksen vuoksi;

2) johtuen entropian kasvusta;

3) Gibbsin energian vähenemisen vuoksi;

4) Gibbsin energian lisääntymisen vuoksi.

57 . Mitä prosesseja kutsutaan endergonisiksi?

58. Mitä prosesseja kutsutaan eksergonisiksi?

2) AG 0; 4) AG > 0.

59. Prosessin spontaani luonne määritetään parhaiten arvioimalla:

1) entropia;

3) entalpia;

2) Gibbsin vapaata energiaa;

4) lämpötila.

60 . Millä termodynaamisella funktiolla voidaan ennustaa spontaanien prosessien mahdollisuutta elävässä organismissa?

1) entalpia;

3) entropia;

2) sisäinen energia;

4) Gibbsin vapaata energiaa.

61 . Käännettäville prosesseille Gibbsin vapaan energian muutos...

1) aina nolla;

2) aina negatiivinen;

3) aina positiivinen;

62 . Peruuttamattomissa prosesseissa vapaan energian muutos:

1) aina nolla;

2) aina negatiivinen;

3) aina positiivinen;

4) positiivinen tai negatiivinen olosuhteiden mukaan.

63. Isobaris-isotermisissä olosuhteissa vain sellaiset prosessit voivat tapahtua spontaanisti järjestelmässä, minkä seurauksena Gibbsin energia on:

1) ei muutu;

2) lisääntyy;

3) vähenee;

4) saavuttaa maksimiarvonsa.

64 . Tietylle kemialliselle reaktiolle kaasufaasissa vakiolla P ja TAG > 0. Mihin suuntaan tämä reaktio spontaanisti etenee?

D) eteenpäin;

2) ei voi tapahtua näissä olosuhteissa;

3) vastakkaiseen suuntaan;

4) on tasapainotilassa.

65 . Mikä on jään sulamisprosessin merkki AG lämpötilassa 263 K?

66 . Missä seuraavista tapauksista reaktio ei ole mahdollista missään lämpötilassa?

1) AH>0; AS>0; 2)AH>0;AH

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

67. Missä seuraavista tapauksista reaktio on mahdollista missä tahansa lämpötilassa?

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

68 . Jos

1) [AN] > ;

2) mille tahansa AN:n ja TAS:n suhteelle; 3)(AH]

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

69 . Millä AH- ja AS-merkin arvoilla vain eksotermiset prosessit ovat mahdollisia järjestelmässä?

70. Millä AN:n ja T* AS:n suhteilla kemiallinen prosessi on suunnattu endotermiseen reaktioon:

71 . Millä vakiotermodynaamisilla parametreillä entalpian muutos voi toimia spontaanin prosessin suunnan kriteerinä? Mikä DH:n merkki näissä olosuhteissa osoittaa spontaanin prosessin?

1) vakiolla S ja P, AN

3) vakioputkella AN

2) vakiolla 5 ja P, AN > 0; 4) vakiolla Vn t, AH > 0.

72 . Onko mahdollista ja missä tapauksissa päätellä entalpian muutoksen merkistä kemiallisen reaktion aikana sen esiintymisen mahdollisuudesta vakiolla Ti P1

1) mahdollista, jos LA » T-AS;

2) näissä olosuhteissa se on mahdotonta;

3) mahdollista, jos AN « T-AS;

4) mahdollista, jos AN = T-AS.

73 . Reaktio ZN 2 + N 2 -> 2NH 3 suoritetaan 110°C:ssa siten, että kaikki reagoivat aineet ja tuotteet ovat kaasufaasissa. Mikä seuraavista arvoista säilyy reaktion aikana?

2) entropia;

3) entalpia;

74 . Mitkä seuraavista väittämistä pitävät paikkansa reaktioissa, jotka tapahtuvat normaaleissa olosuhteissa?

1) endotermiset reaktiot eivät voi tapahtua spontaanisti;

2) endotermisiä reaktioita voi tapahtua riittävän alhaisissa lämpötiloissa;

3) Endotermisiä reaktioita voi tapahtua korkeissa lämpötiloissa, jos AS > 0;

4) Endotermisiä reaktioita voi tapahtua korkeissa lämpötiloissa, jos AS

75 . Mitkä ovat biokemiallisten prosessien ominaisuudet: a) noudata energiakytkennän periaatetta; b) yleensä palautuva; c) kompleksi; d) vain eksergoninen (AG

1) a, b, c, d;

2) b, c, d; 3) a, 6, c; 4) c, d.

76 . Eksergoniset reaktiot kehossa tapahtuvat spontaanisti, koska:

77 . Endergoniset reaktiot kehossa vaativat energian saantia, koska: 1) AG >0;

78 . Kun mikä tahansa peptidi AH 0 hydrolysoituu, tapahtuuko tämä prosessi spontaanisti?

1) tulee olemaan, koska AG > 0;

3) ei tapahdu, koska AG > 0;

2) tulee olemaan, koska AG

4) ei tule olemaan, koska AG

79 . Ravinteiden kaloripitoisuutta kutsutaan energiaksi:

1) 1 g ravinteita, jotka vapautuvat täydellisen hapettumisen aikana;

2) 1 mooli täydellisen hapettumisen aikana vapautuneita ravinteita;

3) välttämätön 1 g:n ravinteiden täydelliseen hapettumiseen;

4) 1 mooli ravinteita, joita tarvitaan täydelliseen hapettumiseen.

80 . Monien entsyymien lämpödenaturaatioprosessille LA > 0 ja AS > 0. Voiko tämä prosessi tapahtua spontaanisti?

1) se voi korkeissa lämpötiloissa, koska \T-AS\ > |BP];

2) voi matalissa lämpötiloissa, koska \T-AS\

3) ei voi, koska \T-AS\ > |AH];

4) ei voi, koska \T-AS\

81 . Monien AN-proteiinien lämpöhydratointiprosessiin

1) voi riittävän alhaisissa lämpötiloissa, koska |AH| > \T-AS\;

2) voi riittävän alhaisissa lämpötiloissa, koska |АА|

3) voi korkeissa lämpötiloissa, koska |AH)

4) ei missään lämpötilassa.

Ohjelmoida

Parametrit kemiallinen reaktiot, kemiallinen tasapaino; - laskea lämpövaikutukset ja nopeus kemiallinen reaktiot... reaktiot; - perusasiat fysikaalinen ja kolloidikemia, kemiallinen kinetiikka, sähkökemia, kemiallinen termodynamiikka ja lämpökemia; ...

Valmistuneen ammatillisen toiminnan tavoitteet. Korkeakoulututkinnon suorittamisen tuloksena muodostuneet pätevyydet. Opetusprosessin sisältöä ja organisaatiota säätelevät asiakirjat korkeakouluopetuksen toteuttamisen aikana (3)

määräyksiä

Moduuli 2. Fysiikan perusteet kemiallinen esiintymismalleja kemiallinen prosessit Perusasiat kemiallinen termodynamiikka. Perusasiat kemiallinen kinetiikka. Kemiallinen tasapaino. Moduuli 3.. Perusasiat liuoskemia Yleistä...

Ei-kemian erikoisalojen opiskelijat voivat käyttää tätä käsikirjaa itsenäiseen työskentelyyn

Asiakirja

Yksinkertaiset aineet. Tässä perusta V kemiallinen termodynamiikka lämpövaikutusten laskentajärjestelmä on luotu..., Cr2O3? AIHE 2. KEMIALLINEN KINETIIKKA JA KEMIALLINEN TASAPAINO Kuten aiemmin osoitettiin, kemiallinen termodynamiikka voit ennustaa perusasiat...

Koulutuksen tieteenalakemian suunnan työohjelma

Työohjelma

4.1.5. Redox-prosessit. Perusasiat sähkökemia Hapetus-pelkistysprosessit. ... Menetelmiä liuosten koostumuksen ilmaisemiseksi kvantitatiivisesti. 5 Kemiallinen termodynamiikka 6 Kinetiikka Ja tasapaino. 7 Dissosiaatio, pH, hydrolyysi 8 ...

Metodiset neuvot

(L.1, s. 168-210)

Termokemia tutkii kemiallisten reaktioiden lämpövaikutuksia. Termokemialliset laskelmat perustuvat Hessin lain soveltamiseen. Tämän lain perusteella on mahdollista laskea reaktioiden lämpövaikutukset käyttämällä taulukkotietoja (Liite, Taulukko 3). On huomattava, että termokemialliset taulukot laaditaan yleensä yksinkertaisten aineiden tietojen perusteella, joiden muodostumislämpöt oletetaan nollaksi.

Termodynamiikka kehittää kemiallisten reaktioiden esiintymisen yleisiä lakeja. Nämä kuviot voidaan kvantifioida seuraavilla termodynaamisilla suureilla: järjestelmän sisäinen energia (U), entalpia (H), entropia (S) ja isobaarinen-isoterminen potentiaali (G - Gibbsin vapaa energia).

Kemiallisten reaktioiden nopeuden tutkimista kutsutaan kemialliseksi kinetiikaksi. Tämän aiheen keskeiset kysymykset ovat massatoiminnan laki ja kemiallinen tasapaino. Kiinnitä huomiota siihen, että kemiallisten reaktioiden nopeuden ja kemiallisen tasapainon tutkiminen on erittäin tärkeää, koska sen avulla voit hallita kemiallisten reaktioiden virtausta.

Teoreettiset näkökohdat

4.1 Kemiallinen termodynamiikka

Kemiallinen termodynamiikka - tiede aineiden muunnosten suunnan ja rajojen riippuvuudesta olosuhteista, joissa näitä aineita esiintyy.

Toisin kuin muut fysikaalisen kemian alat (aineen rakenne ja kemiallinen kinetiikka), kemiallista termodynamiikkaa voidaan soveltaa tietämättä mitään aineen molekyylirakenteesta. Tällainen kuvaus vaatii huomattavasti vähemmän lähtötietoja.

Esimerkki:

Glukoosin muodostumisen entalpiaa ei voida määrittää suoralla kokeella:

6 C + 6 H 2 + 3 O 2 = C 6 H 12 O 6 (H x -?) tällainen reaktio on mahdoton

6 CO 2 + 6 H 2 O = C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 (H y - ?) reaktio tapahtuu vihreissä lehdissä, mutta yhdessä muiden prosessien kanssa.

Hessin lain mukaan riittää, että yhdistetään kolme palamisyhtälöä:

1) C + O 2 = C02H1 = -394 kJ

2) H 2 + 1/2 O 2 = H 2 O (höyry) H 2 = -242 kJ

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

Lisäämme yhtälöt ja "laajennamme" sitten kolmannen

H x = 6 H1 + 6 H2 - H3 = 6(-394) + 6(-242) -(-2816) = -1000 kJ/mol

Ratkaisu ei käyttänyt mitään tietoja glukoosin rakenteesta; Myöskään sen palamismekanismia ei otettu huomioon.

Isobarinen potentiaali ilmaistaan kJ/mol. Sen muutos kemiallisen reaktion aikana ei riipu reaktion reitistä, vaan sen määräävät vain reagoivien aineiden alku- ja lopputila (Hessin laki):

ΔG reaktio = Σ ΔG lopullinen tuote - Σ ΔG lähtöaineet

Erityinen termodynaamisen tutkimuksen kohde kutsutaan termodynaamiseksi järjestelmäksi, joka on eristetty ympäröivästä maailmasta todellisilla tai kuvitteellisilla pinnoilla. Järjestelmä voi olla kaasu astiassa, reagenssiliuos pullossa, aineen kide tai jopa henkisesti eristetty osa näistä esineistä.

Jos järjestelmässä on todellinen käyttöliittymä, erottaa toisistaan ​​järjestelmän osat, jotka eroavat ominaisuuksiltaan, niin järjestelmää kutsutaan heterogeeninen(kyllästetty liuos sedimentillä), jos sellaisia ​​pintoja ei ole, järjestelmää kutsutaan homogeeninen(todellinen ratkaisu). Heterogeeniset järjestelmät sisältävät vähintään kaksi vaihetta.

Vaihe– joukko järjestelmän kaikkia homogeenisia osia, jotka ovat koostumukseltaan ja kaikilta fysikaalisilta ja kemiallisilta ominaisuuksiltaan identtisiä (riippumatta aineen määrästä) ja jotka on rajattu järjestelmän muista osista rajapinnalla. Yhden vaiheen sisällä ominaisuudet voivat muuttua jatkuvasti, mutta vaiheiden rajapinnassa ominaisuudet muuttuvat äkillisesti.

Komponentit nimeä aineet, jotka ovat minimaalisesti välttämättömiä tietyn järjestelmän muodostamiseksi (ainakin yksi). Järjestelmän komponenttien lukumäärä on yhtä suuri kuin siinä olevien aineiden määrä, josta on vähennetty näitä aineita yhdistävien riippumattomien yhtälöiden lukumäärä.

Ympäristön kanssa vuorovaikutuksen tasojen mukaan termodynaamiset järjestelmät jaetaan yleensä:

– avoin – vaihtaa ainetta ja energiaa ympäristön (esimerkiksi elävien esineiden) kanssa;

- suljettu - vaihtaa vain energiaa (esimerkiksi reaktio suljetussa pullossa tai pullossa palautusjäähdytyksellä), kemiallisen termodynamiikan yleisin kohde;

– eristetty – älä vaihda ainetta tai energiaa ja ylläpitää vakiotilavuutta (likiarvo – reaktio termostaatissa).

Järjestelmän ominaisuudet on jaettu laajaan (summaamiseen) - esimerkiksi kokonaistilavuus, massa ja intensiivinen (tasoitus) - paine, lämpötila, pitoisuus jne. Järjestelmän ominaisuuksien joukko määrittää sen tilan. Monet ominaisuudet liittyvät toisiinsa, joten homogeeniselle yksikomponenttijärjestelmälle, jossa on tunnettu määrä ainetta n, riittää, että valitaan karakterisoitava tila kaksi kolmesta ominaisuudet: lämpötila T, paine p ja tilavuus V. Ominaisuudet yhdistävää yhtälöä kutsutaan tilayhtälöksi, ideaalikaasulle se on:

Termodynamiikan lait

Termodynamiikan ensimmäinen pääsääntö:Energiaa ei synny eikä tuhoudu. Ensimmäisen tyyppinen ikuinen liikekone (perpetuum mobile) on mahdoton. Missä tahansa eristetyssä järjestelmässä energian kokonaismäärä on vakio.

Yleensä kemiallisen reaktion tekemä työ vakiopaineessa (isobarinen prosessi) koostuu sisäisen energian muutoksesta ja laajenemistyöstä:

Useimmissa avoimissa astioissa suoritetuissa kemiallisissa reaktioissa sitä on kätevä käyttää tilafunktio, jonka lisäys on yhtä suuri kuin järjestelmän isobarisessa prosessissa vastaanottama lämpö. Tätä toimintoa kutsutaan entalpia(kreikan sanasta "enthalpo" - lämpö):

Toinen määritelmä: entalpia-ero järjestelmän kahdessa tilassa on yhtä suuri kuin isobaarisen prosessin lämpövaikutus.

On taulukoita, jotka sisältävät tietoja aineiden H o 298 muodostumisen standardientalpioista. Indeksit tarkoittavat, että kemiallisille yhdisteille niiden 1 moolin muodostumisen entalpia yksinkertaisista aineista, jotka on otettu stabiilimmassa modifikaatiossa (paitsi valkoinen fosfori - ei stabiilin, mutta toistettavin fosforin muoto) paineessa 1 atm (1,01325∙). 10 5 Pa tai 760 mmHg) ja 298,15 K (25 o C). Jos puhumme ioneista liuoksessa, niin standardipitoisuus on 1M (1 mol/l).

Entalpian merkki määräytyy itse järjestelmän "näkökulmasta": kun lämpöä vapautuu, entalpian muutos on negatiivinen, kun lämpö imeytyy, entalpian muutos on positiivinen.

Termodynamiikan toinen pääsääntö

Muuttaa haje yhtä suuri (määritelmän mukaan) pienin lämpö, ​​joka syötetään järjestelmään palautuvassa (kaikki välitilat ovat tasapainossa) isotermisessä prosessissa, jaettuna prosessin absoluuttisella lämpötilalla:

S = Q min. /T

Tässä termodynamiikan opiskelun vaiheessa se pitäisi hyväksyä oletuksena, että järjestelmässä S on jokin laaja ominaisuus, nimeltään entropia, jonka muutos liittyy niin paljon järjestelmän prosesseihin:

Spontaanissa prosessissa S > Q min. /T

Tasapainoprosessissa S = Q min. /T

< Q мин. /T

Eristetylle järjestelmälle, jossa dQ = 0, saadaan:

Spontaanissa prosessissa S > 0

Tasapainoprosessissa S = 0

Ei-spontaanissa prosessissa S< 0

Yleisesti eristetyn järjestelmän entropia joko kasvaa tai pysyy vakiona:

Entropian käsite syntyi termodynamiikan toisen lain (alku) aikaisemmista formulaatioista. Entropia on koko järjestelmän ominaisuus, ei yksittäisen hiukkasen.

Termodynamiikan kolmas pääsääntö (Planckin postulaatti)

Puhtaan aineen oikein muodostuneen kiteen entropia absoluuttisessa nollassa on nolla(Max Planck, 1911). Tämä postulaatti voidaan selittää tilastollisella termodynamiikalla, jonka mukaan entropia on järjestelmän epäjärjestyksen mitta mikrotasolla:

S = k b lnW - Boltzmannin yhtälö

W on järjestelmän käytettävissä olevien eri tilojen lukumäärä tietyissä olosuhteissa tai järjestelmän makrotilan termodynaaminen todennäköisyys.

k b = R/NA = 1,38. 10 -16 erg/deg – Boltzmannin vakio

Vuonna 1872 L. Boltzmann ehdotti tilastollista muotoilua termodynamiikan toiselle pääsäännölle: eristetty järjestelmä kehittyy pääasiassa suuremman termodynaamisen todennäköisyyden suuntaan.

Entropian käyttöönotto mahdollisti kriteerien määrittämisen, joiden avulla voidaan määrittää minkä tahansa kemiallisen prosessin suunta ja syvyys (suurelle määrälle tasapainossa olevia hiukkasia).

Makroskooppiset järjestelmät saavuttavat tasapainon, kun energian muutos kompensoidaan entropiakomponentilla:

Vakiotilavuudessa ja -lämpötilassa:

U v = TS v tai (U-TS) = F = 0 - Helmholtzin energia tai isokoori-isoterminen potentiaali

Vakiopaineessa ja lämpötilassa:

H p = TS p tai (H-TS) = G = 0 - Gibbsin energiaa tai Gibbsin vapaata energiaa tai isobaari-isotermistä potentiaalia.

Gibbsin energian muutos kemiallisen reaktion mahdollisuuden kriteerinä: G =H - TS

osoitteessa G< 0 реакция возможна;

G > 0 reaktio on mahdoton;

G = 0 järjestelmä on tasapainossa.

Spontaanien reaktion mahdollisuus eristetyssä järjestelmässä määräytyy energiamerkkien (entalpia) ja entropiatekijöiden yhdistelmällä:

G 0:n ja S 0:n standardiarvoista on saatavilla laajat taulukkotiedot G 0 -reaktion laskemiseksi.

Jos lämpötila eroaa 298 K:sta ja reagenssien pitoisuus 1 M:sta, prosessin yleisessä muodossa:

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

Tasapainoasennossa G = 0 ja G 0 = -RTlnK р, missä

K р = [C] c on yhtä kuin [D] d on yhtä kuin /[A] a on yhtä suuri kuin [B] b on yhtä suuri kuin tasapainovakio

K р = exp (-G˚/RT)

Yllä olevia kaavoja käyttämällä on mahdollista määrittää lämpötila, josta alkaen endoterminen reaktio, jossa entropia kasvaa, tulee helposti toteutettavissa. Lämpötila määräytyy tilasta.

1 . Mitä kemiallinen termodynamiikka tutkii:

1) kemiallisten muutosten nopeus ja näiden muutosten mekanismit;

2) fysikaalisten ja kemiallisten prosessien energiaominaisuudet ja kemiallisten järjestelmien kyky tehdä hyödyllistä työtä;

3) olosuhteet kemiallisen tasapainon muuttamiselle;

4) katalyyttien vaikutus biokemiallisten prosessien nopeuteen.

2. Avoin järjestelmä on järjestelmä, joka:

2) vaihtaa sekä ainetta että energiaa ympäristön kanssa;

3. Suljettu järjestelmä on järjestelmä, joka:

1) ei vaihda ainetta tai energiaa ympäristön kanssa;

3) vaihtaa energiaa ympäristön kanssa, mutta ei vaihda ainetta;

4) vaihtaa ainetta ympäristön kanssa, mutta ei vaihda energiaa.

4. Eristetty järjestelmä on järjestelmä, joka:

1) ei vaihda ainetta tai energiaa ympäristön kanssa;

2) vaihtaa sekä ainetta että energiaa ympäristön kanssa;

3) vaihtaa energiaa ympäristön kanssa, mutta ei vaihda ainetta;

4) vaihtaa ainetta ympäristön kanssa, mutta ei vaihda energiaa.

5. Millaisiin termodynaamisiin järjestelmiin termostaattiin asetetussa suljetussa ampullissa oleva liuos kuuluu?

1) eristetty;

2) avoin;

3) suljettu;

4) paikallaan.

6. Minkä tyyppisiin termodynaamisiin järjestelmiin suljetussa ampullissa oleva liuos kuuluu?

1) eristetty;

2) avoin;

3) suljettu;

4) paikallaan.

7. Mihin termodynaamisiin järjestelmiin elävä solu kuuluu?

1) avata;

2) suljettu;

3) eristetty;

4) tasapaino.

8 . Mitä termodynaamisen järjestelmän parametreja kutsutaan ekstensiivisiksi?

1) jonka suuruus ei riipu systeemin hiukkasten lukumäärästä;

2), jonka arvo riippuu järjestelmän hiukkasten lukumäärästä;

3) jonka arvo riippuu järjestelmän aggregaatiotilasta;

9. Mitä termodynaamisen järjestelmän parametreja kutsutaan intensiivisiksi?

!) jonka suuruus ei riipu systeemin hiukkasten lukumäärästä;

2) jonka suuruus riippuu hiukkasten lukumäärästä systeemissä;

3) jonka arvo riippuu aggregaatiotilasta;

4) jonka suuruus riippuu ajasta.

10 . Termodynaamisen järjestelmän tilan funktiot ovat suureita, jotka:

1) riippuvat vain järjestelmän alku- ja lopputilasta;

2) riippuvat prosessipolusta;

3) riippuvat vain järjestelmän alkutilasta;

4) riippuvat vain järjestelmän lopullisesta tilasta.

11 . Mitkä suureet ovat järjestelmän tilan funktioita: a) sisäinen energia; b) työ; c) lämpöä; d) entalpia; d) entropia.

1) a, d, e;

3) kaikki määrät;

4) a, b, c, d.

12 . Mitkä seuraavista ominaisuuksista ovat intensiivisiä: a) tiheys; b) paine; c) massa; d) lämpötila; e) entalpia; e) äänenvoimakkuus?

1) a, b, d;

3) b, c, d, f;

13. Mitkä seuraavista ominaisuuksista ovat laajoja: a) tiheys; b) paine; c) massa; d) lämpötila; e) entalpia; e) äänenvoimakkuus?

1) c, d, f;

3) b, c, d, f;

14 . Mitä energianvaihdon muotoja järjestelmän ja ympäristön välillä termodynamiikka tarkastelee: a) lämpöä; b) työ; c) kemiallinen; d) sähköinen; e) mekaaninen; f) ydinvoima ja aurinko?

1)a, b;

2) c, d, e, f;

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

4) a, c, d, e.

15. Vakiolämpötilassa tapahtuvia prosesseja kutsutaan:

1) isobaarinen;

2) isoterminen;

3) isokorinen;

4) adiabaattinen.

16 . Vakiotilavuudella tapahtuvia prosesseja kutsutaan:

1) isobaarinen;

2) isoterminen;

3) isokorinen;

4) adiabaattinen.

17 . Vakiopaineessa tapahtuvia prosesseja kutsutaan:

1) isobaarinen;

2) isoterminen;

3) isokorinen;

4) adiabaattinen.

18 . Järjestelmän sisäinen energia on: 1) järjestelmän koko energiavarasto, paitsi sen sijainnin potentiaalienergia jakineettinen energiajärjestelmät kokonaisuutena;

2) järjestelmän koko energiavarasto;

3) järjestelmän koko energiavarasto, paitsi sen sijainnin potentiaalienergia;

4) määrä, joka kuvaa järjestelmän hiukkasten järjestyksen epäjärjestyksen astetta.

19 . Mikä laki heijastaa työn, lämmön ja järjestelmän sisäisen energian suhdetta?

1) termodynamiikan toinen pääsääntö;

2) Hessin laki;

3) termodynamiikan ensimmäinen pääsääntö;

4) van't Hoffin laki.

20 . Termodynamiikan ensimmäinen pääsääntö heijastaa suhdetta:

1) työ, lämpö ja sisäinen energia;

2) Gibbsin vapaa energia, entalpia ja järjestelmän entropia;

3) järjestelmän työ ja lämpö;

4) työ ja sisäinen energia.

21 . Mikä yhtälö on termodynamiikan ensimmäisen lain matemaattinen lauseke eristetyille järjestelmille?

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

22 . Mikä yhtälö on termodynamiikan ensimmäisen pääsäännön matemaattinen lauseke suljetuille järjestelmille?

2) AU = Q-p-AV;

3) AG = AH - T*AS;

23 . Onko eristetyn järjestelmän sisäenergia vakio vai muuttuva suure?

1) vakio;

2) muuttuja.

24 . Eristetyssä järjestelmässä vedyn palamisreaktio tapahtuu nestemäisen veden muodostumisen kanssa. Muuttuuko järjestelmän sisäinen energia ja entalpia?

1) sisäinen energia ei muutu, entalpia muuttuu;

2) sisäinen energia muuttuu, entalpia ei muutu;

3) sisäinen energia ei muutu, entalpia ei muutu;

4) sisäinen energia muuttuu, entalpia muuttuu.

25 . Missä olosuhteissa sisäisen energian muutos on yhtä suuri kuin järjestelmän ympäristöstä vastaanottama lämpö?

1) tasaisella äänenvoimakkuudella;

3) vakiopaineessa;

4) ei missään olosuhteissa.

26 . Vakiotilavuudessa tapahtuvan reaktion lämpövaikutusta kutsutaan muutokseksi:

1) entalpia;

2) sisäinen energia;

3) entropia;

4) Gibbsin vapaata energiaa.

27 . Reaktion entalpia on:

1) lämpömäärä, joka vapautuu tai absorboituu kemiallisen reaktion aikana isobaris-isotermisissa olosuhteissa;

4) määrä, joka kuvaa järjestelmän hiukkasten järjestyksen ja liikkeen epäjärjestyksen astetta.

28. Kemiallisia prosesseja, joissa järjestelmän entalpia pienenee ja lämpöä vapautuu ulkoiseen ympäristöön, kutsutaan:

1) endoterminen;

2) eksoterminen;

3) eksergoninen;

4) enderginen.

29 . Missä olosuhteissa entalpian muutos on yhtä suuri kuin järjestelmän ympäristöstä vastaanottama lämpö?

1) vakiotilavuudella;

2) vakiolämpötilassa;

3) vakiopaineessa;

4) ei missään olosuhteissa.

30 . Vakiopaineessa tapahtuvan reaktion lämpövaikutusta kutsutaan muutokseksi:

1) sisäinen energia;

2) mikään edellisistä määritelmistä ei ole oikea;

3) entalpia;

4) entropia.

31. Mitä prosesseja kutsutaan endotermisiksi?

1) jolle AN on negatiivinen;

3) milleANpositiivisesti;

32 . Mitä prosesseja kutsutaan eksotermisiksi?

1) milleANnegatiivinen;

2) jolle AG on negatiivinen;

3) jolle AN on positiivinen;

4) jolle AG on positiivinen.

33 . Määritä Hessin lain muotoilu:

1) reaktion lämpövaikutus riippuu vain järjestelmän alku- ja lopputilasta, eikä se riipu reaktioreitistä;

2) järjestelmän vakiotilavuudessa absorboima lämpö on yhtä suuri kuin järjestelmän sisäisen energian muutos;

3) järjestelmän vakiopaineessa absorboima lämpö on yhtä suuri kuin järjestelmän entalpian muutos;

4) reaktion lämpövaikutus ei riipu järjestelmän alku- ja lopputilasta, vaan riippuu reaktioreitistä.

34. Mikä laki perustuu ruoan kaloripitoisuuden laskemiseen?

1) van't Hoff;

2) Hess;

3) Sechenov;

35. Mitä aineita hapetettaessa kehon olosuhteissa vapautuu enemmän energiaa?

1) proteiinit;

2) rasvaa;

3) hiilihydraatit;

4) hiilihydraatit ja proteiinit.

36 . Spontaani prosessi on prosessi, joka:

1) suoritetaan ilman katalyytin apua;

2) johon liittyy lämmön vapautuminen;

3) suoritetaan ilman ulkoista energiankulutusta;

4) etenee nopeasti.

37 . Reaktion entropia on:

1) lämpömäärä, joka vapautuu tai absorboituu kemiallisen reaktion aikana isobaris-isotermisissa olosuhteissa;

2) lämmön määrä, joka vapautuu tai absorboituu kemiallisen reaktion aikana isokooris-isotermisissa olosuhteissa;

3) arvo, joka kuvaa prosessin spontaanin esiintymisen mahdollisuutta;

4) määrä, joka kuvaa järjestelmän hiukkasten järjestyksen ja liikkeen epäjärjestyksen astetta.

38 . Mikä tilafunktio luonnehtii järjestelmän taipumusta saavuttaa todennäköinen tila, joka vastaa hiukkasten jakautumisen maksimaalista satunnaisuutta?

1) entalpia;

2) haje;

3) Gibbsin energia;

4) sisäinen energia.

39 . Mikä on yhden aineen kolmen aggregaattitilan entropioiden suhde: kaasu, neste, kiinteä:

minä) S(d) >S(g) >S(TV); 2) S(kiinteä)>S(g)>S(g); 3)S(g)>S(g)>S(TB); 4) aggregaatiotila ei vaikuta entropia-arvoon.

40 . Millä seuraavista prosesseista pitäisi olla suurin positiivinen muutos entropiassa:

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

2) CH3OH (s) -> CH3OH (1);

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

4) CH,OH (1) -> CH3OH (sooli).

41 . Valitse oikea väite: järjestelmän entropia kasvaa, kun:

1) kohonnut paine;

2) siirtyminen nestemäisestä kiinteään aggregaatiotilaan

3) lämpötilan nousu;

4) siirtyminen kaasumaisesta nestetilasta.

42. Millä termodynaamisella funktiolla voidaan ennustaa, tapahtuuko reaktio spontaanisti eristetyssä järjestelmässä?

1) entalpia;

2) sisäinen energia;

3) haje;

4) järjestelmän potentiaalienergia.

43 . Mikä yhtälö on termodynamiikan 2. lain matemaattinen lauseke eristetyille järjestelmille?

2) AS>Q\T

44 . Jos järjestelmä vastaanottaa palautuvasti lämpöä Q lämpötilassa T, niin noin T;

2) kasvaa määrälläK/ T;

3) kasvaa määrällä, joka on suurempi kuin Q/T;

4) kasvaa määrällä, joka on pienempi kuin Q/T.

45 . Eristetyssä järjestelmässä kemiallinen reaktio tapahtuu spontaanisti muodostaen tietyn määrän tuotetta. Miten tällaisen järjestelmän entropia muuttuu?

1) kasvaa

2) vähenee

3) ei muutu

4) saavuttaa minimiarvon

46 . Ilmoita missä prosesseissa ja missä olosuhteissa entropian muutos voi olla yhtä suuri kuin prosessin työ?

1) isobarisissa olosuhteissa vakioilla P ja T;

2) isokorisessa, vakioilla Vi ja T;

H) entropian muutos ei ole koskaan yhtä suuri kuin työ;

4) isotermisissä olosuhteissa, vakiolla P ja 47 . Miten järjestelmän TS sidottu energia muuttuu kuumennettaessa ja kondensoituessaan?