Задачи для контрольной работы. 21–30. Сформулируйте закон Гесса

21–30. Сформулируйте закон Гесса. В каких условиях теплота реакции может быть заменена изменением энтальпии процесса? Найдите энтальпию реакции по величинам энтальпий образования исходных веществ и конечных продуктов (в соответствии со своим вариантом).

 

№ задачи	Процесс
	2С2Н2+5О2=4СО2+2Н2О
	СН4 + 2О2=СО2+2Н2О
	2СН3ОН+ЗО2=2СО2 +4Н2О
	СН3СООН+2О2=2СО2+2Н2О
	СаО + Н2О = Са(ОН)2
	2СО + -4Н2=С2Н5ОН+Н2О
	А12О3+3SО3=А12(SО4)3
	4NH3+5O2 = 4NO+6H2O
	Fe2O3+2AI=2Fe+Al203
	Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2

31–40. Какая термодинамическая функция называется энтропией? Каково ее статистическое толкование? Как вычисляется изменение энтропии в равновесном изотермическом процессе? Найдите изменение энтропии в указанных ниже процессах при стандартных условиях.

 

№задачи	Процесс
31,32	N2+3H2=2NH3
33,34	H2+J2=2HJ
35,36	2NO+O2=2NO2
37,38	Н2+С12=2НС1
39,40	кипение 1 кмоля воды Δhкип (уд.) =2,257 кДж/г

Химическая кинетика и катализ

Вопросы для самопроверки

1. Что понимается под скоростью химической реакции? Какие факторы влияют на скорость реакции? Как изменяется скорость реакции во времени?

2. Какая реакция является реакцией первого порядка? Каким уравнением она описывается?

3. Что такое период полураспада?

4. Какие реакции называются реакциями второго порядка? Каким уравнением они описываются?

5. Каков физический смысл константы скорости? От каких факторов она зависит?

6. Как влияет температура на скорость реакции? Сформулируйте правило Вант-Гоффа.

7. Почему при повышении температуры скорость реакций возрастает? Что такое энергия активации? Как и для чего ее определяют?

8. В чем сущность теории Аррениуса, описывающей влияниетемпературы на скорость реакций?

9. Что такое катализ? Катализатор? Почему катализаторы не влияют на смещение равновесия? Приведите примеры гомогенного катализа.

10. Как различные теории объясняют каталитическое действие? В чем особенности гетерогенного катализа?

11. Опишите основные особенности ферментативного катализа. Приведите примеры процессов, протекающих под действием ферментов. Сравните активность ферментов как катализаторов с активностью искусственно полученных каталитических систем.

12. Какие вещества называются ингибиторами и ретардантами? Где они применяются?

13.Приведите примеры веществ, являющихся ингибиторами нитрификации, ингибиторами окислительно-восстановительных процессов, протекающих при хранении продуктов.

 

Решение типовых задач

1. Период полураспада (τ) полония равен 137 дням. Найти время, в течение которого от исходного количества вещества – 0,1 г – останется 0,01 г (10%).

Решение. Радиоактивный распад описывается кинетическим уравнением реакции первого порядка, т. е. =—к·х,

или k·t = ln , или кt = 2,3 lg[a / (a– x) ],

где к–константа скорости, t – время реакции, а – начальная концентрация или количество вещества, х – текущая концентрация, прореагировавшее количество, (а—х) – конечная концентрация. Кроме того, константа скорости связана с периодом полураспада соотношением к = 0,69/τ. Отсюда ·t = 2,3 lg .

Подставим данные задачи в полученное уравнение:

 

·t = 2,3·lg

· t = 2,3·lg 10 = 2,3· 1

t = = 4,57·10² дней

2. Определить энергию активации реакции разложения йодистого водорода, если известны константы скоростей при двух температурах: Кт₁=8,1х10^-5 при T₁ = 629 °K и К т₂ = 1,06х10^-1 при Т₂ = 781 ° К.

Решение. Зависимость константы скорости от энергии активации определяется уравнением:

k=k_оe^- или lnk= lnk_o - ,

где k–константа скорости при данной температуре Т, k_o-константа, R-газовая постоянная, е -основание натурального логарифма, Е – энергия активации.

Используя данные задачи, имеем два уравнения:

k₁=k_o·e^- и k₂=k_o·e^-

Или в логарифмической форме:

ln k₁=ln k_o- (1)

ln k₂=ln k_o –E/RT₂ (2)

Вычтем из уравнения (1) уравнение (2):

ln k₁-ln k₂=E/RT₂-E/RT₁

ln =E( - ),

отсюда 2,3 lg = E(), E=2,3 lg ()

Подставим данные задачи и R = 8,313 Дж/к моль.

Е= lg =192,8 кДж/моль.