met_khimija-12

Не загромождайтерасчетнуючасть отчета деталями вычислений. Указывайте, в каких единицах определены данные измерений. Как правило, во время выполнения лабораторной работы вычислений не делают.

6.На включенные в лабораторную работу пронумерованные вопросы следует дать письменный ответ в отчете. Отвечайте на вопросы кратко.

7.Не вносите в отчет ответов на вопросы, содержащиеся в вводной и описательной частях инструкций к лабораторным работам. Некоторые из этих вопросовпредназначены для того, чтобы обратить внимание на проблемы, которыебудут исследованы в работе. Другие – позволяют выяснить смысл неко-

торыхособенностейвыполнения работы или введены для самоконтроля иболее осмысленного выполнения лабораторной работы.

ПРАВИЛА ПОСТРОЕНИЯ ГРАФИКОВ

Многие практические работы курса общей и биоорганической химии предусматриваютоформление графиков, отражающих зависимость измеряемых величин от различных параметров, для чего студентам необходимо знать основные правила построения графиков.

1. Графики строятся карандашом на миллиметровой бумаге и вклеиваются в лабораторныйжурнал. Использовать для этих целей бумагу "в клеточку" нежелательно, т. к. довольно часто клетка бывает неравномерной, что сказывается на точности измерения. Все надписи в графике делаются чернилами.

2.Начало осей координат должно совпадать с крупной клеткой миллиметровой бумаги.

3.На оси абсцисс откладываются значения независимой переменной, а на осиординат – зависимой переменной. На каждой оси указываются измеряемые величины или найденные величины и единицы, в которыхони измеряются.

4.Масштаб графика выбирается таким образом, чтобы координаты любой точки можно было бы найти без дополнительных уточнений масштаба.

5.Нанесенные на график экспериментальные точки обводятся кружком или помечаются крестиком. По экспериментальным точкам строится плавная усредняющая кривая, при этом некоторые из точек могут выпадать. Недопустимо проводить ломаную кривую, охватывающую все точки. Линия графика

должна быть тонкой, но отчетливо видимой, занимать все поле чертежа. Для этого оси X и Y должны начинаться не с нуля, а с ближайшего округленного значения откладываемой величины, и оканчиваться ближайшим наибольшим значением.

6.Масштабы следует выбирать так, чтобы кривая была наклонена к оси

абсцисс примерно под углом 45°.

7.В некоторыхопытах получаются величины, имеющие значения не це-

лых чисел, например, 4.3×10–3 и т. п., в таких случаях следует брать масштаб целых чисел или, в крайнем случае, учесть десятые доли.

10

1-Й МОДУЛЬ. ОБЩАЯ ХИМИЯ

В 1-м модуле излагаются основы современного учения о растворах, изучаются термодинамические закономерности протекания физико-химических процессов, рассматриваются основы химического равновесия, вопросы формальной кинетики химических реакций. Изложение этих положений служит научной основой для последующего изучения электролитного баланса организма человека и выяснения последствий его нарушения, необходимого для дальнейшего понимания биохимических процессов. Они позволяют будущему врачу получить ясноепредставление об энергетическом балансе живых систем, установить специфическиеособенностипреобразования однихвидов энергии в другие в процессе жизнедеятельности, получить объективные критерии, с помощью которых можно судить об осуществимости тех или иных реакций в человеческом организме.

Пример билета тестового контроля исходного уровня (проводится на первом занятии):

1. Степень окисления хрома в соединении K2Cr2O7 равна:

а) –6; б) –3; в) +3; г) +6.

2.Соединение, в котором имеются одновременно и ковалентные и ионные связи является:

	а) NO2;	б) NH4NO3;	в) KF;				г) MgBr2.
3.	Окислительно-восстановительной является реакция:
	а) CuO + 2HCl = CuCl2 + H2O;		в) 2KI + Cl2 = 2KCl + I2;
	б) Na2O + SO3 = Na2SO4;		г) Na2CO3 + HCl = 2NaCl + NaHCO3.
4.	Как называется процесс, которыйсоответствуетсхеме: S+6 → S– 2 , и сколько
	электронов в нем участвует:
	а) окисление, 4е-;	в) восстановление, 4е-;
	б) окисление, 8е-;	г) восстановление, 8е-.
5.	Какая пара соединений не может реагировать между собой:
	а) CO2 и H2O;	б) HCl и СО2;	в) NaOН и CO2; г) NaOН и NaHCO3.
6.	Все вещества являются слабыми электролитами в ряду соединений:
	а) NH3, HF, CH3COOH;		в) H2SO3, HNO2, KF;
	б) NH4Cl, CH3COONa, CaCl2;		г) Zn(OH)2, CH3OH, AgNO3.
7.	Нейтральную реакцию среды имеет раствор соли:
	а) NH4NO3;	б) K3PO4;	в) CuSO4;				г) Ca(NO3)2.
8.	Смещение равновесия: N2 (газ) + 3 H2 (газ)					2 NH3 (газ) + Q не вызовет:
	а) увеличение давления;		в) понижение температуры;
	б) введение катализатора;		г) добавление HCl.
9.	16 г кислорода при нормальных условиях занимают объем, равный:
	а) 10 л;	б) 22.4 л;	в) 11.2 л;				г) 1 л.
10.В 150 г раствора NaOH с массовой долей 2% содержится щелочи:
	а) 5 г;	б) 15 г;		в) 30 г;			г) 3 г.
			11

Тема 1. Классификация растворов. Способы выражения содержания

растворенного вещества в растворе

Содержание темы. Классификация растворов. Способы выражения содержания вещества в растворе (массовая доля, молярная концентрация и другие). Растворимость газов (законы Генри и Сеченова) (ББХ, с. 218–223 или

ПОХ, с. 66–72, 251–255).

Новые и наиболее важные термины: массовая доля, молярная концен-

трация вещества, массовая концентрация, моляльность.

Разделы, выносимыена самостоятельную проработку: молярная доля,

титр, эквивалент, фактор эквивалентности молярная концентрация эквивалента (нормальность), парциальное давление. (ББХ, с. 210–215 или ПОХ, с. 116–122)

Письменное задание для подготовки по теме и к контрольной работе

1.20 г NaOH (M = 40 г/моль) растворили в 80 мл воды и получили раствор

сплотностью1.22 г/мл. Рассчитайте массовуюдолюи молярнуюконцентрацию

гидроксида натрия в полученном растворе. (Ответ: 20%, 6.1 моль/л) 2. Раствор хлоридакальция (CaCl2, M = 111 г/моль) с массовой долей соли

10%, (ρ = 1.08 г/мл) используютв медицине в качестве кровоостанавливающего и противоаллергического средства. Рассчитайте молярную концентрацию и массу соли, которая содержитсяв 15 мл такого раствора.

(Ответ: 0.97 моль/л, 1.62 г) 3. В 1 л воды растворили150 л хлороводорода(н.у.) (HCl, M = 36.5 г/моль).

Полученный раствор имеет плотность 1.1 г/мл. Рассчитайте массовую долю и

молярную концентрацию HCl в этом растворе.	(Ответ: 19.6%, 5.93 моль/л)
4. Растворимость хлорида натрия при 25 °C составляет 36 г на 100 г воды.
Определите массовую долю соли в насыщенном растворе.		(Ответ: 26.5%)

Ситуационные задачи (САРС), выполняемые на занятии

1. 18 г глюкозы (C6H12O6, M = 180 г/моль) растворили в 182 г воды и получили раствор с плотностью 1.04 г/мл. Рассчитайте массовую долю и молярную концентрацию глюкозы в этом растворе. (Ответ: 9%, 0.52 моль/л)

2. Массовая доля хлорида натрия (NaCl, M = 58.5 г/моль) в физиологическомрастворесоставляет0.88 %. Рассчитайте молярную концентрацию NaCl в этом растворе, если плотность раствора 1.005 г/мл. (Ответ: 0.15 моль/л)

3. В плазме крови содержится 2.5 ммоль/л (1 ммоль = 1×10–3 моль) ионов кальция. Считая, что ионы кальция находятся только в виде хлорида кальция, рассчитайте массовую долю CaCl2 (M = 111 г/моль) в мг% в плазме крови.

Плотность плазмы крови составляет 1.03 г/мл.	(Ответ: 26.9 мг%)
4. Массовая доля железа в крови в расчете на элемент составляет 50 мг%.
Какая масса ионов железа содержится в 5 кг крови?	(Ответ: 2.5 г)

5. В желудочномсокемолярная концентрация солянойкислоты составляет около 0.04 моль/л. Рассчитайтемассовуюдолю HCl в желудочном соке, приняв его плотность за 1 г/мл. (Ответ: 0.146 %)

6. Нашатырный спирт – это водныйраствор аммиака (NH3, M = 17 г/моль). Для получения нашатырного спирта в 300 мл воды растворили 56 л аммиака (н.у.). Вычислите массовую долю и молярную концентрацию аммиака в полу-

ченном растворе, если его плотность 0.96 г/мл.	(Ответ: 12.4%, 7 моль/л)
12

Способы выражения состава растворов

13

7. Растворимость NaCl при 25 °C составляет 36 г соли на 100 г воды, плотность насыщенного раствора1.2 г/мл. Какойобъем насыщенного раствораNaCl потребуется для приготовления 100 мл растворахлориданатрия с массовой до-

лей соли 5% и плотностью 1.034 г/мл?		(Ответ: 16.3	мл)
8.	Растворимость CO2 в воде при 0 °C	и давлении 1.0133×105 Па	равна
1.713	м3 на 1 м3 воды. Какова масса и массовая доля CO2 в этом растворе?
		(Ответ: 3.36 кг, 0.335%)

	Пример билета контрольной работы
	«Способы выражения состава растворов»
1.	В 200 мл раствора (ρ = 1.01 г/мл) содержится 1.42 г Na2SO4
(M = 142 г/моль). Рассчитайте молярную концентрацию сульфата натрия в рас-
творе.	(Ответ: 0.05 моль/л)
2.	Какую массу KCl (M = 74.5 г/моль) надо взять для приготовления 500 г

раствора с массовой долей ионов K+ (в расчете на элемент) 20 мг%?

(Ответ: 0.191 г)

Лабораторная работа.

Приготовление раствора NaCl с заданной массовой долей

(выполняется на втором занятии)

Задание. Приготовить 100 мл раствора NaCl с определенной массовой долей из его насыщенного раствора.

Выполнение работы

1. Рассчитать объемнасыщенного раствораNaCl, необходимый для приготовления 100 мл раствора NaCl с заданной массовой долей. Для расчета необходимо воспользоваться табличными данными по плотности приготовляемого раствора, а также данными по насыщенному раствору NaCl при 20 °C:

ρ = 1.2 г/мл, S = 36.0 г/100 г H2O.

Плотность водных растворов NaCl при 20 °C

ω NaCl, %	ρ, г/мл	ω NaCl, %	ρ, г/мл	ω NaCl, %	ρ, г/мл
0.00	1.000	5.50	1.038	11.00	1.078
0.50	1.003	6.00	1.041	11.50	1.082
1.00	1.005	6.50	1.045	12.00	1.086
1.50	1.009	7.00	1.049	12.50	1.089
2.00	1.013	7.50	1.053	13.00	1.093
2.50	1.017	8.00	1.056	13.50	1.097
3.00	1.020	8.50	1.060	14.00	1.101
3.50	1.024	9.00	1.063	14.50	1.105
4.00	1.027	9.50	1.067	15.00	1.109
4.50	1.031	10.00	1.071	15.50	1.113
5.00	1.034	10.50	1.074	16.00	1.116

2.Рассчитать молярную концентрацию NaCl для заданного раствора.

3.Рассчитанный объем насыщенного раствора с помощью бюретки перенести в пустую, промытуюдистиллированной водой мерную колбу на 100 мл и

затем разбавить его до метки дистиллированной водой. Последние капли

14

воды добавить с особой осторожностью. Колбу закрыть пробкой, и раствор тщательно перемешать.

4. Приготовленный таким образом раствор должен иметь рассчитанную массовую долю, которую проверяют по его плотности с помощью ареометра. Для этого пустой цилиндр ополаскивают 3–5 мл приготовленного раствора, затем налить в него достаточное (для свободного перемещения ареометра) количество раствора, и опустить в раствор чистый сухой ареометр. Проверку правильности выполнения работы производит преподаватель.

Тема 2. Коллигативные свойства растворов. Осмос

Содержание темы. Осмос иосмотическоедавление. Расчет осмотического давления в растворах неэлектролитов и электролитов. Закон Вант-Гоффа. Изотонический коэффициент. Изотонические растворы. (ББХ, с. 224–230 или

ПОХ, с. 277–285).

Разделы, выносимые на самостоятельную проработку. Зависимость температуры замерзания и температуры кипения раствора от концентрации растворенного вещества. (ББХ, с. 230–234 или ПОХ, с. 269–276).

Письменное домашнее задание по теме 2

1)Выпишите определения следующих терминов: осмос, осмотическое давление, изотоническийкоэффициент, осмолярность, гипо-, гипер- и изотонические растворы, гемолиз, плазмолиз.

2)Рассчитайтеосмотическоедавление 0.5 M раствораглюкозы при 25 °C и

раствора NaCl такой же концентрации.

(Ответ: 1238.2 кПа, 2476.4 кПа)

3)Расположите приведенные ниже вещества в порядке увеличения осмотического давления их водныхрастворовс одинаковоймолярной концентраци-

ей при одной температуре: NaCl, CH3COOH, CaCl2, C6H12O6, K3PO4.

4)Подготовьтелабораторныйжурнал, выполнив расчеты по п.п. 1 и 2 на с. 14 СБ для раствора с массовой долей, заданной преподавателем.

Ситуационные задачи (САРС), выполняемые на занятии

1. Рассчитайте осмотическое давление (кПа) при 37 °C (R = 8.31 Дж/моль×К): а) раствора, в 2 л которого содержится 90 г глюкозы (M = 180 г/моль); б) 0.1 M раствора CaCl2; в) внутриклеточной жидкости,

если состав раствора (ммоль/л): [Na+] = 35, [K+] = 115, [Ca2+] = 5, [Cl– ] = 25, [HCO3– ] = 20, [H2PO4– ] = 100, [SO42– ] = 10.

(Ответ: а) 644 кПа; б) 772.8 кПа; в) 798.6 кПа)

2.Сравните (без расчета) осмотическое давление двух растворов: а) 0.1 M раствора сахарозы и 0.1 М раствора NaCl; б) растворов NaCl и KCl с одинаковой массовой долей соли, равной 10% (плотности растворов равны).

3.Осмотическое давление плазмы крови человека при 37 °C находится в интервале 740–780 кПа. Какую массу глюкозы следует взять для приготовления

0.5л раствораизотоничного плазме крови с осмотическим давлением 760 кПа?

Каким по отношению к плазме крови является 0.5 М раствор NaCl (изотоническим, гипертоническим или гипотоническим)? Что будет происходить с эритроцитами в таком растворе? (Ответ: 26.6 г)

15

Факультативно

1.Рассчитайте ионную силу и активность ионов Na+ в плазмозаменяющем растворе Трисоль, если в 200 мл этого раствора содержится 1 г NaCl, 0.2 г KCl

и 0.8 г NaHCO3.			(Ответ: 0.147 моль/л; 0.097 моль/л)
Пример билета контрольной работы «Осмос»
1.	Осмолярность 0.05 M раствора CaCl2 (моль/л) равна:
	а) 0.05; б) 0.1;	в) 0.15;	г) 0.2.
2.	Наибольшее осмотическое давление из перечисленных имеет раствор
(температура одинакова):
	а) 0.15 M C6H12O6;	б) 0.05 M NaCl; в) 0.05 M MgCl2; г) 0.1 M KCl.
3.	При одинаковой температуре изотоническими являются два раствора:
	а) 0.2 M KCl и 0.4 M C6H12O6;		в) 0.2 M NaCl и 0.2 M CaCl2;
	б) 0.2 M KCl и 0.1 M MgSO4;		г) 0.2 M NaCl и 0.2 M C12H22O11.

4.Выберите неправильное утверждение:

а) значения осмотического давления 1%-ных растворов NaCl и KCl при

одинаковой температуре равны между собой; б) осмотическое давление раствора увеличивается при увеличении тем-

пературы раствора; в) плазмолиз — явление сморщивания (обезвоживания) клеток в

гипертоническом растворе.

5. Осмотическое давление плазмы крови при 37 °C составляет 770 кПа. Определите: а) осмолярность плазмы крови; б) молярную концентрацию CaCl2 в изотоническом плазме растворе (при одинаковой температуре).

(Ответ: а) 0.3 M, б) 0.1 M)

Тема 3. Элементы термодинамики

Содержание темы. Термодинамические функции. Первое начало термодинамики. Закон Гесса и следствия из него. Термохимические уравнения. Второе начало термодинамики. Критериисамопроизвольногопротекания процесса. Энтропия. Энергия Гиббса, Эндэргонические и экзэргонические реакции. Самопроизвольный и несамопроизвольный процесс. Термодинамическое сопряжение. Макроэргические соединения (ББХ, с. 119–148, или ПОХ, с. 150–178).

Письменное домашнее задание по теме 3

1) Выпишите определения следующих терминов: Термодинамическая система. Изолированная, закрытая, открытая, гомогенная, гетерогенная системы. Внутренняя энергия. Энтальпия. Экзотермические и эндотермические реакции. Термохимическоеуравнение реакции. Стандартноесостояние. Стандартные энтальпия образования и сгорания веществ, стандартная энтальпия реакции. Закон Гесса. Энтропия. Энергия Гиббса. Экзэргонические и эндэргонические процессы. Термодинамическое сопряжение.

2) Выпишите формулы для расчета теплового эффекта реакции, исходя из значений стандартных энтальпий образованияи сгорания веществ, взаимосвязи энтальпии, энтропии и энергии Гиббса.

3)Выполните задания по ББХ 4.14 и 4.24, с. 159–160.

4)Стандартные энтальпии образования хлорбензола (C6H5Cl(ж)) и сгорания ацетона (С3Н6О(ж)) равны соответственно (кДж/моль): –10.7 и –1832. Напишите

16

термохимические уравнения реакций, к которым относятся эти тепловые эффекты.

5) При образовании 1.7 г аммиака из азота и водорода выделилось 4.62 кДж тепла. Рассчитайте стандартную энтальпию образования аммиака.

(Ответ: –46.2 кДж/моль). 6) При сгорании 2.24 л (н. у.) пропана выделилось 216 кДж в стандартных

условиях. Рассчитайте стандартную энтальпию сгорания пропана.

							(Ответ: –2160 кДж/моль)
6) Установите путем расчета G0298, протекание каких из нижеследующих
реакций возможно в стандартных условиях при 25 °C:
а) 2 N	+ O	2 (газ)	2 N O	(газ)	; G0298(N O	(газ)	) = 103.6 кДж/моль.
2 (газ)			2		2
б) 4 HCl (газ) + O2 (газ)			2 H2O (газ) + 2 Cl2 (газ).
(Ответ: а)	рG0298 = 207.2 кДж, невозможно; б) –114.4 кДж, возможно)

7. Оценив качественно знак изменения энтропии, укажите, какие из реакций образования оксидовазотаи при каких температурах (высоких, низких или любых) могут протекать самопроизвольно:

а) 2 N2 (газ) + O2 (газ)	2 N2O (газ),	H	> 0;
б) N2 (газ) + O2 (газ)	2 NO (газ), H	> 0;
в) 2 NO (газ) + O2 (газ)	2 NO2 (газ),	H	< 0;
г) 2 N2O5 (газ) 4 NO2(газ ) + O2 (газ),		H	< 0.

В каких случаях энтальпийный фактор, а в каких энтропийный фактор способствует самопроизвольному протеканию процесса? В каких случаях они действуют согласованно?

8) Подготовьтесь к лабораторной работе «определение стандартной энтальпии нейтрализации» (см. ниже) .

Ситуационные задачи (САРС), выполняемые на занятии

1. Рассчитайте стандартную энтальпию реакции сгорания ацетилена (C2H2), исходя из стандартных энтальпий образования веществ. Какой объем ацетилена сгорел, если в результате реакции выделилось 260 кДж теплоты?

	(Ответ: –1300 кДж/моль, 4.48 л)
2. Для реакции C6H12O6 (тв) + 6 O2 (газ)	6 CO2 (газ) + 6 H2O (ж),
H0298= –2817 кДж, рассчитайтестандартную энтальпию образования глю-
козы, используя стандартные энтальпии образования CO2 (газ) и H2O (ж).
	(Ответ: –1260 кДж/моль)
3. Рассчитайте тепловой эффект реакции	C2H2 (газ) + 2 H2 (газ) C2H6 (газ)

двумя способами: а) с использованием стандартных энтальпий образования веществ (данные таблицы); б) с использованиемстандартныхэнтальпий сгорания

веществ. Стандартные энтальпии сгорания C2H2 (газ), H2 (газ) и C2H6 (газ) равны со-

ответственно (кДж/моль): –1300, –287 и –1563 . ( Ответ (кДж): –312 и –314)

4. Энергетическуюценность топлива и пищевого продукта принято оценивать его теплотой сгорания (калорийностью) и выражать в кДж/г (ккал/г). Вы-

числите	калорийность	(в кДж/г): а) жира	тристеарина (C57H110O6,
M = 890 г/моль), если энтальпия сгорания жира			равна –37760 кДж/моль;
б) сахарозы (C12H22O11, M = 342 г/моль), если энтальпия сгорания сахарозы рав-
на –5653	кДж/моль.	Ответ (кДж/г): 42.4 и 16.5)

17

5.Рассчитайте S реакций, используя данные таблицы а) CO (газ) + 3 H2 (газ) CH4 (газ) + H2O (газ);

б) CO (газ) + H2O (ж) CO2 (газ) + H2 (газ)

Способствует ли энтропийный фактор протеканию каждой реакции? (Ответ (Дж/К): –216.3 и 76.6)

6.Распределите следующие соединения в порядке увеличения энтропии:

а) CH3–CH 2–CH 3; CH3–C ≡CH; CH3–CH=CH 2; СН3–CH 2–CH 2–CH 3

б) С(графит); С(алмаз);

СО2(газ);

СО(газ)

7. Не производя вычислений, оцените знак изменения энтропии и опреде-

лите без расчета возможность самопроизвольного протекания реакций:

а) 2 NO(газ) + O2(газ)

2 NO2(газ),

H

< 0;

б) N2O4(газ)

2 NO2(газ),

H

> 0.

Для какой из этих реакций вероятность самопроизвольного протекания ее

возрастает с увеличением температуры?

8. Используя приведенные ниже и табличные данные, рассчитайте стан-

дартное изменение энергии Гиббса ( G0298) реакций

а) фотосинтеза глюкозы 6 CO2(газ) + 6 H2O (ж)

C6H12O6(тв) + 6 O2(газ);

б) гликолиза: C6H12O6(р-р)

2 С3H6O3 (р-р).

Возможно ли самопроизвольное протекание каждой из реакций?

G0

(C H

O

6(р-р)

) = –917 кДж/моль ,

G0

298

(C

H O

3(р-р)

) = –539 кДж/моль.

298

6 12

3

6

(Ответ (кДж): 2871 и –161)

9. Рассчитайте стандартное значение энергии Гиббса при 25о С реакции

гидратации этилена: C Н

+ H O

(ж)

C

H OН

(ж)

, если для нее

H0

= –

2 4 (газ)

2

2

5

298

44 кДж и

S0298 = –127

Дж/К . Оцените роль

энтальпийного и энтропийного

факторов для этого процесса.

(Ответ: –6.2 кДж)

10. При 37 °C и физиологическом значении pH величины H0' и

G0' для

гидролизаАТФ равны –20.0; –29.3

кДж/моль, соответственно. Вычислите вели-

чину S0' для тех же условий.

(Ответ: 30 Дж/моль×К)

11. Вычислите

G0' процесса:

АТФ + аланин + глицин

АДФ + фосфат + аланилглицин, если известно, что

для реакций: а)АТФ + H2O

АДФ + фосфат

G0' = –30.5 кДж/моль;

б) аланин + глицин

аланилглицин + H2O

G0' = 17.2кДж/моль.

(Ответ: –13.3 кДж/моль)

Факультативно

1. Водород можно использовать как чистое топливо, не дающее загрязне-

ний. Вычислите теплоту, выделяющуюся при сгорании 1 г Н2(г) до Н2О(ж) в

стандартных условиях, если для водорода					H0	(Н	) = –286	кДж/моль.
					сгорания	2(газ)	(Ответ 143 кДж)
	H0
2. Для октана		(С Н		) = –5471 кДж/моль. Запишите термохими-
	сгорания	8 18(ж)
ческое уравнение	и вычислите		теплоту,		выделяющуюся при			сгорании 1 г

С8Н18(ж) (М = 114 г/моль) до СО2(газ) и Н2О(ж) в стандартных условиях. Сравните теплоту, выраженную в Дж/г для водорода и для октана.

(Ответ (кДж/г): а) 143; б) 48) 3. При сгорании 1 кг жира выделяется 32000 кДж теплоты. Допустив, что избыточный вес человека обусловлен отложением жира, определите расстояние, которое нужно пробежать человеку, чтобы "сбросить" 1 кг веса, если при умеренном беге затрачивается 400 кДж/км. Определите время такой пробежки

18

H2O)

со скоростью 8 км/час и оцените, насколько реально уменьшение веса тела человека в результате подобных физических упражнений. (Ответ: 10 час, 80 км)

Лабораторная работа. Определение стандартной энтальпии реакции нейтрализации H (H+ + OH–

Задание. Целью данной практической работы является определение стандартной энтальпии реакции нейтрализации растворов щелочей (NaOH, KOH и др.) растворами сильных кислот (HCl, H2SO4 и др.). В этом случае тепловой эффект относится к реакции нейтрализации, которая выражается уравнением: H+ + OH– H2O, так как сильные кислоты и щелочи являются сильными электролитами, и затраты энергии на разрыв связей не происходит.

Измерение энтальпии реакции производится в калориметрах. В простейшем случае калориметр представляет собойсосуд, в котором протекает изучаемая реакция, имеющий стенки из плохо проводящего тепло материала. В нашей работе калориметромявляется стеклянный стакан объемом» 100 мл, покрытый снаружи асбестом.

Выполнение работы

1. В стаканчик, покрытыйасбестом, налейте 25 мл 2 M раствора щелочи (KOH или NaOH). Раствор перемешайте термометром и зафиксируйте его температуру t1. В этот же стаканчик добавьте 25 мл раствора кислоты (HCl или H2SO4) заданной концентрации, и полученный раствор продолжайте перемешивать тем же термометром(объемы растворов щелочи и кислоты отмеряем мерными цилиндрами).

2. В результате выделения тепла температура суммарного раствора повышается очень быстро. Зафиксируйте максимальное значение температуры t2 (когда температура перестает возрастать).

3. Суммарныйраствор после нейтрализации можно условно рассматривать как чистыйрастворитель, то есть воду, посколькуколичество растворенного вещества в нем незначительно. Масса воды (конечного раствора) численно равна ее объему, так как можно считать ρ(H2O) = 1 г/мл = 1 кг/л, и составляет

0.05кг.

4.По литературным данным удельная теплоемкость воды C(H2O) = 4.2

кДж/кг×град. Тогдаколичество теплоты, необходимое для нагревания воды конечного раствора Q = C(H2O) × m(H2O) × Dt, где C(H2O) — удельная теплоемкость воды, m(H2O) — масса воды, Dt = t2 – t1 — разность температур раствора после и до реакции. Зная концентрации исходныхрастворовкислоты и щелочи, рассчитайтеколичество вещества образовавшейся H2O. На основании полученных данных, рассчитайте стандартную энтальпию (25 °C) реакции нейтрализа-

ции, DH0нейтр. = H / n(H2O) (кДж/моль).

5. Используя табличные величины DH0298 образования соответствующих

ионов, рассчитайте теоретическое значение DH0298 реакции нейтрализации, сравните с экспериментальной величиной и объясните причину полученного расхождения.

Пример билета тестовогоконтроляпо теме «Химическаятермодинамика»

1. Эндотермическую реакцию однозначно характеризует неравенство:

19