1. Практическая часть

1.1.Ситуационные задачи (№№ с 1 по 7)с алгоритмами их решений, эталонами ответов и с комментариями.

Вычисление значение внутренней энергии, теплоты и работы

Задача №1.Рассчитайте значение работы, проделанной реакцией открытия мышьяка в биологическом материале (слюне):

Решение.

1. В этой реакции на 1 моль выделяется I моль газообразного . Газ оттесняет окружающую атмосферу и производит работу, равную . Рассматривая этот газ как идеальный и пренебрегая объемом исходных веществ, можноприравнять, a =.

2. Если прореагировал 1 моль , то работа, произведенная реакцией: =1 мольК= 2496,4 Дж или2,5 кДж.

3. Если реакцию проводят в плотно закрытой колбе, то W=0, так как объем не может увеличиваться. Работа производится только в том случае, когда изменяется объем системы.

Ответ. = 2496,4 Дж или 2,5 кДж.

Задача №2. Чему равно изменение внутренней энергии при испарении воды массой 100 г при 20°С, если принять, что водяной пар подчиняется законам идеальных газов, а объемом жидкости, который незначителен по сравнению с объемом пара, можно пренебречь. Удельная теплота парообразования воды Дж/г.

Решение.

1. Из формулы расчета внутренней энергии:и с учетом того, чтои, получаем:кДж.

Ответ. Внутренняя энергия увеличилась на 230,97 кДж.

Вычисление значение теплового эффекта и определение теплоты образования и сгорания

Задача №3. Определите тепловой эффект реакции образования воды: при постоянном давлении и температуре 298 К, если тепловой эффект при постоянном объеме равен -284,2 кДж/моль.

Решение.

1. В химических реакциях изменение числа молей равно разности стехиометрических коэффициентов // в уравнении, поэтому, то=.Примечание! Если в реакции участвуют твердые и жидкие вещества, то при вычислении они во внимание не принимаются.

2. Отсюда согласно формуле: = Дж/моль или 291,6 кДж/моль.

Ответ. Дж/моль или 291,6 кДж/моль.

Задача №4. Определите теплоту образования по реакции:

Решение.

1. В основе термохимических расчетов лежит следствие из закона Гесса: . Согласно данному уравнению, тепловой эффект данной реакции является теплотой образования.

2. Так как иравны нулю, акДж/моль (табличные данные), то, следовательно,кДж/моль.

Ответ.кДж/моль.

Задача №5. Рассчитайте стандартный тепловой эффект реакции:постандартным теплотам сгорания.

Решение.

1. В основе термохимических расчетов лежит следствие из закона Гесса: Тогда:

2. Из таблиц находят для каждого из участников реакции (в кДж/моль):

=-802,32;

3. Подставляя данные, получим: кДж/моль (реакция эндотермическая).

Ответ.кДж/моль.

Вычисление изменения стандартной энтропии и энергии Гиббса

Задача №6.Предскажите знак изменения энтропии // в каждой из ниже предполагаемых реакций и проверьте правильность сделанных выводов расчетомсоответствующих реакций, пользуясь справочными данными.

	Реакции	Выводы
1.		первой реакции больше нуля />0/. Энтропия системы как мера неупорядоченности растет при увеличении количества молей вещества (числа молей), тем более что полученные вещества находятся в газообразном состоянии.
2.		<0, так как в реакцию вступают три объема газов, а получаются два, т.е. число частиц газообразных веществ уменьшается, в системе растет упорядоченность.
3.		<0 по той же причине, что и в случае 2.
4.		Вероятно, >0, так как усложнился состав молекул газа (вместо), хотя в результате реакции число молей и не изменилось (в том числе и газообразных веществ).
5		<0. Ионы и, находящиеся в растворе, переходят в осадок, т. е. в системе растет упорядоченность.

Решение.

1. Выпишем из таблицы (см. приложение) значения соответствующих веществ и подпишем их под формулами в уравнениях 1- 5 и для данных реакции вычисляем по формуле:.

1)

.

2)

=.

3)

=.

4)

=.

5)

=.

Ответ. Таким образом, результаты вычисления реакций подтвердили выводы, сделанные ранее, т.е.:

1)=,т.е.>0;

2)=, т.е.<0;

3)=,т.е.<0;

4) =, т.е.>0;

5)=, т.е.<0.

Задача №7. Какие из реакций, перечисленных в задаче №6, протекают самопроизвольно при стандартных условиях?

Решение.

1. По выше найденным данным вычисляем изменения изобарно-изотермического потенциала или свободной энергии Гиббса //:

2. Из таблицы выпишем образования соединений и подставляем эти данные для выше соответствующих реакций:

1) кДж.

2) кДж.

3) кДж.

4) кДж.

5) кДж.

Ответ. Полученные результаты говорят о том, что реакции 1, 3 и 5 могут протекать в стандартных условиях самопроизвольно до установления равновесия, а реакции 2 и 4 в этих условиях протекать в указанном направлении не могут.

1.2. Ситуационные задачи №№ с 8 по 19 для закрепления материала (выполнить в протокольной тетради).

Задача № 8. Рассчитайте изменение внутренней энергии при испарении 20 г спирта при температуре его кипения, если удельная теплота парообразования спирта 858,95 Дж/г, а удельный объем пара 607 (объем жидкости пренебречь).

Задача №9. Определите работу изотермического обратимого расширения 3 моль водяного пара от доПа при стерилизации ампул с раствором глюкозыпри 330 К.

Задача № 10. Какая масса ядер грецких орехов может компенсировать половину суточной потребности человека в энергии, равной 6276 кДж, если известно, что в орехах массовая доля жира 64,4%, белка 15.6% и углеводов 12%?

Задача №11. Какое количество работы совершает человек весом 75 кг, взбираясь на памятник Вашингтону высотой 555 футов (1 фут=0,3048 м)? Сколько килокалорий необходимо для этого получить с пищей, если принять, что в механическую работу мышц может быть превращено 25% энергии, выделяющейся при окислении пищи в организме?

Задача №12. Энтальпия сгорания углеводов в организме человека составляет -17,55 кДж/г, белков – 16,72 кДж/г, жиров – 39,29 кДж/г. Среднесуточная потребность в белках, жирах и углеводах для студентов – мужчин составляет соответственно 113 г, 106 г, 451 г, для студентов – женщин 96 г, 90 г, 383 г. Какова среднесуточная потребность студентов в энергии?

Задача №13. Используя значение энтальпий сгорания белков, жиров и углеводов (см. задачу №12) рассчитать энергетическую ценность перловой каши (67 г крупы). В 100 г крупы содержится 9,3 г белков, 1,1 г жиров и 73,7 г углеводов.

Задача №14.Вычислите стандартную энтальпию биохимического брожения глюкозы: , если стандартные энтальпии сгорания глюкозы и этилового спирта равны соответственно -2801,69 и -1366,6 кДж/моль. Определить знак.

Задача №15. Рассчитайте тепловой эффект реакции получения этилового эфира аминобензойной кислоты (полупродукта при получении анестезина) при стандартных условиях по уравнению реакции:

если известны стандартные теплоты образования участников реакции:

Вещество	, кДж/моль
	-463,2
	-273,2
	-1759,0
	-1068,0
	0

Задача №16. Рассчитайте тепловой эффект реакции получения газообразного диэтиламиноэтанола (полупродукта при синтезе новокаина) при стандартных условиях по реакции:если известны стандартные теплоты образования участников реакции:

Вещество	, кДж/моль
	-81,6
	-48,8
	-341,0

Задача №17. Возможно ли в стандартных условиях реакция: Рассчитайте,,для данной реакции.

Задача №18. Возможно ли осуществление процесса восстановления металлического железа из оксида действием водорода при стандартных условиях:

Задача № 19. Как влияет температура на направление реакций 1-5 (см. задачу №6)?