Вопросы к коллоквиуму I

1. Первый закон термодинамики. Внутренняя энергия, энтальпия.

2. Закон Гесса, следствия из него и их приложения. Экзо- и эндоэффекты. Причины выделения и поглощения энергии при химических процессах.

3. Энтропия, ее размерность и физический смысл. Стандартные энтропии веществ, расчет изменения энтропии в ходе реакции.

4. Свободная энергия (G), ∆G и G⁰ и формула Гиббса. Оценка возможности протекания химического процесса (по стандартным значениям энтальпий образования и энтропий веществ) при разной температуре.

5. Химическое равновесие, его признаки, истинное и ложное равновесие. Константа химического равновесия, её физический смысл.

6. Размерность константы равновесия. Связь со стандартным изменением энергии Гиббса. Концентрационная константа равновесия.

7. Сдвиг химического равновесия. Принцип Ле-Шателье. Влияние раз- личных факторов на положение равновесия и на величину константы равновесия. Примеры.

8. Скорость химической реакции (гомогенной, гетерогенной). Влияние различных условий на кинетику процесса.

9. Кинетическое уравнение. Порядок реакции по веществу и общий порядок, их связь со стехиометрическими коэффициентами. Как определяются порядки многостадийных процессов. Формально-кинетическое уравнение. Молекулярность реакции.

10. Меняется ли скорость процесса в ходе его протекания? Равновесие с точки зрения кинетики.

11. Константы скорости прямой и обратной реакции, их размерность и связь с константой равновесия. Что такое необратимые процессы с позиции термодинамики? кинетики? Условия их протекания.

12. Факторы, влияющие на константу скорости реакции. Зависимость ее от температуры. Формула Вант-Гоффа и уравнение Аррениуса. Энергия активации.

13. Типы химических реакций (параллельные, последовательные, сопряженные). Цепные процессы.

14. Катализ и автокатализ. Ингибиторы и промоторы. Механизм действия катализатора. Влияет ли наличие его на равновесие реакции? на величину ее константы? А температура? Роль катализаторов в природе и в промышленности.

1) первый закон термодинамики: Теплота, сообщаемая системе извне, расходуется на увеличение

внутренней энергии и на работу, совершаемую системой.

Таким образом, теплота (Q), сообщенная системе извне, расходуется на увеличение внутренней энергии (U), совершение работы расширения (А), других видов работ (W) (в нашем случае растяжение стенок баллончика) и работы по перераспределению масс веществ в системе (Е):

Q = AU+A+W+E.

Внутренняя энергия (U): Внутренняя энергия определяется суммарным запасом составляющих систему молекул, атомов, электронов, ядер и т.д. и складывается в основном из кинетической энергии указанных частиц и энергии взаимодействия между ними. Абсолютное значение внутренней энергии

ни измерить, ни рассчитать нельзя, можно определить только ее изменение в результате какого-либо процесса.

Энтальпия: Энтальпия — это термодинамическое свойство вещества, которое указывает уровень энергии, сохраненной в его молекулярной структуре. Это значит, что, хотя вещество может обладать энергией на основании температуры и давления, не всю ее можно преобразовать в теплоту. Часть внутренней энергии всегда остается в веществе и поддерживает его молекулярную структуру. Часть кинетической энергии вещества недоступна, когда его температура приближается к температуре окружающей среды. Следовательно, энтальпия — это количество энергии, которая доступна для преобразования в теплоту при определенной температуре и давлении. Единицы энтальпии — Дж/кг для удельной энергии.

Так, функцию состояния, равную сумме U+ PV, называют энтальпией (Н):

H=U+PV.

Очень многие химические процессы происходят при постоянном давлении (их называют изобарными). Изменение энтальпии изобарного процесса выражается уравнением:

∆H=∆U+P∆V. (1.6)

При Р = const и в отсутствие других видов работ, кроме работы расширения, теплота равна изменению энтальпии:

Qp = ∆U + P∆V= ∆Н. (1.7)

Если процесс происходит при постоянном объеме (V = const, изохорный процесс) и в отсутствие других видов работ, выделившаяся или поглощенная теплота соответствует изменению внутренней энергии:

Q=∆U.