Приклад виконання контрольної роботи (Подібність і розходження між газоподібним, рідким і твердим станом. Формулювання закону Гесса. Обчислення теплового ефекту реакції горіння ацетилену)

Приклад виконання контрольної роботи

Варіант 00

Номери: 2,14,31,55,72,93,121,139,151,173.

2.  Коротко вкажіть, у чому подібність і розходження між газоподібним, рідким і твердим станом. Які із власних характеристик речовин впливають на його агрегатний стан.

Агрегатний стан речовини обумовлений розходженнями в характері теплового руху молекул речовини й у їхній взаємодії. У газоподібному стані речовина має здатність розширюватися й прагнути зайняти весь обсяг. Молекули майже не взаємодіють, тому що перебувають на значних відстанях друг від друга. При підвищенні тиску гази легко стискуються.

Рідина приймає обсяг судини, у якій перебуває, але зберігає свій об’єм. Сили міжмолекулярної взаємодії значно більше виражені чим у газах. Однак молекули рідини також як гази не закріплені в певних крапках простору. При підвищенні  тиску рідини лише незначною мірою змінюють свій об’єм.

Тверда речовина має власну форму й об’єм. Сили притягання між молекулами врівноважені силами відштовхування. Цим пояснюється геометрично правильне розташування часток кристала в певних крапках простору. Частки твердої речовини мають тільки коливальні рухи у вузлах кристалічних ґрат.

Не всі речовини можуть перебувати в трьох агрегатних станах. Для деяких можливі тільки один або два  стани.  

Перехід речовини з рідкого стану в газоподібний називається паротворення, із твердого в рідкий - плавлення. Зворотні процеси відповідно називають - скраплення, кристалізація. Переходи між агрегатними станами речовини супроводжуються стрибкоподібними змінами вільної енергії , ентропії, щільності й інших основних фізичних властивостей.

14.  Сформулюйте закон Гесса. Розрахуйте кількість тепла, яку можна одержати при згорянні 80 г метану, якщо теплота згоряння метану 890,2 кДж/моль.

     Герман Іванович Гесс, професор Петербурзького університету, у 1841р. сформулював закон, що лежить в основі всіх термодинамічних розрахунків.

               Тепловий ефект залежить тільки від стану вихідних і кінцевих продуктів, і не залежить від шляху процесу, тобто від числа і характеру проміжних стадій

1. Визначимо кількість моль метану в 80 г . M(CH₄)=16 г/моль

n= m: M= 80:16 = 5 моль

     2. При спалюванні 1 моль метану виділяється 890,2 кДж тепла, а при спалюванні 5 моль - х кДж      .

      Х= 5 × 890,2 = 4451 кДж

Відповідь : при спалюванні 80 г метану виділяється 4451 кДж.

31. Обчислити тепловий ефект реакції горіння ацетилену, відповідно до реакції:  2С₂Н₂+5О₂ = 4СО₂+2Н₂О  +Q,  якщо відомо, що при згорянні 10 л ацетилену (н.у.) виділилося 580,74 кДж.

Розв’язок

Кількість теплоти, що виділяється або поглинається в реакції залежить від кількості речовини, що вступає або утворюється в реакції.

1. Визначимо кількість речовини в 10 л ацетилену:

 n = V : Vm = 10л : 22,4 л/моль  = 0,446 моль.

2. Складемо пропорцію:

при спалюванні 0,446 моль  –  580,74 кДж

                  при спалюванні 2 моль  (див. рівняння реакції)       –   х кДж

х = 2× 580,74 : 0,446= 2601 кДж

Відповідь : тепловий ефект реакції горіння ацетилену відповідно до реакції 2С₂Н₂+5О₂ = 4СО₂+2Н₂О  +Q,   становить +2601 кДж

55. Які реакції називаються фотохімічними? Якими кількісними закономірностями описуються ці процеси?

Хімічні реакції, що відбуваються під впливом світла називають фотохімічними.

Всі фотохімічні реакції підпорядковуються закону Гроттуса: хімічні перетворення речовини можуть бути викликані тільки тим світлом, який даною речовиною поглинається.

Кількісно фотохімічні реакції можна описати рівнянням

,

де m – маса речовини, що вступила в реакцію

K – коефіцієнт пропорційності

w - потужність  світла (Дж/с)

t – час освітлення.

Між кількістю променевої енергії та кількістю молекул, що взяли участь в фотохімічній реакції існує певне співвідношення, яке має назву – закон фотохімічної еквівалентності Ейнштейна:

      Число атомів чи молекул, що взяли участь у початковій фотохімічній реакції дорівнюють числу поглинутих квантів світла.

Звідси маємо поняття про квантовий вихід реакції:

      Квантовим виходом реакції називають співвідношення числа молекул чи атомів, що прореагували в наслідок всіх попередніх реакцій, до числа поглинутих квантів.

72. Який зв'язок між константою рівноваги й ізобарно-ізотермічним потенціалом реакції? Знайдіть константу рівноваги реакції при стандартній температурі за даними таблиці.

Реакція	DН0 реакції кДж/моль	DS0реакції Дж/моль K
H2CO3 = H++HCO-3	7,44	-99,3

Розв’язок:

Хімічна система в стані рівноваги відповідає найменшому запасу вільної енергії. В такому випадку виникає процес самовільного переходу даної системи в бік зменшення вільної енергії за рахунок виділення якої можливо здійснення роботи. Максимальна робота реакції при сталому тиску и температурі визначається зміною ізобарно-ізотермічного потенціалу DG.

DG реакції пов’язаний з константою рівноваги простим співвідношенням, яке вперше запропонував Вант-Гофф:

                  DG = -RTln K,

де R-універсальна газова стала = 8,31 Дж/моль К;

T- температура (К);

K – константа рівноваги

Для розрахунку ізобарно-ізотермічного потенціалу використовуємо формулу: