Физическая химия

Физическая химия

Ф1. При разработке заданий с использованием энергетических эффектов реакции должное внимание следует уделять использованию закона Гесса и следствий из него.

При конденсации 9 г воды выделяется 22 кДж теплоты. Рассчитайте количество теплоты, затрачиваемое на испарение 15 г воды при стандартном давлении. (Ответ: 36,67 кДж)

Ф2. Известны тепловые эффекты следующих реакций:

C₂H₂(г) = 2С(графит) + H₂(г); Q = 226,7 кДж/моль (1);

3C₂H₂(г) = C₆H₆(ж); Q = 631,1 кДж/моль (2);

C₆H₆(ж) = С₆H₆(г); Q = –33,9 кДж/моль (3).

Рассчитайте стандартную теплоту образования газообразного бензола из простых веществ. (Ответ: Q= -82,9 кдж/моль).

Ф3. Рассчитайте энергию связи С–H в CH₄, используя следующие термохимические уравнения:

C(графит) + 2H₂(г) = CH₄(г) + 74,9 кДж (1)

C(ат.) = C(графит) + 715,0 кДж (2)

2H(ат.) = H₂(г) + 433,5 кДж (3)

Для решения этих задач требуется владеть понятиями стандартная теплота образования вещества, энергия связи, теплота фазового перехода (кипения, конденсации, возгонки и т.д.). (Ответ: Е_С-Н= 414,225 кДж).

Ф4. Теплоты образования органических веществ можно достаточно точно оценивать при помощи следующего метода: учитывается вклад каждой функциональной группы.

Рассчитайте теплоту образования метилпропана, если известны вклады СН (9.2 кДж/моль), СН₃ (48.5 кДж/моль). (Ответ: Qобр.= 154,7 кДж/моль).

Ф5. Для задач на химическое равновесие следует активно использовать знание принципа Ле Шателье, а также понятия «равновесие» и «константа равновесия».

Напишите выражение для константы электролитической диссоциации сернистой кислоты по второй ступени. Как сместится равновесие в растворе сернистой кислоты при добавлении к нему небольшого количества сульфита натрия? Ответ обоснуйте.

Ф6. К нитрату железа (III) добавили раствор роданида аммония до образования красно-оранжевого раствора. Полученный раствор разделили на четыре пробирки. Первую оставили в качестве «свидетеля». Во вторую добавили нитрат железа, в третью – роданид аммония, а в четвертую - избыток твердого хлорида натрия. Опишите наблюдаемые явления и дайте им обоснование, используя принцип Ле Шателье.

Ответ: во второй и третьей пробирках окраска усилится из-за смещения равновесия в сторону образования роданидного комплекса железа, а в четвертой – интенсивность окраски уменьшится из-за образования хлоридного комплекса железа.

Ф7. Скорость реакции. Правило Вант-Гоффа. Во сколько раз изменится скорость химической реакции при уменьшении температуры на 30^оС, если температурный коэффициент равен 3? (Ответ: уменьшится в 27 раз).

Ф8. Скорость реакции. Правило Вант-Гоффа. Определите время, за которое прореагирует половина исходных веществ реакции при 20^оС, если период полураспада при 40^оС равен 8 минут. Температурный коэффициент принять равным 2. (Ответ: τ_1/2^'= 32 мин).

Ф9. В силу того, что расчет кинетических параметров требует довольно сложный математический аппарат, задачи по кинетике должны быть демократичными для большинства учащихся. При этом работа с экспонентами должна прочно входить в арсенал участников олимпиады по химии.

Энергия активации некоторой реакции в отсутствие катализатора равна 80 кДж/моль, а в присутствии катализатора энергия активации уменьшается до значения 53 кДж/моль. Во сколько раз и каким образом изменится скорость реакции в присутствии катализатора, если реакция протекает при 20^оС?

Задача на использование уравнения Аррениуса. (Ответ: скорость реакции увеличится ν₂/ν₁=5,4·10⁴раз).

Ф10. Определить энергию активации Е_ареакции, для которой при повышении температуры от 22 до 42 °C константа скорости возрастает в 7 раз. (Ответ: Е_а=75170 Дж/моль).

Ф11. Изобразите энергетическую диаграмму экзо- и эндотермической реакций. Поясните основные ее компоненты. Благодаря чему катализатор увеличивает скорость химической реакции? Поясните это графически.

Катализатор увеличивает скорость химической реакции за счет снижения Е_а