Задания для самостоятельного решения. ТЕМА:Основы химической термодинамики и биоэнергетики

I семестр

ЗАНЯТИЕ № 1

ТЕМА:Основы химической термодинамики и биоэнергетики. Химическое равновесие.

Задачи для самостоятельного решения:

Задача 1.На испарение 1 моля воды требуется 40 кДж. Сколько теплоты будет потеряно за день при выделении через кожу 720г воды?

Ответ:1600 кДж

Задача 2.Пероксид водорода (Н₂О₂) в виде раствора с массовой долей 3 %. используется в медицине для обработки ран. Докажите, что процесс разложения пероксида водорода в присутствии фермента каталазы является самопроизвольным, используя для расчёта значения стандартной энтропии образования исходных веществ и продуктов реакции:

S⁰ ₂₉₈ (H₂O₂) =110 Дж/моль×К; S⁰ ₂₉₈ (Н₂О) = 70 Дж/моль×К; S⁰₂₉₈(O₂) = 205 Дж/моль×К.

Ответ: ΔS = 62,5 Дж/моль × К

Задача 3. При сжигании метана объемом 2 м³ выделяется 79600 кДж теплоты. Рассчитайте стандартную теплоту сгорания метана.

Ответ: 891,52 кДж/моль

Задача 4. Рассчитайте стандартную энергию Гиббса для процесса окисления глюкозы по следующим данным: DН⁰_обр (С₆Н₁₂О₆) = - 1264,4 кДж/моль; DН⁰_обр (СО₂) = - 393 кДж/моль;

DН⁰_обр (Н₂О) = - 286 кДж/моль. Изменение энтропии всей реагирующей системы равно 0,259 кДж/моль×K

Ответ:DG = - 2886,8 кДж/моль.

Задача5.Вычислите стандартную энтальпию образования этанола, воспользовавшись необходимыми для этого стандартными энтальпиями сгорания.

Ответ: DН⁰_обр. = -273 кДж/моль

Задача 6. Константа равновесия реакции N₂0₄(г) ↔ 2N0₂ (г) при 25°С равна 0,1. В каком направлении будет идти реакция при следующих концентрациях веществ:

а) С(N0₂) = С(N₂0₄) = 0,1 моль/л;

б) С(N0₂) = 0,01 моль/л; C(N₂0₄) = 0,02 моль/л?

Задача 7. Для реакции H₂ + I₂ ® 2HI при 444⁰С константа равновесия равна 50. Определите направление процесса, если исходная смесь имеет следующий состав: С(H₂) = 2моль/л, С(HI) = 10моль/л.

Ответ: Состояние равновесия, т.к ∆G=0.

Задача 8 .Рассчитайте константу равновесия, если DG⁰ ₂₉₈ для данной реакции равно 4,478 кДж/моль.

Ответ: 6,1

Задача 9.Константа равновесия разложения лекарственного вещества в автоклаве при 413К равна 0,396∙10⁵ Па, а при 443К - 1,286∙10⁵ Па. Вычислить тепловой эффект реакции.

Ответ: 59,6 кДж/моль.

Задача 10.Используя значение ΔG° установите, существует ли угроза отравления больного при использовании в качестве наркотического средства оксида азота(I), Токсичный оксид азота (II) может образовываться по реакции: 2N₂O + O₂ = 4NO. Все вещества находятся в газообразном состоянии. Справочные данные см. в таблице.

ЗАНЯТИЕ №2

ТЕМА:Окислительно – восстановительные реакции. Электродные потенциалы.

Задания для самостоятельного решения

1) Согласно уравнению Нернста потенциал электрода…

1) Зависит от его массы 2) Зависит от его природы

3)Не зависит от температуры 4) Не зависит от концентрации электролита

2) ЭДС гальванического элемента, состоящего из медного и цинкового электродов, погруженных в 0,01 М растворы их сульфатов

(Е⁰Сu²⁺/Cu=0,34B, Е⁰Zn²⁺/Zn=-0,76B) равна___ В.

1) 1,10 2) 0,70 3) 0.28 4)0,43

3) Если при электролизе водного раствора соли значение рН в катодном пространстве возросло, то электролизу подвергался раствор…

1) Cu(NO₃)₂ 2)KCl 3) CuCl₂ 4) ZnCl₂

4) В гальваническом элементе, состоящем из никелевого и железного электродов, погруженных в 1 М растворы их солей, на аноде протекает процесс …

1) 2)

3) 4)

5) Сумма коэффициентов в суммарном уравнении процесса электролиза водного раствора AgNO₃ равна…

1) 11 2) 15 3) 3 4) 7

6) При электролизе раствора хлорида меди (II) на катоде выделилось 2,7 г меди. Объем газа (н.у.), выделившегося на аноде равен _______ л.

1) 4,48 2) 0,945 3) 2,24 4) 6,72

7) Сумма коэффициентов в левой части уравнения реакции KMnO₄ + Na₂SO₃ + H₂SO₄®… составляет…

1) 6 2) 8 3) 12 4) 10

8) При прохождении через раствор нитрата серебра количества электричества величиной 48250Кл на катоде образуется ___граммов чистого серебра (F=96500Кл/моль).

1) 27 2) 54 3) 18 4) 108

9) Коэффициент перед молекулой восстановителя в уравнении реакции KMnO₄ + Na₂SO₃ + H₂SO₄ = MnSO₄ + Na₂SO₄ + K₂SO₄ + H₂O равен.

1) 5 2) 3 3) 2 4) 1

10) Если гальванический элемент составлен из двух серебряных электродов, один из которых стандартный, то для достижения наибольшего ЭДС другой электрод следует погрузить в раствор AgNO₃ c концентрацией

1) 0,5 М 2) 0,2 М 3) 0,4 М 4) 0,1 М

11) ЭДС гальванического элемента состоящего из железного и серебрянного электродов, погруженных в 0,1 М растворы их нитратов Е⁰(_Fe⁺²/ _Fe)= -0,44 В, Е⁰(_Ag⁺/ _Ag)= 0,80 В, равна_______В.

1) 1,21 2) 1,24 3) – 1,21 4)– 1,24

12) Для получения 54 г серебра электролизом водного раствора нитрата серебра (выход по току 100%), необходимо чтобы в растворе содержалось___граммов чистой соли

1) 255 2) 85 3) 340 4) 170

13) При электролизе воды на аноде выделилось 11,2 л (н.у.) кислорода. Объем водорода, выделившегося на катоде равен ____ л (н.у.)

1) 22.4 2) 5.6 3) 44.8 4) 11.2

14) Если гальванический элемент составлен из двух электродов, один из которых стандартный цинковый электрод Е⁰ = -0,76В, то для достижения наибольшего значения Э.Д.С. другим электродом должен бытьстандартный

1) медный Е⁰=+0,34 В 2) серебряный Е=+0,8 В

3)свинцовый Е=-0,13 В 4) водородный

15)Максимальное значение ЭДС (при одинаковых концентрациях солей) будет у гальванического элемента Ме|Me(NO₃)₂||Cu(NO₃)₂|Cu, если стандартный потенциал второго металла равен ___В.

1) – 0,76 2) – 2,36 3) + 1,19 4) +1,50