Кафедра химии, физики и биологии

Занятие № 13 по Химии.

Руководство для студентов.

Тема: Основы химической термодинамики

Содержание темы:Основные понятия термодинамики: система, типы систем, состояние системы, процессы, виды процессов, внутренняя энергия, теплота, работа, термодинамические функции. Первый закон термодинамики, энтальпия. Стандартная энтальпия образования вещества. Закон Гесса и его следствия. Энтальпия химических реакций. Термохимические расчеты. Калорийность продуктов питания. Второй закон термодинамики. Энтропия системы. Энергия Гиббса и его связь с энтальпией и энтропией системы. Термодинамический критерий самопроизвольного протекания процессов.

Разделы, выносимые на самостоятельную проработку:Iначало термодинамики в применении к живым системам. Расчет калорийности продуктов питания (СОХЖ с. 83-84).

Письменное задание для самостоятельной работы.Разберите пример решения типовой задачи 3 и рассчитайте калорийность продуктов питания (по вариантам).

Вариант	Название	Масса, г.	Состав, %
Белки	Жиры	Углеводы
	Кефир, 1 стакан		2,8	3,2	4,1
Яйцо, 1 шт.		12,7	11,5	0,7
	Шоколад, 1 плитка		8,1	39,0	46,8
Чипсы, 1 пакет		4,8	38,0	52,5
	Семечки, 1 стакан		16,1	66,9	9,9
Пирожное, 1 шт.		4,9	21,3	50,2

Домашнее задание для подготовки к занятию:СОХЖ с. 73-92, ЕОХ с. 21-32.

Разберите примеры: 1,2,3 и ГЗХ 3,5,7,8, гл.V.

Письменно выполните задания:

1. Пользуясь табличными данными, рассчитайте тепловые эффекты следующих реакций:

а) С₂Н₅ОН _(г) + ¹/₂ О_{2 (г)} → СН₃СООН _(ж) + Н₂О _(ж) б) С₆Н₁₂О_{6 (т)} → 2С₂Н₅ОН _(ж) + 2СО_{2 (г)}

2. Рассчитайте тепловой эффект реакции гидратации 2,24 л этилена до этилового спирта в стандартных условиях.

3. Вычислите стандартную теплоту образования сахарозы C₁₂H₂₂O₁₁ если тепловой эффект реакции:

C₁₂H₂₂O_11(Т) + 12О_{2 (г)}→ 12СО_2(г)+ 11Н₂О_(Ж) равен - 5694 кДж.

4. Ферментативное дегидрирование пропанола-2 протекает по следующему уравнению:

Фермент

+ Н₂

Определите, какое количество энергии выделится или поглотится при этом, если известны энтальпии сгорания веществ (кДж/моль): ΔН°₂₉₈(пропанола) = -2002, ΔН°₂₉₈(ацетона)= -1789, ΔН°₂₉₈(Н₂)= - 285.

5. Напишите уравнение реакций, тепловой эффект которых был бы стандартной теплотой образования глюкозы; азотной кислоты; аммония хлорида.

6. Рассчитайте, сколько энергии получает грудной малыш при искусственном вскармливании 100 г молочной смеси "Детолакс", имеющей состав: белки 13,7%, жиры 27%, углеводы 53%. Сколько такой смеси требуется ребенку массой 4 кг, если суточная потребность энергии у детей первых трех месяцев жизни составляет в среднем 500 кДж/кг или 120 ккал/кг.?

7. Подсчитайте калорийность традиционного завтрака англичан, съедающих около 300 г овсяной каши, имеющей состав: белки 9%, жиры 1,4%, углеводы 70%.

8. Стандартная теплота образования NH₃ и РН₃ равна соответственно -46,2 и +5,1 кДж/моль. Кокой следует сделать вывод из этих данных об относительной устойчивости молекул NH₃ и РН₃?

9. Не проводя расчета, определите, как изменяется энтропия в следующих реакциях:

NH_{3 (г)} + НС1 _(г) → NH₄C1 _(т) СОС1_{2 (г)} → СО_{2 (г)} + С1_{2 (г)} РС1_{3 (г)} + С1_{2 (г)} → РС1_5(г)

10. Определите возможность самопроизвольного протекания в стандартных условиях следующей реакции:

→ СН₃СН₂ОН_(Ж)

11. Дайте заключение о направлении самопроизвольного протекания реакции при 37⁰ С определите, какой фактор: энтальпийный или энтропийный оказался решающим:

СН₃СООС₂Н₅ (_Ж) + Н₂О _(ж) → СНзСООН _(ж) + С₂Н₅ОН _(ж)

Для этилацетата: ΔН°_о6р= -469,5 кДж/(мольК), S°₂₉₈= 259 кДж/(мольК); для СН₃СООН: S°₂₉₈= 160 кДж/(мольК)

12. Определите, каким процессом в организме: экзо - или эндоэргоническим является окисление молочной кислоты в пировиноградную (при 37°С):

фермент

Если известны: для молочной кислоты, пировиноградной кислоты

ΔН°_о6р, кДж/моль -673 -586

S°₂₉₈, Дж/(моль-К) 192 179