Вопрос 18 Сформулируйте понятие энергии Гиббса

Вопрос 13 Кристаллы

Кристаллы - твёрдые тела, в которых атомы расположены закономерно, образуя трёхмерно-периодическую пространственную укладку — кристаллическую решётку. Кристаллические вещества характеризуются регулярным трехмерным расположение частиц.

Атомные (ковалентные) кристаллы (алмаз, кремний) образуются путем плотной упаковки атомов. Рассмотрим упаковку одинаковых атомов. Естественно, что при этом ионы не образуются, но возникают ковалентные связи путем спаривания валентных электронов. Ковалентные связи очень прочные, вещества обладают высокой твердостью, тугоплавки, малолетучи.

Ионные кристаллы образуются путем плотной упаковки ионов, заряженных разноименно. К числу ионных кристаллов относится большинство неорганических соединений, например соли, щелочи. Ионная связь прочная, поэтому все соли тугоплавки, в расплавленном состоянии все соли проводят электрический ток.

Металлические кристаллы образуются следующим образом. При кристаллизации атомы сближаются, валентные электроны отделяются от атомов и коллективизируются — они уже принадлежат не отдельным атомам, а кристаллической решетке в целом. В узлах кристаллической решетки находятся атомы металлов.

Молекулярные кристаллы (вода, СО2, I2)- в узлах кристаллической решетки здесь располагаются молекулы. Примером может служить модель кристалла льда.

Температура плавления и кипения низкие, так как молекулярная кристаллическая решетка создана благодаря слабым межмолекулярным силам. Эти силы очень слабы и связь разрывается относительно легко.

Вопрос 14 Почему хим. превращения сопровождаются выделением или…

Химические превращения сопровождается поглощением или выделением энергии, так как происходит разрушение или образование химических связей.

Закон Гесса (1841)- тепловой эффект процесса зависит только от вида (природы) и состояния исходных веществ и конечных продуктов, но не зависит от пути процесса, т. е. от числа и характера промежуточных стадий.

Вопрос 15 Что называется энтальпией образования вещества…

Энтальпия образования вещества - количество энергии, которое выделяется или поглощается при образовании 1 моль сложного вещества из простых веществ.

Реакция необратима

Вопрос 16 Рассчитайте энтальпию образования HI…

Смотри вопрос 15

Вопрос 17 Сформулируйте понятие энтропии…

Энтропия характеризует степень неупорядоченности системы. Энтропия зависит от агрегатного состояния вещества. Энтропия увеличивается при переходе от твердого к жидкому и особенно к газообразному состоянию, кристаллической структуры, молекулярной массы, строения молекулы.

Вопрос 18 Сформулируйте понятие энергии Гиббса

Энергия Гиббса -это величина, показывающая изменение энергии в ходе химической реакции и дающая таким образом ответ на вопрос о принципиальной возможности протекания химической реакции.

Вопрос 19 Рассчитайте энергию Гиббса…

энтальпийный фактор определяет знак реакции

Вопрос 20 Сформулируйте понятие энергии Гиббса. При t=25С…

Смотри вопрос 18

ΔG < 0 возможно самопроизвольное протекание процесса в данных условиях

Вопрос 21 Рассчитайте…

Вопрос 22 Какие процессы являются обратимыми…

Обратимый процесс — термодинамический процесс, который может проходить как в прямом, так и в обратном направлении, проходя через одинаковые промежуточные состояния, причем система возвращается в исходное состояние без затрат энергии. (Н и S имеют одинаковые знаки: H>0, S>0, H<0, S<0.)

Химическое равновесие — состояние химической системы, в котором обратимо протекает одна или несколько химических реакций, причём скорости в каждой паре прямая-обратная реакция равны между собой.

Условия для химического равновесия: постоянство среды, температуры, давления, концентрация.

Для увеличения выхода продукта можно увеличить концентрацию исходных веществ, понизить температуру и увеличить давление.

N2(г) + 3H2(г) <=> 2NH3(г) +Q;

1) при понижении t равновесие сместится вправо

2) при повышении p равновесие сместится вправо

3) при повышении конц. Исходных веществ равновесие сместится вправо

Вопрос 23 Сформулируйте принцип Ле Шателье…

Принцип Ле Шателье (принцип подвижного равновесия):

Если находящаяся в равновесии система подвергается внешнему воздействию, равновесие смещается в таком направлении, которое способствует ослаблению этого воздействия.

4HCl(г) + O2(г) = 2Cl2(г) + 2H2O(ж) - Q ΔН>0

1 повышение t à

2 понижение T ß

3 повышение p à

4 понижение p ß

5 увеличение конц. Исходных в-ств à / продуктов реакции ß

6 уменьшение конц. Исход. В-ств ß/ прод. Реакции à

Вопрос 24 Как можно кол-но охарактеризовать глубину протекания обратим…

Константа равновесия – важная характеристика реакции. По ее значению можно судить о направлении процесса при исходном соотношении концентраций реагирующих веществ, о максимально возможном выходе продукта реакции при тех или иных условиях.

Глубина протекания обратимой химической реакции может быть охарактеризована (помимо выхода продукта) равновесной степенью превращения реагента, т.е. Отношением остаточного равновесного количества этого реагента к его начальному количеству, константой равновесия.

Константа равновесия зависит от природы реагентов и от температуры. Она связана с изменением стандартной энергии Гиббса хим. Реакции уравнением

ΔG0= - RTlnK

Вопрос 25 Что характеризует константа равновесия…

Константа равновесия характеризует смещение обратимой химической реакции в сторону образования продуктов реакции или исходных веществ. Константа равновесия любой реакции зависит в первую очередь от температуры.

Вопрос 26 Дайте определение скорости хим. реакции…

Скорость химической реакции – это изменение концентрации исходных веществ или продуктов реакции за единицу времени. О скорости реакции можно судить по изменению концентрации как вступившего в реакцию, так и образовавшегося вещества.
Скорость зависит от:

1. Природы вещества

2. Площади соприкосновения

3. Степени измельченности (для кристаллов)

4. Температуры (повышение температуры на каждые 10 градусов ускоряет реакцию в 2-4 раза) правило Вант - Гоффа

5. Давления

6. Использования катализаторов или ингибиторов (вещества которые ускоряют/замедляют химическую реакцию, но сами в ней не участвуют)

Энергия активации – энергия необходимая для перевода 1 моль вещества из неактивного состояния в активное. Она зависит от природы вещества. При одинаковых условиях наибольшую скорость имеет та реакция, энергия активации которой меньше.

Для осуществления реакции молекулы при столкновении должны быть определенным образом ориентированы и обладать достаточной энергией. Вероятность надлежащей ориентации при столкновении характеризуют с помощью энтропии активации.

Вопрос 27 Явление катализа…

Катализ – ускорение химического процесса. Катализатор – это вещества, участвующие в химической реакции, увеличивающие ее скорость, оставшийся к концу реакции неизменным.

В зависимости от агрегатного состояния катализатора и реагирующих веществ различают катализ гомогенный (процесс, в котором катализатор и реагенты находятся в одной фазе) и гетерогенный (процесс, в котором катализатор и реагенты находятся в разных фазах, протекает на поверхности раздела фаз).

Основные закономерности каталитических реакций:

1 катализатор ускоряет только термодинамический реакции ΔGх.р. < 0

2 катализатор не влияет на положение равновесия, он только способствует ускорению достижения равновесия

3 активизация реагента происходит как за счет образования промежуточных соединений, так и за счет атсорции реагента на поверхности катализатора.

4 Основной причиной ускорения каталитической реакции является понижение Е акт.

5 Важнейшее свойство катализаторов – его селективность (избирательность).

Вопрос 28 В чем сущность катализа…

Смотри вопрос 27

Особенность каталитической реакции заключается в том, что происходит изменение механизма реакции. Они многостадийны à один высокий энергетический барьер заменяется несколькими низкими.

Вопрос 29 В чем сущность явления гидролиза соединений….

Без изменения степени окисления элементов обычно протекает гидролиз. В общем случае под гидролизом понимают реакции обменного разложения между водой и соответствующим соединением.

Механизм гидролиза для разных типов соединений весьма различен.

Гидролиз соединений, распадающихся в воде на ионы, гидролиз солей:

1 Соль, образованная сильным основанием и сильной кислотой, гидролизу не подвергается:

2 Соль, образованная сильным основанием и слабой кислотой, подвергается гидролизу по аниону, среда щелочная:

3 Соль, образованная слабым основанием и сильной кислотой, подвергается гидролизу по катиону, среда кислая pH<7:

4 Соль, образованная слабым основанием и слабой кислотой, подвергается гидролизу почти до конца (необратимо) pH зависит от относительной силы образования кислоты и основания:

Гидролиз ковалентных соединений:

При гидролизе ковалентных соединений образуется две кислоты pH<7 среда кислая. Уравнение диссоциации не пишем, т. к. ковалентное соединение в воде на ионы практически не распадается. Из двух кислот, одна бескислородная, другая – кислородосодержащая.

Факторы гидролиза:

1 Гидролиз принадлежит к числу обратимых процессов, поэтому положение его равновесия может быть смещено изменением концентрации реакции и температурой раствора. Разбавляя раствор, т.е. повышая в нем отношение концентрации воды можно увеличить степень гидролиза соли. (добавляя в раствор щелочь или кислоту, можно подавить гидролиз реакции).

2 Влияние температуры

Степень диссоциации воды растет с ростом температуры, поэтому при нагревании раствора концентрация ионов Н+ и ОН- будет расти, что увеличит вероятность образования молекул слабых кислот и оснований. Повысит степень гидролиза.

Вопрос 30 Сравните гидролиз соединений…

Вопрос 31 Обсудите гидролиз…

При добавлении кислоты в раствор, имеющий кислую среду, либо щелочи, в щелочную среду, можно подавить гидролиз реакции и равновесие сместиться в сторону обратной реакции.

Вопрос 32 Как количественно обсудить окислительные и восстановительные…

О направлении ОВР можно судить по изменению энергии Гиббса. Для количественной оценки окислительно-восстановительной активности веществ, находящихся в растворах или соприкасающихся с ними, используются так называемые электродные или окислительно-восстановительные потенциалы. Стандартный электродный потенциал характеризует окислительные свойства системы.

Сущность возникновения электродного потенциала заключается в том, что если пластинку металла поместить в раствор, содержащий его ионы, то между металлом и раствором возникнет разность потенциалов, называемая электродным потенциалов. Эта разность зависит от природы и концентрации ионов в растворе, а также от температуры.

ЭП связан с энергией Гиббса следующим уравнением: ΔG^o= -nFE^o

где n это количество молей электронов на моль продуктов, а F является постоянной Фарадея, ~96485 Кл/моль. Таким образом, применимы следующие правила:

если E^o> 0, тогда процесс самопроизвольный

если E^o< 0, тогда процесс несамопроизвольный

Различают три типа окислительно-восстановительных реакций:

Межмолекулярные – это реакции, в которых окислитель и восстановитель находятся в разных веществах.

Внутримолекулярные – это реакции, при которых в одном и том же соединении атомы одного элемента являются окислителями, а другого восстановителями.

Реакции диспропорционирования или самоокисления – это реакции, при которых в одном и том же веществе атомы одного и того же элемента являются и окислителем и восстановителем.

Вопрос 33 Приведены Е полуреакций будет ли протекать реакция….

Реакция будет протекать так как если E^o=1,333-0,771=0,562В>0

Вопрос 34 Какая из приведенных систем…

Вопрос 35 Приведены Е полураекций, оксоманганат (VII) калия…

Вопрос 36 Рассмотрите строение молекулы водорода…

Водород — H₂ — лёгкий бесцветный газ без запаха и вкуса. В смеси с воздухом или кислородом горюч и взрывоопасен. Не токсичен. Растворим в этаноле и ряде металлов: железе, никеле, титане, платине. Поскольку водород - самый легкий газ, то он обладает высокой теплопроводностью, температура кипения −252,76 °C, удельная теплота сгорания 120,9·106 Дж/кг, малорастворим в воде — 18,8 мл/л.

Получение водорода