химический каталог




Химия. 2400 задач для школьников и поступающих в вузы

Автор Н.Е.Кузьменко, В.В.Еремин

ение между реагентами и продуктами реакции, но отражают реальные количества веществ (в молях или кмолях). Именно поэтому стехиометрические коэффициенты в термохимических уравнениях могут быть и дробными.

2400 задач по химии для школьников и поступающих в вузы 57

Глава 5. Изменения энергии в химических реакциях

В основе термохимических расчетов лежит ключевая идея, сформулированная Г. И. Гессом: тепловой эффект 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. Вышеприведенная формулировка впоследствии стала называться законом Гесса. По сути, это — одна из формулировок первого закона термодинамики (см. выше), поскольку в соответствии с ним энергия не возникает из ничего и не исчезает.

Особенно удобно проводить термохимические расчеты, пользуясь положением, непосредственно вытекающим из закона Гесса: тепловой эффект химической реакции равен разности суммы теп-лот образования продуктов реакции и суммы теплот образования исходных веществ (суммирование проводится с учетом числа молей веществ, участвующих в реакции, т. е. стехиометрических коэффициентов в уравнении протекающей реакции):

" ;

где Qi и Qj — теплоты образования продуктов реакции и исходных веществ соответственно; vf и — стехиометрические коэффициенты в правой и левой частях термохимического уравнения соответственно.

Аналогичным образом можно записать:

ДЯ- 5>,ДЯ(- 5>,ДЯ;, (5.7)

* J

где ДЯ — изменение энтальпии соответствующей реакции, ДЯ, и ДН; — энтальпии образования продуктов реакции и исходных веществ соответственно.

Наконец, очень важно отметить, что изменение энтальпии характерно не только для химических реакций, но и при других превращениях. Так, например, фазовые превращения (плавление, испарение, сублимация — см. гл. 4) всегда приводят к изменению энтальпии.

Рекомендуемая литература: [Кузьменко, Дрофа, 1997, § 5], [Куэьмеадо, «JCK, 1998, гл. 5], [Третьяков, § 15—16], [Фримантл, т. 1, с. 2вв-2вЗ], [Вабков, 1998, гл. 6.1].

58 2400 задач по химии для школьников и поступающих в вузы 1. Теоретические основы химии

§ 5.1. Типовые задачи с решениями

Задача 5-1. Установлено, что максимальная механическая работа, которая может быть совершена человеком в результате окисления 1 г глюкозы кислородом, равна 6,5 кДж (с учетом КПД живого организма). При этом выделяется теплота, равная 9,5 кДж. Какая масса глюкозы должна окислиться в организме, чтобы человек мог поднять груз массой т — 15 кг на высоту h — 2 м 10 раз и сколько при этом он потеряет энергии (рис. 5.1)?

Решение. Механическая работа по поднятию груза определяется формулой А = nmgh, где п — число поднятий, g — ускорение свободного падения, равное 9,8 м/с2. Таким образом, Л = 2,94 кДж. Следовательно, для совершения этой работы в организме окисляется в результате реакции

СбН12Об + 602 = 6С02 + 6Н20 + 2800 кДж/моль

приблизительно 2,94 кДж/6,5 кДж/г ~ 0,5 г глюкозы и выделяется теплота Q — 9,5 кДж/г • 0,5 г = 4,75 кДж.

В биологических системах теплота обычно отдается системой во внешнюю среду, а работа совершается системой за счет убыли внутренней энергии (рис. 5.1). Поэтому первый закон термодинамики (5.1) можно переписать в видеAU = -Q-A

и, следовательно, убыль внутренней энергии организма в результате окисления глюкозы составляет

AU = -4,75 кДж - 2,94 кДж = -7,7 кДж.

77777777777

Разобранная задача показывает, что первый закон термодинамики применим не только к чисто химическим, но также и к биологическим системам] С помощью достаточно несложных расчетов можно получить важные сведения о процессах обмена веществ и энергии в организмах. Интересно отметить, что из наблюдений таких процессов немецкий врач (не химик и не физик!) Ю. Май-ер впервые сформулировал 1-й закон термодинамики (1840).

Ответ. 0,5г;7,7кДж.

2400 задач по химии для школьников и поступающих в вузы 59

Глава 5. Изменения энергии в химических реакциях

— 2400 ЗАДАЧ ПО *"*ЦЦ для школьников и поступающих в вузы

_ !• Теоретические основы химии

2400 задач по химии для школьников и поступающих в вузы Глава 5. Изменения энергии в химических реакциях

61

Этот же процесс можно провести в две стадии: сначала превратить моль черного фосфора в моль белого:

а затем — сжечь белый фосфор:

Р(6) + 5/402 = 1/2Р205 + 760,1 кДж/моль. По закону Гесса

722,1 = Q + 760,1, ' откуда Q = -38 кДж/моль.

Ответ. -38 кДж/моль.

Задача 5-5. При сжигании этановой кислоты в кислороде выделилось 235,9 кДж теплоты и осталось 10,0 л непрореагировавшего кислорода (измерено при давлении 104,1 кПа и температуре 40 °С). Рассчитайте массовые доли компонентов в исходной смеси, если известно, что теплоты образования оксида углерода (IV), паров воды и этановой кислоты составляют 393,5 кДж/моль, 241,8 кДж/моль и 484,2 кДж/моль соответственно.

Решение. Этановая (уксусная) кислота сгорает по уравнению

СН3СООН + 202 = 2С02 + 2Н20 + Q. По закону Гесса

О - «Эсер*00»)+ 2 -

страница 16
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134

Скачать книгу "Химия. 2400 задач для школьников и поступающих в вузы" (10Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
цемент м400
распродажа кроватей 120х200
установка litened 50-25 в самаре
стоимость работ диагностики чиллера

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(25.05.2017)