Практическое занятие 5: Термохимия и термохимические расчеты. Цель занятия: Изучение фундаментальных законов и основных понятий химической термодинамики для понимания способов и возможностей управления процессами

Цель занятия: Изучение фундаментальных законов и основных понятий химической термодинамики для понимания способов и возможностей управления процессами, используемыми в современной промышленности. Формирование и закрепление навыков расчета термодинамических функций и анализа состояния химических систем.

План занятия

1. Организационный этап

2. Контроль исходного уровня знаний

3. Решение задач по теме занятия, формирование навыков решения задач

4. Самостоятельная работа студентов

Требования к знаниям

1. Основные понятия химической термодинамики

2. Стандартные условия в химической термодинамике

3. Энтальпия химической реакции

4. Закон Гесса и следствия из него

5. Энтропия системы и ее изменение в различных процессах

6. Уравнение Гиббса. Роль энтальпийного и энтропийного факторов в определении возможности самопроизвольного протекания процесса

Требования к умениям

§ Уметь характеризовать химическую реакцию по ее тепловому эффекту

§ Уметь рассчитывать тепловой эффект химической реакции на основании следствия из закона Гесса

§ Уметь определять изменение энтропии системы расчетным (на основании следствия из закона Гесса) и аналитическим методом

§ Уметь определять и рассчитывать изменение энергии Гиббса в химической реакции

§ Уметь определять направление самопроизвольного протекания процесса расчетным и аналитическим методом

§ Уметь рассчитывать температуру начала реакции

Рекомендации студентам по подготовке к занятию

1. При подготовке к занятию следует изучить лекционный материал и литературу из приведенного перечня.

2. Ознакомиться со способами определения основных характеристик и принципами, положенными в основу решения задач [5, стр. 54 – 56].

3. Выполнить контрольные задания [5, стр. 57].

Примеры задач для решения на занятии

1. Вычислите, сколько теплоты выделится при сгорании 165 л ацетилена С₂Н₂, если продуктами сгорания являются диоксид углерода и пары воды?

2. Определите, возможно ли протекание реакции восстановления в стандартных условиях:

Fe₃O₄ (к) + СО (г) = 3FeO (к) + СО₂ (г); DН_х.р. = + 34,5 кДж

3. Напишите термохимическое уравнение и вычислите DН⁰₂₉₈, если при образовании 6 г сульфида кальция выделилось 40 кДж.

4. Вычислите теплоту образования гидроксида кальция, исходя из следующих термохимических уравнений:

Са (к) + ½ О₂ (г) = СаО (к); DН_х.р. = – 635,6 кДж

Н₂ (г) + ½ О₂ (г) = Н₂О (ж); DН_х.р. = – 285,84 кДж

СаО (к) + Н₂О (ж) = Са (ОН) ₂ (к); DН_х.р. = – 65,06 кДж

5. Напишите термохимическое уравнение реакции и вычислите DН⁰₂₉₈, если при образовании 34 г хлорида хрома выделилось 121кДж.

6. Вычислите, при какой температуре начнется диссоциация пентахлорида фосфора, протекающая по уравнению:

PCl₅ (г) ⇄ PCl₃ (г) + Cl₂ (г); DН⁰₂₉₈ = + 92, 59 кДж

Контроль результатов учебной деятельности

Для закрепления сформированных в ходе изучения темы навыков и умений студенты выполняют домашнюю работу по теме «Химическая термодинамика». Домашняя работа выдается в конце текущего занятия, носит индивидуальный характер. Срок выполнения работы – не более двух недель со дня получения. При досрочной сдаче работы (в течение 1 недели с момента получения) начисляются бонусные баллы. При несвоевременной сдаче работы назначаются штрафные баллы. Пример домашней работы приведен в приложении 4, варианты и методические указания к выполнению – в [6, стр. 41 – 45].

В результате освоения темы студент должен:

знать:фундаментальные положения химической термодинамики, закон Гесса,

иметь представление: об энергетических эффектах химических реакций, энтальпии химической реакции, энтропии и ее изменении при химической реакции, энергии Гиббса;

уметь: производить расчеты термодинамических функций на основе законов термодинамики и оценивать состояние системы

Рекомендуемая литература:

1. Глинка, Н.Л. Общая химия: учеб. пособие / Н. Л. Глинка; под ред. А. И. Ермакова. – М.: Интеграл-Пресс, 2009. – 728 с.

2. Коровин Н.В. Общая химия: учеб. рек. Мин. обр. РФ/ Н.В. Коровин. – М.: Высшая школа, 2009. – 558 с.

3. Глинка, Н.Л. Задачи и упражнения по общей химии: учеб. пособие: рек. Мин. обр. РФ/ Н.Л. Глинка. – Л.: Химия, 2006. – 240 с.

4. Ахметов, Н.С. Лабораторные и семинарские занятия по общей и неорганической химии: Учеб. пособие: Рек. Мин. обр. РФ / Ахметов Н.С., Азизова М.К., Бадыгина Л.И. - М.: Высш. шк., 2002. - 368с. с.

5. Охотникова Г.Г. Химия. Практические занятия. Учебное пособие для студентов направления подготовки 140400.62 «Электроэнергетика и электротехника» / Г.Г. Охотникова. – Благовещенск: Изд-во АмГУ, 2014. – 132 с.

6. Охотникова Г.Г. Химия. Методические указания к самостоятельной работе студентов и задания для контроля по курсу химии / Г.Г. Охотникова. – Благовещенск: Изд-во АмГУ, 2014. – 112 с.

7. Тестовые задания по общей и неорганической химии с решениями и ответами: учеб. пособие / Р. А. Лидин [и др.]. – М.: БИНОМ; М.: Лаборатория знаний, 2004. – 231 с.

8. Родина, Т.А. Практикум по общей и неорганической химии: учеб. пособие/ Т.А. Родина, А.В. Иванов, В.И. Митрофанова; АмГУ, ИФФ. – Благовещенск: Изд-во Амур. гос. ун-та, 2008. – 208 с.