Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

Воронежский государственный архитектурно-строительный университет

Кафедра химии

269

Закономерности протекания химических реакций. Электрохимические процессы

Методические указания

к выполнению лабораторных и контрольных работ по химии

для студентов 1-го курса ВГАСУ специальности 220301 –

«Автоматизация технологических процессов

и производств (в строительстве)»

Воронеж 2006

Составители О.В. Артамонова, В.В. Шаталова

УДК 54.00

ББК 24.00

Закономерности протекания химических реакций. Электрохимические процессы [Текст] : метод. указания к выполнению лаб. и контр. работ по химии для студ. спец. 220301 / Воронеж. гос. арх. -строит. ун-т; сост.: О.В. Артамонова, В.В. Шаталова. – Воронеж, 2006. – 28 с.

Даны задания, которые помогут студентам самостоятельно подготовиться к лабораторным и контрольным работам по химии.

Предназначены для студентов специальности - 220301 «Автоматизация технологических процессов и производств (в строительстве)».

Табл. 3. Библиогр.: 2 назв.

Печатается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного архитектурно-строительного университета

Рецензент – О.Р. Сергуткина, к.х.н., доц., кафедры химии ВГАСУ

Введение

В предлагаемых методических указаниях даны разработки по самоподготовке по химии для студентов дневной формы обучения специальности «Автоматизация технологических процессов и производств (в строительстве)».

Самостоятельная работа студентов является важнейшим этапом переработки учебной информации в прочные и глубокие знания. Таким образом, задача данных методических указаний – научить студентов самостоятельно готовиться к лабораторным и контрольным работам, развивать у них способность к логическому мышлению, анализу и обобщению материала лекций и учебника.

Содержание указаний соответствует программе курса «Химия» и включает разделы: «Энергетика и направленность химических процессов», «Химическая кинетика и равновесие», «Химическая активность металлов», «Электродные потенциалы и электродвижущие силы», «Коррозия и защита металлов».

Для успешного выполнения лабораторных работ необходима предварительная подготовка. Данные указания должны помочь студентам при разборе, осмысливании домашних заданий и явиться практическим руководством к выполнению и подготовке контрольных работ. Перед каждой темой даны краткие необходимые теоретические сведения по изучаемым вопросам. Предлагаемые для самостоятельного решения упражнения позволят закрепить изучаемый материал.

Актуальность указаний заключается в том, что число учебных часов аудиторных лабораторных занятий ограничено, поэтому теоретическая подготовка к ним идет в основном при самостоятельном изучении материала

Тема 3. Энергетика и направленность химических процессов

Раздел химии, изучающий энергетику химических процессов, называется химической термодинамикой.

Термодинамика, не вскрывая механизма процесса, позволяет определить: тепловые изменения, сопровождающие реакции и позволяющие рассчитывать тепловые балансы процессов, энергетическую возможность и направленность протекания химических реакций при заданных условиях; выбор оптимального режима прохождения процессов, то есть выбор температуры, давления и концентрации исходных веществ. Термодинамика применяется к системам, находящимся в равновесии, и рассматривает только начальные и конечные их состояния.

Основной параметр, характеризующий энергетическое состояние системы – внутренняя энергия системы (ΔU), изменение которой в ходе процесса определяется количеством полученной теплоты (Q) и работой (А), совершенной в ходе процесса:

ΔU = Q ─ A. (3.1)

Применительно к химическим процессам, совершающимся при Р-const и Т- const, тепловой эффект выражают через энтальпию - ∆Н. В ходе реакции работа совершается только за счет части полученной системой теплоты. Другая часть теплоты, не превращенная в работу, идет на изменение энергетического состояния системы. Это положение выражается уравнением

ΔH = ΔG + TΔS. (3.2)

Количество теплоты (ΔH), которое не превращается в работу, представляется слагаемым – ТΔS, где ΔS – изменение энтропии системы. Величина ΔG – это та часть энергии, за счет которой в данных условиях может совершаться работа (ΔG – изобарно-изотермический потенциал или энергия Гиббса).

Так как самопроизвольные процессы совершаются в направлении уменьшения энергетического запаса системы, то получаемое при расчетах по уравнению (3.2) отрицательное значение величины ΔG указывает на самопроизвольное течение реакции. Таким образом, по знаку величины ΔG определяется направленность процесса в заданных условиях.