1 Основные понятия термодинамики: система, фаза, виды и параметры состояния систем, виды процессов. Определите энтальпию реакции спиртового брожения глюкозы
C6H12O6 ферменты 2C2H5OH +2CO2
ΔН0298(C6H12O6) = -1273,0 кДж/моль
ΔН0298(C2H5OH ) = -1366,91 кДж/моль
ΔН0298(CO2) = -393,5 кДж/моль
2 Первый закон термодинамики для изохорного и изобарного процессов. Энтальпия.
Определите энтальпию реакции: NH3(Г)+ HCl(Г)= NH4Cl(ТВ)
ΔН0298(NH4Cl(ТВ)) = -92,3 кДж/моль
ΔН0298(NH3(Г)) = -46,2 кДж/моль
ΔН0298(HCl(Г) = -313,6 кДж/моль
3 Термохимия. Экзо - и эндотермические реакции. Термохимические уравнения, их особенности.
Определите какая из данных реакций экзо - , а какая эндотермическая? Ответ обоснуйте.
N2 + O2 « 2 NO ΔН = +80 кДж
N2 + 3Н2 « 2 NH3 ΔН = -88 кДж?
4 Энтальпия образования, разложения, сгорания, растворения.
Определите энтальпию образования этилена по уравнению горения этилена:
С2Н4 +3O2 ®2CO2 + 2Н2О ΔН =-1408,0 кДж
ΔН0298(CO2) = -393,5 кДж/моль
ΔН0298(Н2О) = -285,8 кДж/моль
5 Основные законы термохимии: закон Гесса и следствие из него.
Определите энтальпию реакции: СS2(г) ® CO2(г) + 2 SO2(г)
ΔН0298(CO2) = -393,5 кДж/моль
ΔН0298(СS2(г)) = 115,3 кДж/моль
ΔН0298(SO2(г)) = -296,9 кДж/моль
6 Второй закон термодинамики. Самопроизвольные процессы. Свободная и связанная энергия. Энтропия.
Объясните изменение энтропии в процессах:
а) N2(г) + 3Н2(г) ® 2 NH3(г)
б) С(ТВ) + Н2О(г) ®CO(г) + Н2(г)
7 Типы химической связи. Агрегатные состояния веществ, их общая характеристика.
Баллон емкостью 30 л содержит I кг СО2. Вычислите давление в баллоне при 20°С.
8 Газообразное состояние вещества. Идеальный газ. Основные законы идеального газа.
Определите объем водорода массой 20г., находящегося при 20°С под давлением 97390 Па.
9 Реальные газы. Критическое состояние. Изотерма реального газа. Сжижение газов, применение в пищевой промышленности.
Рассчитайте молярную массу газа, если 3,5 г. Его при 0°С и давлении 25310 Па занимают объем 11,2 л.
10 Жидкое состояние вещества. Свойства жидкостей: изотропность. Внутреннее строение, ассоциация. Температура кипения.
Вычислите динамическую вязкость бензола при 20°С, если он протекает через вискозиметр за 91,5 с. Время прохождения такого же объема воды при той же температуре - 2 мин.
11 Поверхностное натяжение жидкостей. Методы определения. Поверхностно-активные вещества. Их роль в технологии продукции общественного питания: эмульгирование, пенообразование.
Вычислите поверхностное натяжение раствора этилового спирта при 24°С, если при выпускании из сталагмометра масса 57 капель составила 4,6218 • 10-3 кг, а масса 29 капель воды составила 4,6386 •кг. [σ(Н2О) = 72,13•103н/м]
12 Вязкость жидкостей и её зависимость от различных факторов. Методы определения относительной вязкости. Влияние вязкости на качество пищевых продуктов.
Вычислите вязкость оливкового масла при 20°С, если оно протекает через вискозиметр за 5 минут 49 секунд, а для того же объем воды при тех же условиях требуется 4 секунды. Плотность оливкового масла 914,18 кг/м3, вязкость воды 0,01 П (1•10-3кг/м•с).
13 Твердое состояние вещества. Кристаллическое и аморфное состояние веществ.
Объясните причину повышения температуры раствора при растворении едкого натра в воде и понижении температуры раствора при растворения хлористого натрия в воде.
14 Скорость химической реакции. Факторы, влияющие на скорость.
Вычислите, во сколько раз увеличится скорость реакции, протекающей в газовой фазе, при повышении температуры от З0 до 80°С, если температурный коэффициент равен 2.
15 Зависимость скорости реакции от температуры. Правило Вант-Гоффа.
Вычислите, во сколько раз уменьшится скорость реакции, протекающей в газовой фазе, если понизить температуру от 120° до 60°С. Температурный коэффициент равен 3.
16 Зависимость скорости химической реакции от концентрации реагирующих веществ. Закон действующих масс.
На основании закона действующих масс запишите формулы скорости
для химических, реакций:
а) CO(г) + Сl2(г) ↔ COСl2(г)
б) C12H22O11(р-р) + H2О(ж) ↔ 2 C6H12O6(р-р)
в) C(тв) + O2(г)↔ CO2(г)
17 Катализ и катализаторы. Положительный и отрицательный катализ.
Как изменится скорость прямой реакции 2NО + О2 ↔ 2NО2 ,протекающей в газовой фазе, если увеличить концентрацию кислорода в 2 раза?
18 Ферменты, их роль при производстве и хранении пищевых продуктов.
Как изменится скорость прямой реакции 2 NH3 + 3Cl2 ↔ N2 + 6HCl, протекающей в газовой фазе, если концентрацию аммиака увеличить в 4 раза?
19 Химическое равновесие. Обратимые и необратимые реакции. Константа равновесия, её физический смысл.
Напишите выражение константы равновесия для реакции:
FeCl3 + 3KCNS↔ Fe(CNS)3 + 3KCl
20 Принцип Ле Шателье. Влияние температуры, давления и концентрации на смещение химического равновесия.
В какую сторону сместится равновесие реакций:
CO + 2H2↔ CH3OH ΔН = -113,13 кДж
2SO2 + O2↔SO3 ΔН = -176,8 кДж
2H2S↔2H2 + S2 ΔН = -41,9 кДж
при понижении температуры?
21 Растворимость газов в жидкостях, зависимость от температуры и давления
Определите осмотическое давление раствора, содержащего 12 г мочевины, CO(NH2)2 в 2 л раствора, при 20°С.
22 Растворимость жидкостей, её виды. Экстракция, её практическое применение в технологических процессах.
Определите осмотическое давление раствора, содержащего 9 г. фруктозы С6Н12О6 в 400 см3 раствора, при 25°С.
23 Растворимость твердых веществ, зависимость от температуры и степени измельчения.
Осмотическое давление раствора, содержащего 0,3680 г. мочевины в 200 см3, при 20°С имеет значение74630 Па. Определите молярную массу мочевины.
24 Диффузия. Зависимость скорости диффузии от различных факторов. Влияние скорости диффузии на количество экстрактивных веществ, выделяемых мясом, рыбой, овощами при различных технологических режимах обработки.
Осмотическое давление раствора, содержащего 7,5 г. сахара в 625 см3, при 12°С имеет значение 8,307• 104 Па. Определите молярную массу сахара.
25 Осмос и осмотическое давление. Закон Вант-Гоффа. Значение осмоса. Плазмолиз и тургор в живых клетках. Значение осмоса в процессах усвоения пищи микроорганизмами при консервировании пищевых продуктов.
В концентрированном сахарном растворе с Росм= 3• 105 Па происходит плазмолиз клеток почти всех микроорганизмов. Определите молярную концентрацию данного раствора при 25°С; объем раствора 2,5 л.
26 Давление пара над раствором. Первый закон Рауля.
В 100 г. этилового спирта растворено 39 г. бензола С6Н6. Рассчитайте повышение температуры кипения этого раствора, если эбулиоскопическая константа спирта равна 1,11°С.
27 Замерзание и кипение растворов. Второй закон Рауля.
В 100 г. бензола растворено 2,56 г. нафталина С10Н8. Рассчитайте понижение температуры замерзания этого раствора, если криоскопическая константа бензола равна 5,2°С.
28 Основные положения теории электролитической диссоциации.
В растворах каких электролитов можно обнаружить хлорид-ионы: NaCl, NaClO, KClO3, BaCl2?
29 Степень диссоциации, её зависимость от температуры и концентрации раствора. Константа диссоциации, не зависимость этой величины от концентрации раствора. Сильные и слабые электролиты.
Определите концентрацию ионов гидроксида, величину рН и среду раствора, если концентрация ионов водорода равна:
а) 10-9 моль/л, б) 10-2 моль/л.
30 Диссоциация воды. Ионное произведение воды. Нейтральная, кислая, щелочная среда. Водородный показатель.
Определите концентрацию ионов гидроксида, величину рН и среду раствора, если концентрация ионов водорода равна:
а) 10-3 моль/л, б) 10-12 моль/л.
31 Буферные растворы, в том числе тканевых жидкостей, крови, молока. Их значение
Определите концентрацию ионов гидроксида, величину рН и среду раствора, если концентрация ионов водорода равна:
а) 10-4 моль/л, б) 10-8 моль/л.
32 Общие свойства пограничных слоев. Термодинамическая характеристика поверхности.
33 Определение адсорбции, ее сущность. Характеристика процесса: зависимость от температуры, площади поверхности; избирательный характер.
34 Адсорбция на поверхности раствор-газ, Уравнение Гиббса, его анализ. Поверхностно-активные и поверхностно-неактивные вещества.
Выбрать правильный ответ и пояснить его:
Вопрос | Ответ |
Для ПАВ является верным выражение: | 1. dσ/dC<0; Г>0 2. dσ/dC=0; Г=0 3. dσ/dC>0; Г<0 |
35 Адсорбция газов и растворенных веществ твердым адсорбентами. Строение твердой поверхности, примеры твердых адсорбентов. Зависимость адсорбции от величины поверхности адсорбента, его природы.
Выбрать правильный ответ и пояснить его:
Вопрос | Ответ |
Какие вещества энергично адсорбирует уголь? | 1. воду 2. бензол 3. оба ответа правильные |
36 Зависимостъ адсорбции от свойств твердой поверхности. Гидрофильные и гидрофобные поверхности.
Выбрать правильный ответ и пояснить его:
Вопрос | Ответ |
Какие вещества энергично адсорбирует силикагель? | 1. воду 2. бензол 3. спирт 4. все из перечисленных |
37 Применение адсорбции в технологических процессах осветления мясных и рыбных бульонов, фруктово-ягодных сиропов, при использовании пищевых красителей, при производстве сахара, глюкозы, вин, ионитного молока, очистки питьевой воды.
38 Использование адсорбции в санитарии: роль мыла и синтетических моющих веществ при соблюдении правил личной гигиены работниками предприятий общественного питания и санитарных требований, предъявляемых к посуде и инвентарю.
39 Значение адсорбции при хранении продовольственного сырья и пищевых продуктов. Соблюдение правил товарного соседства, влажностного режима хранения, воздухообмена /для удаления летучих посторонних веществ/.
40 Понятие о дисперсных системах. Степень дисперсности и удельная поверхность. Классификация по степени дисперсности: грубо-дисперсные системы, коллоидные растворы /золи/, истинные растворы, растворы полимеров.
Выбрать правильный ответ и пояснить его:
Вопрос | Ответ |
К каким системам относятся коллоидные растворы? | 1. к гомогенным 2. к микрогетерогенным 3. к гетерогенным |
41 Золи: общая характеристика. Методы получения коллоидных растворов: диспергирование, конденсация, пептизация.
Выбрать правильный ответ и пояснить его:
Вопрос | Ответ |
К какому методу относится ультразвуковое дробление? | 1. конденсация 2. диспергирование 3. пептизация 4. другой метод (Какой?) |
42 Очистка золей: диализ и электродиализ. Улътрафильтрация - основа мембранных технологий. Вымачивание соленых продуктов, очистка пищевого желатина.
Написать мицеллу золя сульфида марганца (реакция обмена между сероводородом и хлоридом марганца), если в избытке хлорид марганца.
43 Коагуляция золей. Факторы, вызывающие коагуляцию. Количественные характеристики процесса коагуляции.
Выбрать правильный ответ и пояснить его:
Вопрос | Ответ |
Какие ионы будут вызывать коагуляцию золя гидроксида железа (ΙΙΙ)? | 1. Na+ 2. Fe3+ 3. Cl- |
44 Электрокинетические явления. Электроосмос и электрофорез, их использование.
Написать мицеллу золя сульфида цинка (реакция обмена между сероводородом и сульфатом цинка), если в избытке сероводород.
45 Молекулярно-кинетические свойства дисперсных систем: броуновское движение, диффузия, осмотическое давление. Седиментация.
Выбрать правильный ответ и пояснить его:
Вопрос | Ответ |
Чем объясняется низкое осмотическое давление в золях? | 1. присутствием стабилизатора 2. низкой частичной концентрацией 3. низкой степенью дисперсности 4. другими причинами (если да, то какими?) |
46 Оптические свойства золей: опалесценция, эффект Фарадея - Тиндаля, окраска
Выбрать правильный ответ и пояснить его:
Вопрос | Ответ |
Какой цвет имеет золь серы в отраженном свете? | 1. красноватый 2. голубоватый 3. зеленоватый 4. иной (если да, то какой?) |
47 Понятие об агрегативной и кинетической устойчивости коллоидных pacтворов.
Написать мицеллу золя иодида свинца (ΙΙ) (реакция обмена между нитратом свинца (ΙΙ) и иодидом калия), если в избытке иодид калия.
48 Эмульсии: понятие, классификация. Строение эмульсий. Устойчивость, природа и роль эмульгатора.
Выбрать правильный ответ и пояснить его:
Вопрос | Ответ |
Для каких эмульсий белки являются эмульгаторами? | 1. «масло в воде» 2. «вода в масле» 3. оба ответа правильные. |
49 Получение и общие свойства эмульсий. Деэмульгирование.
50 Пищевые эмульсии: молоко, сливки, сливочное масло, маргарин, соусы, их состав и строение.
Выбрать правильный ответ и пояснить его:
Вопрос | Ответ |
К какому типу эмульсий относится майонез? | 1. «масло в воде» 2. «вода в масле» 3. оба ответа правильные. |
51 Пены: понятие, строение и устойчивость. Роль пенообразователей. Получение и разрушение пен. Твердые пены
Выбрать правильный ответ и пояснить его:
Вопрос | Ответ |
Каким методом получают газированную воду? | 1. взбалтыванием 3. конденсационным 4. всеми перечисленными методами. |
52 Пищевые пены: понятия, виды, их состав и строение, влияние на консистенцию пищи.
53 Порошки, суспензии, пасты: понятия, строение. Пищевые продукты, относящиеся к ним. Влияние размера частиц на качество: значение в технологических процессах и рационе питания. Методы получения
54 Аэрозоли, дымы, туманы: понятия. Значение аэрозолей в пищевой промышленности. Загрязнение окружающей среды эмульсиями, пенами, аэрозолями; их разрушение.
55 Жиры. Гидролиз и эмульгирование жиров.
Выбрать правильный ответ и пояснить его:
Вопрос | Ответ |
К какому процессу относится омыление жиров? | 1. эмульгирование 2. плавление 3. щелочной гидролиз |
56 Углеводы: понятие, виды. Брожение глюкозы. Гидролиз и инверсия сахарозы. Гидролиз и клейстеризация крахмала. Использование этих процессов в пищевой промышленности и общественном питании.
Выбрать правильный ответ и пояснить его:
Вопрос | Ответ |
какой системой является крахмальный клейстер? | 1. суспензия 2. золь 3. раствор высокомолекулярного вещества. |
57 Белки: понятие, виды. Гидролиз, набухание и денатурация белков. Использование этих процессов при производстве продукции общественного питания.
Выбрать правильный ответ и пояснить его:
Вопрос | Ответ |
Какие вещества являются конечными продуктами гидролиза белков? | 1. альбумозы; 2. α-аминокислоты; 3. дипептиды; 4. углекислый газ, вода и аммиак. |
58 Набухание полимеров. Факторы, влияющие на набухание. Значение набухания. Использование процессов набухания при замесе теста.
Выбрать правильный ответ и пояснить его:
Вопрос | Ответ |
Как кислая среда влияет на набухание пищевых полимеров? | 1. положительно 2. отрицательно 3. не влияет |
59 Пищевые студни: понятие, получение, значение, использование при производстве продукции общественного питания.
60 Синерезис студней: понятие, структурные изменения. Факторы, оказывающие влияние на скорость синерезиса. Практическое значение синерезиса.
Примеры решения задач
Для успешного усвоения курса физической и коллоидной химии и успешного выполнения контрольных заданий необходимо разобрать решение типовых задач.
Молекулярно кинетическая теория
агрегатных состояний веществ
Пример 1. При 27°С и 106600 Па масса 380 см3 газа равна 0,4550 г. Определить молекулярную массу (кг) газа.
Решение. Выразим все величины в системе СИ:
m = 0,4550 г = 0,455.10-3 кг;
V = 380 см3 = 380.10-6 м3;
Т = 273 + 27 = 300 К
Из уравнения 
определяем 
Термодинамика. Термохимия. Закон Гесса
Пример 2. Определить теплоту сгорания этилена
С2Н4 + 3О2 ® 2СО2 + 2Н2О + Q
Исходя из следующих данных:
2Cгр + 2Н2 = С2Н4 – 62,01 кДж/моль (а)
Cгр + 2О2 = СО2 + 393,9 кДж/моль (б)
Н2 + ½О2 = Н2О + 284,9 кДж/моль (в)
Решение. Применяем 1-е следствие закона Гесса, поскольку все приведённые в условии задачи тепловые эффекты являются теплотами образования соответственно этилена, диоксида углерода и жидкой воды из простых веществ (теплоты образования простых веществ применяются равными нулю):
Химическая кинетика.
Пример 3. Как изменятся скорости прямой и обратной реакций
N2 + O2 ↔ 2NO
протекающих в закрытом сосуде при высокой температуре, если увеличить давление в 3 раза?
Решение. При увеличении давления в 3 раза объём газовой смеси уменьшится в 3 раза, а мольные концентрации веществ во столько же раз увеличатся.
Согласно закону действия масс можно написать:
При увеличении давления в 3 раза концентрации станут равными
Поэтому
Находим отклонения:
т. е. скорость прямой реакции увечиться в 9 раз.
т. е. скорость обратной реакции увеличится в 9 раз.
Пример 4. Используя приближенное правило Вант – Гоффа, вычислить, на сколько нужно повысить температуру, чтобы скорость реакции возросла в 80 раз? Температурный коэффициент скорости принять равным 3.
Решение. Используя уравнение 
;
;
º
Таким образом, чтобы скорость реакции возросла в 80 раз, необходимо повысить температуру примерно на 40ºС.
Химическое равновесие
Пример 5. В какую сторону сместятся равновесия реакций:
1. 2СО + О2 « 2СО2 + 566,9 кДж;
2. 2Н2S « 2H2 + S2 – 41,9 кДж,
а) при повышении температуры;
б) при повышении давления?
Каким изменением концентраций можно добиться смещения равновесий приведенных реакций вправо?
Решение. Исходя из принципа Ле Шателье, можно сказать, что
а) при повышении температуры равновесие первой реакции сдвинется влево, т. к. реакция экзотермическая, а равновесие второй реакции сдвинется вправо, т. к. реакция эндотермическая.
б) при повышении давления равновесие первой реакции сдвинется в сторону прямой реакции, а равновесие второй реакции сдвинется в сторону обратной реакции, т. е. всегда в сторону меньшего объема.
Чтобы сдвинуть равновесие этих реакций вправо путем изменения концентраций, надо увеличить концентрации исходных веществ или уменьшить концентрации конечных веществ.
Растворы
Пример 6. Осмотическое давление раствора не электролита при 170С равна 4,82×105 Па. Определить осмотическое давление этого раствора при 570С.
Решение. Используем закон Вант - Гоффа для не электролитов
П = СRT
Сначала найдем концентрацию раствора
; Т1 = 290 К
кмоль/м3
Находим осмотическое давление раствора при 570С
Т2 = 330 К
П2 = 0,2×8,314×103×330 = 5,487×105 Па.
Пример 7. Определить давление пара раствора 6,4 г нафталина в 90 г бензола при 200С, если давление пара бензола при данной температуре равно 9953,82 Па.
Решение. Давление пара раствора можно определить из закона Рауля
; 
n(C6H6) = 0,09/78 = 1,15*10-3 кмоль
n(C10H8) = 0,0064/128 = 5*10-5 кмоль
Рассчитываем давление паров бензола над раствором
Па
Пример 8. При какой примерно температуре будет замерзать водный раствор этилового спирта концентрации 0,4 (40%) масс. доли С2Н5ОН.
Решение. Используем формулу
.
Раствор замерзает примерно при – 270С.
Строение коллоидных частиц
Пример 9. Золь йодистого серебра получен в результате постепенного добавления к 20 мл 0,01 н. раствора КI, 5 мл 0,12 н. раствора АgNO3. Написать формулу мицеллы получившегося золя и определить направление движения его частиц в электрическом поле.
Решение. Определяем какой из растворов взят в избытке:
число мг-экв КI 20×0,01 = 0,2 мг-экв
число мг-экв АgNO3 5×0,12 = 0,6 мг-экв.
В растворе имеется избыток AgNO3.
KI + AgNO3 « AgI + KNO3
Ядром коллоидных частиц золя AgI будут адсорбироваться преимущественно ионы Ag+ и частично ионы NO3 - . Формула мицеллы золя йодистого серебра
Заряд частиц определяется по потенциалобразующему иону. В данном случае она заряжена положительно (мицелла электронейтральна), и поэтому в электрическом поле частица будет двигаться к отрицательному полюсу (катоду).
4 Примерный перечень лабораторных и практических работ
4.1 Перечень практических работ
Номер темы | Номер и наименование занятия |
1.2 | 1 Расчет тепловых эффектов реакций различными методами |
1.4 | 2 Расчеты осмотического давления, температур кипения, замерзания, рН среды. |
2.2 | 3 Составление формул и схем строения мицелл. |
4.2 Перечень лабораторных работ
Номер темы | Номер и наименование занятий |
1.1 | 1 Определение поверхностного натяжения растворов ПАВ и ПНАВ. Определение вязкости растворов ПАВ. |
1.2 | 2 Определение теплоты растворения соли. |
1.3 | 3 Определение зависимости скорости реакции от температуры и концентрации реагирующих веществ. |
1.4 | 4 Определение рН среды индикаторами и ионометрическим методом. |
1.5 | 5 Изучение процессов адсорбции активированным углём различных веществ из растворов. |
2.2 | 6 Получение коллоидных растворов. Свойства коллоидных растворов. |
2.3 | 7 Получение устойчивых эмульсий и пен, влияние роли стабилизаторов. |
3 | 8 Изучение явлений набухания и студнеобразования для различных видов зерна и желатина. |
5 Перечень рекомендуемой литературы
Основная
1 и др. Физическая и коллоидная химия. - Л.: Химия, 1986.
2 Гамеева и коллоидная химия. - М.: Высшая школа, 1977.
3 Ахметов и упражнения по физической и коллоидной химии. - Л.: Химия, 1989.
4 Гамеева задач и упражнений по физической и коллоидной химии. - М.: Высшая школа, 1980.
5 Лукьянов и коллоидная химия.-М.: Высшая школа, 1980.
Дополнительная
6 Киреев курс физической химии. - М.: Высшая школа, 1978.
7 , Романов термодинамики и теплотехники. - М.: Недра, 1988.
8 Голиков по физической химии. - М.: Высшая школа, 1988.
9 Физическая химия. - М.: Мир, 1980.
10 Еремин химической термодинамики. - М.: Высшая школа, 1974.
11 Вьюцкий коллоидной химии. - М.: Химия, 1975.
12 Болдырев опыты по физической и коллоидной химии. - М.: Высшая школа, 1976.
13 Краткий справочник физико-химических величин. // Под ред. - Л.: Химия, 1983.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 |
