Twoim problemem jest to, że powszechną NICOŚĆ mylisz z osobistą PUSTKĄ
Egzamin z Chemii semestr II
UWAGA! Są błędy w schematach węglowodorów!!!
Termin 01. Zdefiniuj pojęcie funkcji stanu. Przedstaw pojęcie entalpii jako funkcji stanu.
Funkcja termodynamiczna jest parametrem układu posiadającym określoną wartość dla danego stanu układu., niezależnie od drogi na jakiej dany stan układu został osiągnięty. Dzięki temu liczbowe wartości odnoszące się do funkcji termodynamicznej można dodawać i odejmować. Suma algebraiczna wartości tych funkcji przedstawia odpowiednio ich zmianę. Funkcjami termodynamicznymi są: energia wewnętrzna, entalpia układu, entropia i energia swobodna.
Jeżeli poza pracą zmiany objętości żadna inna forma energii nie jest wymieniana z otoczeniem, to przy oziębianiu lub ogrzewaniu układu pod stałym ciśnieniem ciepło pobrane lub wydzielone w czasie procesu odpowiada zmianie entalpii układu. Ponieważ większość procesów chemicznych przeprowadza się pod stałym ciśnieniem atmosferycznym w otwartych więc (?) entalpia jest funkcją termodynamiczną mającą bardzo duże zastosowanie w chemii. W odniesieniu do reakcji chemicznych entalpia jest niczym innym jak ciepłem reakcji pod stałym ciśnieniem. Założono, że entalpia molowa substancji prostej, trwałej w temp. 25oC i pod ciśnieniem 1 atmosfery jest równa zeru. Zmiana entalpii reakcji to różnica pomiędzy sumą ciepła tworzenia produktów reakcji, a sumą ciepła tworzenia substratów reakcji.
Jeżeli w układzie przebiega reakcja egzotermiczna, w której wydziela się ciepło Q (dodatnie) i równocześnie ciepło to zostaje przekazane z układu do otoczenia to zgodnie z termodynamiczną konwencją znaków ma ono wartość ujemną i jest nazywane zmianą entalpii układu (ΔH) lub entalpia reakcji.
Funkcją stanu nazywamy wielkość fizyczną, której wartość zależy wyłącznie od stanu w jakim układ aktualnie się znajduje nie zaś od drogi po której do tego stanu doszedł.
Entalpia – wielkość równa ciepłu wymienionemu przez układ i otoczenie.
H2O(s)→H2O(c) ΔH= 6,01 kJ
H2O(c)→H2O(s) ΔH=-6,01 kJ
2. Zdefiniuj pojęcie entropii. Jak różni się zmiana entropii w przemianie odwracalnej i rzeczywistej?
Entropia to miano nieuporządkowania. Np. sieć krystaliczna w temp. 0 K to układ doskonale uporządkowany i dlatego entropia = 0. Entropia zależy od temperatury i wraz z nią wzrasta.
Całkowita entropia układu jest równa:
gdzie k to , a W - liczba sposobów na jaki układu może być zrealizowany. Zatem
log2(W) = ln(W) / ln(2)
3. Oblicz entalpię reakcji:
/słabo odbite, zamiast (s) może być g lub 5 L/
C2H4 (s) ÷ H2 (s) – C2H6 (s)
mając dane entalpię spalania poszczególnych reagentów:
etenu – 1409 kJ/mol
etanu – 1557 kJ/mol
wodoru – 285.8 kJ/mol
podaj prawo z jakiego korzystasz.
Korzystamy z prawa Hessa. Jest ono konsekwencją pierwszej zasady termodynamiki w odniesieniu do reakcji chemicznych. Substraty i produkty reakcji mają ściśle określoną zawartość ciepła zwaną entalpią (∆H). Znając entalpię reakcji można obliczyć ciepło reakcji.
∆H = Hproduktów - Hsubstratów
∆H = 1557 – (1409 + 285,8) [kJ/mol] = -137,8 [kJ/mol]
4. Zdefiniuj pojęcie szybkości reakcji chemicznej. Podaj jaka będzie szybkość zmiany stężenia wszystkich związków chemicznych w przypadku reakcji zachodzącej według schematu:
k1 B
A
k2 C
Jaki to typ reakcji złożonej?
Reakcja równoległa, szybkość powst. prod. B i C jest proporcjonalna do st. szybkości k1 i k2.
Szybkość reakcji chemicznej to ubytek stężenia substratów reakcji lub przyrost stężenia produktów reakcji wyrażony w molach na litr, w małym odstępie czasu. V = -. Szybkość reakcji typu A→ (r. rozkładu) zależy tylko od stężenia substratu.
5. W reakcji hydrolizy sacharozy przebiegającej przy dużym nadmiarze wody stężenie sacharozy spadło z 2 mol/dm3 do 1 mol/dm3 w czasie t. Podaj stężenie sacharozy po czasie 2t. Co powiesz na temat rzędowości tej reakcji?
6. Podaj kryterium podziału reakcji chemicznych na odwracalne i nieodwracalne. Na podstawie wybranego przykładu wytłumacz pojęcie stałej równowagi reakcji. Jakie czynniki wpływają na równowagę reakcji?
A czy to przypadkiem nie jest w skrypcie?
Reakcja odwracalna- jeżeli istnieje odwrotna do niej reakcja, w której:
-zmienne charakteryzujące stan układu będą przechodzić przez te same stany pośrednie
- wymiana ciepła, pracy z otoczeniem ma takie same wielkości. Po zajściu procesów nie ma śladu.
Reakcja nieodwracalna- wymaga zmian, aby powrócić do stanu początkowego.
7. Omów zjawisko przenoszenia prądu przez elektrolity oraz zależność przewodnictwa właściwego roztworu od stężenia elektrolitu. Czym wytłumaczysz opisywane zjawisko?
Zdolność przewodzenia prądu nazywamy przewodnictwem, zaś ciała które tę zdolność posiadają – przewodnikami. Przewodniki I rodzaju przewodzą prąd elektronowo – należą do nich przede wszystkim metale i ich stopy. Przewodniki II rodzaju przewodzą prąd za pośrednictwem jonów, stąd takie przewodnictwo nazywa się elektrolitycznym
Gdy do roztworu elektrolitu zanurzamy elektrody połączone ze źródłem prądu stałego, wówczas na poruszające się chaotycznie, we wszystkich kierunkach jony oddziałuje pole elektryczne. W polu elektrycznym ten chaotyczny ruch jonów zmienia się w uporządkowany w kierunku odpowiednich elektrod. Wskutek tzw. migracji jonów wzrasta po pewnym czasie w pobliżu katody stężenie jonów dodatnich, a w pobliżu anody – jonów ujemnych.
Elektrolity są to substancje ulegające po rozpuszczeniu lub roztopieniu dysocjacji elektrolitycznej (rozpadowi na jony). Elektrolitami są wszystkie kwasy, zasady i sole. Związki te w stanie stałym zbudowane są z jonów (np. NaCl, KNO3, CaF2, NaOH). Stopione lub rozpuszczone w roztworach przewodzą prąd elektryczny. Nośnikami ładunku elektrycznego są jony. Najczęściej stosowanymi roztworami elektrolitów są roztwory wodne.
Cząsteczki elektrolitu z chwilą przejścia do roztworu rozpadają się samorzutnie na jony. Jeżeli przez roztwór wodny elektrolitu będziemy przepuszczać stały prąd elektryczny to nastąpi zjawisko zwane elektrolizą polegające na zachodzeniu reakcji chemicznej kosztem prądu elektrycznego.
Na anodzie (+) zachodzi przemiana anionów w obojętne atomy lub rodniki (aniony oddają e- anodzie), a na katodzie (-) zachodzi proces pobierania przez kationy ładunków ujemnych przez co zamieniają się one w atomy .obojętne . przepływ prądu elektrycznego w roztworze podczas elektrolizy związany jest z ruchem jonów w polu elektrycznym.
Przewodnictwo właściwe jest odwrotnością oporu właściwego.
Przewodnictwo właściwe roztworu mocnego elektrolitu jest zależne od stężenia. Ze wzrostem stężenia przewodnictwo wzrasta, gdyż wzrasta stężenie jonów w roztworze. Po przejściu pewnego maksimum przewodnictwo właściwe maleje, gdyż przy dalszym wzroście stężenia maleje ruchliwość jonów.
8. Omów krótko półogniwa gazowe. Na konkretnym przykładzie podaj schemat, reakcję zachodzącą na tym półogniwie oraz wzór na jego potencjał.
Półogniwo gazowe I rodzaju- półogniwo wodorowe- elektroda platynowa pokryta czernią platynową zanurzona w roztworze kwasu i opłukiwana gazowym wodorem 2H3O++2e-<>H2+2H2O
Fazy metaliczne ogniw, graniczące z elektrolitem noszą nazwę półogniw lub elektrod. Czasem zamiast fazy metalicznej stosuje się inne przewodniki (np. grafit) lub układy faz (np. metale opłukiwane strumieniem gazu). W praktyce półogniwo oznacza układ, w którym zachodzi pół reakcji, czyli proces opisany jonowo-elektronowym równaniem połówkowym.
Istnieją również ogniwa, w których reakcja elektronowa przebiega z udziałem anionów niemetali. Na rysunku jest przedstawiony schemat ogniwa gazowego, w którym zachodzi reakcja sumaryczna:
H2+Cl2→2HCl(aq)
Schemat ogniwa gazowego Pt,H2│H+,Cl-│Cl2,Pt.
Elektrodami są blaszki platynowe opłukiwane strumieniami gazów; lewa zasilana wodorem stanowi biegun ujemny, prawa zasilana chlorem- biegun dodatni. Na anodzie zachodzi przemiana wodoru w jony wodorowe: H2-2e-→2H+ , H2→2H++2e-.
Uwolnione elektrony przekazywane są blaszce platynowej i przez zewnętrzny obwód wędrują na katodę, gdzie redukują chlor do jonów chlorkowych: Cl2+2e-→2Cl-
Blaszki platynowe spełniają pomocniczą rolę przekaźnika elektronów. W momencie gdy stężenie powstającego kwasu solnego przekroczy rozpuszczalność chlorowodoru w wodzie rozpoczyna się ulatnianie gazowego HCl z roztworu. Półogniwo wodorowe połączone przewodnikiem z półogniwem chlorowym jest urządzeniem w którym przebiega synteza HCl, mimo, że cząstki substratów (H2 i Cl2) nie zderzają się ze sobą.
9. Podaj reakcje elektrodowe zachodzące podczas elektrolizy stopionego NaCl i wodnego roztworu NaCl.
2Na++2e-→2Na 2H2O+2e-→H2+2OH-
2Cl-→2e-+Cl2 2Cl-→Cl2+2e-
stopiony NaCl wodny roztwór NaCl
2NaCl→2Na+Cl2 2NaCl+2H2O→H2+Cl2+2NaOH
10. Co to jest izomeria i jakie są jej rodzaje? Odpowiedź zilustruj przykładami.
Izomery to związki zawierające tą samą liczbę tych samych atomów. Za każdym razem połączonych w inny sposób. Izomeria jest zjawiskiem ogólnym wśród związków organicznych. Mimo identyfikacji wzoru sumarycznego izomery różnią się prawie wszystkimi właściwościami fizycznymi i chemicznymi.
Wyróżniamy typy izomerii:
1. Łańcuchowa
2. Położenia
-różne położenie chlorowca lub wiązania wielokrotne
- w chloroalkanach, alkenach, chloroalkenach, aldechydach, ketonach
C3H7Cl Np.
3. Geometryczna
-warunek wiązanie podwójne
cis- gdy cięższe podstawniki są po tej samej stronie płaszczyzny wiązania Π
trans- odwrotnie
np.
4. Tautometryczna
-polega na przekształceniu się wiązania pi (r. addycji do wiąz. Π)
np. acetylen (etanol) →
W etanolu wiąz Π przechodzi na tlen samorzutnie na skutek drgań cząsteczki
11. Podaj przykład reakcji addycji zgodnej i przeciwnej regule Markownikowa.
Reguła Markownikowa: w reakcji przyłączania cząsteczek niesymetrycznych (np. HCl) do niesymetrycznych alkenów (np. CH2=CH-CH3) elektrododatni składnik cząsteczki przyłączającej się (najczęściej jest to wodór) atakuje atom węgla związany z większą liczbą atomów wodoru.
CH2=CH+CH3 + H-OH kat. CH3-CH-CH3
OH
12. Sposoby otrzymywania i właściwości chemiczne kwasów karboksylowych.
Wzór ogólny: CnH2n+1COOH
Grupa COOH nosi nazwę grupy karboksylowej.
Słabe kwasy karboksylowe dysocjują w roztworze wodnym
Reagują z zasadami: 2CH3COOH + Ca(OH)2 (CH3COO)2Ca + 2H2O
Reagują z metalami: 2CH3COOH + 2Na 2CH3COONa + H2
Reagują z tlenkami zasadowymi, metalami nieszlachetnymi
Reagują z alkoholem dając estry
13. Istota oznaczeń kolorymetrycznych.
Spektrofotometria absorpcyjna opiera się na selektywnej absorpcji promieniowania świetlnego przez roztwór badanej substancji. Spektrofotometrię w świetle widzia...