Вариант 17

1. В области температур от 298 до 1000 К теплоемкость вещества А описывается следующим уравнением: С_P = а + bT + cT², где а, b и с постоянные. Рассчитать изменение энтальпии и энтропии вещества при нагревании от 300 до 500 К.

2. Калорийность сахара равна 4 ккал/г. Как экспериментально определить эту величину? Как она связана со стандартной энтальпией сгорания сахара?

3. Напишите недостающие члены в уравнении U =  +....?....

4. Константа скорости реакции следующим образом зависит от температуры (см. рис.). Какие выводы можно сделать об опытной энергии активации этой реакции? Можно ли эти выводы распространить на реакцию, протекающую с заметной скоростью только в присутствии фермента?

5. Осмотическое давление крови человека равно 7,7 атм при "нормальной" температуре. Рассчитать концентрацию изотонического (имеющего такое же осмотическое давление) раствора хлорида натрия.

6. Фермент алкогольдегидрогеназа (АДГ) катализирует окисление этилового спирта до ацетальдегида в соответствии с уравнением: С₂Н₅ОН + НАД⁺ + АДГ = СН₃С(=О)Н + НАДН + Н⁺ + АДГ

Если этот процесс осуществить в электрохимической ячейке, то возможны следующие реакции на электродах:

(1) НАД⁺ + Н⁺ + 2е   НАДН  Е'⁰ (1) = - 0,32 В

(2) СН₃С(=О)Н + 2Н⁺ + 2е   С₂Н₅ОН Е'⁰ (2) = - 0,20 В, где

Е'⁰ (1) и Е'⁰ (2) - стандартные электродные потенциалы при рН = 7 и 298 К.

1) Записать схему электрохимической цепи, в которой протекает данная реакция.

2) Написать уравнение Нернста для расчета ЭДС этой цепи.

3) Рассчитать константу равновесия при рН = 7.

4) Рассчитать _rG⁰ и Е⁰ для этой цепи, если при выборе стандартных состояний использована шкала моляльных концентраций (1 моль/кг).

7. Константа равновесия реакции Н₂ (г) + J₂ (г) = 2HJ (г) при температуре Т равна 50. Будет ли происходить образование HJ (г) при температуре Т и следующих начальных концентрациях реагентов С (моль/л), если газы считать идеальными?

Решение варианта 17

1.

2. Экспериментально определяют теплоту сгорания при постоянном объеме Q_V, причем Q_V =  U .
Реакция: С₁₂Н₂₂О₁₁ (тв)+ 12О₂ = 12СО₂ + 11Н₂О (ж)

Для этой реакции U    Н . _сН⁰ - энтальпия сгорания 1 моля вещества, следовательно _сН⁰ = (4 ккал/г)? М (г/моль), где М - молярная масса сахара.

3. U =  + TS - PV

4. Опытная энергия активации при низких температурах положительна, а при высоких температурах отрицательна. В случае ферментативных реакций увеличение температуры может приводить к денатурации фермента и, следовательно, к уменьшению эффективной константы скорости реакции.

5. Если считать, что соль полностью диссоциирована, то  = 2cRT, следовательно с =  /2RT, причем с - в моль/л.

6. 1) Pt | СН₃С(=О)Н, Н⁺, С₂Н₅ОН || НАД⁺, Н⁺, НАДН | Pt

2) , где E^'0 = Е'⁰ (1) -  Е'⁰ (2)

3) ln K_a = nFE^'0/RT

4)   при 298 К. Рассчитав Е⁰, можно рассчитать _rG⁰ : _rG⁰ = - nFE⁰ = - 2FE⁰.

7. Применяем уравнение изотермы химической реакции:

_rG_Р,Т =  _rG⁰_Т + RT ln и  _rG⁰_Т = - RT ln K_P. Для этой реакции К_P = К_C.

1)  _rG_Р,Т = RT (ln 5²/0,5^.0,25 -  ln 50) = RT (ln 200 -  ln 50) >  0, следовательно, образование HJ не пойдет.

2) _rG_Р,Т = RT (ln 10²/2? 1 -  ln 50) = RT (ln 50 -  ln 50) = 0, следовательно система находится в равновесии и образование HJ не пойдет.