A , b , f , d - стехиометрические коэффициенты.
Лекция № 2-3
Тема: «Термохимия. Тепловые эффекты химических реакций»
Термодинамика - это наука о превращении энергии.
Выделившуюся энергию можно использовать для получения теплоты (при горении топлива в печи), для совершения механической энергии или получения электрической энергии.
Основные вопросы, рассматриваемые химической термодинамикой:
1. Выявление возможностей самопроизвольного протекания химических реакций.
2. Установление условий, при которых различные вещества могут находится в равновесии;
3. Определение термохимических эффектов (количество теплоты и работы), которыми сопровождаются химические реакции и равновесия.
Основная физическая величина в термодинамики - это работа. Работа совершается, когда тело перемещаясь, преодолевает сопротивление действующей на него силы.
Энергия системы - это способность системы совершать работу.
Когда энергия системы изменяется в результате разницы температур системы и внешней среды, говорят, что энергия передаётся в виде теплоты.
Процессы, в результате которого энергия в форме теплоты выделяется, называются экзотермическими. К экзотермическим реакциям относятся все реакции горения.
Процессы, в результате которого энергия в форме теплоты поглощается, называются эндотермическими. Например, испарение воды.
В термодинамике полная энергия системы называется её внутренней энергией - U
|
|
|
Внутренняя энергия является функцией состояния, т.е. её значение зависит только от текущего состояния системы, и не зависит от того, каким образом это состояние было достигнуто.
Широко используемой в термодинамики функцией является энтальпия Н:
H = U + p*V, где
U - внутренняя энергия
p*V - объёмная энергия, передаваемая в окружающую среду и равная произведению давления на объём.
Объёмная энергия имеет значительную величину, если вещество находится в газообразном состоянии или если твёрдые и жидкие вещества находятся под большим давлением. Для твёрдых и жидких веществ, находящихся под небольшим давлением, величина p*V (- объёмная энергия) очень мала, поэтому энтальпия H и внутренняя энергия U практически одинаковы.
При химических превращениях разность энтальпий образующихся и исходных веществ после приведения их к стандартной температуре 298К (25 0С) выражается в виде теплового эффекта при постоянном давлении.
Теплоту, выделяемую или поглощаемую в результате химической реакции можно определить расчётным путём, не прибегая к эксперименту. Для этой цели необходимо рассмотреть закон Гесса и следствие из этого закона, а затем познакомиться с методом расчёта тепловых эффектов по теплоте образования или сгорания сложных веществ в стандартных условиях (давление 101325 Па и температура 250С или 298 К)
|
|
|
Термохимические уравнения
Любая химическая реакция сопровождается поглощением или выделением теплоты - тепловым эффектом. Термохимическими называют такие уравнения химической реакции, в которых наряду с формулами веществ, участвующих в реакции, указывается тепловой эффект реакции.
Под термином «тепловой эффект реакции» подразумевают теплоту, которая выделяется или поглощается в результате химической реакции при соблюдении следующих условий: отсутствие полезной работы, неизменность давления или объёма системы, постоянство температуры до и после реакции иными словами, реакция должна протекать в изобарно-изотермических или изохорно-изотермических условиях.
Определить тепловой эффект реакции можно по закону Гесса, который формулируется следующим образом:
При постоянном давлении или объёме тепловой эффект химической реакции зависит только от вида и состояния исходных веществ и продуктов реакции, но не зависит от пути перехода.
Закон Гесса используют для различных термохимических расчётов. Он позволяет вычислить тепловые эффекты процессов в отсутствии экспериментальных данных и в тех случаях, когда нельзя получить их в нужных условиях (при изменении температуры и давлении).
|
|
|
Для определения теплового эффекта в термохимических уравнениях пользуются следствиями из закона Гесса, который формулируется следующим образом.
Тепловой эффект химической реакции равен разности теплоты образования продуктов реакции и теплоты образования исходных веществ, взятых с учётом стехиометрических коэффициентов.
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №2
Тема: Расчёт тепловых эффектов химических реакций
Ход работы
1. Рассчитать по закону Гесса с использованием справочной литературы тепловые
эффекты предложенных химических реакций (задания по вариантам)
а А + в В = f C + d Д
D Н0 х.р. = å D Н0 обр.прод. ¾ å D Н0 обр.исх.в-в
D Н0 х.р. = ( f D Н0 с + d D Н0 Д ) - (а D Н0 А + в D Н0 В ), Кдж.
где D Н0 х.р. изменение энтальпии химической реакции
A , B , -исходные вещества
C ,Д - продукты реакции
a , b , f , d - стехиометрические коэффициенты.
∆ H 0 - энтальпии веществ, справочные данные
2. Сделать вывод, является реакция экзо - или эндотермической
зная, что D Н0 х.р. = -Q0 х.р.
Дата добавления: 2021-01-21; просмотров: 44; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!