Тема3.Основы химической термодинамики

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 13Следующая ⇒

Термодинамический метод полезен для прикладной химии тем, что позволяет рассчитать для химических реакций и других физико-химических процессов (фазовые переходы, растворение, адсорбция, электродные процессы и т. д.): а) тепловой эффект (расчет ∆Н), б) принципиальную возможность протекания процесса в нужном направлении (расчет ∆G), в) глубину протекания процесса - выход продуктов - и ее изменение в зависимости от условий (расчет К_равн.).

Для этого в термодинамику вводятся, так называемые, термодинамические функции состояния - величины часто абстрактные, связанные между собой и с измеряемыми свойствами системы (параметрами состояния) математическими зависимостями на основе законов термодинамики.

Советуем начать с ознакомления с содержанием программы и с указанных параграфов учебника, типовыми задачами и, что очень важно, с таблицами стандартных термодинамических функций. К этим таблицам следует возвращаться и в дальнейшем при более углубленном изучении материала с тем, чтобы проанализировать порядок величии термодинамических функций, характер их изменения в зависимости от различных факторов.

В конспекте должны быть определения, принятые обозначения и размерности параметров и функций состояния и математические выражения их связывающие.

Вас не должно пугать обилие новых терминов и формул. Нужно понять их смысл и уметь использовать при решении задач.

Вопросы для самопроверки:

1. Что такое параметр состояния?Какие параметры состояния термодинамической системы являются интенсивными?экстенсивными? Перечислите термодинамические параметры, применяющиеся для описания систем (в том числе и биологических), в которых протекает химическая реакция.

2.Какформулируетсяпервоеначалотермодинамики? Приведите его математическое выражение.

3.Что такое энергия?Перечислите известные вамвиды энергии.

4.Что понимается под внутренней энергиейтермодинамической системы? Что такое энтальпия? Какова связь между внутренней энергией и энтальпией?

5.КакформулируетсязаконГесса?Какрассчитывают тепловые эффекты реакций, которые не могут быть найдены экспериментально? Какие для этого необходимы данные?

6.Что такое теплотасгорания, как ее определяют экспериментально?

7.Как формулируется второе начало термодинамики?

8.Какие процессы в термодинамике называются обратимыми и необратимыми? Приведите примеры.

9.Что такое энтропия?Какой физический смыслимеет различие величин ∆S и ∆Qв случае необратимых процессов? Как может изменяться энтропия изолированной, закрытой и открытой систем?

10.Каково статистическое толкование понятия энтропия?

11.Сформулируйте третий закон термодинамики. Как на его основе производят вычисление абсолютных энтропии? Длячего нужны эти величины?

12.Как связаноизменение изобарного потенциаласнаправлением химических процессов?

13.Каким уравнением связаны величины ∆G, ∆H и ∆S?

14.Как связана величина свободной энергии химического процесса с константой его равновесия? Каково значение этого выражения?

Решениетиповыхзадач

1. Определить тепловой эффект реакции образования сульфата алюминия из оксида алюминия и оксида серы при стандартных условиях. Тепловой эффект реакции (q) по принятой в термохимии системе знаков равен изменению энтальпии (∆Н_реакц) в ходе реакции, взятому с обратным знаком.

Решение. Для стандартной температуры и стандартных условий *q = –∆Н^о_реакц. По закону Гесса:

где ∑ - знак суммирования;

n_i – стехиометрические коэффициенты;

∆Н^о₂₉₈– стандартные энтальпии образования (или теплоты образования) химических веществ;

∆Н^о₂₉₈– табличные значения. Приведены в таблице 2 приложения.

Решение задачи рекомендуется проводить по следующей схеме:

1) Составляем уравнение реакции (в скобках указываем агрегатное состояние вещества).

2) Находим по таблице 2 приложения значения ∆Н^о₂₉₈образования Al₂O₃, Al₂(SO₄)₃ и под каждым химическим символом уравнения реакции подписываем значение ∆Н^о₂₉₈, взятое из таблицы, с множителем, равным стехиометрическому коэффициенту:

∆Н^о₂₉₈:	Al₂O₃	+	3SO₃	=	Al₂(SO₄)₃
кДж/моль	–1670		3(–395)		–3444,9

3) Суммируем все значения энтальпий продуктов реакции и вычитаем из них сумму энтальпий исходных веществ:

∆Н^о₂₉₈ = –3444,9 –(–1670) – 3(–395) = –589,9 кДж

Итак, q = –∆Н^о_реакц= 589,9 кДж/моль. Реакция экзотермическая. термохимическое уравнение образования сульфата алюминия из оксидов:

Al₂O₃+ 3SO₃= Al₂(SO₄)₃+ 589,9 кДж.

2. Определить тепловой эффект реакции образования бензола из углерода и водорода по теплотам сгорания С₆Н₆ (ж), Н₂ (г), С(тв).

Решение. Решение проводим по схеме, предложенной в предыдущем примере:

1) Составляем уравнение реакции.

2) Находим в таблице 2 приложения значения ∆Н^осгорания; записываем из под соответствующимихимическими символами в уравнение реакции:

∆Н^о_{сгорания}:	6С (тв)	+	3Н₂ (г)	=	С₆Н₂ (ж)
кДж/моль	6(–393,8)		3(–286,0)		–3269,9

3) По закону Гесса:

тогда ∆Н^о_реакц. = 6(–393,8) + 3(–286,0) – (–3269,9) = 49,2 кДж

Тепловой эффект реакции образования бензола С₆Н₂ (ж):

q = –∆Н^о_реакц= –49,2 кДж/моль

Рекомендуемым способом * можно решать задачи на определение изменений стандартных энтропий (∆S) и изобарного потенциала (∆G) в ходе химических реакций по данным S^о₂₉₈G^о₂₉₈ образования участвующих в реакции веществ, пользуясь уравнениями:

Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 775; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 234 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!