- •Б.Я. Брянский, т.А. Калинина
- •1.1. Основные понятия химической термодинамики 7
- •1. Конспект теоретического материала
- •1.1. Основные понятия химической термодинамики
- •1.1.1. Термодинамическая система
- •1.1.2. Состояния, свойства термодинамической системы.
- •1.2.1. Уравнение состояния термодинамической системы. Нулевой
- •1.2.2. Идеальный газ и его уравнение состояния
- •1.2.3. Реальный газ и его уравнения состояния
- •В критической точке одному давлению соответствует не три объёма, а один (см. Рис.1). Следовательно, для этой точки кубическое уравнение принимает следующий вид:
- •1.3. Первый закон термодинамики
- •1.3.1. Функции состояния и формы обмена энергией
- •1.3.2. Содержание первого закона термодинамики
- •1. При поглощении теплоты система увеличивает внутреннюю энергию и совершает работу:
- •2. При уменьшении внутренней энергии система выделяет теплоту и совершает работу:
- •1.3.3. Расчёт работы
- •1.3.4. Расчёт теплоты. Теплоёмкость
- •1.3.5. Адиабатический процесс
- •1.4. Начальные понятия термохимии
- •1.4.1. Тепловой эффект химической реакции с точки зрения
- •1.4.2. Стандартные молярные энтальпии (смэ) реакций и фазовых
- •1.5. Термохимические расчёты
- •1.5.1. Расчёт стандартной энтальпии реакции через стандартные энтальпии образования участников реакции
- •1.5.2. Расчёт стандартной энтальпии реакции через стандартные энтальпии сгорания участников реакции
- •1.5.3. Расчёт стандартной энтальпии реакции через энергии связей участников реакции
- •1.5.4. Расчёт стандартной энтальпии решётки (цикл Борна-Габера)
- •1.5.5. Расчёт стандартной энтальпии гидратации и
- •1.5.6. Расчёт энтальпии реакции при произвольной температуре
- •1.5.7. Связь энтальпии реакции с изменением внутренней энергии
- •1.6. Энтропия и второй закон термодинамики
- •1.6.1. Энтропия и её статистический смысл
- •1.6.2. Второй закон термодинамики
- •1.6.3. Расчёты изменения энтропии в равновесных процессах
- •1.7. Применение второго закона термодинамики к неизолированным изотермическим системам
- •1.7.1. Энергии Гельмгольца и Гиббса
- •1.7.2. Расчёт энергии Гиббса реакции
- •1.7.3. Термодинамические потенциалы. Соотношения Максвелла
- •1.8. Закон действующих масс
- •1.8.1. Химический потенциал. Фундаментальное уравнение Гиббса
- •1.8.2. Вывод закона действующих масс
- •1.8.3. Принцип Ле Шателье – Брауна
- •2. Лабораторные работы по термохимии
- •2.1. Общие замечания.
- •2.2. Определение постоянной калориметра
- •2.3. Лабораторная работа 1. Определение парциальной мольной энтальпии растворения вещества
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •2.4. Лабораторная работа № 2. Определение теплоты реакции нейтрализации сильной кислоты сильным основанием
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •2.5. Лабораторная работа № 3. Определение теплоты диссоциации слабой кислоты
- •Порядок выполнения работы
- •1. Определяют постоянную калориметра (см. П.2.1).
- •3. Определение теплоты реакции нейтрализации (Qнейтр) проводят по методике предыдущей лабораторной работы или используют табличные данные (по указанию преподавателя).
- •8. Рассчитывают теплоту реакции нейтрализации соляной кислоты гидроксидом натрия (Qнейтр) по методике предыдущей работы, либо используют справочные данные.
- •Контрольные вопросы
- •2.6. Лабораторная работа № 4. Определение теплоты гидратообразования соли
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •2.7. Лабораторная работа № 5. Определение теплоты реакции окисления щавелевой кислоты перманганатом калия
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •2.8. Лабораторная работа № 6. Определение теплоты испарения органических жидкостей
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •5. Рассчитайте изменение внутренней энергии при испарении 1 моль органической жидкости, теплоту испарения которой вы определили экспериментально.
- •3. Рекомендации к практическим занятиям
- •3.1. Рекомендации для успешного решения задач
- •3.2. Материалы к практическим занятиям
- •3.2.1. Уравнения состояния идеальных и реальных газовых систем
- •3.2.2. Первый закон термодинамики. Вычисление внутренней энергии,
- •3.2.3. Тепловой эффект химической реакции. Закон Гесса. Зависимость теплового эффекта от температуры. Формула Кирхгофа
- •3.2.4. Второй закон термодинамики. Вычисление изменения энтропии в различных процессах. Расчёт абсолютной энтропии веществ
- •3.2.5. Термодинамические потенциалы. Соотношения Максвелла
- •3.2.6. Закон действующих масс. Расчёт равновесного состава
- •3.2.7. Уравнение изотермы химической реакции
- •3.2.8. Зависимость константы равновесия от температуры. Уравнения
- •3.2.9. Методы расчета константы равновесия и энергии Гиббса реакции
- •4. Методические рекомедации и справочные материалы
- •4.1. Основные правила работы при проведении лабораторных работ по термохимии
- •4.2. Основные правила построения и оформления графиков
- •4.3. Рекомендации по применению международной системы единиц си
- •4.4.Таблицы физико-химических данных
- •Литература
- •Дополнительная
- •Часть 1 Издательство ОмГу
- •644077, Г. Омск, пр. Мира, 55а, госуниверситет
4.4.Таблицы физико-химических данных
Таблица 6П. Постоянные Ван – дер - Вальса[11]
|
Газ |
а, л2∙бар∙моль-2 |
b, см3∙ моль-1 |
Газ |
а, л2∙бар∙моль-2 |
b, см3∙ моль-1 |
|
Не Ne Ar H2 N2 O2 Cl2 CO CO2 |
0,03457 0,2135 1,363 0,2476 1,408 1,378 6,579 1,505 3,640 |
23,70 17,09 32,19 26,61 39,13 31,83 56,22 39,85 42,67 |
NO H2O H2S NH3 SO2 CH4 C2H4 C2H6 C3H8 |
1,358 5,536 4,490 4,225 6,803 2,283 4,530 5,562 8,779 |
27,89 30,49 42,87 37,07 56,36 42,78 5,714 63,80 84,45 |
Таблица 7П. Вторые и третьи вириальные коэффициенты
(В2 [см3/моль], В3 [см6/моль2]) [5]
|
Газ |
Т,К |
100 |
300 |
400 |
500 |
600 |
800 |
1000 |
2000 |
|
О2 |
В2 |
-197,5 |
-15,7 |
0,03 |
8,53 |
13,91 |
20,06 |
23,33 |
28,30 |
|
В3 |
- |
1115 |
1000 |
954 |
928 |
894 |
867 |
758 | |
|
N2 |
В2 |
-160,0 |
-4,85 |
9,31 |
17,05 |
21,84 |
27,26 |
29,96 |
33,81 |
|
В3 |
- |
1428 |
1332 |
1288 |
1258 |
1210 |
1167 |
1000 | |
|
Н2 |
В2 |
-2,0 |
12,34 |
14,36 |
14,98 |
15,66 |
16,68 |
16,72 |
16,06 |
|
В3 |
- |
297 |
283 |
271 |
260 |
242 |
227 |
181 | |
|
Н2О |
В2 |
- |
- |
-332,33 |
-163,47 |
-98,83 |
-47,22 |
-26,19 |
-1,47 |
|
В3 |
- |
- |
- |
- |
4650 |
2170 |
1090 |
319 | |
|
NН3 |
В2 |
- |
-285 |
-120,11 |
-68,30 |
-45,97 |
-29,83 |
-10,19 |
5,37 |
|
В3 |
- |
- |
3317 |
2397 |
1438 |
714 |
461 |
196 | |
|
СО2 |
В2 |
- |
-94,03 |
-49,07 |
-25 |
-9,89 |
7,92 |
17,70 |
34,44 |
|
В3 |
- |
3116 |
2499 |
2173 |
2005 |
1852 |
1786 |
1622 | |
|
Не |
В2 |
11,4 |
11,12 |
10,94 |
10,72 |
10,51 |
10,13 |
9,81 |
8,72 |
|
В3 |
- |
98,29 |
89,48 |
82,90 |
77,63 |
69,65 |
63,85 |
48,09 |
Таблица 8П. Критические параметры некоторых веществ[6,12]
|
Вещество
|
Температура, К |
Давление, атм |
Объём, мл/моль |
|
Не |
5,21 |
2,24 |
57,76 |
|
Н2 |
33,3 |
12,8 |
65,0 |
|
N2 |
126,1 |
33,5 |
89,5 |
|
О2 |
154,4 |
50,1 |
73,4 |
|
Ar |
150,72 |
47,3 |
75,25 |
|
Ne |
44,44 |
26,5 |
41,74 |
|
СО |
132,9 |
34,5 |
93,0 |
|
СО2 |
304,2 |
72,9 |
94,0 |
|
Н2О |
647,4 |
218,3 |
56,25 |
|
NН3 |
405,6 |
111,5 |
72,3 |
|
СН4 |
190,7 |
45,8 |
99,0 |
|
С2Н2 |
309,2 |
61,6 |
113,0 |
|
С2Н4 |
282,4 |
49,6 |
129,0 |
Таблица 9П. Температуры и стандартные энтальпии плавления и испарения ( кДж/моль) некоторых веществ[12]
|
|
Тпл,К |
ΔН0пл. |
Ткип,К |
ΔН0исп. |
|
Простые вещества | ||||
|
Аg Аr Br2 Cl2 F2 H2 He Hg2 I2 N2 Na O2 Хе |
1234 83,81 265,9 172,1 53,6 13,96 3,5 234,3 386,8 63,15 371,0 54,36 161 |
11,30 1,188 10,57 6,41 0,26 0,117 0,021 2,292 15,52 0,719 2,601 0,444 2,30 |
2436 87,29 332,4 239,1 85,0 20,38 4,22 629,7 458,4 77,35 1156 90,18 165
|
250,6 6,506 29,45 20,41 3,16 0,916 0,084 59,30 41,80 5,586 98,01 6,820 12,6 |
|
|
Тпл,К |
ΔН0пл. |
Ткип,К |
ΔН0исп. |
|
Неорганические соединения | ||||
|
СО2 СS2 H2O H2S H2SO4 NH3 |
217,0 161,2 273,15 187,6 283,5 195,4 |
8,33 4,39 6,008 2,377 2,56 5,652 |
194,6 319,4 373,15 212,8 - 239,7 |
25,23 26,74 40,656 18,67 - 23,35 |
|
Органические соединения | ||||
|
СН4 ССl4 С2Н6 С6Н6 СН3ОН С2Н5ОН |
90,68 250,3 89,85 278,61 175,2 156 |
0,941 2,5 2,86 10,59 3,16 4,60 |
111,7 350 184,6 353,2 337,2 352 |
8,18 30,0 14,7 30,8 35,27 43,5 |
Таблица 10П. Удельная теплоёмкость водных растворов [6,15]
|
|
КОН (t=190С) |
NаОН (t=200С) | ||||||||
|
x, мол. % |
0,497 |
1,64 |
4,76 |
9,09 |
0,5 |
1,0 |
9,09 |
16,7 |
28,6 |
37,5 |
|
Ср,ккал/кг∙град |
0,975 |
0,93 |
0,814 |
0,75 |
0,985 |
0,97 |
0,835 |
0,80 |
0,784 |
0,782 |
|
|
НСl(t=200С) |
СН3СООН (t=380С) | |||||
|
х, мол. % |
9,09 |
16,7 |
20,0 |
6,98 |
30,9 |
54,5 |
100 |
|
Ср,ккал/кг·град |
0,74 |
0,631 |
0,591 |
0,911 |
0,73 |
0,631 |
0,535 |
|
|
Н2SО4 (t=200С) | ||||||
|
х, масс. % |
9,82 |
15,36 |
21,40 |
22,27 |
23,22 |
24,25 |
25,39 |
|
Ср,ккал/кг·град |
0,9177 |
0,8767 |
0,8339 |
0,8275 |
0,8205 |
0,8127 |
0,8041 |
|
|
КСl (t=180С) | |||
|
m, моль/кг Н2О |
0,278 |
0,555 |
1,11 |
2,22 |
|
Ср,Дж/г·К |
4,06 |
3,97 |
3,78 |
3,46 |