Связь между Qp и qv

Получим связь между теплотой в изобарном процессе Q_р и теплотой в изохорном процессе Q_V:

. (1.24)

Поскольку , то

. (1.25)

Для химических реакций, протекающих с участием газообразных веществ, произведение pΔV можно рассчитать по уравнению Менделеева–Клапейрона:

, (1.26)

где Δν – изменение числа моль газообразных веществ в ходе химической реакции

. (1.27)

Например, для реакции изменение числа моль газообразных продуктов составит: .

Если в химической реакции принимают участие газообразные вещества, то

. (1.28)

Если в химической реакции участвуют только конденсированные фазы (жидкие или твердые вещества), для которых ΔV=0, то

. (1.29)

Следствия из закона Гесса. Методы расчета тепловых эффектов химических реакций

1. Расчет по стандартным теплотам образования

Стандартная теплота образования ( ) – тепловой эффект химической реакции образования 1 моль вещества из простых веществ при стандартных условиях.

Индекс f обозначает «formation – образование».

Стандартные условия: Т =25°С = 298К, р = 1атм = 760 мм.рт.ст.= = 1,013·10⁵ Па.

Например, образование сульфата алюминия из простых веществ можно теоретически представить в виде следующей реакции:

,

Численные значения для различных веществ приводятся в справочниках. Для простых веществ (N₂, O₂, H₂, C, Cl₂) стандартные теплоты образования равны нулю ( ).

Первое следствие из закона Гесса: тепловой эффект химической реакции равен разности между суммарными теплотами образования продуктов реакции и суммарными теплотами образования исходных веществ:

. (1.30)

Например, для реакции

,

тепловой эффект химической реакции можно рассчитать:

2. Расчет по стандартным теплотам сгорания

Стандартная теплота сгорания ( ) – тепловой эффект химической реакции сгорания 1 моль вещества до конечных продуктов сгорания (СO₂, H₂О, SO₂, HCl, N₂).

Например, сгорание нитробензола можно теоретически представить в виде следующей реакции:

,

.

Теплоты сгорания используют для расчетов тепловых эффектов химических реакций, участниками которых являются органические соединения.

Второе следствие из закона Гесса: тепловой эффект химической реакции равен разности между суммарными теплотами сгорания исходных веществ и суммарными теплотами сгорания продуктов реакции

. (1.31)

Например, для реакции:

,

тепловой эффект химической реакции можно рассчитать:

4. Метод термохимических уравнений

Термохимическое уравнение – уравнение, в котором указывается агрегатное состояние веществ и тепловой эффект химической реакции.

Методом алгебраического сложения или вычитания термохимических уравнений можно определить тепловой эффект требуемой реакции, если известны тепловые эффекты других реакций получения этого продукта. Термохимические уравнения можно складывать, вычитать, умножать на любой коэффициент, то есть выполнять любые алгебраические действия.

Покажем применение метода термохимических уравнений на примере ряда реакций окисления железа. При окислении железа возможно образование оксида железа (III) по реакции:

1) .

Эта же реакция может осуществляться другим путем с образованием промежуточного продукта оксида железа (II):

2) ,

3) .

Проведем алгебраическое сложение уравнений 2 и 3:

.

После сокращения одинаковых слагаемых получим: