Термохимические уравнения и расчеты.

1.Термохимическое уравнение реакции – уравнение реакции, включающее тепловой эффект реакции, рассчитанный на количества вещества, задаваемые коэффициентами этого уравнения.

2.Химические уравнения, в которых указан тепловой эффект называются термохимическими уравнениями.

Эндотермическая реакция – химическая реакция, при которой происходит поглощение теплоты.

Экзотермическая реакция – химическая реакция, при которой происходит выделение теплоты.

1/2H2(г) + 1/2Cl2(г) = HCl(г) DH = -92 кДж (*)

Zn(к) + H2SO4(р) = ZnSO4(р) + Н2(г) DН = -163.2 кДж

1) Знак теплового эффекта - если тепло выделяется, внутренняя энергия системы уменьшается (-), для эндотермических процессов (+).

2) При написании термохимических уравнений необходимо указывать агрегатное состояние вещества, поскольку переход из одного агрегатного состояния в другое также сопровождается тепловым эффектом. Пишем либо (г), (ж), (тв).

Cтандартные условия - p = 1 атм (101 кПа), температура 25оС (298 К) - отличие от нормальных условий.

Важнейшей величиной в термохимии является стандартная теплота образования (стандартная энтальпия образования). Стандартной теплотой (энтальпией) образования сложного вещества называется тепловой эффект (изменение стандартной энтальпии) реакции образования одного моля этого вещества из простых веществ в стандартном состоянии. Стандартная энтальпия образования простых веществ в этом случае принята равной нулю. В термохимии часто используют уравнения, в которых тепловой эффект относят к одному молю образовавшегося вещества, применяя в случае необходимости дробные коэффициенты.

Термохимические расчёты

Задача 1. Рассчитайте количество теплоты, выделившейся при сгорании 0,25 моль метана, используя термохимическое уравнение реакции горения метана:

СН4 + 2О2 = СО2 + 2Н2О + 890 кДж

Краткие условия:

Решение

При сгорании 1 моль CH4 выделяется 890 кДж. Следовательно, количество теплоты, выделяемое при сгорании 0,25 моль метана, будет равно:

Q = 0,25 моль · 890 кДж/1 моль = 223 кДж.

Ответ: Q = 223 кДж.

Задача 2. Известны стандартные молярные теплоты образования Qобр (кДж/моль) метана (74,9), СО (110), О2 (0) и воды (285,8). Вычислите тепловой эффект реакции неполного сгорания 1 моль метана до оксида углерода (II).

Решение

Запишем уравнение реакции неполного сгорания метана.

2СН4 + 3О2 = 2СО + 4Н2О + Q

Согласно закону Гесса, теплота химической реакции (Qреакции) равна разности между суммой теплот образования продуктов реакции и суммой теплот образования исходных веществ:

Qреакции = ΣQобр.(продуктов) — ΣQобр.(исх.веществ)

Подставив в эту формулу исходные данные, получим:

Qреакции = 2Qобр(CO) + 4Qобр(H2O) – 2Qобр(CH4) – 3Qобр(O2) =

= 2 · 110 + 4 · 285,8 – 2 · 74,9 – 0 = 1213,4 кДж.

Ответ: Qреакции = 1213,4 кДж.

Второй закон термодинамики – состояние системы характеризуется микросостояниями составляющих ее частиц, то есть различных видов движения в разные направления.

Энтроия, ее изменение в химических процессах – мера неупорядоченности системы, возравстает при плавлении, испарении, сублимации.

Энергия Гиббса – это свободный термодинамический потенциал

. где U — внутренняя энергия, P — давление, V — объем T — абсолютная температура, S — энтропия.

Направленность химических процессов - самопроизвольные эндотермические процессы всегда необратимы и они направлены в сторону роста энтропи

_____________________________________________________________________________

Билет№6) Понятие о механизме химической реакции - превращение одного или нескольких исходных веществ (реагентов) в отличающиеся от них по химическому составу или строению вещества (продукты реакции). В отличие от ядерных реакций, при химических реакциях ядра атомов не меняются, в частности не изменяется их общее число,изотопный состав химических элементов. Химические реакции происходят при смешении или физическом контакте реагентов самопроизвольно, при нагревании, участии катализаторов (катализ), действии света (фотохимические реакции), электрического тока (электродные процессы), ионизирующих излучений (радиационно-химические реакции), механического воздействия (механохимические реакции), в низкотемпературной плазме (плазмохимические реакции) и т. п. Самопроизвольное превращение веществ осуществляется при условии, что они обладают энергией, достаточной для преодоления потенциального барьера, разделяющего исходное и конечное состояния системы