15)Внутренняя энергия и энтальпия. Термохимические уравнения. Теплоты образования и разложения веществ. Закон Гесса и следствия из него.

Ответ: Внутренняя энергия и энтальпия: Всякое тело (система) – содержит в скрытом виде энергию – называемую – внутренней энергией U, она обусловлена различными формами движения частиц (молекул, атомов, электронов). И меж частичных взаимодействий. Однако кинетическая энергия тела в целом и потенциальная энергия его положения не являются внутренней энергией. Если какой либо системе сообщить из вне некоторое количество теплоты Q (например нагрев газа в цилиндре с поршнем), то Q будет расходоваться: а)на превращение внутренней энергии ( - то есть нагрев газа); б)на совершение работы А против внешних сил (подъём поршня): Превращение внутренней энергии какой-либо системы – равно количеству сообщаемой системе теплоты (Q) за вычетом работы (A) совершаемой системой: , где U₂ – энергия в конечном состоянии; U₁ – энергия в начальном состоянии. , где: V₂ – конечный объём системы; V₁ – начальный объём системы. а)изохорный процесс (V=соnst), тогда и формула (1) то есть при изохорной процессе вся сообщаемая системе теплота расходуется на превращение внутренней энергии (нагрев воды в закрытом сосуде). Б)изобарный процесс (p=const) из формулы (1) Qр=(U₂-U₁)+p(V₂-V₁), Qр=(U₂+pV₂)-(U₁+pV₁), обозначим: U₂+pV₂=H₂, U₁+pV₁=H₁. т.к. абсолютны значения H и U – измерить нельзя положительными их изменениями. Таким образом при изобарном процессе вся сообщаемая системе теплота расходуется на превращение её энтальпии ( ).

Термохимические уравнения: Химические уравнения в которых указывается количество выделенной или поглощённой энергии, а также агрегатное состояние реагирующих веществ называется – термохимическими. А(г) – газообразное, А(п) – парообразное, А(ж) – жидкое, А(т) – твёрдое. СH_4(г)+4HF_(г)=СF_4(г)+4H_2(г); =-1916 кДж. Величина -1916 кДж – является тепловым эффектом реакции (ТЭР). ТЭР – это количество теплоты выделенное или поглощённое в процессе реакции и характеризующееся изменение энтальпии ( ). Для сопоставления ТЭР-ов все термохимические расчёты приводят к стандартных условия : а)к 1 молю конечного продукта (поэтому возможен дробный коэффициент), б)к t=25 ^OC (298 К); в)к р=1 ат (760 мм. рт.с; 101,3 кПа). Единицы измерения ТЭР’ов: а)внесистемнные калория (Ккал); б)в СИ: Дж (кДж); 1 кал=4,18 Дж. А(г)+В(г)=С(г); =10 Дж – эндотермич. С(г)+Д(г)=Ст(г); =-10 Дж –экзотермич. Энтальпия (теплота образования) - это количество теплоты необходимое для образования одного моля сложного вещества из простых веществ (тепло для образования простых веществ примем равным 0). 298 и - стандартная теплота образования -> измерено для большинства веществ её значения сведены в специальную таблицу. Энтальпия (теплота разложений) – это количество теплоты, необходимой для разложения 1 моля сложного вещества на простое.

Закон Гесса и следствия из него: Тепловой эффект в реакции не зависит от способа её проведения, а зависит лишь от начального и конечного состояния реагирующих веществ (P и U=const). Всегда: то есть тепловой эффект процесса равен сумме тепловых эффектов промежуточных стадий. Следствия: 1)Тепло до образования и разложения химического соединения – одинаковы по абсолютным величинам но противоположны по знаку: 2)Общие тепловой эффект реакции равен разности между суммами тепла до образования конечных продуктов и тепла до образования исходного вещества с учётом коэффициентов уравнений реакции: , где: n_i, m_i – коэффициент внутренних реакций; - в справочнике; Пример: Определите метилового спирта по реакции его горения. Химическое уравнение: 2CH₃OH+3O₂=2CO₃+4H₂O, термохимическое уравнение: CH₃OH+1 ½ O₂(г)=СO₂(г)+2H₂O(ж), =-720,4 кДж (экзотермическое, т.к. “-“ ). Дано: СO₂=-398 кДж/моль; H₂O=-285,8 кДж/моль. Найти CH₃OH-? Решение: из формулы (9): - -720,4=(398+2*(-285,8))-( CH₃OH). CH₃OH=-248 кДж. 3)следствие: Сумма тепловых эффектов для ряда последней реакции приводит систему к начальному состоянию, равны 0.