Справочники / Врублевский А.И. Химия. Теоретический курс для подготовки к ЕГЭ

В термохимических уравнениях часто указывают и агре­ гатное состояние веществ. Обычно величина теплового эф­ фекта приводится для так называемых стандартных условий:

Т = 298 К (25 °C), р = 101,3 кПа.

Пример термохимического уравнения:

СаСО3 (тв) = СаО (тв) + СО9 (г) — 178,5 кДж.

Поскольку термохимическое уравнение всегда описывает превращение на макроуровне, стехиометрические коэффици­ енты в нем могут быть и дробными; соответственно увеличива­ ется или уменьшается тепловой эффект. Например, сравните:

Н2 (г) + С12 (г) = 2НС1 (г) + 184 кДж,

1/2Н2 (г) + 1/2С12 (г) = НС1 (г) + 92 кДж.

При записи термохимических уравнений тепловой эффект можно переносить из одной части уравнения в другую, при этом его знак изменяется на противоположный:

N, (г) + О2 (г) = 2NO (г) - 180 кДж,

N2 (г) + О2 (г) + 180 кДж = 2NO (г).

Тепловой эффект химической реакции зависит от:

а) природы веществ (энергия химических связей в различ­ ных веществах разная);

б) массы реагентов: чем больше масса прореагировавших веществ, тем больше выделяется (или поглощается) теплоты; в) температуры и давления процесса; например, если для протекания реакции температуру нужно повысить, то тепловой эффект экзотермической реакции будет тем меньше, чем выше

температура продуктов; г) природы аллотропной модификации (например, теплота

сгорания 1 моль углерода в форме графита больше теплоты

сгорания углерода в форме алмаза); д) агрегатного состояния веществ (например, тепловой эф­

фект сгорания водорода в кислороде с образованием жидкой воды будет больше в случае этой же реакции, но протекающей

Решение. Согласно термохимическому уравнению, реагиру­ ют 1 моль С3Н6 (42 г) и 4,5 моль О2 (144 г), всего 42 + 144 = 186 (г) смеси. Составим пропорцию:

186 г смеси — 2060 кДж

Ответ: 18,06 г.

В химии часто используется понятие теплота образования

вещества, под которой понимают тепловой эффект реакции

образования 1 моль вещества из простых веществ при стан­ дартных условиях. Например, из термохимического уравнения

Mg + 1/2О2 = MgO + 600 кДж/моль

следует, что теплота образования 1 моль оксида магния равна

600кДж.

Вслучае однотипных веществ существует правило: чем больше теплота образования вещества, тем оно устойчивее.

Для веществ, к которым понятие «химическое количество вещества» неприменимо (нефть, древесина, торф, природный газ и т. п.), тепловой эффект относят к 1 кг вещества. Эта величина называется теплотой сгорания топлива.

Топливо — это вещество (или смесь веществ), которое горит с выделением энергии. Топливо бывает жидким (нефть и нефтепродукты), твердым (торф, антрацит, древесина, бу­ рый уголь) и газообразным (природный и попутный нефтя­ ные газы). Теплота сгорания топлива, или теплотворная спо­ собность различных веществ, разная: от 9600 кДж/кг для торфа до 44 000 кДж/кг для нефти. Сорта древесины также различаются по теплотворной способности (наименьшая — для осины, наибольшая — для березы, дуба).

Pfi.n + -7-О, = 4-Р,О5 + 760,1 кДж/моль.

Согласно закону Гесса, схему процесса логично представить

так:

рQ ) р 760,1 кДж/моль

722,1 кДж/моль

Тогда получим:

722,1 = Q + 760,1,

Q = -38 кДж/моль.

Рассмотрим еще один пример. При окислении серы образу­ ется SO2, а не SO3, поэтому экспериментально невозможно рас­ считать тепловой эффект процесса

Рассчитаем тепловой эффект Qx. Для этого уравнение (1) умножим на 2, имеем:

2S + 2О2 = 2SO2 + 2-297 кДж

Просуммируем уравнения (2) и (3) и получим:

2$б^ + О2 + 2S + 20, = + 2SO3 + 594 кДж + 198 кДж,

2S + ЗО2 = 2SO3 + 792 кДж

или

3

S ч—О2 = SO3 + 396 кДж/моль.

I

Следовательно, Qx - 396 кДж/моль.

Непосредственно из закона Гесса следует, что тепловой эф­ фект химической реакции равен разности суммы теплот образо­

Процесс отдачи электронов называется окислением, а про­ цесс принятия — восстановлением. В ОВР обязательно долж­ ны быть вещество восстановитель и вещество окислитель. Нет процесса окисления без процесса восстановления и нет про­ цесса восстановления без процесса окисления.

Восстановитель отдает электроны и окисляется, а окис­ литель принимает электроны и восстанавливается.

Процесс восстановления сопровождается понижением сте­ пени окисления атомов, а процесс окисления — повышением степени окисления атомов элементов. Сказанное удобно про­ иллюстрировать схемой (СО — степень окисления):

ВОССТАНОВИТЕЛЬ: отдает е, окисляется, повышает степень окисления

ОКИСЛЕНИЕ

понижает степень окисления

Конкретные примеры процессов окисления и восстановле­ ния электронного баланса приведены в табл. 8.1.

Таблица 8.1

Примеры схем электронного баланса

Схема