Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Tema_5_Termodinamika.doc
Скачиваний:
11
Добавлен:
31.03.2015
Размер:
355.84 Кб
Скачать

Энтальпия (теплота) образования вещества fН298

Тепловой эффект образования 1 моль вещества из простых веществ, устойчивых при 298 К и давлении 101 кПа

fН простых веществ, устойчивых при 298 К и давлении 101 кПа принимают равной 0

( О2-газ, Br2-жидкость, Р-белый , Snбелое, Sромб.)

Если вещества в стандартном состоянии - fНo298стандартная энтальпия образования вещества (табличные данные)

H2(г)+2O2(г)+S(к)=H2SO4(ж);

rН°298 = ΔfН0298 (H2SO4) = -811,3 кДж/моль

½H2(г) + ½N2(г) + 1½O2(г) = 1HNO3(ж) + ΔfН0298 (HNO3)

rН°298 = ΔfН0298 (HNO3) = -174,3 кДж/моль

ΔсгН0298 тепловой эффект сгорания 1 моль вещества в кислороде до высших оксидов, устойчивых в стандартном состоянии.

Следствие из закона Гесса:

энтальпия химической реакции равна сумме энтальпий образования продуктов реакции за вычетом суммы энтальпий образования исходных веществ с учетом стехиометрических коэффициентов

ΔrН0 = ∑νiΔfНi0 продуктов - ∑νjΔfНj 0исх веществ

Зависимость ΔrН0 от температуры -

уравнение Кирхгофа:

Т

1. rH0T = ∆rH0298 + ∫ ∆rС0pdT (р = const)

298

rСpо = Δa + ΔbT cT-2cT2 -

изменение стандартной теплоемкости системы в ходе реакции в изобарном процессе.

а, b, c, c - коэффициенты уравнения температурной зависимости теплоемкости (табулированы).

Влияние температуры на ΔrН:

rН

rСp0 ∆rСp0

rСp=0

Т

2. Если пренебречь зависимостью Ср от Т (Ср=соnst):

rН0Т = ∆rН0298 + ∆rС0р(Т - 298)

rСpо = ∑νiСрi0 прод - ∑νjСрj 0исх веществ

изменение стандартной теплоемкости системы в ходе реакции: разность молярных изобарных теплоемкостей всех продуктов реакции и молярных изобарных теплоемкостей исходных веществ

3. Если считать rС0р= 0:

rH0T = ∆rH0298

Задача

Рассчитать rH0298 и rH01000 реакции

С(к) + СО2(г) = 2СО(г),

считая постоянными теплоемкости реагентов в данном температурном интервале.

Решение

rН0Т = ∆rН0298 + ∆rС0р(Т - 298)

По табличным данным:

Вещество: ΔfН0298,кДж/моль С0р298 ,Дж/моль.К

С(графит) 0 8,54

СО2 (г) -393,5 37,41

СО (г) -110,5 29,14

ΔrН0298 = 2ΔfН0298 СОг - ΔfН0298 Ск - ΔfН0298 СО2г =

= 2(-110,5) – 0 – (-393,5) = 172,5 кДж.

ΔrН0298 >0 - реакция эндотермическая.

Изменение теплоемкости системы:

rС0р= 2С0р298СОгС0р298СкС0р298СО2г=

= 2.(29,14)–8,54–37,41 =12,33 Дж/К

rН01000 = 172,5 + 12,33.10-3.(1000 - 298) = 181,16 кДж

При изменении температуры на 702К увеличение теплового эффекта составляет 5%.

Задача

Рассчитать изменение внутренней энергии системы при изохорно-изотермическом протекании реакции

С(к) + СО2(г) = 2СО(г) при 298К.

Решение.

Qp = QV + ∆νRT, QV = DU, Qp = H, ∆ν = 2 - 1=1

rU0298 = ∆rH0298 –∆νRT =

175,2 – 1.8,31.298.10-3 = 172,7 кДж.

Задача.

Определить rH0298 реакции (1)

С(к) + СО2(г) = 2СО(г),

если известно:

(2) 2С(к) + О2(г) = 2СО(г) , ∆rH0298 = -221 кДж

(3) 2СО(г) + О2(г) = 2СО2(г) , ∆rH0298 = -566,1 кДж .

Решение. К термохимическим уравнениям можно применять любые алгебраические действия.

ур.1 = ½ур.2 – ½ур.3

½(2С(к)+ О2(г)) - ½(2СО(г) + О2(г)) =½2СО(г) - ½2СО2(г)

rH01 = ½ (∆rH02 - ∆rH03) = ½[-221 – (-566,1)] = 172,5 кДж.

энергия превращение

Химический процесс - это два одновременно происходящих явления:

1) передача энергии

2) изменение в упорядоченности расположения частиц относительно друг друга (в изолированной системе.

▼Самопроизвольный процесс может протекать только с выделением тепла;

Движущие силы и критерии протекания самопроизвольных химических процессов

  • Стремление частиц (молекул, ионов, атомов) к хаотическому движению.

  • Стремление системы – к переходу от более упорядоченного состояния к менее упорядоченному.

  • Состояние системы можно охарактеризовать микросостояниями составляющих ее частиц, т.е. их мгновенными координатами и скоростями различных видов движения в различных направлениях.

S-энтропия :

Мера неупорядоченности состояния системы

Состояние системы характеризуют микросостояниями ее частиц (мгновенными координатами и скоростями в различных направлениях).

Термодинамическая вероятность W:

- число микросостояний системы, с помощью которых может быть охарактеризовано ее состояние

W – огромное число, т.к., напр. в 1 моль – 6,02•1023 частиц, поэтому используют lnW

Чем больше число микросостояний, тем более вероятна реализация состояния

S = k lnW

k –постоянная Больцмана

k = R/N =1,3810-23 Дж/К

3-ий закон термодинамики (1911г. М. Планк):

при абсолютном нуле энтропия идеального кристалла равна нулю (полная упорядоченность)

W = 1, S = 0

При плавленииS1-увеличивается

При испаренииS2 –увеличивается

S2 S1

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]