Лабораторная работа № 1. Тепловой эффект химических реакций.

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Определение опытным путем энтальпии растворения вещества.

2. РАБОЧЕЕ ЗАДАНИЕ: Определить экспериментально изменение температуры калориметрической жидкости в зависимости от времени. Рассчитать тепловой эффект реакции.

3. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ:

Все процессы, имеющие значение в химии - химические реакции, реакции растворения, реакции диссоциации, фазовые переходы, кристаллизации, сопровождаются различными энергетическими эффектами.

Превращение энергии из одной формы в другую, происходящее при химических реакциях, изучает химическая термодинамика.

Количество теплоты, выделяющиеся или поглощающееся при химической реакции называется тепловым эффектом реакции. Тепловой эффект химической реакции, протекающий при постоянном давлении равен изменению энтальпии Δ Н. В термохимии приняты следующие знаки: если система выделяет тепло в окружающую среду, то реакция называется экзотермической, величина Н имеет знак «-» (Δ Н<0). Если система поглощает тепло из окружающей среды реакция называется эндотермической и величина Н имеет знак «+» (Δ Н>0).

Основным законом термохимии является закон Гесса: «Тепловой эффект химической реакции зависит только от начального и конечного состояний реагирующих веществ и не зависит от промежуточных стадий процесса».

Для химический расчетов важна энтальпия образования сложного вещества. Если исходные вещества и продукты реакции находятся в стандартных условиях (Т=298 К и р=101,3 кПа), то энтальпия образования 1 моль вещества называется стандартной энтальпией образования. Она обозначается Нº₂₉₈ . Стандартные энтальпии простых веществ принимаются равными нулю. Значения стандартных энтальпий образования приводятся в таблице справочной литературы.

Следствием закона Гесса является соотношение:

продуктов исходных веществ

Тепловые эффекты, сопровождающие химические реакции, измеряют в специальных приборах калориметрах.

3.1. Энтропия и свободная энергия системы.

НАПРАВЛЕННОСТЬ ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ.

Вопрос о самопроизвольном протекании реакции решается расчетным путем на основании уравнения: ΔG=ΔH-T*ΔS где: ΔG-изменение свободной энергии Гиббса кДж/моль; ΔН-изменение энтальпии, кДж/моль; ΔS-изменение энтропии Дж/моль*К; Т-абсолютная температура, К.

О направлении химических реакций позволяет судить знак ΔG:

ΔG<0 ( в химическом процессе происходит понижение свободной энергии Гиббса)-процесс может идти самопроизвольно.

ΔG>0-процесс невозможен.

ΔG=0-в системе устанавливается равновесие.

Мерой неупорядоченности в системе является энтропия, вычисляемая по формуле: S=K*lnW , где К-постоянная Больцмана; W-термодинамическая вероятность. Это число равновероятных микросостояний, которыми может быть реализовано данное макросостояние. Энтропия увеличивается с ростом беспорядка в системе.

4. Объект исследования.

Определение теплового эффекта реакции.

5. Контрольные вопросы:

1. В чем, по вашему мнению, может быть причина расхождений между результатами ваших измерений и расчетов?

2. При каких химических реакциях измеренная энтальпия реакции равна энергии этой реакции?

3.Вычислить стандартную энтальпию образования сероуглерода, по реакции сгорания 38г. сероуглерода: CS₂+3O₂=2SO₂+CO₂ ΔH= - 1103 кДж?

4.Какие термодинамические функции вы знаете ?