- •Министерство Российской Федерации
- •2. Расчеты по уравнениям химических реакций
- •3. Периодический закон и строение атома
- •4. Физико-химические свойства элементов
- •5. Окислительно-восстановительные реакции
- •6. Термохимические расчеты
- •7. Расчеты с использованием термодинамических
- •8. Химическая кинетика
- •9. Химическое равновесие
- •10. Химические источники электрической энергии
- •11. Коррозия металлов
- •12. Растворы электролитов
- •13. Способы выражения состава растворов
- •14. Свойства разбавленных растворов
- •Приложение
- •Стандартные энтальпии образования, энтропии и энергии Гиббса некоторых веществ при 298 к
- •Стандартные потенциалы металлических и газовых
- •Константы диссоциации некоторых слабых электролитов в водных растворах при 250с
6. Термохимические расчеты
(задачи №№ 126 – 150).
Литература:
1. Глинка Н.Л. "Общая химия". - Л.: Химия, 1986, гл. 6, с.158-162, 182-191.
2. Кожевникова Н.Ю., Коробейникова Е.Г., Кутуев Р.Х., Малинин В.Р., Решетов А.П. "Общая химия". Учебное пособие. - Л.: СПбВПТШ, 1991, тема 6, с.40-53.
3. Глинка Н.Л. "Задачи и упражнения по общей химии". - Л.: Химия, 1987, гл 5, с. 73-88, приложение № 5.
4. Коробейникова Е.Г., Кожевникова Н.Ю. "Сборник задач и упражнений по общей химии" ч. 2. Энергетика химических реакций. Химическая кинетика. - Л.: СПбВПТШ, 1991, с.2-14.
Для выполнения заданий можно воспользоваться данными таблицы 1приложения.
При изучении темы основными вопросами являются следующие.
Предмет химической термодинамики. Понятие термодинамической системы. Параметры состояния и термодинамические функции состояния. Первый закон термодинамики. Внутренняя энергия и энтальпия. Закон Гесса и следствия из него. Теплоты образования и горения вещества. Термохимические расчеты, их использование в пожарно-технических расчетах. Оценка пожарной опасности веществ по теплотам образования.
Пример 6.1.Каков тепловой эффект реакции образования 44 г этилацетатаСН3СООС2Н5, если его энтальпия горения равнаНгор=2256,3 кДж/моль?
Решение:
1. Решение этой задачи предполагает вначале расчет энтальпии образования 1 моль этилацетата. Для этого запишем уравнение реакции горения этилацетата в кислороде:
СН3СООС2Н5 + 5О2 = 4СО2 + 4Н2О
По 1-му следствию закона Гесса тепловой эффект этой реакции Н0р-и
может быть записан следующим образом:
Н0р-и =4Н0(СО2) + 4Н0(Н2О) - Н0(СН3СООС2Н5). (1)
Н0(СО2), Н0(Н2О), Н0(СН3СООС2Н5)– энтальпии образования веществ.
Для воды и углекислого газа энтальпии образования известны и их можно найти в таблице 1 приложения. По условию задачи энтальпию образования этилацетата необходимо рассчитать.
По 2-му следствию закона Гесса тепловой эффект этой же реакции равен энтальпии горения этилацетата.
Н0р-и =Н0 гор (СН3СООС2Н5).(2)
По условию задачи величина Н0 гор (СН3СООС2Н5)известна. Объединив уравнения (1) и (2) можно записать:
Н0 гор (СН3СООС2Н5)=4Н0(СО2) + 4Н0(Н2О) - Н0(СН3СООС2Н5).
Тогда энтальпия образования этилацетата Н0(СН3СООС2Н5)может быть рассчитана следующим образом:
Н0(СН3СООС2Н5)=4Н0(СО2) + 4Н0(Н2О) -Н0 гор (СН3СООС2Н5)=
= 4(–393,5) + 4(–241,8) – (2256,3) =463,2 кДж/моль.
Полученная величина означает, что при образовании 1 моль этилацетата выделяется 463,2 кДж тепла (Н<0).
2. Вычислим тепловой эффект образования 44 г этилацетата.
Молярная масса (масса 1 моля) СН3СООС2Н5составляет 88 г/моль.
Определим число молей этилацетата:
n =44/88 = 0,5моль.
Зная тепловой эффект реакции образования 1 моля вещества и число молей этого вещества, рассчитаем тепловой эффект:
Н= 0,5(463,2) =231,6 кДж
Ответ:при образовании 44 г этилацетата выделяется 231,6 кДж тепла.
7. Расчеты с использованием термодинамических
ФУНКЦИЙ СОСТОЯНИЯ
(задачи №№ 151 – 175).
Литература:
1. Глинка Н.Л. "Общая химия". - Л.: Химия, 1986, гл. 6, с.158-162, 182-191.
2. Кожевникова Н.Ю., Коробейникова Е.Г., Кутуев Р.Х., Малинин В.Р., Решетов А.П. "Общая химия". Учебное пособие. - Л.: СПбВПТШ, 1991, тема 6, с.40-53.
3. Глинка Н.Л. "Задачи и упражнения по общей химии". - Л.: Химия, 1987, гл 5, с. 73-88, приложение № 5.
4. Коробейникова Е.Г., Кожевникова Н.Ю. "Сборник задач и упражнений по общей химии" ч. 2. Энергетика химических реакций. Химическая кинетика. - Л.: СПбВПТШ, 1991, с.2-14.
Второй закон термодинамики. Возможность и направление протекания химических процессов. Обратимые химические процессы и химическое равновесие. Энтропия как мера неупорядоченности системы. Изменение энтропии в химических процессах и при фазовых переходах. Энергия Гиббса как количественная мера вероятности и направленности самопроизвольного протекания химических реакций. Оценка пожарной опасности химических процессов по энергии Гиббса. Для выполнения расчетов можно использовать таблицу 2 приложения.
Пример 7.1. Восстановление оксида железа (III) водородом протекает по уравнению
Fe2O3 + 3H2 = 2Fe + 3H2O(г).
1) Возможна ли эта реакция при нормальных условиях?
2) При какой температуре начнется восстановление железа?
Решение:
1. Ответ на первый вопрос предполагает расчет G0реакции. Для этого необходимо рассчитать изменение энтальпииН0и изменение энтропииS0в данной реакции.
По таблице 1 приложения находим значение Н0иS0для всех реагирующих веществ, затем производим вычисления:
Н0р-и =3Н0(Н2О) - Н0(Fe2О3)= 3(–241,8) – (–822,2) = 96,8 кДж/моль
S0р-и = (2S0Fe + 3S0 (H2O))- (S0(Fe2О3) + 3S0 H2) =
= (227,1 + 3188,7) – (87,4 + 3130,5) = 138,7 Дж/мольК =
= 138,7 10-3кДж/мольК
2. Для расчета G0реакции воспользуемся формулой Гиббса
G0р-и =Н0р-и - ТS0р-и= 96,8 – 273138,710-3= 58,9 кДж/моль
G0р-и>0, следовательно, при нормальных условиях реакция невозможна.
3. Для ответа на второй вопрос найдем температуру, при которой
G0р-и = 0(состояние равновесия). В этом случаеН0р-и =ТS0р-и.
Ответ: 1. При нормальных условиях реакция невозможна.
2. Данная реакция начнется при температуре 697 К.