Презентации 2 Еремин
.pdf
Оператор химической реакции r
i Ai |
= j B j |
i |
j |
|
|
r f |
= j f (B j ) i f (Ai ) |
|
|
j |
i |
|
|
|
Теплота реакции при постоянном давлении
r HT = j HT (B j ) i HT (Ai )
j |
i |
rH < 0 – теплота выделяетсяrH > 0 – теплота поглощается
|
r H = rU r |
|
U для конденс. фаз |
|
|
|
(PV ) = r |
|
|||
|
|
|
rU r nRT для газов |
|
|
|
|
|
|
||
Физтех, 1 курс. Осень 2015 |
|
|
11 |
||
Стандартное состояние
•для индивидуальных кристаллических и жидких веществ – наиболее устойчивая модификация при заданной температуре и давлении 1 бар;
•для индивидуальных газов – состояние идеального газа при заданной температуре и давлении 1 бар.
Справочные данные для веществ
f H298 , f H0 стандартные теплоты образования
|
HT H298 = |
T Cp (T )dT |
|
|
|
|
|
298 |
|
|
|
|
HT H0 = T Cp (T )dT |
|
|
||
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Физтех, 1 курс. Осень 2015 |
|
|
12 |
||
Закон Гесса (1840) – основной закон термохимии
Тепловой эффект реакции не зависит от ее пути, то есть от числа и
характера промежуточных стадий
|
|
|
C + O2 |
Гесс Герман Иванович |
|
|||||
|
|
|
(1802 – 1850) |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
110 кДж |
|
|
|
|
|
Обоснование: теплота |
|
|||
|
|
|
CO + 1/2 O2 |
|
реакции зависит только |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
от начального (реагенты) |
|
|
|
|
|
|
|
393 кДж |
|
||||
|
|
|
|
|
и конечного (продукты) |
|
||||
283 кДж |
|
|
|
участка энергетической |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
кривой и не зависит от ее |
|
|
|
|
|
CO2 |
|
промежуточных участков. |
|
||||
Физтех, 1 курс. Осень 2015 |
|
|
|
13 |
|
|||||
|
|
|
||||||||
Обоснование закона Гесса
Теплота реакции зависит только от начального
(реагенты) и конечного (продукты) участка
энергетической кривой и не зависит от ее промежуточных участков.
Физтех, 1 курс. Осень 2015 |
|
14 |
Термохимические циклы
По закону Гесса:
Q1 = Q2 + Q3,
Q3 = 2.9 – (–78.7) = 81.6 кДж
Физтех, 1 курс. Осень 2015 |
|
15 |
Способы расчета теплоты реакции.
1.Теплоты образования
ПРО С ТЫ Е
ВЕ Щ Е С Т В А
Физтех, 1 курс. Осень 2015
|
- fH (реаг.) |
fH (прод.) |
|||
|
|
|
rH |
||
РЕ А Г ЕН Т Ы |
|
|
П РО Д У К ТЫ |
||
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
r HT = j f HT (B j ) i f HT (Ai ) |
|
|||
|
|
j |
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
Пример. 3Fe3O4 + 8Al = 9Fe + 4Al2O3
r H298 = 4 f H298 (Al2O3 ) 3 f H298 (Fe3O4 )
16
Способы расчета теплоты реакции. 2. Энергии связи
ЭЛЕМЕНТЫ (АТОМЫ)
Eсв(разр) |
Eсв(обр) |
rH
РЕАГЕНТЫ 
ПРОДУКТЫ
r HT = Eсв (разр) Eсв (обр)
Пример. |
2H2 + O2 = 2H2O |
|
|
r H298 = |
2E(H H) E(O O) 4E(O H) |
|
|
Физтех, 1 курс. Осень 2015 |
|
17 |
|
Характерные энергии связи (кДж/моль)
|
C–C |
|
N–N |
|
O–O |
|
Si–Si |
P–P |
|
S–S |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
348 |
|
163 |
|
|
146 |
|
|
226 |
|
201 |
|
|
264 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
C–H |
C–O |
C–N |
C–F |
C–Cl |
C–Br |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
412 |
|
360 |
|
|
305 |
|
|
484 |
|
338 |
|
|
276 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C–C |
|
C=C |
|
C C |
|
C–C |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
(аром.) |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
348 |
|
612 |
|
838 |
|
518 |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
(1 эВ = 96.5 кДж/моль) |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Физтех, 1 курс. Осень 2015 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
18 |
|||||||
Термохимический цикл сгорания водорода
H2 + ½ O2 = H2O(г)
Q = 2E(O–H) – E(H–H) –
– ½E(O=O) = 241 кДж/моль
Затрачено (кДж)
Разрыв связей H–H |
436 |
|
|
Разрыв связей O=O |
½*498 = 249 |
|
|
Получено (кДж) |
|
|
|
Образование связей O–H |
2*463 = 926 |
|
|
ВЫИГРЫШ В ЭНЕРГИИ (кДж)
926 – 436 – 249 = 241
Физтех, 1 курс. Осень 2015 |
|
19 |
Коротко о главном
1.Химическая реакция – это превращение одних веществ в другие, происходящее за счет разрыва старых и/или образования новых химических связей.
2.Между реагентами и продуктами всегда существует энергетический барьер, ему соответствует переходное состояние.
3.Первый закон термодинамики постулирует существование внутренней энергии и показывает способы ее изменения путем совершения работы или теплообмена.
4.Химические системы описываются термодинамическими функциями. Химические реакции приводят к изменению этих функций.
5.Тепловой эффект (теплота) химической реакции при постоянном давлении (объеме) равен разности энтальпий (внутренних энергий) между продуктами и реагентами. При этих условиях тепловой эффект не зависит от пути реакции (закон Гесса).
Физтех, 1 курс. Осень 2015 |
|
20 |