20. Следствия из закона Гесса. Вычисление тепловых эффектов химических реакций. Следствия из закона Гесса

• Тепловой эффект прямой реакции равен по величине и противоположен по знаку тепловому эффекту обратной реакции (закон Лавуазье — Лапласа).

• Тепловой эффект химической реакции равен разности сумм теплот образования (ΔH_f) продуктов реакции и исходных веществ, умноженных на стехиометрические коэффициенты (ν):

• Тепловой эффект химической реакции равен разности сумм теплот сгорания (ΔH_c) исходных веществ и продуктов реакции, умноженных на стехиометрические коэффициенты (ν):

Таким образом, пользуясь табличными значениями теплот образования или сгорания веществ, можно рассчитать теплоту реакции, не прибегая к эксперименту. Табличные величины теплот образования и сгорания веществ обычно относятся к т.н. стандартным условиям. Для расчёта теплоты процесса, протекающего при иных условиях, необходимо использовать и другие законы термохимии, например, закон Кирхгофа, описывающий зависимость теплового эффекта реакции от температуры.

Тепловой эффект химической реакции – отнесенное к изменению химической переменной количество теплоты, полученное системой, в которой прошла химическая реакция и продукты реакции приняли температуру реагентов.

Чтобы тепловой эффект являлся величиной, зависящей только от характера протекающей химической реакции, необходимо соблюдение следующих условий:

• Реакция должна протекать либо при постоянном объеме Q_v(изохорный процесс), либо при постоянном давлении Q_p(изобарный процесс).

• В системе не совершается никакой работы, кроме возможной при P = const работы расширения.

Реакции, сопровождающиемя выделением тепла в окружащию среду имеют отрицательный тепловой эффект и называются экзотермическими. Реакции, сопровождающиеся поглощением тепла имеют положительный тепловой эффект и называются эндотермическими. Тепловой эффект обычно относится к одному молю прореагировавшего исходного вещества, стехиометрический коэффициент которого максимален.

1. Тепловой эффект образования химического соединения равен тепловому эффекту разложения этого соединения с противоположным знаком

3. Тепловой эффект реакции ΔН_Г

ΔHобр= - ΔHразл

m и n – стихоометрические коэффициенты

В таблицах термодинамических величин приводят, как правило, только стандартные тепловые эффекты сгорания и образования. Тепловые эффекты реакций при температурах, отличных от стандартных рассчитываются методом уравнения Кирхгофа или методом циклов.

1) Тепловой эффект образования химического соединения равен тепловому эффекту разложения со знаком (-)

Нобразования = -Нразложения

2) Тепловой эффект реакции равен разности Нр = (nНобр.продукта) - (mНобр.исходное вещество). [m,n – стехиометрические коэффициенты]

*** аА+вВ=сС+dD. Рассчитаем тепловой эффект реакции. Нр = [(cНобраз(С) + (d*Нобра(D)] – [(аНобраз(А) + вНобр(В)]***

3) Нр = (mНсгорания.исходное вещество) - (mНсгорания.продукты)

Тепловой эффект реакции равен тепловому эффекту всех участников.

Нр = ((аН(А) + вН(В)) – (сН(С)+(dН(D))

вычисление тепловых эффектов химических реакций:

1. Считаем теплоемкость: Cp = Q\T ; Cp = a+bT+c;

2. Считаем Энтальпию: H^o_f,298 = H^o_{f,298 (a)} – (H^o_f,298(b)+H^o_f,298(c))

3. Считаем H_Т (Уравнение Кирхгофа):

H_Т = H^o_Т+ а(Т-298) + в(Т^2-298^2) + c’(1\298 – 1\T);

4. Считаем Энтропию

S^o₂₉₈ = S^o₂₉₈ (a) – (S^o₂₉₈(b) + S^o₂₉₈ (c))

5. Энтропия при заданных Т

S_Т = S^o₂₉₈ + а* Ln(T\298) + в(T-298) + c\2*(1\T^2 – 1\298^2)

6. Энергия Гиббса

G^o_P,T = H_Т - ТS_Т

Если G < 0 , то реакция идет в заданном направлении.

Если G <0 , то реакция не идет

Если G =0 , то химическое равновесие.

7. G^o_P,T = = RTLnKp, Kp – константа равновесия.

8. Приведенный потенциал

Ф’ = Ф’(а) – (Ф’(в) + Ф’(с)) ***Al2O3 + SO3 = Al2(SO4)***

9. LnKp = 1\R * (Ф’ - H^o_F,298*1000 \ Т ) здесь а = Al2(SO4) , в = Al2O3, с = SO3