Химия. Абакумова Н.А. - 22 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

при постоянном давлении, то для изобарно-изотермического процесса (P = const) теплота
Q
Р
= ∆U + Р∆V;
Q
Р
= (U
2
– U
1
) + Р(V
2
– V
1
);
Q
Р
= (U
2
+ pV
2
) – (U
1
+ pV
1
).
Сумму U + РV обозначим через Н, тогда: Q
Р
= Н
2
– Н
1
= ∆Н.
Величину Н называют энтальпией. Таким образом, теплота при Р = const и Т = const приобретает свойство функции
состояния и не зависит от пути, по которому протекает процесс. Отсюда теплота реакции в изобарно-изотермическом про-
цессе Q
Р
равна изменению энтальпии системы ∆Н (если единственным видом работы является работа расширения): Q
Р
=
∆Н.
Энтальпия, как и внутренняя энергия, является функцией состояния; ее изменение (∆Н) определяется только на-
чальным и конечным состояниями системы и не зависит от пути перехода.
Теплота реакции в изохорно-изотермическом процессе (V = const; Т = const), при котором ∆V = 0, равна изменению
внутренней энергии системы: Q
V
= ∆U.
Теплоты химических процессов, протекающих при Р, Т = const и V, Т = const, называют тепловыми эффектами.
При экзотермических реакциях энтальпия системы уменьшается и ∆Н < 0 (Н
2
< Н
1
), а при эндотермических – эн-
тальпия системы увеличивается и ∆Н > 0 (Н
2
> Н
1
). В дальнейшем тепловые эффекты всюду выражаются через ∆Н.
Термохимические расчеты основаны на законе Гесса (1840): «Тепловой эффект реакции зависит только от природы и
физического состояния исходных веществ и конечных продуктов, но не зависит от пути перехода».
Часто в термохимических расчетах применяют следствия из закона Гесса: «Тепловой эффект реакции (∆Н
х. р
) равен
сумме теплот образования ∆Н
обр
продуктов реакции за вычетом суммы теплот образования исходных веществ с уче-
том коэффициентов перед формулами этих веществ в уравнении реакции»
исх
обр
прод
обр
рх.
HHH Σ∆−Σ∆=∆ .
П р и м е р 1. При взаимодействии кристаллов хлорида фосфора(V) с парами воды образуется жидкий РОС1
3
и
хлористый водород. Реакция сопровождается выделением 111,4 кДж теплоты. Написать термохимическое уравнение этой
реакции.
Р е ш е н и е. Уравнения реакций, в которых около символов химических соединений указываются их агрегатные со-
стояния или кристаллическая модификация, а также численные значения тепловых эффектов, называют термохимическими.
В термохимических уравнениях, если это специально не оговорено, указываются значения тепловых эффектов при постоян-
ном давлении Q
Р
, равные изменению энтальпии системы ∆Н. Значение ∆Н приводят обычно в правой части уравнения, от-
деляя его запятой или точкой с запятой. Приняты следующие сокращенные обозначения агрегатного состояния веществ: (г)
– газообразное, (ж) – жидкое, (к) – кристаллическое. Эти символы опускаются, если агрегатное состояние веществ очевидно.
Если в результате реакции выделяется теплота, то ∆Н < 0. Учитывая сказанное, составляем термохимическое уравнение
реакции, данной в примере:
PCl
5
(к) + H
2
O(г) = POCl
3
(ж) + 2HCl(г); ∆Н
х. р
= –111,4 кДж.
П р и м е р 2. Реакция горения этана выражается термохимическим уравнением:
С
2
Н
6
(г) + 7/2 O
2
= 2СO
2
(г) + 3Н
2
O(ж); ∆Н
х. р
= –1559,87 кДж.
Вычислить теплоту образования этана. Энтальпии образования СO
2
(г) и Н
2
O(ж) указаны в прил. 3.
Р е ш е н и е. Теплотой образования (энтальпией) данного соединения называют тепловой эффект реакции образо-
вания одного моля этого соединения из простых веществ, взятых в их устойчивом состоянии при данных условиях.
Обычно теплоты образования относят к стандартному состоянию, т.е. к 25 °С (298 K) и 101
325 Па и обозначают через ∆Н
°
298.
Так как тепловой эффект с температурой изменяется незначительно, то здесь и в дальнейшем индексы температуры
опускаются и тепловой эффект обозначается через ∆H°. Следовательно, нужно вычислить тепловой эффект реакции, тер-
мохимическое уравнение которой имеет вид 2С(графит) + 3Н
2
(г) = С
2
Н
6
(г); ∆Н°
х. р
= ?, исходя из следующих данных:
а) С
2
Н
6
(г) + 7/2 O
2
(г) = 2СO
2
(г) + 3Н
2
O(ж); ∆Н° = –1559,87 кДж;
б) С(графит) + O
2
(г) = СO
2
(г); ∆Н° = –393,51 кДж;
в) Н
2
(г) + 1/2 O
2
= Н
2
O(ж); ∆Н° = – 285,84 кДж.
На основании закона Гесса с термохимическими уравнениями можно оперировать так же, как и с алгебраическими.
Для получения искомого результата следует уравнение (б) умножить на 2, уравнение (в) – на 3, а затем сумму этих урав-
нений вычесть из уравнения (а):
С
2
Н
6
+ 7/2 O
2
– 2С – 2O
2
–3Н
2
– 3/2 O
2
= 2СО
2
+ 3Н
2
О – 2СO
2
– 3Н
2
О;
С
2
Н
6
= 2С + 3Н
2
;
∆Н° = –1559,87 – 2(–393,51) – 3(–285,84) = +84,67 кДж;
∆Н° = –1559,87 + 787,02 + 857,52;

Страницы