Latihan 81.
Hitung jumlah kalor yang akan dilepaskan selama reduksi Fe 2O3 logam aluminium jika 335,1 g besi diperoleh. Jawaban: 2543.1 kJ.
Keputusan:
persamaan reaksi:

\u003d (Al 2 O 3) - (Fe 2 O 3) \u003d -1669.8 - (-822.1) \u003d -847.7 kJ

Perhitungan jumlah panas yang dilepaskan setelah menerima 335,1 g besi, kami menghasilkan dari proporsi:

(2 . 55,85) : -847,7 = 335,1 : X; x = (0847.7 . 335,1)/ (2 . 55,85) = 2543,1 kJ,

di mana 55,85 adalah massa atom besi.

Menjawab: 2543.1 kJ.

Efek termal dari reaksi

Tugas 82.
Gas etil alkohol C2H5OH dapat diperoleh dengan interaksi etilena C 2 H 4 (g) dan uap air. Tulis persamaan termokimia untuk reaksi ini, setelah sebelumnya menghitung efek termalnya. Jawaban: -45,76 kJ.
Keputusan:
Persamaan reaksinya adalah:

C 2 H 4 (g) + H 2 O (g) \u003d C2H 5 OH (g); = ?

Nilai panas pembentukan standar zat diberikan dalam tabel khusus. Mempertimbangkan bahwa kalor pembentukan zat sederhana secara kondisional diambil sama dengan nol. Hitung efek termal dari reaksi, menggunakan konsekuensi dari hukum Hess, kita mendapatkan:

\u003d (C 2 H 5 OH) - [ (C 2 H 4) + (H 2 O)] \u003d
= -235,1 -[(52,28) + (-241,83)] = - 45,76 kJ

Persamaan reaksi di mana keadaan agregasi atau modifikasi kristalnya, serta nilai numerik efek termal, ditunjukkan di dekat simbol senyawa kimia, disebut termokimia. Dalam persamaan termokimia, kecuali jika dinyatakan secara khusus, nilai efek termal pada tekanan konstan Q p ditunjukkan sama dengan perubahan entalpi sistem. Nilai biasanya diberikan di sisi kanan persamaan, dipisahkan dengan koma atau titik koma. Singkatan berikut untuk keadaan agregat materi diterima: G- gas, dengan baik- cairan, ke

Jika kalor dilepaskan sebagai hasil reaksi, maka< О. Учитывая сказанное, составляем термохимическое уравнение данной в примере реакции:

C 2 H 4 (g) + H 2 O (g) \u003d C 2 H 5 OH (g); = - 45,76 kJ.

Menjawab:- 45,76 kJ.

Tugas 83.
Hitung efek termal dari reaksi reduksi besi (II) oksida dengan hidrogen, berdasarkan persamaan termokimia berikut:

a) EEO (c) + CO (g) \u003d Fe (c) + CO 2 (g); = -13,18 kJ;
b) CO (g) + 1/2O 2 (g) = CO 2 (g); = -283,0 kJ;
c) H 2 (g) + 1/2O 2 (g) = H 2 O (g); = -241,83 kJ.
Jawaban: +27,99 kJ.

Keputusan:
Persamaan reaksi untuk reduksi oksida besi (II) dengan hidrogen memiliki bentuk:

EeO (k) + H 2 (g) \u003d Fe (k) + H 2 O (g); = ?

\u003d (H2O) - [ (FeO)

Panas pembentukan air diberikan oleh persamaan

H 2 (g) + 1/2O 2 (g) = H 2 O (g); = -241,83 kJ,

dan kalor pembentukan oksida besi (II) dapat dihitung jika persamaan (a) dikurangi dari persamaan (b).

\u003d (c) - (b) - (a) \u003d -241,83 - [-283.o - (-13.18)] \u003d + 27,99 kJ.

Menjawab:+27,99 kJ.

Tugas 84.
Selama interaksi gas hidrogen sulfida dan karbon dioksida, uap air dan karbon disulfida S 2 (g) terbentuk. Tulis persamaan termokimia untuk reaksi ini, terlebih dahulu hitung efek termalnya. Jawaban: +65,43 kJ.
Keputusan:
G- gas, dengan baik- cairan, ke- kristal. Simbol-simbol ini dihilangkan jika keadaan agregat zat jelas, misalnya, O 2, H 2, dll.
Persamaan reaksinya adalah:

2H 2 S (g) + CO 2 (g) \u003d 2H 2 O (g) + CS 2 (g); = ?

Nilai panas pembentukan standar zat diberikan dalam tabel khusus. Mempertimbangkan bahwa kalor pembentukan zat sederhana secara kondisional diambil sama dengan nol. Efek termal dari reaksi dapat dihitung menggunakan akibat wajar e dari hukum Hess:

\u003d (H 2 O) + (CS 2) - [(H 2 S) + (CO 2)];
= 2(-241,83) + 115,28 – = +65,43 kJ.

2H 2 S (g) + CO 2 (g) \u003d 2H 2 O (g) + CS 2 (g); = +65,43 kJ.

Menjawab:+65,43 kJ.

Persamaan reaksi termokimia

Tugas 85.
Tulis persamaan termokimia untuk reaksi antara CO (g) dan hidrogen, yang menghasilkan CH 4 (g) dan H 2 O (g). Berapa banyak panas yang akan dilepaskan selama reaksi ini jika 67,2 liter metana diperoleh dalam kondisi normal? Jawaban: 618,48 kJ.
Keputusan:
Persamaan reaksi di mana keadaan agregasi atau modifikasi kristalnya, serta nilai numerik efek termal, ditunjukkan di dekat simbol senyawa kimia, disebut termokimia. Dalam persamaan termokimia, kecuali jika dinyatakan secara khusus, nilai efek termal pada tekanan konstan Q p ditunjukkan sama dengan perubahan entalpi sistem. Nilai biasanya diberikan di sisi kanan persamaan, dipisahkan dengan koma atau titik koma. Singkatan berikut untuk keadaan agregat materi diterima: G- gas, dengan baik- sesuatu ke- kristal. Simbol-simbol ini dihilangkan jika keadaan agregat zat jelas, misalnya, O 2, H 2, dll.
Persamaan reaksinya adalah:

CO (g) + 3H 2 (g) \u003d CH 4 (g) + H 2 O (g); = ?

Nilai panas pembentukan standar zat diberikan dalam tabel khusus. Mempertimbangkan bahwa kalor pembentukan zat sederhana secara kondisional diambil sama dengan nol. Efek termal dari reaksi dapat dihitung menggunakan akibat wajar e dari hukum Hess:

\u003d (H 2 O) + (CH 4) - (CO)];
\u003d (-241,83) + (-74,84) ​​- (-110,52) \u003d -206,16 kJ.

Persamaan termokimia akan terlihat seperti:

22,4 : -206,16 = 67,2 : X; x \u003d 67.2 (-206.16) / 22? 4 \u003d -618.48 kJ; Q = 618,48 kJ.

Menjawab: 618,48 kJ.

Panas Pembentukan

Tugas 86.
Efek termal yang reaksinya sama dengan panas pembentukan. Hitung panas pembentukan NO dari persamaan termokimia berikut:
a) 4NH 3 (g) + 5O 2 (g) \u003d 4NO (g) + 6H 2 O (g); = -1168,80 kJ;
b) 4NH 3 (g) + 3O 2 (g) \u003d 2N 2 (g) + 6H 2 O (g); = -1530,28 kJ
Jawaban: 90,37 kJ.
Keputusan:
Panas pembentukan standar sama dengan panas pembentukan 1 mol zat ini dari zat sederhana dalam kondisi standar (T = 298 K; p = 1.0325.105 Pa). Pembentukan NO dari zat sederhana dapat direpresentasikan sebagai berikut:

1/2N2 + 1/2O2 = TIDAK

Diberikan reaksi (a) di mana 4 mol NO terbentuk dan reaksi (b) diberikan di mana 2 mol N2 terbentuk. Kedua reaksi tersebut melibatkan oksigen. Oleh karena itu, untuk menentukan panas pembentukan standar NO, kita buat siklus Hess berikut, yaitu, kita perlu mengurangi persamaan (a) dari persamaan (b):

Jadi, 1/2N 2 + 1/2O 2 = NO; = +90,37 kJ.

Menjawab: 618,48 kJ.

Tugas 87.
Kristal amonium klorida dibentuk oleh interaksi gas amonia dan hidrogen klorida. Tulis persamaan termokimia untuk reaksi ini, setelah sebelumnya menghitung efek termalnya. Berapa panas yang akan dilepaskan jika 10 liter amonia dikonsumsi dalam reaksi dalam kondisi normal? Jawab: 78,97 kJ.
Keputusan:
Persamaan reaksi di mana keadaan agregasi atau modifikasi kristalnya, serta nilai numerik efek termal, ditunjukkan di dekat simbol senyawa kimia, disebut termokimia. Dalam persamaan termokimia, kecuali jika dinyatakan secara khusus, nilai efek termal pada tekanan konstan Q p ditunjukkan sama dengan perubahan entalpi sistem. Nilai biasanya diberikan di sisi kanan persamaan, dipisahkan dengan koma atau titik koma. Berikut ini diterima: ke- kristal. Simbol-simbol ini dihilangkan jika keadaan agregat zat jelas, misalnya, O 2, H 2, dll.
Persamaan reaksinya adalah:

NH 3 (g) + HCl (g) \u003d NH 4 Cl (k). ; = ?

Nilai panas pembentukan standar zat diberikan dalam tabel khusus. Mempertimbangkan bahwa kalor pembentukan zat sederhana secara kondisional diambil sama dengan nol. Efek termal dari reaksi dapat dihitung menggunakan akibat wajar e dari hukum Hess:

\u003d (NH4Cl) - [(NH 3) + (HCl)];
= -315,39 - [-46,19 + (-92,31) = -176,85 kJ.

Persamaan termokimia akan terlihat seperti:

Panas yang dilepaskan selama reaksi 10 liter amonia dalam reaksi ini ditentukan dari proporsi:

22,4 : -176,85 = 10 : X; x \u003d 10 (-176.85) / 22,4 \u003d -78,97 kJ; Q = 78,97 kJ.

Menjawab: 78,97 kJ.

Dalam termokimia, jumlah panas Q yang dilepaskan atau diserap sebagai hasil reaksi kimia disebut efek termal. Reaksi yang melepaskan kalor disebut eksotermis (T>0), dan dengan penyerapan panas - endotermik (Q<0 ).

Dalam termodinamika, proses pelepasan kalor disebut eksotermis, dan proses di mana panas diserap - endotermik.

Menurut akibat wajar dari hukum pertama termodinamika untuk proses isokhorik-isotermal, efek termal sama dengan perubahan energi internal sistem .

Karena dalam termokimia tanda yang berlawanan digunakan sehubungan dengan termodinamika, maka .

Untuk proses isobarik-isotermal, efek termal sama dengan perubahan entalpi sistem .

Jika D H > 0- proses berlangsung dengan penyerapan panas dan adalah endotermik.

Jika D H< 0 - prosesnya disertai dengan pelepasan panas dan eksotermik.

Dari hukum pertama termodinamika berikut: hukum Hess:

efek termal reaksi kimia hanya bergantung pada jenis dan keadaan zat awal dan produk akhir, tetapi tidak bergantung pada jalur transisi dari keadaan awal ke keadaan akhir.

Akibat dari undang-undang ini adalah aturan bahwa dengan persamaan termokimia, Anda dapat melakukan operasi aljabar biasa.

Sebagai contoh, perhatikan reaksi oksidasi batubara menjadi CO2.

Transisi dari zat awal ke zat akhir dapat dilakukan dengan membakar batubara secara langsung menjadi CO2.

C (t) + O 2 (g) \u003d CO 2 (g).

Efek termal dari reaksi ini H 1.

Proses ini dapat dilakukan dalam dua tahap (Gbr. 4). Pada tahap pertama, karbon terbakar menjadi CO melalui reaksi

C (t) + O 2 (g) \u003d CO (g),

pada CO kedua terbakar menjadi CO 2

CO (t) + O 2 (g) \u003d CO 2 (g).

Efek termal dari reaksi ini, masing-masing, H2 dan H 3.

Beras. 4. Skema proses pembakaran batubara menjadi CO 2

Ketiga proses tersebut banyak digunakan dalam praktik. Hukum Hess memungkinkan Anda untuk menghubungkan efek termal dari ketiga proses ini dengan persamaan:

Δ H 1=Δ H2 + Δ H 3.

Efek termal dari proses pertama dan ketiga dapat diukur dengan relatif mudah, tetapi pembakaran batubara menjadi karbon monoksida pada suhu tinggi sulit dilakukan. Efek termalnya dapat dihitung:

Δ H2=Δ H 1 - Δ H 3.

Nilai H 1 dan H2 tergantung pada jenis batubara yang digunakan. Nilai H 3 tidak berhubungan dengan ini. Selama pembakaran satu mol CO pada tekanan konstan pada 298K, jumlah panasnya adalah H 3= -283.395 kJ/mol. H 1\u003d -393,86 kJ / mol pada 298K. Kemudian pada 298K H2\u003d -393,86 + 283,395 \u003d -110,465 kJ / mol.

Hukum Hess memungkinkan untuk menghitung efek termal dari proses yang tidak memiliki data eksperimen atau yang tidak dapat diukur dalam kondisi yang diperlukan. Ini juga berlaku untuk reaksi kimia, dan untuk proses pelarutan, penguapan, kristalisasi, adsorpsi, dll.

Saat menerapkan hukum Hess, kondisi berikut harus benar-benar diperhatikan:

Kedua proses harus benar-benar memiliki status awal yang sama dan status akhir yang benar-benar sama;

Tidak hanya komposisi kimia produk yang harus sama, tetapi juga kondisi keberadaannya (suhu, tekanan, dll.) dan keadaan agregasi, dan untuk zat kristal, modifikasi kristal.

Saat menghitung efek termal dari reaksi kimia berdasarkan hukum Hess, dua jenis efek termal biasanya digunakan - panas pembakaran dan panas pembentukan.

Panasnya pendidikan disebut efek termal dari reaksi pembentukan senyawa tertentu dari zat sederhana.

Panas pembakaran disebut efek termal dari reaksi oksidasi senyawa tertentu dengan oksigen dengan pembentukan oksida yang lebih tinggi dari unsur atau senyawa yang sesuai dari oksida ini.

Nilai referensi efek termal dan besaran lain biasanya mengacu pada keadaan standar materi.

Sebagai kondisi standar zat cair dan padat individu mengambil keadaan mereka pada suhu tertentu dan pada tekanan yang sama dengan satu atmosfer, dan untuk gas individu, keadaan mereka sedemikian rupa sehingga pada suhu dan tekanan tertentu sama dengan 1,01 10 5 Pa (1 atm.), Mereka memiliki sifat gas ideal. Untuk memudahkan perhitungan, referensi data mengacu pada suhu standar 298 K

Jika suatu elemen dapat eksis dalam beberapa modifikasi, maka modifikasi tersebut diterima sebagai standar, yang stabil pada 298 K dan tekanan atmosfer sama dengan 1,01 10 5 Pa (1 atm.)

Semua besaran yang berkaitan dengan keadaan standar zat ditandai dengan superskrip berbentuk lingkaran: . Dalam proses metalurgi, sebagian besar senyawa terbentuk dengan pelepasan panas, sehingga bagi mereka kenaikan entalpi. Untuk elemen dalam keadaan standar, nilai .

Dengan menggunakan data referensi dari panas pembentukan standar zat yang terlibat dalam reaksi, seseorang dapat dengan mudah menghitung efek panas dari reaksi.

Dari hukum Hess berikut ini:efek termal reaksi sama dengan perbedaan antara panas pembentukan semua zat yang ditunjukkan di sisi kanan persamaan(zat akhir atau produk reaksi) , dan kalor pembentukan semua zat yang ditunjukkan di sisi kiri persamaan(bahan awal) , diambil dengan koefisien yang sama dengan koefisien di depan rumus zat-zat ini dalam persamaan reaksi:

di mana n- jumlah mol zat yang terlibat dalam reaksi.

Contoh. Mari kita hitung efek termal dari reaksi Fe 3 O 4 + CO = 3FeO + CO 2 . Kalor pembentukan zat yang terlibat dalam reaksi adalah: untuk Fe 3 O 4, untuk CO, untuk FeO, untuk CO 2.

Efek termal dari reaksi:

Karena , reaksi pada 298K adalah endotermik, yaitu. berjalan dengan penyerapan panas.

7. Hitung efek termal dari reaksi dalam kondisi standar: Fe 2 O 3 (t) + 3 CO (g) \u003d 2 Fe (t) + 3 CO 2 (g), jika panas pembentukan: Fe 2 O 3 (t) \u003d - 821,3 kJ / mol; CO (g ) = – 110,5 kJ/mol;

CO 2 (g) \u003d - 393,5 kJ / mol.

Fe 2 O 3 (t) + 3 CO (g) \u003d 2 Fe (t) + 3 CO 2 (g),

Mengetahui efek termal standar pembakaran bahan awal dan produk reaksi, kami menghitung efek termal reaksi dalam kondisi standar:

16. Ketergantungan laju reaksi kimia pada suhu. aturan Van't Hoff. Koefisien suhu reaksi.

Hanya tumbukan antara molekul aktif yang menyebabkan reaksi, yang energi rata-ratanya melebihi energi rata-rata peserta reaksi.

Ketika energi aktivasi tertentu E dikomunikasikan ke molekul (energi berlebih di atas rata-rata), energi potensial interaksi atom dalam molekul berkurang, ikatan di dalam molekul melemah, molekul menjadi reaktif.

Energi aktivasi tidak harus dipasok dari luar; energi ini dapat diberikan ke beberapa bagian molekul dengan mendistribusikan kembali energi selama tumbukan. Menurut Boltzmann, di antara N molekul terdapat jumlah molekul aktif berikut N dengan peningkatan energi :

N N e – E / RT

di mana E adalah energi aktivasi, menunjukkan kelebihan energi yang diperlukan dibandingkan dengan tingkat rata-rata yang harus dimiliki molekul agar reaksi menjadi mungkin; sisa sebutan yang terkenal.

Selama aktivasi termal untuk dua suhu T 1 dan T 2 rasio konstanta laju adalah:

, (2) , (3)

yang memungkinkan Anda untuk menentukan energi aktivasi dengan mengukur laju reaksi pada dua suhu yang berbeda T 1 dan T 2 .

Peningkatan suhu sebesar 10 0 meningkatkan laju reaksi sebesar 2–4 kali (perkiraan aturan van't Hoff). Angka yang menunjukkan berapa kali laju reaksi (dan karenanya konstanta laju) meningkat dengan peningkatan suhu sebesar 10 0 disebut koefisien suhu reaksi:

 (4) .(5)

Ini berarti, misalnya, bahwa dengan peningkatan suhu sebesar 100 0 untuk peningkatan laju rata-rata yang diterima secara konvensional sebesar 2 kali ( = 2), laju reaksi meningkat sebesar 2 10 , yaitu. kira-kira 1000 kali, dan ketika = 4 - 4 10 , yaitu 1000000 kali. Aturan van't Hoff berlaku untuk reaksi yang terjadi pada suhu yang relatif rendah dalam kisaran yang sempit. Peningkatan tajam dalam laju reaksi dengan meningkatnya suhu dijelaskan oleh fakta bahwa jumlah molekul aktif meningkat secara eksponensial.

25. Persamaan isoterm reaksi kimia Van't Hoff.

Sesuai dengan hukum aksi massa untuk reaksi sewenang-wenang

dan A + bB = cC + dD

Persamaan laju reaksi langsung dapat ditulis:

,

dan untuk laju reaksi balik:

.

Ketika reaksi berlangsung dari kiri ke kanan, konsentrasi zat A dan B akan berkurang dan laju reaksi maju akan berkurang. Di sisi lain, ketika produk reaksi C dan D terakumulasi, laju reaksi akan meningkat dari kanan ke kiri. Ada saatnya ketika kecepatan 1 dan 2 menjadi sama, konsentrasi semua zat tetap tidak berubah, oleh karena itu,

,

Dimana K c = k 1 / k 2 =

.

Nilai konstanta K c, sama dengan rasio konstanta laju reaksi maju dan mundur, secara kuantitatif menggambarkan keadaan kesetimbangan melalui konsentrasi kesetimbangan zat awal dan produk interaksinya (dalam hal koefisien stoikiometrinya) dan disebut konstanta kesetimbangan. Konstanta kesetimbangan adalah konstan hanya untuk suhu tertentu, yaitu

K c \u003d f (T). Konstanta kesetimbangan reaksi kimia biasanya dinyatakan sebagai rasio, pembilangnya adalah produk dari konsentrasi molar kesetimbangan dari produk reaksi, dan penyebutnya adalah produk dari konsentrasi zat awal.

Jika komponen reaksi adalah campuran gas ideal, maka konstanta kesetimbangan (K p) dinyatakan dalam tekanan parsial komponen:

.

Untuk transisi dari K p ke K dengan menggunakan persamaan keadaan P · V = n · R · T. Sejauh

, maka P = C·R·T. .

Dari persamaan berikut bahwa K p = K s, asalkan reaksi berlangsung tanpa mengubah jumlah mol dalam fase gas, yaitu ketika (c + d) = (a + b).

Jika reaksi berlangsung secara spontan pada konstanta P dan T atau V dan T, maka nilai G dan F dari reaksi ini dapat diperoleh dari persamaan:

,

di mana C A, C B, C C, C D adalah konsentrasi nonequilibrium dari zat awal dan produk reaksi.

,

di mana P A, P B, P C, P D adalah tekanan parsial zat awal dan produk reaksi.

Dua persamaan terakhir disebut persamaan isoterm reaksi kimia van't Hoff. Hubungan ini memungkinkan untuk menghitung nilai G dan F reaksi, untuk menentukan arahnya pada konsentrasi yang berbeda dari zat awal.

Perlu dicatat bahwa baik untuk sistem gas dan untuk larutan, dengan partisipasi padatan dalam reaksi (yaitu untuk sistem heterogen), konsentrasi fase padat tidak termasuk dalam ekspresi untuk konstanta kesetimbangan, karena konsentrasi ini praktis konstan. Jadi untuk reaksi

2 CO (g) \u003d CO 2 (g) + C (t)

konstanta kesetimbangan ditulis sebagai

.

Ketergantungan konstanta kesetimbangan pada suhu (untuk suhu T 2 relatif terhadap suhu T 1) dinyatakan oleh persamaan van't Hoff berikut:

,

di mana 0 adalah efek termal dari reaksi.

Untuk reaksi endoterm (reaksi berlangsung dengan penyerapan panas), konstanta kesetimbangan meningkat dengan meningkatnya suhu, sistem, seolah-olah, menolak pemanasan.

34. Osmosis, tekanan osmotik. Persamaan Van't Hoff dan koefisien osmotik.

Osmosis adalah pergerakan spontan molekul pelarut melalui membran semipermeabel yang memisahkan larutan dengan konsentrasi berbeda dari larutan dengan konsentrasi lebih rendah ke larutan dengan konsentrasi lebih tinggi, yang mengarah pada pengenceran yang terakhir. Sebagai membran semi-permeabel, melalui lubang kecil yang hanya dapat dilewati molekul pelarut kecil secara selektif dan molekul atau ion besar atau terlarut dipertahankan, film plastik sering digunakan - untuk zat dengan berat molekul tinggi, dan untuk berat molekul rendah - tembaga film ferosianida. Proses perpindahan pelarut (osmosis) dapat dicegah jika tekanan hidrostatik eksternal diterapkan pada larutan dengan konsentrasi yang lebih tinggi (dalam kondisi kesetimbangan ini akan disebut tekanan osmotik, dilambangkan dengan huruf ). Untuk menghitung nilai dalam larutan non-elektrolit, digunakan persamaan empiris Van't Hoff:

di mana C adalah konsentrasi molar zat, mol/kg;

R adalah konstanta gas universal, J/mol K.

Nilai tekanan osmotik sebanding dengan jumlah molekul (dalam kasus umum, jumlah partikel) dari satu atau lebih zat yang dilarutkan dalam volume larutan tertentu, dan tidak bergantung pada sifat dan sifat pelarutnya. Dalam larutan elektrolit kuat atau lemah, jumlah total partikel individu meningkat karena disosiasi molekul; oleh karena itu, perlu untuk memasukkan koefisien proporsionalitas yang sesuai, yang disebut koefisien isotonik, ke dalam persamaan untuk menghitung tekanan osmotik.

i C R T,

di mana i adalah koefisien isotonik, dihitung sebagai rasio jumlah ion dan molekul elektrolit yang tidak terdisosiasi dengan jumlah molekul awal zat ini.

Jadi, jika derajat disosiasi elektrolit, yaitu perbandingan jumlah molekul yang terurai menjadi ion dengan jumlah total molekul zat terlarut adalah dan molekul elektrolit terurai menjadi n ion, maka koefisien isotonik dihitung sebagai berikut:

i = 1 + (n – 1) ,(i > 1).

Untuk elektrolit kuat, Anda dapat mengambil = 1, lalu i = n, dan koefisien i (juga lebih besar dari 1) disebut koefisien osmotik.

Fenomena osmosis sangat penting bagi organisme tumbuhan dan hewan, karena membran sel mereka dalam kaitannya dengan larutan banyak zat memiliki sifat membran semipermeabel. Dalam air murni, sel membengkak dengan kuat, dalam beberapa kasus hingga pecahnya cangkang, dan dalam larutan dengan konsentrasi garam yang tinggi, sebaliknya, ia mengecil dan menyusut karena kehilangan air yang besar. Karena itu, saat mengawetkan makanan, sejumlah besar garam atau gula ditambahkan ke dalamnya. Sel-sel mikroorganisme dalam kondisi seperti itu kehilangan sejumlah besar air dan mati.

Semua metode untuk menghitung efek termal didasarkan pada persamaan Kirchhoff dalam bentuk integral.

Paling sering, standar 298.15K digunakan sebagai suhu pertama.

Semua metode untuk menghitung efek termal direduksi menjadi metode mengambil integral dari sisi kanan persamaan.

Metode untuk mengambil integral:

I. Menurut kapasitas panas rata-rata. Metode ini adalah yang paling sederhana dan paling tidak akurat. Dalam hal ini, ekspresi di bawah tanda integral digantikan oleh perubahan kapasitas panas rata-rata, yang tidak bergantung pada suhu dalam kisaran yang dipilih.

Kapasitas panas rata-rata ditabulasi dan diukur untuk sebagian besar reaksi. Mereka mudah dihitung dari data referensi.

II. Menurut kapasitas panas sebenarnya. (menggunakan seri suhu)

Dalam metode ini, integral kapasitas panas ditulis sebagai deret suhu:

AKU AKU AKU. Menurut komponen suhu tinggi entalpi. Metode ini telah menyebar luas dengan perkembangan teknologi roket dalam menghitung efek termal dari reaksi kimia pada suhu tinggi. Hal ini didasarkan pada definisi kapasitas panas isobarik:

Komponen entalpi suhu tinggi. Ini menunjukkan berapa banyak entalpi suatu zat individu akan berubah ketika dipanaskan dengan sejumlah derajat tertentu.

Untuk reaksi kimia kita tulis:

Dengan demikian:

Kuliah nomor 3.

Rencana kuliah:

1. Hukum II termodinamika, definisi, notasi matematika.

2. Analisis hukum kedua termodinamika

3. Perhitungan perubahan entropi dalam beberapa proses

Setiap reaksi kimia disertai dengan pelepasan atau penyerapan energi dalam bentuk panas.

Berdasarkan pelepasan atau penyerapan panas, mereka membedakan: eksotermis dan endotermik reaksi.

eksotermis reaksi - reaksi seperti di mana panas dilepaskan (+ Q).

Reaksi endoterm - reaksi di mana panas diserap (-Q).

Efek termal dari reaksi (Q) adalah jumlah panas yang dilepaskan atau diserap selama interaksi sejumlah reagen awal.

Persamaan termokimia adalah persamaan di mana efek panas dari reaksi kimia ditunjukkan. Misalnya, persamaan termokimia adalah:

Perlu juga dicatat bahwa persamaan termokimia harus mencakup informasi tentang keadaan agregat reaktan dan produk, karena nilai efek termal tergantung pada ini.

Perhitungan Panas Reaksi

Contoh masalah tipikal untuk menemukan efek termal dari suatu reaksi:

Ketika berinteraksi 45 g glukosa dengan kelebihan oksigen sesuai dengan persamaan

C 6 H 12 O 6 (padat) + 6O 2 (g) \u003d 6CO 2 (g) + 6H 2 O (g) + Q

700 kJ panas dilepaskan. Tentukan efek termal dari reaksi tersebut. (Tuliskan nomor ke bilangan bulat terdekat.)

Keputusan:

Hitung jumlah zat glukosa:

n (C 6 H 12 O 6) \u003d m (C 6 H 12 O 6) / M (C 6 H 12 O 6) \u003d 45 g / 180 g / mol \u003d 0,25 mol

Itu. ketika 0,25 mol glukosa berinteraksi dengan oksigen, 700 kJ panas dilepaskan. Dari persamaan termokimia yang disajikan dalam kondisi, berikut bahwa ketika 1 mol glukosa berinteraksi dengan oksigen, sejumlah panas yang sama dengan Q (panas reaksi) terbentuk. Maka proporsi berikut ini benar:

0,25 mol glukosa - 700 kJ

1 mol glukosa - Q

Dari proporsi ini mengikuti persamaan yang sesuai:

0,25 / 1 = 700 / Q

Memecahkan yang, kami menemukan bahwa:

Jadi, efek termal dari reaksi tersebut adalah 2800 kJ.

Perhitungan menurut persamaan termokimia

Lebih sering, dalam tugas USE dalam termokimia, nilai efek termal sudah diketahui, karena. persamaan termokimia lengkap diberikan dalam kondisi.

Dalam hal ini, diperlukan untuk menghitung baik jumlah panas yang dilepaskan / diserap dengan jumlah yang diketahui dari reaktan atau produk, atau, sebaliknya, nilai panas yang diketahui diperlukan untuk menentukan massa, volume atau jumlah suatu zat. semua yang terlibat dalam reaksi.

Contoh 1

Sesuai dengan persamaan reaksi termokimia

3Fe 3 O 4 (padat) + 8Al (padat) \u003d 9Fe (padat) + 4Al 2 O 3 (padat) + 3330 kJ

terbentuk 68 g aluminium oksida. Berapa banyak panas yang dilepaskan dalam kasus ini? (Tuliskan nomor ke bilangan bulat terdekat.)

Keputusan

Hitung jumlah zat aluminium oksida:

n (Al 2 O 3) \u003d m (Al 2 O 3) / M (Al 2 O 3) \u003d 68 g / 102 g / mol \u003d 0,667 mol

Sesuai dengan persamaan reaksi termokimia, 3330 kJ dilepaskan selama pembentukan 4 mol aluminium oksida. Dalam kasus kami, 0,6667 mol aluminium oksida terbentuk. Menunjukkan jumlah panas yang dilepaskan dalam kasus ini, melalui x kJ kita akan membuat proporsi:

4 mol Al 2 O 3 - 3330 kJ

0,667 mol Al 2 O 3 - x kJ

Proporsi ini sesuai dengan persamaan:

4 / 0,6667 = 3330 / x

Memecahkan yang, kami menemukan bahwa x = 555 kJ

Itu. dalam pembentukan 68 g aluminium oksida, sesuai dengan persamaan termokimia, 555 kJ panas dilepaskan dalam kondisi tersebut.

Contoh 2

Sebagai hasil dari reaksi, persamaan termokimia yang

4FeS 2 (padat) + 11O 2 (g) \u003d 8SO 2 (g) + 2Fe 2 O 3 (padat) + 3310 kJ

1655 kJ panas yang dilepaskan. Tentukan volume (l) belerang dioksida yang dilepaskan (n.o.s.). (Tuliskan nomor ke bilangan bulat terdekat.)

Keputusan

Sesuai dengan persamaan reaksi termokimia, pembentukan 8 mol SO 2 melepaskan 3310 kJ panas. Dalam kasus kami, 1655 kJ panas dilepaskan. Biarkan jumlah zat SO 2 yang terbentuk dalam kasus ini sama dengan x mol. Maka proporsi berikut ini valid:

8 mol SO 2 - 3310 kJ

x mol SO2 - 1655 kJ

Dari yang mengikuti persamaan:

8 / x = 3310 / 1655

Memecahkan yang, kami menemukan bahwa:

Jadi, jumlah zat SO2 yang terbentuk dalam hal ini adalah 4 mol. Jadi, volumenya adalah:

V (SO 2) \u003d V m n (SO 2) \u003d 22,4 l / mol 4 mol \u003d 89,6 l 90 l(bulatkan ke bilangan bulat, karena ini diperlukan dalam kondisi.)

Masalah yang lebih dianalisis pada efek termal dari reaksi kimia dapat ditemukan.