Exercițiu 81.
Calculați cantitatea de căldură care va fi eliberată în timpul reducerii Fe 2O3 aluminiu metalic dacă s-au obţinut 335,1 g fier. Răspuns: 2543,1 kJ.
Decizie:
Ecuația reacției:

\u003d (Al 2 O 3) - (Fe 2 O 3) \u003d -1669,8 - (-822,1) \u003d -847,7 kJ

Calculul cantității de căldură care este eliberată la primirea a 335,1 g de fier, producem din proporția:

(2 . 55,85) : -847,7 = 335,1 : X; x = (0847,7 . 335,1)/ (2 . 55,85) = 2543,1 kJ,

unde 55,85 este masa atomică a fierului.

Răspuns: 2543,1 kJ.

Efectul termic al reacției

Sarcina 82.
Alcoolul etilic gazos C2H5OH poate fi obținut prin interacțiunea etilenei C 2 H 4 (g) și vaporii de apă. Scrieți ecuația termochimică pentru această reacție, după ce i-ați calculat anterior efectul termic. Răspuns: -45,76 kJ.
Decizie:
Ecuația reacției este:

C2H4 (g) + H20 (g) \u003d C2H5OH (g); = ?

Valorile căldurilor standard de formare a substanțelor sunt date în tabele speciale. Având în vedere că căldurile de formare a substanțelor simple sunt luate condiționat egale cu zero. Calculați efectul termic al reacției, folosind consecința legii Hess, obținem:

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

Ecuațiile de reacție în care starea lor de agregare sau modificarea cristalină, precum și valoarea numerică a efectelor termice, sunt indicate lângă simbolurile compușilor chimici, se numesc termochimice. În ecuațiile termochimice, dacă nu se specifică altfel, valorile efectelor termice la o presiune constantă Q p sunt indicate egale cu modificarea entalpiei sistemului. Valoarea este de obicei dată în partea dreaptă a ecuației, separată prin virgulă sau punct și virgulă. Sunt acceptate următoarele abrevieri pentru starea agregată a materiei: G- gazos, bine- lichid, la

Dacă căldura este eliberată ca urmare a unei reacții, atunci< О. Учитывая сказанное, составляем термохимическое уравнение данной в примере реакции:

C2H4 (g) + H20 (g) \u003d C2H5OH (g); = - 45,76 kJ.

Răspuns:- 45,76 kJ.

Sarcina 83.
Calculați efectul termic al reacției de reducere a oxidului de fier (II) cu hidrogenul, pe baza următoarelor ecuații termochimice:

a) EEO (c) + CO (g) \u003d Fe (c) + CO 2 (g); = -13,18 kJ;
b) CO (g) + 1/202 (g) = CO2 (g); = -283,0 kJ;
c) H2 (g) + 1/202 (g) = H20 (g); = -241,83 kJ.
Răspuns: +27,99 kJ.

Decizie:
Ecuația de reacție pentru reducerea oxidului de fier (II) cu hidrogen are forma:

EeO (k) + H2 (g) \u003d Fe (k) + H2O (g); = ?

\u003d (H2O) - [ (FeO)

Căldura de formare a apei este dată de ecuație

H2 (g) + 1/202 (g) = H20 (g); = -241,83 kJ,

iar căldura de formare a oxidului de fier (II) poate fi calculată dacă din ecuația (b) se scade ecuația (a).

\u003d (c) - (b) - (a) \u003d -241,83 - [-283.o - (-13,18)] \u003d + 27,99 kJ.

Răspuns:+27,99 kJ.

Sarcina 84.
În timpul interacțiunii dintre hidrogen sulfurat gazos și dioxid de carbon, se formează vapori de apă și disulfură de carbon СS 2 (g). Scrieți ecuația termochimică pentru această reacție, calculați preliminar efectul ei termic. Răspuns: +65,43 kJ.
Decizie:
G- gazos, bine- lichid, la- cristalin. Aceste simboluri sunt omise dacă starea agregată a substanțelor este evidentă, de exemplu, O 2, H 2 etc.
Ecuația reacției este:

2H2S (g) + CO2 (g) \u003d 2H2O (g) + CS2 (g); = ?

Valorile căldurilor standard de formare a substanțelor sunt date în tabele speciale. Având în vedere că căldurile de formare a substanțelor simple sunt luate condiționat egale cu zero. Efectul termic al reacției poate fi calculat folosind corolarul e din legea Hess:

\u003d (H2O) + (CS2) - [(H2S) + (CO2)];
= 2(-241,83) + 115,28 – = +65,43 kJ.

2H2S (g) + CO2 (g) \u003d 2H2O (g) + CS2 (g); = +65,43 kJ.

Răspuns:+65,43 kJ.

Ecuația reacției termochimice

Sarcina 85.
Scrieți ecuația termochimică pentru reacția dintre CO (g) și hidrogen, în urma căreia se formează CH 4 (g) și H 2 O (g). Câtă căldură va fi eliberată în timpul acestei reacții dacă s-au obținut 67,2 litri de metan în condiții normale? Raspuns: 618,48 kJ.
Decizie:
Ecuațiile de reacție în care starea lor de agregare sau modificarea cristalină, precum și valoarea numerică a efectelor termice, sunt indicate lângă simbolurile compușilor chimici, se numesc termochimice. În ecuațiile termochimice, cu excepția cazului în care este specificat în mod specific, valorile efectelor termice la presiune constantă Q p sunt indicate egale cu modificarea entalpiei sistemului. Valoarea este de obicei dată în partea dreaptă a ecuației, separată prin virgulă sau punct și virgulă. Sunt acceptate următoarele abrevieri pentru starea agregată a materiei: G- gazos, bine- ceva la- cristalin. Aceste simboluri sunt omise dacă starea agregată a substanțelor este evidentă, de exemplu, O 2, H 2 etc.
Ecuația reacției este:

CO (g) + 3H2 (g) \u003d CH4 (g) + H20 (g); = ?

Valorile căldurilor standard de formare a substanțelor sunt date în tabele speciale. Având în vedere că căldurile de formare a substanțelor simple sunt luate condiționat egale cu zero. Efectul termic al reacției poate fi calculat folosind corolarul e din legea Hess:

\u003d (H2O) + (CH4) - (CO)];
\u003d (-241,83) + (-74,84) ​​- (-110,52) \u003d -206,16 kJ.

Ecuația termochimică va arăta astfel:

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

Răspuns: 618,48 kJ.

Căldura de formare

Sarcina 86.
Efectul termic al cărui reacție este egal cu căldura de formare. Calculați căldura de formare a NO din următoarele ecuații termochimice:
a) 4NH3 (g) + 5O2 (g) \u003d 4NO (g) + 6H2O (g); = -1168,80 kJ;
b) 4NH3 (g) + 3O2 (g) \u003d 2N2 (g) + 6H2O (g); = -1530,28 kJ
Răspuns: 90,37 kJ.
Decizie:
Căldura standard de formare este egală cu căldura de formare a 1 mol din această substanță din substanțe simple în condiții standard (T = 298 K; p = 1,0325,105 Pa). Formarea NO din substanțe simple poate fi reprezentată astfel:

1/2N2 + 1/2O2 = NR

Având în vedere reacția (a) în care se formează 4 moli de NO și este dată reacția (b) în care se formează 2 moli de N2. Ambele reacții implică oxigen. Prin urmare, pentru a determina căldura standard de formare a NO, compunem următorul ciclu Hess, adică trebuie să scădem ecuația (a) din ecuația (b):

Astfel, 1/2N2 + 1/2O2 = NO; = +90,37 kJ.

Răspuns: 618,48 kJ.

Sarcina 87.
Clorura de amoniu cristalină se formează prin interacțiunea dintre amoniacul gazos și clorura de hidrogen. Scrieți ecuația termochimică pentru această reacție, după ce i-ați calculat anterior efectul termic. Câtă căldură va fi eliberată dacă s-au consumat în reacție 10 litri de amoniac în condiții normale? Răspuns: 78,97 kJ.
Decizie:
Ecuațiile de reacție în care starea lor de agregare sau modificarea cristalină, precum și valoarea numerică a efectelor termice, sunt indicate lângă simbolurile compușilor chimici, se numesc termochimice. În ecuațiile termochimice, cu excepția cazului în care este specificat în mod specific, valorile efectelor termice la presiune constantă Q p sunt indicate egale cu modificarea entalpiei sistemului. Valoarea este de obicei dată în partea dreaptă a ecuației, separată prin virgulă sau punct și virgulă. Sunt acceptate următoarele la- cristalin. Aceste simboluri sunt omise dacă starea agregată a substanțelor este evidentă, de exemplu, O 2, H 2 etc.
Ecuația reacției este:

NH3 (g) + HCl (g) \u003d NH4CI (k). ; = ?

Valorile căldurilor standard de formare a substanțelor sunt date în tabele speciale. Având în vedere că căldurile de formare a substanțelor simple sunt luate condiționat egale cu zero. Efectul termic al reacției poate fi calculat folosind corolarul e din legea Hess:

\u003d (NH4CI) - [(NH3) + (HCI)];
= -315,39 - [-46,19 + (-92,31) = -176,85 kJ.

Ecuația termochimică va arăta astfel:

Căldura eliberată în timpul reacției a 10 litri de amoniac în această reacție se determină din proporția:

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

Răspuns: 78,97 kJ.

În termochimie, cantitatea de căldură Q care este eliberat sau absorbit ca urmare a unei reacții chimice se numește efect termic. Reacțiile care eliberează căldură se numesc exotermic (Q>0), și cu absorbția de căldură - endotermic (Q<0 ).

În termodinamică, respectiv, procesele în care se eliberează căldură se numesc exotermicși procesele în care căldura este absorbită - endotermic.

Conform corolarului primei legi a termodinamicii pentru procesele izocoric-izoterme, efectul termic este egal cu modificarea energiei interne a sistemului .

Deoarece în termochimie se folosește semnul opus față de termodinamică, atunci .

Pentru procesele izobaric-izoterme, efectul termic este egal cu modificarea entalpiei sistemului .

Daca D H > 0- procesul decurge cu absorbtia de caldura si este endotermic.

Daca D H< 0 - procesul este însoțit de degajare de căldură și este exotermic.

Din prima lege a termodinamicii rezultă Legea lui Hess:

efectul termic al reacțiilor chimice depinde numai de tipul și starea substanțelor inițiale și a produselor finite, dar nu depinde de calea de trecere de la starea inițială la cea finală.

O consecinţă a acestei legi este regula că cu ecuații termochimice, puteți efectua operațiile algebrice obișnuite.

Ca exemplu, luați în considerare reacția de oxidare a cărbunelui la CO 2 .

Trecerea de la substanțele inițiale la cele finale se poate realiza prin arderea directă a cărbunelui la CO2:

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

Efectul termic al acestei reacții Δ H 1.

Acest proces poate fi realizat în două etape (Fig. 4). În prima etapă, carbonul arde la CO prin reacție

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

pe al doilea CO arde până la CO 2

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

Efectele termice ale acestor reacții, respectiv, Δ H 2și Δ H 3.

Orez. 4. Schema procesului de ardere a cărbunelui la CO2

Toate cele trei procese sunt utilizate pe scară largă în practică. Legea lui Hess vă permite să relaționați efectele termice ale acestor trei procese prin ecuația:

Δ H 1=Δ H 2 + Δ H 3.

Efectele termice ale primului și al treilea proces pot fi măsurate relativ ușor, dar arderea cărbunelui în monoxid de carbon la temperaturi ridicate este dificilă. Efectul său termic poate fi calculat:

Δ H 2=Δ H 1 - Δ H 3.

Valori H 1și Δ H 2 depinde de tipul de cărbune folosit. Valoarea Δ H 3 nu are legătură cu asta. În timpul arderii unui mol de CO la presiune constantă la 298K, cantitatea de căldură este Δ H 3= -283,395 kJ/mol. Δ H 1\u003d -393,86 kJ / mol la 298K. Apoi la 298K Δ H 2\u003d -393,86 + 283,395 \u003d -110,465 kJ / mol.

Legea lui Hess face posibilă calcularea efectelor termice ale proceselor pentru care nu există date experimentale sau pentru care nu pot fi măsurate în condițiile cerute. Acest lucru se aplică și reacțiilor chimice și proceselor de dizolvare, evaporare, cristalizare, adsorbție etc.

La aplicarea legii lui Hess, trebuie respectate cu strictețe următoarele condiții:

Ambele procese trebuie să aibă într-adevăr aceleași stări de început și într-adevăr aceleași stări finale;

Nu numai compozițiile chimice ale produselor ar trebui să fie aceleași, ci și condițiile de existență a acestora (temperatură, presiune etc.) și starea de agregare, iar pentru substanțele cristaline, modificarea cristalină.

Atunci când se calculează efectele termice ale reacțiilor chimice pe baza legii Hess, se folosesc de obicei două tipuri de efecte termice - căldura de ardere și căldura de formare.

Căldura educației numit efect termic al reacţiei de formare a unui compus dat din substanţe simple.

Căldura de ardere numit efectul termic al reacției de oxidare a unui compus dat cu oxigenul cu formarea de oxizi superiori ai elementelor sau compușilor corespunzători acestor oxizi.

Valorile de referință ale efectelor termice și ale altor cantități se referă de obicei la starea standard a materiei.

La fel de stare standard substanțele individuale lichide și solide își iau starea la o temperatură dată și la o presiune egală cu o atmosferă, iar pentru gazele individuale, starea lor este astfel încât la o temperatură și o presiune date egale cu 1,01 10 5 Pa (1 atm.), Au proprietățile unui gaz ideal. Pentru a facilita calculele, consultați datele de referință temperatura standard 298 K.

Dacă orice element poate exista în mai multe modificări, atunci o astfel de modificare este acceptată ca standard, care este stabilă la 298 K și presiunea atmosferică egală cu 1,01 10 5 Pa (1 atm.)

Toate cantitățile legate de starea standard a substanțelor sunt marcate cu un superscript sub formă de cerc: . În procesele metalurgice, majoritatea compușilor se formează cu degajarea de căldură, deci pentru ei creșterea entalpiei. Pentru elementele în stare standard, valoarea .

Folosind datele de referință ale căldurilor standard de formare ale substanțelor implicate în reacție, se poate calcula cu ușurință efectul termic al reacției.

Din legea lui Hess rezultă:efectul termic al reacției este egal cu diferența dintre căldurile de formare a tuturor substanțelor indicate în partea dreaptă a ecuației(substanțe finale sau produse de reacție) , și căldurile de formare a tuturor substanțelor indicate în partea stângă a ecuației(substanțe inițiale) , luate cu coeficienți egali cu coeficienții din fața formulelor acestor substanțe din ecuația reacției:

Unde n- numărul de moli ai substanţei implicate în reacţie.

Exemplu. Să calculăm efectul termic al reacției Fe 3 O 4 + CO = 3FeO + CO 2 . Călurile de formare ale substanțelor implicate în reacție sunt: ​​pentru Fe 3 O 4, pentru CO, pentru FeO, pentru CO 2.

Efectul termic al reacției:

Deoarece , reacția la 298K este endotermă, adică merge cu absorbția de căldură.

7. Calculați efectul termic al reacției în condiții standard: Fe 2 O 3 (t) + 3 CO (g) \u003d 2 Fe (t) + 3 CO 2 (g), dacă căldura de formare: Fe 2 O 3 (t) \u003d - 821,3 kJ / mol; CO (g ) = – 110,5 kJ/mol;

CO2 (g) \u003d - 393,5 kJ / mol.

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

Cunoscând efectele termice standard ale arderii substanțelor inițiale și a produselor de reacție, calculăm efectul termic al reacției în condiții standard:

16. Dependența vitezei unei reacții chimice de temperatură. regula lui Van't Hoff. Coeficientul de temperatură de reacție.

Numai ciocnirile dintre moleculele active duc la reacții, a căror energie medie depășește energia medie a participanților la reacție.

Când o anumită energie de activare E este comunicată moleculelor (exces de energie peste medie), energia potențială de interacțiune a atomilor din molecule scade, legăturile din molecule se slăbesc, moleculele devin reactive.

Energia de activare nu este neapărat furnizată din exterior; ea poate fi transmisă unei anumite părți a moleculelor prin redistribuirea energiei în timpul ciocnirilor lor. Potrivit lui Boltzmann, printre N molecule există următorul număr de molecule active N   cu energie crescută :

N N e – E / RT

unde E este energia de activare, arătând excesul necesar de energie față de nivelul mediu pe care trebuie să îl aibă moleculele pentru ca reacția să devină posibilă; restul denumirilor sunt bine cunoscute.

În timpul activării termice pentru două temperaturi T 1 și T 2 raportul constantelor de viteză va fi:

, (2) , (3)

care vă permite să determinați energia de activare prin măsurarea vitezei de reacție la două temperaturi diferite T 1 și T 2 .

O creștere a temperaturii cu 10 0 crește viteza de reacție de 2-4 ori (regula aproximativă van't Hoff). Numărul care arată de câte ori crește viteza de reacție (și, prin urmare, constanta vitezei) odată cu creșterea temperaturii cu 10 0 se numește coeficient de temperatură al reacției:

 (4) .(5)

Aceasta înseamnă, de exemplu, că cu o creștere a temperaturii cu 100 0 pentru o creștere convențională acceptată a vitezei medii de 2 ori ( = 2), viteza de reacție crește cu 2 10 , adică. de aproximativ 1000 de ori, iar când  = 4 - 4 10 , i.e. de 1000000 de ori. Regula van't Hoff este aplicabilă reacțiilor care apar la temperaturi relativ scăzute într-un interval îngust. Creșterea bruscă a vitezei de reacție cu creșterea temperaturii se explică prin faptul că numărul de molecule active crește exponențial.

25. Ecuația izotermei reacției chimice Van't Hoff.

În conformitate cu legea acțiunii în masă pentru o reacție arbitrară

şi A + bB = cC + dD

Ecuația vitezei unei reacții directe se poate scrie:

,

și pentru viteza reacției inverse:

.

Pe măsură ce reacția se desfășoară de la stânga la dreapta, concentrațiile substanțelor A și B vor scădea și viteza reacției directe va scădea. Pe de altă parte, pe măsură ce produsele de reacție C și D se acumulează, viteza de reacție va crește de la dreapta la stânga. Vine un moment în care vitezele υ 1 și υ 2 devin aceleași, concentrațiile tuturor substanțelor rămân neschimbate, prin urmare,

,

Unde K c = k 1 / k 2 =

.

Valoarea constantă K c, egală cu raportul dintre constantele de viteză ale reacțiilor directe și inverse, descrie cantitativ starea de echilibru prin concentrațiile de echilibru ale substanțelor inițiale și produsele interacțiunii lor (în ceea ce privește coeficienții lor stoichiometrici) și se numeste constanta de echilibru. Constanta de echilibru este constantă numai pentru o temperatură dată, adică.

K c \u003d f (T). Constanta de echilibru a unei reacții chimice este de obicei exprimată ca un raport, al cărui numărător este produsul concentrațiilor molare de echilibru ale produselor de reacție, iar numitorul este produsul concentrațiilor substanțelor inițiale.

Dacă componentele de reacție sunt un amestec de gaze ideale, atunci constanta de echilibru (K p) este exprimată în termenii presiunilor parțiale ale componentelor:

.

Pentru trecerea de la K p la K cu folosim ecuația de stare P · V = n · R · T. În măsura în care

, atunci P = C·R·T. .

Din ecuație rezultă că K p = K s, cu condiția ca reacția să decurgă fără modificarea numărului de moli în faza gazoasă, adică. când (c + d) = (a + b).

Dacă reacția decurge spontan la constante P și T sau V și T, atunci valorileG și F ale acestei reacții pot fi obținute din ecuațiile:

,

unde C A, C B, C C, C D sunt concentrațiile de neechilibru ale substanțelor inițiale și ale produselor de reacție.

,

unde P A, P B, P C, P D sunt presiunile parțiale ale substanțelor inițiale și ale produselor de reacție.

Ultimele două ecuații sunt numite ecuații izoterme ale reacției chimice Van't Hoff. Această relație face posibilă calcularea valorilor lui G și F ale reacției, pentru a determina direcția acesteia la diferite concentrații ale substanțelor inițiale.

Trebuie remarcat că atât pentru sistemele gazoase, cât și pentru soluții, cu participarea solidelor în reacție (adică pentru sisteme eterogene), concentrația fazei solide nu este inclusă în expresia pentru constanta de echilibru, deoarece această concentrație este practic. constant. Deci pentru reacție

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

constanta de echilibru se scrie ca

.

Dependența constantei de echilibru de temperatură (pentru temperatura T 2 în raport cu temperatura T 1) este exprimată prin următoarea ecuație van't Hoff:

,

unde Н 0 este efectul termic al reacţiei.

Pentru o reacție endotermă (reacția are loc cu absorbția căldurii), constanta de echilibru crește odată cu creșterea temperaturii, sistemul, așa cum spune, rezistă la încălzire.

34. Osmoza, presiunea osmotica. Ecuația Van't Hoff și coeficientul osmotic.

Osmoza este mișcarea spontană a moleculelor de solvent printr-o membrană semipermeabilă care separă soluțiile de diferite concentrații de la o soluție de concentrație mai mică la o soluție de concentrație mai mare, ceea ce duce la diluarea acesteia din urmă. Ca membrană semi-permeabilă, prin găuri mici din care pot trece selectiv doar moleculele mici de solvent și sunt reținute molecule sau ioni mari sau solvați, se folosește adesea o peliculă de celofan - pentru substanțe cu greutate moleculară mare, iar pentru greutate moleculară mică - un cupru. folie de ferocianura. Procesul de transfer al solventului (osmoza) poate fi prevenit dacă se aplică o presiune hidrostatică externă unei soluții cu o concentrație mai mare (în condiții de echilibru aceasta va fi așa-numita presiune osmotică, notată cu litera ). Pentru a calcula valoarea lui  în soluții de neelectroliți, se utilizează ecuația empirică Van't Hoff:

unde C este concentrația molară a substanței, mol/kg;

R este constanta universală a gazului, J/mol K.

Valoarea presiunii osmotice este proporțională cu numărul de molecule (în cazul general, numărul de particule) ale uneia sau mai multor substanțe dizolvate într-un anumit volum de soluție și nu depinde de natura acestora și de natura solventului. În soluțiile de electroliți puternici sau slabi, numărul total de particule individuale crește din cauza disocierii moleculelor; prin urmare, este necesar să se introducă coeficientul de proporționalitate adecvat, numit coeficient izotonic, în ecuația de calcul a presiunii osmotice.

i C R T,

unde i este coeficientul izotonic, calculat ca raportul dintre suma numărului de ioni și molecule de electrolit nedisociate și numărul inițial de molecule ale acestei substanțe.

Deci, dacă gradul de disociere a electroliților, i.e. raportul dintre numărul de molecule descompuse în ioni și numărul total de molecule ale solutului este  iar molecula de electrolit se descompune în n ioni, apoi coeficientul izotonic se calculează astfel:

i = 1 + (n – 1) ,(i > 1).

Pentru electroliții puternici, puteți lua  = 1, apoi i = n, iar coeficientul i (și mai mare decât 1) se numește coeficient osmotic.

Fenomenul de osmoză este de mare importanță pentru organismele vegetale și animale, deoarece membranele celulelor lor în raport cu soluțiile multor substanțe au proprietățile unei membrane semipermeabile. În apa pură, celula se umflă puternic, în unele cazuri până la ruperea cochiliei, iar în soluțiile cu concentrație mare de sare, dimpotrivă, scade în dimensiune și se micșorează din cauza pierderii mari de apă. Prin urmare, la conservarea alimentelor, li se adaugă o cantitate mare de sare sau zahăr. Celulele microorganismelor în astfel de condiții pierd o cantitate semnificativă de apă și mor.

Toate metodele de calculare a efectelor termice se bazează pe ecuația Kirchhoff în formă integrală.

Cel mai adesea, standardul 298.15K este folosit ca prima temperatură.

Toate metodele de calculare a efectelor termice sunt reduse la metode de luare a integralei din partea dreaptă a ecuației.

Metode de luare a integralei:

I. După capacităţi termice medii. Această metodă este cea mai simplă și cea mai puțin precisă. În acest caz, expresia de sub semnul integral este înlocuită cu modificarea capacității termice medii, care nu depinde de temperatura din intervalul selectat.

Capacitățile termice medii sunt tabulate și măsurate pentru majoritatea reacțiilor. Sunt ușor de calculat din datele de referință.

II. Conform capacitatilor termice reale. (folosind seria de temperatură)

În această metodă, integrantul capacității termice este scris ca o serie de temperatură:

III. Conform componentelor de înaltă temperatură ale entalpiei. Această metodă a devenit larg răspândită odată cu dezvoltarea tehnologiei rachetelor în calcularea efectelor termice ale reacțiilor chimice la temperaturi ridicate. Se bazează pe definiția capacității termice izobare:

Componenta de temperatură înaltă a entalpiei. Arată cât de mult se va schimba entalpia unei substanțe individuale atunci când este încălzită cu un anumit număr de grade.

Pentru o reacție chimică scriem:

Prin urmare:

Cursul numărul 3.

Planul cursului:

1. II legea termodinamicii, definiție, notație matematică.

2. Analiza celei de-a doua legi a termodinamicii

3. Calculul modificării entropiei în unele procese

Orice reacție chimică este însoțită de eliberarea sau absorbția de energie sub formă de căldură.

Pe baza eliberării sau absorbției de căldură, se disting exotermicși endotermic reactii.

exotermic reacții - astfel de reacții în timpul cărora se eliberează căldură (+ Q).

Reacții endoterme - reacții în timpul cărora căldura este absorbită (-Q).

Efectul termic al reacției (Q) este cantitatea de căldură care este eliberată sau absorbită în timpul interacțiunii unei anumite cantități de reactivi inițiali.

O ecuație termochimică este o ecuație în care este indicat efectul de căldură al unei reacții chimice. De exemplu, ecuațiile termochimice sunt:

De asemenea, trebuie menționat că ecuațiile termochimice trebuie să includă în mod necesar informații despre stările agregate ale reactanților și produșilor, deoarece valoarea efectului termic depinde de aceasta.

Calcule de căldură de reacție

Un exemplu de problemă tipică pentru găsirea efectului de căldură al unei reacții:

Când interacționează 45 g de glucoză cu un exces de oxigen în conformitate cu ecuația

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

S-au eliberat 700 kJ de căldură. Determinați efectul termic al reacției. (Notați numărul la cel mai apropiat număr întreg.)

Decizie:

Calculați cantitatea de substanță glucoză:

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

Acestea. interacţiunea a 0,25 mol de glucoză cu oxigenul eliberează 700 kJ de căldură. Din ecuația termochimică prezentată în condiție rezultă că atunci când 1 mol de glucoză interacționează cu oxigenul, se formează o cantitate de căldură egală cu Q (căldura reacției). Atunci următoarea proporție este adevărată:

0,25 mol glucoză - 700 kJ

1 mol de glucoză - Q

Din această proporție rezultă ecuația corespunzătoare:

0,25 / 1 = 700 / Q

Rezolvând care, aflăm că:

Astfel, efectul termic al reacției este de 2800 kJ.

Calcule după ecuații termochimice

Mult mai des, în sarcinile USE în termochimie, valoarea efectului termic este deja cunoscută, deoarece. ecuația termochimică completă este dată în condiție.

În acest caz, este necesar să se calculeze fie cantitatea de căldură eliberată/absorbită cu o cantitate cunoscută de reactant sau produs, fie, dimpotrivă, valoarea cunoscută a căldurii este necesară pentru a determina masa, volumul sau cantitatea unei substanțe de orice implicat în reacție.

Exemplul 1

În conformitate cu ecuația reacției termochimice

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

a format 68 g de oxid de aluminiu. Câtă căldură se eliberează în acest caz? (Notați numărul la cel mai apropiat număr întreg.)

Decizie

Calculați cantitatea de substanță oxid de aluminiu:

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

În conformitate cu ecuația termochimică a reacției, se eliberează 3330 kJ în timpul formării a 4 moli de oxid de aluminiu. În cazul nostru, se formează 0,6667 mol de oxid de aluminiu. Indicând cantitatea de căldură degajată în acest caz, prin x kJ vom alcătui proporția:

4 mol Al203 - 3330 kJ

0,667 mol Al203-x kJ

Această proporție corespunde ecuației:

4 / 0,6667 = 3330 / x

Rezolvând care, aflăm că x = 555 kJ

Acestea. la formarea a 68 g de oxid de aluminiu, în conformitate cu ecuația termochimică, se eliberează 555 kJ de căldură în condiție.

Exemplul 2

Ca rezultat al reacției, a cărei ecuație termochimică

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

S-au eliberat 1655 kJ de căldură. Determinați volumul (l) de dioxid de sulf eliberat (n.a.s.). (Notați numărul la cel mai apropiat număr întreg.)

Decizie

În conformitate cu ecuația reacției termochimice, formarea a 8 moli de SO 2 eliberează 3310 kJ de căldură. În cazul nostru, s-au eliberat 1655 kJ de căldură. Fie cantitatea de substanță SO 2 formată în acest caz să fie egală cu x mol. Atunci este valabilă următoarea proporție:

8 moli S02 - 3310 kJ

x mol S02 - 1655 kJ

Din care rezultă ecuația:

8 / x = 3310 / 1655

Rezolvând care, aflăm că:

Astfel, cantitatea de substanță SO2 formată în acest caz este de 4 moli. Prin urmare, volumul său este:

V (SO 2) \u003d V m ∙ n (SO 2) \u003d 22,4 l / mol ∙ 4 mol \u003d 89,6 l ≈ 90 l(rotunjiți la numere întregi, deoarece acest lucru este necesar în condiție.)

Pot fi găsite probleme mai analizate cu privire la efectul termic al unei reacții chimice.