Cvičenie 81.
Vypočítajte množstvo tepla, ktoré sa uvoľní pri znižovaní Fe 203 kovový hliník, ak sa získalo 335,1 g železa. Odpoveď: 2543,1 kJ.
rozhodnutie:
Reakčná rovnica:

\u003d (Al2O3) - (Fe2O3) \u003d -1669,8 - (-822,1) \u003d -847,7 kJ

Výpočet množstva tepla, ktoré sa uvoľní pri príjme 335,1 g železa, vyrábame z podielu:

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

kde 55,85 je atómová hmotnosť železa.

odpoveď: 2543,1 kJ.

Tepelný účinok reakcie

Úloha 82.
Plynný etylalkohol C2H5OH možno získať interakciou etylénu C2H4 (g) a vodnej pary. Napíšte termochemickú rovnicu pre túto reakciu, pričom ste predtým vypočítali jej tepelný účinok. Odpoveď: -45,76 kJ.
rozhodnutie:
Reakčná rovnica je:

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

Hodnoty štandardných teplôt tvorby látok sú uvedené v špeciálnych tabuľkách. Vzhľadom na to, že teplo tvorby jednoduchých látok sa podmienečne rovná nule. Vypočítajte tepelný účinok reakcie pomocou následku Hessovho zákona, dostaneme:

\u003d (C2H5OH) - [(C2H4) + (H20)] \u003d
= -235,1 -[(52,28) + (-241,83)] = -45,76 kJ

Reakčné rovnice, v ktorých je pri symboloch chemických zlúčenín uvedený ich stav agregácie alebo kryštalickej modifikácie, ako aj číselná hodnota tepelných účinkov, sa nazývajú termochemické. V termochemických rovniciach, pokiaľ to nie je špecificky uvedené, sú hodnoty tepelných účinkov pri konštantnom tlaku Qp označené ako rovné zmene entalpie systému. Hodnota je zvyčajne uvedená na pravej strane rovnice, oddelená čiarkou alebo bodkočiarkou. Pre súhrnný stav hmoty sú akceptované nasledujúce skratky: G- plynný, dobre- kvapalina, do

Ak sa v dôsledku reakcie uvoľní teplo, potom< О. Учитывая сказанное, составляем термохимическое уравнение данной в примере реакции:

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

odpoveď:- 45,76 kJ.

Úloha 83.
Vypočítajte tepelný účinok redukčnej reakcie oxidu železa (II) s vodíkom na základe nasledujúcich termochemických rovníc:

a) EEO (c) + CO (g) \u003d Fe (c) + C02 (g); = -13,18 kJ;
b) CO (g) + 1/202 (g) = C02 (g); = -283,0 kJ;
c) H2 (g) + 1/202 (g) = H20 (g); = -241,83 kJ.
Odpoveď: +27,99 kJ.

rozhodnutie:
Reakčná rovnica pre redukciu oxidu železa (II) vodíkom má tvar:

EeO (k) + H2 (g) \u003d Fe (k) + H20 (g); = ?

\u003d (H2O) - [ (FeO)

Teplo tvorby vody je dané rovnicou

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

a teplo tvorby oxidu železa (II) možno vypočítať, ak rovnicu (a) odpočítame od rovnice (b).

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

odpoveď:+27,99 kJ.

Úloha 84.
Pri interakcii plynného sírovodíka a oxidu uhličitého vzniká vodná para a sírouhlík СS 2 (g). Napíšte termochemickú rovnicu tejto reakcie, predbežne vypočítajte jej tepelný účinok. Odpoveď: +65,43 kJ.
rozhodnutie:
G- plynný, dobre- kvapalina, do- kryštalický. Tieto symboly sa vynechávajú, ak je zrejmý súhrnný stav látok, napríklad O 2, H 2 atď.
Reakčná rovnica je:

2H2S (g) + C02 (g) \u003d 2H20 (g) + CS2 (g); = ?

Hodnoty štandardných teplôt tvorby látok sú uvedené v špeciálnych tabuľkách. Vzhľadom na to, že teplo tvorby jednoduchých látok sa podmienečne rovná nule. Tepelný účinok reakcie možno vypočítať pomocou dôsledku e z Hessovho zákona:

\u003d (H20) + (CS2) - [(H2S) + (C02)];
= 2(-241,83) + 115,28 – = +65,43 kJ.

2H2S (g) + C02 (g) \u003d 2H20 (g) + CS2 (g); = +65,43 kJ.

odpoveď:+65,43 kJ.

Rovnica termochemickej reakcie

Úloha 85.
Napíšte termochemickú rovnicu pre reakciu medzi CO (g) a vodíkom, v dôsledku ktorej vznikajú CH 4 (g) a H 2 O (g). Koľko tepla sa pri tejto reakcii uvoľní, ak sa za normálnych podmienok získa 67,2 litra metánu? Odpoveď: 618,48 kJ.
rozhodnutie:
Reakčné rovnice, v ktorých je pri symboloch chemických zlúčenín uvedený ich stav agregácie alebo kryštalickej modifikácie, ako aj číselná hodnota tepelných účinkov, sa nazývajú termochemické. V termochemických rovniciach, pokiaľ to nie je špecificky uvedené, sú hodnoty tepelných účinkov pri konštantnom tlaku Qp indikované ako rovné zmene entalpie systému. Hodnota je zvyčajne uvedená na pravej strane rovnice, oddelená čiarkou alebo bodkočiarkou. Pre súhrnný stav hmoty sú akceptované nasledujúce skratky: G- plynný, dobre- niečo do- kryštalický. Tieto symboly sa vynechávajú, ak je zrejmý súhrnný stav látok, napríklad O 2, H 2 atď.
Reakčná rovnica je:

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

Hodnoty štandardných teplôt tvorby látok sú uvedené v špeciálnych tabuľkách. Vzhľadom na to, že teplo tvorby jednoduchých látok sa podmienečne rovná nule. Tepelný účinok reakcie možno vypočítať pomocou dôsledku e z Hessovho zákona:

\u003d (H20)+ (CH4)-(CO)];
\u003d (-241,83) + (-74,84) ​​- (-110,52) \u003d -206,16 kJ.

Termochemická rovnica bude vyzerať takto:

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

odpoveď: 618,48 kJ.

Teplo formácie

Úloha 86.
Tepelný účinok tejto reakcie sa rovná teplu tvorby. Vypočítajte teplo vzniku NO z nasledujúcich termochemických rovníc:
a) 4NH3 (g) + 502 (g) \u003d 4NO (g) + 6H20 (g); = -1168,80 kJ;
b) 4NH3 (g) + 302 (g) \u003d 2N2 (g) + 6H20 (g); = -1530,28 kJ
Odpoveď: 90,37 kJ.
rozhodnutie:
Štandardné teplo vzniku sa rovná teplu vzniku 1 mol tejto látky z jednoduchých látok za štandardných podmienok (T = 298 K; p = 1,0325,105 Pa). Vznik NO z jednoduchých látok možno znázorniť takto:

1/2N2 + 1/202 = NO

Daná reakcia (a), pri ktorej vznikajú 4 móly NO a reakcia (b), pri ktorej vznikajú 2 móly N2. Obe reakcie zahŕňajú kyslík. Preto, aby sme určili štandardné teplo tvorby NO, zostavíme nasledujúci Hessov cyklus, t. j. musíme od rovnice (b) odčítať rovnicu (a):

Teda 1/2N2 + 1/202 = NO; = +90,37 kJ.

odpoveď: 618,48 kJ.

Úloha 87.
Kryštalický chlorid amónny vzniká interakciou plynného amoniaku a chlorovodíka. Napíšte termochemickú rovnicu pre túto reakciu, pričom ste predtým vypočítali jej tepelný účinok. Koľko tepla sa uvoľní, ak sa pri reakcii spotrebuje 10 litrov čpavku za normálnych podmienok? Odpoveď: 78,97 kJ.
rozhodnutie:
Reakčné rovnice, v ktorých je pri symboloch chemických zlúčenín uvedený ich stav agregácie alebo kryštalickej modifikácie, ako aj číselná hodnota tepelných účinkov, sa nazývajú termochemické. V termochemických rovniciach, pokiaľ to nie je špecificky uvedené, sú hodnoty tepelných účinkov pri konštantnom tlaku Qp indikované ako rovné zmene entalpie systému. Hodnota je zvyčajne uvedená na pravej strane rovnice, oddelená čiarkou alebo bodkočiarkou. Nasledujúce sú akceptované do- kryštalický. Tieto symboly sa vynechávajú, ak je zrejmý súhrnný stav látok, napríklad O 2, H 2 atď.
Reakčná rovnica je:

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

Hodnoty štandardných teplôt tvorby látok sú uvedené v špeciálnych tabuľkách. Vzhľadom na to, že teplo tvorby jednoduchých látok sa podmienečne rovná nule. Tepelný účinok reakcie možno vypočítať pomocou dôsledku e z Hessovho zákona:

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

Termochemická rovnica bude vyzerať takto:

Teplo uvoľnené pri reakcii 10 litrov amoniaku pri tejto reakcii sa určí z podielu:

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

odpoveď: 78,97 kJ.

V termochémii množstvo tepla Q ktorý sa uvoľňuje alebo absorbuje v dôsledku chemickej reakcie sa nazýva tepelný efekt. Reakcie, pri ktorých sa uvoľňuje teplo, sa nazývajú exotermický (Q>0), a s absorpciou tepla - endotermický (Q<0 ).

V termodynamike sa procesy, pri ktorých sa uvoľňuje teplo, nazývajú tzv exotermický a procesy, pri ktorých sa teplo absorbuje - endotermický.

Podľa dôsledkov prvého zákona termodynamiky pre izochoricko-izotermické procesy sa tepelný efekt rovná zmene vnútornej energie systému .

Keďže v termochémii sa s ohľadom na termodynamiku používa opačné znamienko, potom .

Pre izobaricko-izotermické procesy sa tepelný efekt rovná zmene entalpie systému .

Ak D H > 0- proces prebieha s absorpciou tepla a je endotermický.

Ak D H< 0 - proces je sprevádzaný uvoľňovaním tepla a je exotermický.

Z prvého zákona termodynamiky to vyplýva Hessov zákon:

tepelný účinok chemických reakcií závisí len od druhu a stavu východiskových látok a konečných produktov, nezávisí však od dráhy prechodu z počiatočného stavu do konečného.

Dôsledkom tohto zákona je pravidlo, že s termochemickými rovnicami môžete vykonávať obvyklé algebraické operácie.

Ako príklad uveďme reakciu oxidácie uhlia na CO 2 .

Prechod z počiatočných látok na konečné sa môže uskutočniť priamym spaľovaním uhlia na CO 2:

C (t) + 02 (g) \u003d C02 (g).

Tepelný účinok tejto reakcie Δ H 1.

Tento proces môže prebiehať v dvoch fázach (obr. 4). V prvej fáze sa uhlík reakciou spáli na CO

C (t) + O2 (g) \u003d CO (g),

na druhom CO dohorí na CO 2

CO (t) + O2 (g) \u003d C02 (g).

Tepelné účinky týchto reakcií sú Δ H 2 a A H 3.

Ryža. 4. Schéma spaľovacieho procesu uhlia na CO 2

Všetky tri procesy sú v praxi široko používané. Hessov zákon vám umožňuje spojiť tepelné účinky týchto troch procesov pomocou rovnice:

Δ H 1=Δ H 2 + Δ H 3.

Tepelné účinky prvého a tretieho procesu sa dajú zmerať pomerne jednoducho, ale spaľovanie uhlia na oxid uhoľnatý pri vysokých teplotách je náročné. Jeho tepelný účinok možno vypočítať:

Δ H 2=Δ H 1 - Δ H 3.

hodnoty H 1 a A H 2 závisí od druhu použitého uhlia. Hodnota Δ H 3 nesúvisí s týmto. Počas spaľovania jedného mólu CO pri konštantnom tlaku pri 298 K je množstvo tepla Δ H 3= -283,395 kJ/mol. Δ H 1\u003d -393,86 kJ / mol pri 298 K. Potom pri 298K Δ H 2\u003d -393,86 + 283,395 \u003d -110,465 kJ / mol.

Hessov zákon umožňuje vypočítať tepelné účinky procesov, pre ktoré neexistujú žiadne experimentálne údaje alebo pre ktoré ich nemožno za požadovaných podmienok merať. To platí aj pre chemické reakcie a pre procesy rozpúšťania, vyparovania, kryštalizácie, adsorpcie atď.

Pri aplikácii Hessovho zákona je potrebné prísne dodržiavať nasledujúce podmienky:

Oba procesy musia mať skutočne rovnaké počiatočné stavy a skutočne rovnaké koncové stavy;

Rovnaké by malo byť nielen chemické zloženie produktov, ale aj podmienky ich existencie (teplota, tlak a pod.) a stav agregácie a pri kryštalických látkach kryštalická modifikácia.

Pri výpočte tepelných účinkov chemických reakcií na základe Hessovho zákona sa zvyčajne používajú dva typy tepelných účinkov – spalné teplo a skupenské teplo.

Teplo vzdelávania nazývaný tepelný efekt reakcie vzniku danej zlúčeniny z jednoduchých látok.

Spaľovacie teplo nazývaný tepelný efekt reakcie oxidácie danej zlúčeniny s kyslíkom za vzniku vyšších oxidov zodpovedajúcich prvkov alebo zlúčeniny týchto oxidov.

Referenčné hodnoty tepelných účinkov a iných veličín sa zvyčajne vzťahujú na štandardný stav hmoty.

Ako štandardný stav jednotlivé kvapalné a tuhé látky nadobúdajú svoje skupenstvo pri danej teplote a tlaku rovnajúcom sa jednej atmosfére a pre jednotlivé plyny je ich skupenstvo také, že pri danej teplote a tlaku sa rovná 1,01 10 5 Pa (1 atm.), Majú vlastnosti ideálneho plynu. Na uľahčenie výpočtov použite referenčné údaje štandardná teplota 298 tis.

Ak nejaký prvok môže existovať v niekoľkých modifikáciách, potom sa takáto modifikácia akceptuje ako štandard, ktorá je stabilná pri 298 K a atmosférickom tlaku rovnajúcom sa 1,01 10 5 Pa (1 atm.)

Všetky množstvá súvisiace so štandardným stavom látok sú označené horným indexom v tvare krúžku: . V metalurgických procesoch väčšina zlúčenín vzniká pri uvoľňovaní tepla, takže u nich sa zvyšuje entalpia. Pre prvky v štandardnom stave je to hodnota .

Pomocou referenčných údajov štandardných teplôt tvorby látok zapojených do reakcie je možné ľahko vypočítať tepelný účinok reakcie.

Z Hessovho zákona vyplýva:tepelný účinok reakcie sa rovná rozdielu medzi teplom tvorby všetkých látok uvedených na pravej strane rovnice(konečné látky alebo reakčné produkty) a teplo tvorby všetkých látok uvedené na ľavej strane rovnice(východiskové látky) , brané s koeficientmi rovnými koeficientom pred vzorcami týchto látok v reakčnej rovnici:

kde n- počet mólov látky zapojených do reakcie.

Príklad. Vypočítajme tepelný efekt reakcie Fe 3 O 4 + CO = 3FeO + CO 2 . Teploty tvorby látok zapojených do reakcie sú: pre Fe 3 O 4, pre CO, pre FeO, pre CO 2.

Tepelný účinok reakcie:

Pretože je reakcia pri 298 K endotermická, t.j. ide s absorpciou tepla.

7. Vypočítajte tepelný účinok reakcie za štandardných podmienok: Fe203 (t) + 3 CO (g) \u003d 2 Fe (t) + 3 CO2 (g), ak je teplo tvorby: Fe203 (t) \u003d - 821,3 kJ / mol; CO (g) = – 110,5 kJ/mol;

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

Fe203 (t) + 3 CO (g) \u003d 2 Fe (t) + 3 CO2 (g),

Keď poznáme štandardné tepelné účinky spaľovania východiskových materiálov a reakčných produktov, vypočítame tepelný účinok reakcie za štandardných podmienok:

16. Závislosť rýchlosti chemickej reakcie od teploty. Van't Hoffovo pravidlo. Teplotný koeficient reakcie.

Len zrážky medzi aktívnymi molekulami vedú k reakciám, ktorých priemerná energia prevyšuje priemernú energiu účastníkov reakcie.

Keď je určitá aktivačná energia E oznámená molekulám (nadpriemerná energia), potenciálna energia interakcie atómov v molekulách klesá, väzby v molekulách sa oslabujú, molekuly sa stávajú reaktívnymi.

Aktivačná energia nie je nevyhnutne dodávaná zvonka, môže byť odovzdaná určitej časti molekúl prerozdelením energie počas ich zrážok. Podľa Boltzmanna medzi N molekulami je nasledujúci počet aktívnych molekúl N   so zvýšenou energiou  :

N N e – E / RT

kde E je aktivačná energia, ktorá ukazuje potrebný prebytok energie v porovnaní s priemernou úrovňou, ktorú musia mať molekuly, aby bola reakcia možná; ostatné označenia sú dobre známe.

Počas tepelnej aktivácie pre dve teploty T 1 a T 2 bude pomer rýchlostných konštánt:

, (2) , (3)

čo umožňuje určiť aktivačnú energiu meraním rýchlosti reakcie pri dvoch rôznych teplotách T 1 a T 2 .

Zvýšenie teploty o 10 0 zvyšuje rýchlosť reakcie 2-4 krát (približné van't Hoffovo pravidlo). Číslo, ktoré ukazuje, koľkokrát sa rýchlosť reakcie (a teda rýchlostná konštanta) zvyšuje so zvýšením teploty o 10 0, sa nazýva teplotný koeficient reakcie:

 (4) .(5)

To znamená, že napríklad pri zvýšení teploty o 100 0 pri podmienečne prijatom zvýšení priemernej rýchlosti o 2-násobok ( = 2) sa rýchlosť reakcie zvýši o 2 10, t.j. približne 1000-krát, a keď  = 4 - 4 10, t.j. 1000000 krát. Van't Hoffovo pravidlo platí pre reakcie prebiehajúce pri relatívne nízkych teplotách v úzkom rozmedzí. Prudký nárast reakčnej rýchlosti so zvyšujúcou sa teplotou sa vysvetľuje tým, že počet aktívnych molekúl rastie exponenciálne.

25. Van't Hoffova rovnica izotermy chemickej reakcie.

V súlade so zákonom hromadnej akcie za svojvoľnú reakciu

a A + bB = cC + dD

Rovnicu pre rýchlosť priamej reakcie možno napísať:

,

a pre rýchlosť reverznej reakcie:

.

Ako reakcia postupuje zľava doprava, koncentrácie látok A a B sa znížia a rýchlosť priamej reakcie sa zníži. Na druhej strane, keď sa reakčné produkty C a D akumulujú, rýchlosť reakcie sa bude zvyšovať sprava doľava. Prichádza moment, keď sa rýchlosti υ 1 a υ 2 stanú rovnakými, koncentrácie všetkých látok zostávajú nezmenené, preto,

,

Kde Kc = k1/k2=

.

Konštantná hodnota K c, rovnajúca sa pomeru rýchlostných konštánt priamych a reverzných reakcií, kvantitatívne popisuje stav rovnováhy prostredníctvom rovnovážnych koncentrácií východiskových látok a produktov ich interakcie (v zmysle ich stechiometrických koeficientov) a sa nazýva rovnovážna konštanta. Rovnovážna konštanta je konštantná len pre danú teplotu, t.j.

K c \u003d f (T). Rovnovážna konštanta chemickej reakcie sa zvyčajne vyjadruje ako pomer, ktorého čitateľ je súčinom rovnovážnych molárnych koncentrácií produktov reakcie a menovateľom je súčin koncentrácií východiskových látok.

Ak sú reakčné zložky zmesou ideálnych plynov, potom je rovnovážna konštanta (Kp) vyjadrená ako parciálny tlak zložiek:

.

Na prechod z K p na K s použijeme stavovú rovnicu P · V = n · R · T. Pokiaľ ide o

potom P = C·R·T. .

Z rovnice vyplýva, že K p = K s za predpokladu, že reakcia prebieha bez zmeny počtu mólov v plynnej fáze, t.j. keď (c + d) = (a + b).

Ak reakcia prebieha spontánne pri konštantách P a T alebo V a T, potom hodnoty G a F tejto reakcie možno získať z rovníc:

,

kde C A, C B, C C, C D sú nerovnovážne koncentrácie východiskových látok a reakčných produktov.

,

kde P A, P B, P C, P D sú parciálne tlaky východiskových látok a reakčných produktov.

Posledné dve rovnice sa nazývajú rovnice izotermy van't Hoffovej chemickej reakcie. Tento vzťah umožňuje vypočítať hodnoty G a F reakcie, určiť jej smer pri rôznych koncentráciách východiskových látok.

Treba poznamenať, že tak pre plynné systémy, ako aj pre roztoky, s účasťou tuhých látok v reakcii (t. j. pre heterogénne systémy), nie je koncentrácia tuhej fázy zahrnutá vo výraze pre rovnovážnu konštantu, pretože táto koncentrácia je prakticky konštantný. Takže k reakcii

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

rovnovážna konštanta sa zapíše ako

.

Závislosť rovnovážnej konštanty od teploty (pre teplotu T 2 vzhľadom na teplotu T 1) vyjadruje nasledujúca van't Hoffova rovnica:

,

kde Н 0 je tepelný účinok reakcie.

Pri endotermickej reakcii (reakcia prebieha s absorpciou tepla) sa rovnovážna konštanta zvyšuje so zvyšujúcou sa teplotou, systém ako keby odolával zahrievaniu.

34. Osmóza, osmotický tlak. Van't Hoffova rovnica a osmotický koeficient.

Osmóza je spontánny pohyb molekúl rozpúšťadla cez semipermeabilnú membránu, ktorá oddeľuje roztoky rôznych koncentrácií z roztoku s nižšou koncentráciou do roztoku s vyššou koncentráciou, čo vedie k zriedeniu roztoku. Ako polopriepustná membrána, cez ktorú môžu selektívne prechádzať len malé molekuly rozpúšťadla a veľké alebo solvatované molekuly alebo ióny sú zachytené, sa často používa celofánová fólia - pre látky s vysokou molekulovou hmotnosťou a pre látky s nízkou molekulovou hmotnosťou - meď. ferokyanidový film. Procesu prenosu rozpúšťadla (osmóze) možno zabrániť, ak na roztok s vyššou koncentráciou pôsobí vonkajší hydrostatický tlak (za rovnovážnych podmienok to bude tzv. osmotický tlak, označovaný písmenom ). Na výpočet hodnoty  v roztokoch neelektrolytov sa používa empirická Van't Hoffova rovnica:

kde C je molárna koncentrácia látky, mol/kg;

R je univerzálna plynová konštanta, J/mol K.

Hodnota osmotického tlaku je úmerná počtu molekúl (vo všeobecnom prípade počtu častíc) jednej alebo viacerých látok rozpustených v danom objeme roztoku a nezávisí od ich povahy a povahy rozpúšťadla. V roztokoch silných alebo slabých elektrolytov sa disociáciou molekúl zvyšuje celkový počet jednotlivých častíc, preto je potrebné do rovnice pre výpočet osmotického tlaku zaviesť príslušný koeficient úmernosti, nazývaný izotonický koeficient.

i C R T,

kde i je izotonický koeficient, vypočítaný ako pomer súčtu počtu iónov a nedisociovaných molekúl elektrolytu k počiatočnému počtu molekúl tejto látky.

Takže, ak stupeň disociácie elektrolytu, t.j. pomer počtu molekúl rozložených na ióny k celkovému počtu molekúl rozpustenej látky je  a molekula elektrolytu sa rozloží na n iónov, potom sa izotonický koeficient vypočíta takto:

i = 1 + (n – 1) ,(i > 1).

Pre silné elektrolyty môžete vziať  = 1, potom i = n a koeficient i (tiež väčší ako 1) sa nazýva osmotický koeficient.

Fenomén osmózy má veľký význam pre rastlinné a živočíšne organizmy, pretože membrány ich buniek vo vzťahu k roztokom mnohých látok majú vlastnosti semipermeabilnej membrány. V čistej vode bunka silne napučí, v niektorých prípadoch až k prasknutiu obalu a v roztokoch s vysokou koncentráciou solí sa naopak veľkou stratou vody zmenšuje a zmršťuje. Preto sa do nich pri konzervovaní potravín pridáva veľké množstvo soli či cukru. Bunky mikroorganizmov v takýchto podmienkach strácajú značné množstvo vody a odumierajú.

Všetky metódy na výpočet tepelných účinkov sú založené na Kirchhoffovej rovnici v integrálnom tvare.

Najčastejšie sa ako prvá teplota používa štandardných 298,15 K.

Všetky metódy na výpočet tepelných účinkov sú redukované na metódy prevzatia integrálu pravej strany rovnice.

Metódy na získanie integrálu:

I. Podľa priemerných tepelných kapacít. Táto metóda je najjednoduchšia a najmenej presná. V tomto prípade je výraz pod znamienkom integrálu nahradený zmenou priemernej tepelnej kapacity, ktorá nezávisí od teploty vo zvolenom rozsahu.

Priemerné tepelné kapacity sú uvedené v tabuľke a merané pre väčšinu reakcií. Dajú sa ľahko vypočítať z referenčných údajov.

II. Podľa skutočných tepelných kapacít. (pomocou teplotných radov)

V tejto metóde je integrand tepelnej kapacity zapísaný ako teplotný rad:

III. Podľa vysokoteplotných zložiek entalpie. Táto metóda sa rozšírila s rozvojom raketovej technológie pri výpočte tepelných účinkov chemických reakcií pri vysokých teplotách. Vychádza z definície izobarickej tepelnej kapacity:

Vysokoteplotná zložka entalpie. Ukazuje, ako veľmi sa zmení entalpia jednotlivej látky, keď sa zahreje o určitý počet stupňov.

Pre chemickú reakciu píšeme:

takto:

Prednáška číslo 3.

Plán prednášok:

1. II termodynamický zákon, definícia, matematický zápis.

2. Analýza druhého zákona termodynamiky

3. Výpočet zmeny entropie v niektorých procesoch

Akákoľvek chemická reakcia je sprevádzaná uvoľňovaním alebo absorpciou energie vo forme tepla.

Na základe uvoľňovania alebo absorpcie tepla rozlišujú exotermický a endotermický reakcie.

exotermický reakcie - také reakcie, pri ktorých sa uvoľňuje teplo (+ Q).

Endotermické reakcie - reakcie, pri ktorých dochádza k absorpcii tepla (-Q).

Tepelný účinok reakcie (Q) je množstvo tepla, ktoré sa uvoľní alebo absorbuje počas interakcie určitého množstva počiatočných činidiel.

Termochemická rovnica je rovnica, v ktorej je naznačený tepelný účinok chemickej reakcie. Napríklad termochemické rovnice sú:

Treba tiež poznamenať, že termochemické rovnice musia nevyhnutne zahŕňať informácie o agregovaných stavoch reaktantov a produktov, pretože od toho závisí hodnota tepelného účinku.

Výpočty reakčného tepla

Príklad typického problému na nájdenie tepelného účinku reakcie:

Pri interakcii 45 g glukózy s prebytkom kyslíka v súlade s rovnicou

C6H12O6 (tuhá látka) + 602 (g) \u003d 6C02 (g) + 6H20 (g) + Q

Uvoľnilo sa 700 kJ tepla. Určte tepelný účinok reakcie. (Zapíšte si číslo na najbližšie celé číslo.)

rozhodnutie:

Vypočítajte množstvo glukózovej látky:

n (C6H12O6) \u003d m (C6H12O6) / M (C6H12O6) \u003d 45 g / 180 g / mol \u003d 0,25 mol

Tie. interakciou 0,25 mol glukózy s kyslíkom sa uvoľní 700 kJ tepla. Z termochemickej rovnice uvedenej v podmienke vyplýva, že keď 1 mol glukózy interaguje s kyslíkom, vytvorí sa množstvo tepla rovné Q (teplo reakcie). Potom platí nasledujúci pomer:

0,25 mol glukózy - 700 kJ

1 mol glukózy - Q

Z tohto podielu vyplýva zodpovedajúca rovnica:

0,25 / 1 = 700 / Q

Keď to vyriešime, zistíme, že:

Tepelný účinok reakcie je teda 2800 kJ.

Výpočty podľa termochemických rovníc

Oveľa častejšie je v úlohách USE v termochémii už známa hodnota tepelného efektu, pretože. úplná termochemická rovnica je uvedená v podmienke.

V tomto prípade je potrebné vypočítať buď množstvo tepla uvoľneného / absorbovaného známym množstvom reaktantu alebo produktu, alebo naopak, známa hodnota tepla je potrebná na určenie hmotnosti, objemu alebo množstva látky ktorýkoľvek zapojený do reakcie.

Príklad 1

V súlade s rovnicou termochemickej reakcie

3Fe 3 O 4 (tuhá látka) + 8Al (pevná látka) \u003d 9Fe (tuhá látka) + 4Al 2 O 3 (tuhá látka) + 3330 kJ

vytvorilo 68 g oxidu hlinitého. Koľko tepla sa v tomto prípade uvoľní? (Zapíšte si číslo na najbližšie celé číslo.)

rozhodnutie

Vypočítajte množstvo látky oxidu hlinitého:

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

V súlade s termochemickou rovnicou reakcie sa pri tvorbe 4 mol oxidu hlinitého uvoľní 3330 kJ. V našom prípade vzniká 0,6667 mol oxidu hlinitého. Označením množstva uvoľneného tepla v tomto prípade cez x kJ vytvoríme podiel:

4 mol Al 2 O 3 - 3330 kJ

0,667 mol Al 2 O 3 - x kJ

Tento podiel zodpovedá rovnici:

4 / 0,6667 = 3330 / x

Ak to vyriešime, zistíme, že x = 555 kJ

Tie. pri vzniku 68 g oxidu hlinitého sa v súlade s termochemickou rovnicou uvoľní 555 kJ tepla za podmienok.

Príklad 2

V dôsledku reakcie, ktorej termochemická rovnica

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

Uvoľnilo sa 1655 kJ tepla. Určte objem (l) uvoľneného oxidu siričitého (n.o.s.). (Zapíšte si číslo na najbližšie celé číslo.)

rozhodnutie

V súlade s rovnicou termochemickej reakcie sa pri vzniku 8 mol SO 2 uvoľní 3310 kJ tepla. V našom prípade sa uvoľnilo 1655 kJ tepla. Nech sa v tomto prípade vzniknuté množstvo látky SO 2 rovná x mol. Potom platí nasledujúci pomer:

8 mol SO 2 - 3310 kJ

x mol SO 2 - 1655 kJ

Z čoho vyplýva rovnica:

8 / x = 3310 / 1655

Keď to vyriešime, zistíme, že:

Množstvo vytvorenej látky SO2 je teda v tomto prípade 4 mol. Preto je jeho objem:

V (SO 2) \u003d V m ∙ n (SO 2) \u003d 22,4 l / mol ∙ 4 mol \u003d 89,6 l ≈ 90 l(zaokrúhlite nahor na celé čísla, pretože sa to vyžaduje v podmienke.)

Možno nájsť viac analyzovaných problémov o tepelnom účinku chemickej reakcie.