Елементи термохімії

Тепловий ефект хімічної реакції – це кількість теплоти (Q), що виділяється або поглинається в результаті її протікання.

Реакція називається екзотермічної, якщо теплота виділяється в undefinedокружающее простір, і ендотермічної, якщо теплота поглинається із зовнішнього середовища.

У екзотермічних хімічних реакціях відбувається зменшення ентальпії системи (? Н <0) і в зовнішнє середовище виділяється теплота (Qр> 0). Корисно пам’ятати, що екзотермічними є процеси:

1. Горіння простих і складних речовин в кисні (виняток – реакція окислення азоту: N2 + О2 → 2NО, де Q <0);

2. Утворення молекул з атомів (Н + Н → Н2);

3. Перехід атомів і молекул із збудженого стану в основний;

4. Перехід речовини з пароподібного стану в рідке або тверде:

Н2О (г) → Н2О (ж).

У ендотермічних хімічних реакціях ентальпія зростає (? Н> 0) і система поглинає теплоту ззовні (Qр <0).

Наприклад:

1. Розпад складних і простих речовин:

СаСО3 → СаО + СО2;

О2 → О + О;

2. Дисоціація речовин у водних розчинах:

НNО2 ↔ Н + + NО-2;

3. Гідроліз солей:

К2СО3 + Н2О ↔ КНСО3 + КОН;

5. Перехід атомів або молекул з основного стану в збуджений;

6. Перехід речовин з твердого або рідкого стану в газоподібний:

Н2О (кр) → Н2О (г);

Н2О (ж) → Н2О (г).

Для позначення теплового ефекту складається термохімічне рівняння реакції, в якому зазначаються агрегатні стани речовин і знак теплової ефекту. Наприклад:

H2 (г) + F2 (г) → 2HF (г) + 537,2 кДж.

Тепловий ефект реакції утворення 1 моль складної речовини з простих речовин в стандартних умовах (тиск 1 атм. Або 101 325 Па і температура 250 С або 298 К) називається теплотою утворення речовини. Тоді термохімічне рівняння приймає вигляд:

0,5H2 (г) + 0,5F2 (г) → HF (г) + 268,6 кДж.

Теплота згоряння речовини – тепловий ефект реакції повного згоряння 1 моль речовини.

Приклад. Порівняйте теплоту утворення оксиду фосфору (V) і теплоту згоряння фосфору.

Запишемо термохимические рівняння реакцій, яким відповідають Qобр (Р2О5) і Qсгор. (Р):

2Р (т) + 5/2 О2 (Г) → Р2О5 (т) + Qобр. (Р2О5);

Р (т) + 5/4 О2 (г) → 1/2 Р2О5 (т) + Qсгор. (Р).

Висновок: коефіцієнти першого рівняння в два рази більше другого, тому

Qобр. (Р2О5) = 2Qсгор. (Р).

При вирішенні завдань на цю тему слід пам’ятати:

а) тепловий ефект відноситься до тих значень стехіометричних коефіцієнтів, які вказані в термохімічної рівнянні; тому, змінюючи в певне число разів ці коефіцієнти, необхідно пропорційно змінити кількість теплоти (наприклад, розділивши коефіцієнти на два, треба в два рази зменшити величину Q):

2Н2 (г) + О2 (г) = 2Н2О (г) + 482 кДж;

Н2 (г) + 0,5 О2 (г) = Н2О (г) + 241 кДж;

б) величину теплового ефекту можна переносити з однієї частини рівняння в іншу, при цьому знак Q змінюється на протилежний. Наприклад:

С (кр) + О2 (г) = СО2 (г) + 395,5 кДж;

С (кр) + О2 (г) – 395,5 кДж = СО2 (г);

в) Теплові ефекти реакцій утворення і розпаду речовини рівні за абсолютною величиною, але протилежні за знаком. Наприклад, якщо при утворенні 1 моль аміаку NН3 виділяється 46 кДж теплоти:

0,5N2 + 1,5Н2 → NН3 + 46 кДж,

то при розпаді 1 моль NН3 на прості речовини поглинається 46 кДж теплоти:

NН3 → 0,5N2 + 1,5Н2 – 46 кДж;

г) Розрахунки за термохимическим рівнянням можна проводити як по масам (обсягів), так і з використанням кількості речовини, причому теплота від маси (об’єму, кількості речовини) залежить прямо пропорційно.

Складіть термохімічне рівняння реакції горіння магнію, якщо відомо, що при згорянні 6 г магнію виділилося 153,6 кДж теплоти.

Рішення: Розрахуємо кількість речовини згорілого магнію:

n (Mg) = m (Mg) / M (Mg) = 6/24 = 0,25 (моль).

1.Скласти рівняння реакції горіння:

2Mg (т) + O2 (г) = 2MgO (т)

2.Найдіте кількість теплоти, яка виділяється при згорянні 2 моль:

при згорянні 0,25 моль магнію – виділяється 153,6 кДж;

при згорянні 2 моль магнію – виділяється X кДж теплоти;

0,25 / 2 = 153,6 / X; X = (2 · 153,6) / 0,254 = 1228,8 кДж.

Отже, термохімічне рівняння реакції має вигляд

2Mg (т) + O2 (г) = 2MgO (т) + 1228,8 кДж.

Посилання на основну публікацію