Для реакции вида 2A+3B= 4C+ 5D имеем:
DrH = (4D¦HС+5D¦HD) - (2D¦HA+3D¦HB) (2.24 а)
Следствие 2. Тепловой эффект реакции сгорания равен сумме теплот сгорания исходных веществ минус сумма теплот сгорания продуктов реакции.
Теплота сгорания соответствует тому количеству теплоты, которое выделяется при полном сгорании моля вещества до высших оксидов при данных условиях, определяемых температурой и давлением.
Следствие 3. Изменение энтальпии химической реакции не зависит от числа промежуточных стадий, на которые можно разбить данную реакцию.
 |
Рис. 2.3 Схема, демонстрирующая независимость результата расчета изменения энтальпии реакции от представления пути реакции.
Из рисунка видно, что результат расчета изменения энтальпии образования CO2 не связан с постадийным представлением реакции. В любом случае эта величина равна -393,5 кДж.
Следствие 4. Энтальпии прямой и обратной химических реакций численно равны, но противоположны по знаку.
Расчет тепловых эффектов химических
реакций с помощью закона Гесса
Из термодинамического обоснования закона Гесса следует, что закон является вполне строгим, когда исследуемые процессы относится к изобарным или изохорным процессам. При этом начальное и конечное состояния системы не должны зависеть от путей протекания процесса.
Последнее условие требует, чтобы начальное и конечное состояния были описаны достаточно полно. Для этого необходимо знать:
· химический состав системы;
· агрегатное состояние, а для твердых веществ и кристаллическую модификацию всех веществ системы;
· условия существования системы (температуру, давление, напряженность электрического поля и пр).
Наиболее часто используют две методики расчетов тепловых эффектов реакций. Первая методика основана на применении следствий из уравнения Гесса, выраженных с помощью уравнений (2.24) или (2.24 а). Во второй методике искомое значение теплового эффекта находится в результате решения системы термохимических уравнений, которые рассматриваются как алгебраические.
Исходные данные для расчетов приводятся в справочных таблицах физико -химических величин. Эти таблицы чаще всего содержат мольные энтальпии образования сложных веществ из простых веществ или мольные энтальпии сгорания веществ в кислороде с образованием оксидов.
Поскольку табличные данные отнесены к температуре 298 К первая методика расчета ограничена именно этой температурой.
Типовой пример.
Определить тепловой эффект реакции сжигания аммиака в кислороде.
NH3 + 5/4O2 = NO +3/2 H2O(г) ;DrH =? (1п)
Известно, что p =1 атм; Т = 298 К, а также;
H2O(ж) = H2O(г); DrH = 44,1 кДж (2п)
NH3 = 0,5N2 + 3/2 H2 DrH = 46,3 кДж (3п)
H2 + 0,5O2 = H2O(ж) DrH = - 286,0 кДж (4п)
0,5N2 + 0,5 O2 = NO DrH = 90,5 кДж (5п)
Анализ представленных данных показывает, что задачу можно решать, используя любую из упомянутых выше методик.
Методика, основанная на
использовании уравнения (2.24).
Уравнения (4п) - (5п) представляют реакции образования молей воды и окиси азота соответственно. Уравнение (3п) описывает реакцию разложения аммиака на простые вещества. Очевидно, что обратная реакция соответствует образованию моля аммиака. Тепловой эффект этой реакции равен по величине, но противоположен по знаку тепловому эффекту прямой реакции (см. следствия из закона Гесса). Поэтому изменения энтальпий этих реакций соответствуют тепловым эффектам образования моля веществ, участников реакции (1п). Это делает возможным для определения искомого теплового эффекта применить уравнение (2.24). Суммируя соответствующие энтальпии имеем:
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.