Parašykite termocheminę lygtį reakcijai tarp CO (g) ir vandenilio, dėl kurios susidaro CH4 (g) ir H2O (g). Kiek šilumos išsiskirs šios reakcijos metu, jei normaliomis sąlygomis būtų gauta 67,2 litro metano

Atsakymas: 618,48 kJ

Parašykime reakcijos lygtį:

CO (g) + 3H 2 (g) > CH 4 (g) + H 2 O (g)

Apskaičiuokime šios reakcijos entalpijos pokytį:

Taigi lygtis tampa tokia:

CO(g) + 3H2(g) > CH4(g) + H2O(g) + 206,16 kJ

Ši lygtis galioja susidarius 1 moliui arba 22,4 litro (n.s.) metano. Kai susidaro 67,2 litro arba 3 mol metano, lygtis įgauna tokią formą:

• 3CO (g) + 9H 2 (g) > 3CH 4 (g) + 3H 2 O (g) + 618,48 kJ
• 3. Entropija mažėja arba didėja perėjimų metu: a) vanduo į garą; b) grafitas į deimantą? Kodėl? Apskaičiuokite ?S°298 kiekvienai transformacijai. Padarykite išvadą apie kiekybinį entropijos pokytį fazių ir alotropinių transformacijų metu

Atsakymas: a) 118,78 J/(mol K); b) – 3,25 J/(mol K)

a) Kai vanduo virsta garais, sistemos entropija didėja.

1911 m. Maxas Planckas pasiūlė tokį postulatą: tinkamai suformuoto grynos medžiagos kristalo entropija absoliučiame nulyje yra lygi nuliui. Šį postulatą galima paaiškinti statistine termodinamika, pagal kurią entropija yra sistemos sutrikimo mikro lygmeniu matas:

čia W yra skirtingų sistemos būsenų, kurias ji gali gauti tam tikromis sąlygomis, skaičius arba sistemos makrobūsenos termodinaminė tikimybė; R = 1.38.10-16 erg/deg – Boltzmanno konstanta.

Akivaizdu, kad dujų entropija žymiai viršija skysčio entropiją. Tai patvirtina skaičiavimai:

H2O(l)< H2O(г)

• ?S°prot. = 188,72–69,94 = 118,78 J/mol*K
• b) Kai grafitas virsta deimantu, sistemos entropija mažėja, nes mažėja skirtingų sistemos būsenų skaičius. Tai patvirtina skaičiavimai:

Cgrafas. > Salm.

S°prot. = 2,44 - 5,69 = -3,25 J/mol*K

Išvada apie kiekybinį entropijos pokytį fazių ir alotropinių transformacijų metu, kadangi entropija apibūdina sistemos netvarką, tai alotropinių transformacijų metu, jei sistema tampa tvarkingesnė (šiuo atveju deimantas yra kietesnis ir stipresnis už grafitą), tada entropija. sistemos dalis mažėja. Fazinių transformacijų metu: kai medžiaga pereina iš kietos, skystos fazės į dujinę, sistema tampa mažiau tvarkinga, didėja entropija ir atvirkščiai.

2 vaizdo pamoka: Skaičiavimai naudojant termochemines lygtis

Paskaita: Cheminės reakcijos terminis poveikis. Termocheminės lygtys

Cheminės reakcijos terminis poveikis

Termochemija yra chemijos šaka, tirianti šiluminę, t.y. terminis reakcijų poveikis.

Kaip žinote, kiekvienas cheminis elementas turi n energijos kiekį. Su tuo susiduriame kiekvieną dieną, nes... Kiekvieno valgio metu mūsų kūnas kaupia energiją iš cheminių junginių. Be to neturėsime jėgų nei judėti, nei dirbti. Ši energija mūsų kūne palaiko pastovų t 36,6.

Reakcijų metu elementų energija eikvojama sunaikinimui arba cheminių ryšių tarp atomų susidarymui. Energija turi būti eikvojama ryšiui nutraukti ir išleista, kad ji susidarytų. O kai išsiskirianti energija yra didesnė už sunaudotą, susidaręs energijos perteklius virsta šiluma. Taigi:

Šilumos išsiskyrimas ir įsisavinimas vykstant cheminėms reakcijoms vadinamas terminis reakcijos poveikis, ir žymimas raidėmis Q.

Egzoterminės reakcijos– vykstant tokioms reakcijoms išsiskiria šiluma ir ji perduodama aplinkai.

Šio tipo reakcija turi teigiamą šiluminį efektą +Q. Kaip pavyzdį paimkite metano degimo reakciją:

Endoterminės reakcijos– tokių reakcijų procese sugeriama šiluma.

Šio tipo reakcija turi neigiamą šiluminį efektą -Q. Pavyzdžiui, apsvarstykite anglies ir vandens reakciją esant dideliam t:

Termocheminės lygtys

Reakcijos šiluminis efektas nustatomas naudojant termocheminę lygtį. Kuo skiriasi? Šioje lygtyje šalia elemento simbolio nurodoma jo agregacijos būsena (kieta, skysta, dujinė). Tai turi būti padaryta, nes Cheminių reakcijų šiluminį poveikį įtakoja agreguotos medžiagos masė. Lygties pabaigoje po = ženklo nurodoma šiluminių efektų skaitinė reikšmė J arba kJ.

Kaip pavyzdys pateikta reakcijos lygtis, parodanti vandenilio degimą deguonyje: H 2 (g) + ½O 2 (g) → H 2 O (l) + 286 kJ.

Lygtis rodo, kad 1 moliui deguonies ir 1 moliui vandens išsiskiria 286 kJ šilumos. Reakcija egzoterminė. Ši reakcija turi didelį šiluminį poveikį.

Susidarius bet kuriam junginiui, išsiskirs arba sugers tiek pat energijos, kiek absorbuojama arba išsiskiria jam skaidant į pirmines medžiagas.

Beveik visi termocheminiai skaičiavimai yra pagrįsti termochemijos dėsniu – Heso dėsniu. Įstatymą 1840 metais išvedė garsus rusų mokslininkas G.I.

Pagrindinis termochemijos dėsnis: reakcijos terminis poveikis priklauso nuo pradinių ir galutinių medžiagų pobūdžio ir fizinės būsenos, bet nepriklauso nuo reakcijos kelio.

Taikant šį dėsnį, bus galima apskaičiuoti tarpinės reakcijos stadijos šiluminį efektą, jei žinomas bendras reakcijos šiluminis efektas ir kitų tarpinių etapų šiluminis poveikis.

Žinios apie reakcijos šiluminį poveikį turi didelę praktinę reikšmę. Pavyzdžiui, mitybos specialistai juos naudoja ruošdami tinkamą mitybą; chemijos pramonėje šios žinios būtinos kaitinant reaktorius ir, galiausiai, neapskaičiavus šiluminio efekto neįmanoma paleisti raketos į orbitą.

Termocheminių reakcijų lygčių samprata

Cheminių reakcijų lygtys, kuriose nurodomas šiluminis efektas, vadinamos termocheminėmis lygtimis. Šiluminis efektas pateikiamas kaip reakcijos AN entalpijos pokyčio reikšmė. Termocheminėse lygtyse, skirtingai nei įprastose cheminėse lygtyse, turi būti nurodytos suvestinės medžiagų būsenos (skysta „skysta“, kieta „kieta“ arba dujinė „g“). Taip yra dėl to, kad ta pati medžiaga skirtingose ​​agregacijos būsenose turi skirtingą entalpiją. Todėl cheminė reakcija, kurioje dalyvauja tos pačios medžiagos, bet kitokios agregacijos būsenos, pasižymi skirtingu terminiu poveikiu.

Reakcijos terminis efektas termocheminėse lygtyse žymimas dviem būdais:

1) nurodykite tik ženklą AN - jei tiesiog reikia pažymėti, ar reakcija yra egzo- ar endoterminė:

Termocheminėje lygtyje nurodytas entalpijos pokytis yra ta pati cheminės lygties dalis kaip ir medžiagų formulės, todėl paklūsta tiems patiems santykiams. Pavyzdžiui, etano degimo lygtis:

Kitiems reagentų ar produktų kiekiams šilumos kiekis keisis proporcingai.

Dažnai, kad būtų lengviau panaudoti termochemines lygtis, jose esantys koeficientai sumažinami taip, kad prieš skaičiuojant naudojamų medžiagų formules būtų nurodytas koeficientas 1. Žinoma, tokiu atveju kiti koeficientai gali pasirodyti trupmeniniai, t. ir būtina proporcingai sumažinti entalpijos pokyčio reikšmę. Taigi, natrio reakcijai su vandeniu, pateikta aukščiau, galime parašyti termocheminę lygtį:

Termocheminių reakcijų lygčių sudarymas 1 pavyzdys. Kai azotas reaguoja su 1 mol medžiagos su deguonimi ir susidaro azoto(N) oksidas, absorbuojama 181,8 kJ energijos. Parašykite termocheminę reakcijos lygtį.

Sprendimas. Kadangi energija absorbuojama, AH yra teigiamas skaičius. Termocheminė lygtis atrodytų taip:

2 pavyzdys. Vandenilio jodido sintezės reakcijai iš paprastų dujinių medžiagų AN = +52 kJ/mol. Parašykite termocheminę vandenilio jodido skilimo į paprastas medžiagas lygtį.

Sprendimas. Vandenilio jodido sintezės ir jo skilimo reakcijos yra priešingos reakcijos. Analizuodami 18.4 pav., galime daryti išvadą, kad šiuo atveju medžiagos, taigi ir jų entalpijos, yra vienodos. Vienintelis skirtumas yra tas, kuri medžiaga yra reakcijos produktas, o kuri – reagentas. Remdamiesi tuo, darome išvadą, kad priešinguose procesuose AN yra identiškos vertės, bet skiriasi ženklu. Taigi, vandenilio jodido sintezės reakcijai:

Kadangi praktiškai matuojama medžiagų masė arba tūris, reikia sudaryti termochemines lygtis naudojant būtent šiuos duomenis. Pavyzdys. Susidarius skystam vandeniui, sveriančiam 18 g, iš paprastų medžiagų išsiskyrė 241,8 kJ šilumos. Parašykite šios reakcijos termocheminę lygtį. Sprendimas. Vanduo, sveriantis 18 g, atitinka medžiagos kiekį n(H 2 O) = m / M = 18 g / 18 g / mol = 1 mol. O vandens susidarymo iš paprastų medžiagų reakcijos lygtyje prieš vandens formulę pateikiamas koeficientas 2. Tai reiškia, kad termocheminėje lygtyje būtina pažymėti entalpijos pokytį, kai vanduo susidaro su medžiagos kiekis 2 mol, t.y. 241,8. 2 = 483,6:

Maisto produktų etiketėse turi būti nurodyti duomenys apie jų energinę vertę, kuri dažnai vadinama kalorijų kiekiu. Daugumą žmonių informacija apie maisto produktų kaloringumą verčia susimąstyti: „Kiek aš priaugsiu svorio, jei valgysiu tai? Tiesą sakant, etiketėje nurodyti skaičiai yra 100 g šio produkto visiško degimo reakcijos į anglies dioksidą ir vandenį terminis efektas. Šis šiluminis efektas dažnai nurodomas pasenusiais šilumos matavimo vienetais – kalorijomis arba kilokalorijomis (1 cal = 4,18 J, 1 kcal = 4,18 kJ), iš kur kilo terminas „kalorija“.

Pagrindinė idėja

Entalpijos pokytis yra kiekybinė šilumos, išsiskiriančios arba sugertos cheminės reakcijos metu, charakteristika.

Medžiagos įsisavinimo užduotys

210. Kokios reakcijų lygtys vadinamos termocheminėmis?

211. Nustatykite, kuri iš pateiktų termocheminių lygčių atitinka egzoterminius procesus? endoterminiai procesai?

212. Naudodamiesi termochemine amoniako sintezės lygtimi, apskaičiuokite, kiek šilumos išsiskirs: a) suvartojus azoto 1 molis medžiagos; b) amoniako susidarymas, kai medžiagos kiekis yra 2 mol. 1\12 (g) + 3H2 (g) = 2NH3 (n); DN = -92 kJ/mol.

213. Anglies degimo reakcijos entalpijos pokytis yra 393,5 kJ/mol. Parašykite šios reakcijos termocheminę lygtį.

214. Deginant metaną, 1 molis medžiagos išsiskyrė 890 kJ energijos. Parašykite šios reakcijos termocheminę lygtį.

215. Ferro(11) oksidas anglies(11) oksidu redukuojamas į geležį. Šią reakciją lydi 1318 kJ šilumos išsiskyrimas, kai susidaro 1 molis geležies. Parašykite šios reakcijos termocheminę lygtį.

216. Vandeniliui sąveikaujant su jodu, susidaro vandenilio jodidas su 2 mol medžiagos kiekiu. Šiuo atveju buvo sugerta 101,6 kJ energijos. Parašykite šios reakcijos termocheminę lygtį.

217. Naudodami 211 užduoties termochemines lygtis, sudarykite termochemines lygtis reakcijoms: a) gyvsidabrio(II) oksido susidarymui iš paprastų medžiagų; b) vandenilio chlorido skilimas; c) fotosintezės metu susidaro gliukozės.

218. Deginant anglies(I) oksidui, 2 mol medžiagos išsiskyrė 566 kJ energijos. Parašykite termocheminę reakcijos lygtį.

219. 197 g sveriančiam bario karbonatui skaidyti reikia 272 kJ šilumos. Parašykite šios reakcijos termocheminę lygtį.

220. 56 g sveriančiai geležiai sąveikaujant su siera išsiskiria 95 kJ šilumos. Parašykite šios reakcijos termocheminę lygtį.

221. Palyginkite pateiktas termochemines lygtis ir paaiškinkite entalpijos kitimo skirtumus:

222*. Chlorido rūgšties neutralizavimo reakcijos su natrio hidroksidu entalpijos pokytis yra -56,1 kJ/mol, o su kalio hidroksidu - -56,3 kJ/mol. Nitrato rūgščiai reaguojant su ličio hidroksidu, entalpijos pokytis yra -55,8 kJ/mol. Kodėl, jūsų manymu, šių reakcijų šiluminis poveikis yra beveik toks pat?

Tai vadovėlio medžiaga

Iš pamokos medžiagos sužinosite, kuri cheminės reakcijos lygtis vadinama termochemine. Pamoka skirta termocheminės reakcijos lygties skaičiavimo algoritmo studijoms.

Tema: Medžiagos ir jų virsmai

Pamoka: Skaičiavimai naudojant termochemines lygtis

Beveik visos reakcijos įvyksta išsiskiriant arba sugeriant šilumą. Reakcijos metu išsiskiriantis arba sugertas šilumos kiekis vadinamas cheminės reakcijos terminis poveikis.

Jei šiluminis efektas parašytas cheminės reakcijos lygtyje, tai tokia lygtis vadinama termocheminis.

Termocheminėse lygtyse, skirtingai nei įprastose cheminėse, turi būti nurodyta suminė medžiagos būsena (kieta, skysta, dujinė).

Pavyzdžiui, termocheminė kalcio oksido ir vandens reakcijos lygtis atrodo taip:

CaO (s) + H 2 O (l) = Ca (OH) 2 (s) + 64 kJ

Šilumos Q kiekis, išsiskiriantis arba sugertas cheminės reakcijos metu, yra proporcingas reagento arba produkto medžiagos kiekiui. Todėl naudojant termochemines lygtis galima atlikti įvairius skaičiavimus.

Pažvelkime į problemų sprendimo pavyzdžius.

1 užduotis:Pagal vandens skilimo reakcijos TCA nustatykite šilumos kiekį, sunaudojamą skaidant 3,6 g vandens:

Šią problemą galite išspręsti naudodami proporciją:

skaidant 36 g vandens absorbuota 484 kJ

irimo metu buvo absorbuota 3,6 g vandens x kJ

Tokiu būdu galima parašyti reakcijos lygtį. Visas problemos sprendimas parodytas 1 pav.

Ryžiai. 1. 1 uždavinio sprendimo formulavimas

Problemą galima suformuluoti taip, kad jums reikės sukurti termocheminę reakcijos lygtį. Pažvelkime į tokios užduoties pavyzdį.

2 problema: Kai 7 g geležies sąveikauja su siera, išsiskiria 12,15 kJ šilumos. Remdamiesi šiais duomenimis, sukurkite termocheminę reakcijos lygtį.

Atkreipiu jūsų dėmesį į tai, kad atsakymas į šią problemą yra pati termocheminės reakcijos lygtis.

Ryžiai. 2. 2 uždavinio sprendimo formalizavimas

1. Chemijos uždavinių ir pratimų rinkinys: 8 klasė: vadovėliams. P.A. Oržekovskis ir kiti „Chemija. 8 klasė“ / P.A. Oržekovskis, N.A. Titovas, F.F. Hegelis. - M.: AST: Astrel, 2006. (p.80-84)

2. Chemija: neorganinė. chemija: vadovėlis. 8 klasei bendrojo išsilavinimo įsteigimas /G.E. Rudzitis, F.G. Feldmanas. - M.: Švietimas, OJSC „Maskvos vadovėliai“, 2009. (§23)

3. Enciklopedija vaikams. 17 tomas. Chemija / skyrius. red.V.A. Volodinas, Ved. mokslinis red. I. Leensonas. - M.: Avanta+, 2003 m.

Papildomi žiniatinklio ištekliai

1. Užduočių sprendimas: skaičiavimai naudojant termochemines lygtis ().

2. Termocheminės lygtys ().

Namų darbai

1) p. 69 uždaviniai Nr.1,2 iš vadovėlio „Chemija: neorganinė“. chemija: vadovėlis. 8 klasei bendrojo išsilavinimo institucija“. /G.E. Rudzitis, F.G. Feldmanas. - M.: Švietimas, OJSC „Maskvos vadovėliai“, 2009 m.

2) p.80-84 Nr.241, 245 iš Chemijos uždavinių ir pratimų rinkinio: 8 klasė: vadovėliams. P.A. Oržekovskis ir kiti „Chemija. 8 klasė“ / P.A. Oržekovskis, N.A. Titovas, F.F. Hegelis. - M.: AST: Astrel, 2006 m.

1 užduotis.Termocheminės reakcijos lygtis

Dujinis etilo alkoholis gali būti gaunamas sąveikaujant etilenui ir vandens garams. Parašykite šios reakcijos termocheminę lygtį, apskaičiuodami jos šiluminį efektą. Kiek šilumos išsiskirs, jei aplinkos sąlygomis sureaguos 10 litrų etileno?

Sprendimas: Sukurkime termocheminę reakcijos lygtį:

C 2 H 4 (r) + H 2 O (r) = C 2 H 5 OH (r) DHhr = ?

Pagal Heso dėsnį:

DHhr = DH C2H5OH (r) - DH C 2 H 4 (r) - DH H 2 O (r)

DN reikšmes pakeičiame iš lentelės:

DНхр = -235,31 - 52,28 - (-241,84) = -45,76 kJ

Vienas molis etileno (nr.) užima 22,4 litro tūrį. Remdamiesi Avogardo dėsnio išvadomis, galime sukurti proporciją:

22,4 l C 2 H 4 ¾ 45,76 kJ

10 l C 2 H 4 ¾DНхр DНхр = 20,43 kJ

Jei sureaguoja 10 litrų C 2 H 4, tada išsiskiria 20,43 kJ šilumos.

Atsakymas: 20,43 kJ šilumos.

2 problema. Reakcijos entalpijos nustatymas
Nustatykite cheminės reakcijos entalpijos pokytį ir jos šiluminį poveikį.
2NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + 2H2O
Sprendimas:
Naudodamiesi žinynu, nustatome komponentų susidarymo entalpijas.
ΔH 0 (NaOH) = -426 kJ/mol.
ΔH 0 (H 2 SO 4) = -813 kJ/mol.
ΔH 0 (H 2 O) = -285 kJ/mol.
ΔH 0 (Na 2 SO 4) = -1387 kJ/mol.
Remdamiesi Heso dėsniu, nustatome reakcijos entalpijos pokytį:
ΔHх.р. = [ΔH(Na2SO4) + 2ΔH(H2O)] - [ΔH(H2SO4) + 2ΔH(NaOH)] =
= [-1387 + 2(-285)] - [-813 + 2(-426)] = - 1957 - (-1665) = -292 kJ/mol.
Apibrėžkime šiluminį efektą:
Q = - ΔHх.р. = 292 kJ.
Atsakymas: 292 kJ.
3 užduotis.Kalkių gesinimas apibūdinamas lygtimi: CaO + H 2 O = Ca (OH) 2.
ΔHх.р. = - 65 kJ/mol. Apskaičiuokite kalcio oksido susidarymo šilumą, jei ΔH 0 (H 2 O) = -285 kJ/mol,
ΔH 0 (Ca(OH) 2) = -986 kJ/mol.
Sprendimas:
Parašykime pagal Heso dėsnį:
ΔHх.р. = ΔH 0 (Ca(OH) 2) - ΔH 0 (H 2 O) – ΔH 0 (CaO)
Iš čia
ΔH0 (CaO) = ΔH 0 (Ca(OH) 2) - ΔH 0 (H 2 O) – ΔHх.р. = -986 - (-285) - (-65) = -636 kJ/mol.

Atsakymas: - 636 kJ/mol.

4 užduotis.Apskaičiuokite cinko sulfato susidarymo entalpiją iš paprastų medžiagų, kai T = 298 K, remdamiesi šiais duomenimis:
ZnS = Zn + S ΔH 1 = 200,5 kJ
2ZnS + 3O 2 = 2ZnO + 2SO 2 ΔH 2 = - 893,5 kJ
2SO 2 + O 2 = 2SO 3 ΔH 3 = - 198,2 kJ
ZnSO 4 = ZnO + SO 3 ΔH 4 = 235,0 kJ
Sprendimas:
Iš Heso dėsnio išplaukia, kad kadangi perėjimo kelias nėra svarbus, skaičiavimai atliekami pagal algebrines darbo su įprastomis lygtimis taisykles. Kitaip tariant, juos galima „maišyti“ taip, kaip jums patinka. Pabandykime pasinaudoti šia galimybe.
Turime pasiekti lygtį:
Zn + S + 2O 2 = ZnSO 4.
Norėdami tai padaryti, mes sutvarkysime turimą „medžiagą“ taip, kad Zn, S, O 2 būtų kairėje, o cinko sulfatas - dešinėje. Apverskime pirmąją ir ketvirtąją lygtis iš kairės į dešinę, o antroje ir trečioje koeficientus padalinsime iš 2.
Mes gauname:
Zn + S = ZnS
ZnS + 1,5O 2 = ZnO + SO 2
SO 2 + 0,5O 2 = SO 3
ZnO + SO 3 = ZnSO 4.
Dabar tiesiog sudėkime dešiniąsias ir kairiąsias dalis.
Zn + S + ZnS + 1,5O 2 + SO 2 + 0,5O 2 + ZnO + SO 3 = ZnS + ZnO + SO 2 + SO 3 + ZnSO 4
Kad bus lygus
Zn + S + 2O 2 + ZnS + SO 2 + SO 3 + ZnO = ZnS + SO 2 + SO 3 + ZnO+ ZnSO 4

Matyt, taip, kas atsitiks? Visi pabraukta sumažinti (vėlgi, gryna aritmetika!)
Ir galų gale mes turime
Zn + S + 2O 2 = ZnSO 4 – pagal poreikį.
Dabar tą patį principą taikome entalpijoms. Pirmoji ir ketvirtoji reakcijos buvo priešingos, o tai reiškia, kad entalpijos gaus priešingą ženklą. Antrą ir trečią dalijame per pusę (nes dalijome koeficientus).
ΔH = -200,5 + (-893,5/2) + (-198,2/2) + (-235,0) = -981,35 kJ/mol.
Atsakymas:- 981,35 kJ/mol.

5 užduotis.Apskaičiuokite etilo alkoholio visiško oksidacijos į acto rūgštį reakcijos entalpiją, jei visų reakcijoje dalyvaujančių medžiagų susidarymo entalpija yra lygi:

∆Нº arr. C 2 H 5 OH l = - 277 kJ/mol;

∆Нº arr. CH 3 COOH w = - 487 kJ/mol;

∆Нº arr. H 2 O w = - 285,9 kJ/mol;

∆Нº arr. O 2 = 0

Sprendimas: Etilo alkoholio oksidacijos reakcija:

C 2 H 5 OH + O 2 = CH 3 COOH + H 2 O

Iš Heso dėsnio išplaukia, kad ∆Н r-tion = (∆Нº mėginys CH 3 COOH + ∆Нº mėginys H 2 O) –

(∆Hº mėginys C 2 H 5 OH + ∆Hº mėginys O 2) = - 487 - 285,9 + 277,6 = - 495,3 kJ.

6 užduotis.Šilumingumo nustatymas

Apskaičiuokite etileno C 2 H 4 (g) + 3O 2 = 2CO 2 (g) + 2H 2 O (g) degimo šilumą, jei jo susidarymo šiluma yra 52,3 kJ/mol. Koks yra 5 litrų degimo šiluminis efektas. etilenas?
Sprendimas:
Reakcijos entalpijos pokytį nustatykime pagal Heso dėsnį.
Naudodamiesi žinynu, nustatome komponentų susidarymo entalpijas, kJ/mol:
ΔH 0 (C 2 H 4 (g)) = 52.
ΔH 0 (CO 2 (g)) = – 393.
ΔH 0 (H 2 O (g)) = - 241.
ΔHх.р. = - = -1320 kJ/mol.
Šilumos kiekis, išsiskiriantis deginant 1 molį etileno Q = - ΔHх.р. = 1320 kJ
Šilumos kiekis, išsiskiriantis deginant 5 litrus. etilenas:
Q1 = Q * V / Vm = 1320 * 5 / 22,4 = 294,6 kJ.
Atsakymas: 294,6 kJ.

7 užduotis.Pusiausvyros temperatūra
Nustatykite temperatūrą, kuriai esant atsiranda sistemos pusiausvyra:
ΔHх.р. = + 247,37 kJ.
Sprendimas:
Galimybės įvykti cheminei reakcijai kriterijus yra Gibso energija, ΔG.
ΔG< 0, реакция возможна.
ΔG = 0, galimybės slenkstis.
ΔG > 0, reakcija neįmanoma.
Gibso energija yra susijusi su entalpija ir entropija pagal ryšį:
ΔG = ΔH – TΔS.
Taigi, kad susidarytų pusiausvyra (kad pasiektų slenkstį), turi būti įvykdytas toks ryšys:
T = ΔH/ΔS
Entropijos pokytį nustatykime pagal Heso dėsnį.
CH4 (g) + CO 2 (g) = 2CO (g) + 2H 2 (g)
ΔS 0 val. = -
Atitinkamai išrašęs iš žinyno. vertybes, mes išsprendžiame:
ΔS 0 val. = (2 * 198 + 2 * 130) - (186 + 213) = 656 - 399 = 257 J / mol * K = 0,257 kJ / mol * K.
T = ΔH/ΔS = 247,37/0,257 = 963 o K.
Atsakymas: 963 apie K.

8 užduotis.Entropijos pasikeitimo ženklas

Neatlikę skaičiavimų, nustatykite procesų entropijos pokyčio ženklą:
1. H 2 O (g) ---> H 2 O (l)
2. 2H 2S + O 2 = 2S (kieta medžiaga) + 2H 2O (l)
3. (NH 4) 2 CO 3 (kietas) = ​​2NH 3 + CO 2 + H 2 O (visi produktai yra dujiniai).

Sprendimas:
Kadangi entropija yra sistemos sutrikimo matas, galioja bendra taisyklė:
S (TV)< S(жидкость) < S(газ).
Atsižvelgdami į tai, panagrinėkime problemą.
1. Iš dujų kondensuojasi skystis.
Kadangi S (skystas)< S(газ), ΔS < 0.
2. Iš 3 molių dujų gaunami 2 moliai kietųjų medžiagų. medžiaga ir 2 moliai skysčio.
Akivaizdu, kad ΔS< 0.
3. Dujos gaunamos iš kietų medžiagų.
Kadangi S(tv.)< S(газ), ΔS > 0.

9 užduotis.Proceso galimybė

Nurodytos sąlygos:
1. ΔS< 0, ΔH < 0
2. ΔS< 0, ΔH > 0
3. ΔS > 0, ΔH< 0
4. ΔS > 0, ΔH > 0
Išanalizuokite reakcijos atsiradimo galimybę.
Sprendimas:
Sprendime remsimės formule: ΔG = ΔH - TΔS. (Daugiau žr. užduotį Nr. 7).
1. ΔS< 0, ΔH < 0.
Pirmasis formulės narys (ΔH) yra mažesnis už nulį, o antrasis dėl neigiamo entropijos ženklo yra didesnis už nulį
(-T(-ΔS) = +TΔS) . Reakcijos galimybę lems pirmojo ir antrojo terminų reikšmių santykis. Jeigu entalpijos reikšmė (modulis) didesnė už sandaugą TΔS, (|ΔH| > |TΔS|), t.y. apskritai Gibso energija bus mažesnė už nulį, reakcija galima.
2. ΔS< 0, ΔH > 0.
Ir pirmasis, ir antrasis terminai yra didesni už nulį. Gibso energija yra didesnė už nulį. Neįmanoma reakcija.
3. ΔS > 0, ΔH< 0.
Pirmasis terminas yra mažesnis už nulį, antrasis taip pat yra mažesnis. Gibso energija yra mažesnė už nulį, reakcija yra įmanoma.
4. ΔS > 0, ΔH > 0
Pirmasis formulės narys (ΔH) yra didesnis už nulį, o antrasis dėl teigiamo entropijos ženklo yra didesnis už nulį
(-T(+ΔS) = - TΔS) . Reakcijos galimybę lems pirmojo ir antrojo terminų reikšmių santykis. Jeigu entalpijos reikšmė (modulis) didesnė už sandaugą TΔS, (|ΔH| > |TΔS|), t.y. apskritai Gibso energija bus didesnė už nulį, reakcija neįmanoma. Tačiau didėjant temperatūrai, antrasis terminas padidės (absoliučia verte), o peržengus tam tikrą temperatūros ribą reakcija taps įmanoma.
Atsakymas: 1 – galimas; 2 - neįmanoma.; 3 – galimas; 4 – galima.
10 problema.Remdamiesi atitinkamų medžiagų standartinėmis susidarymo šiluma ir absoliučiomis standartinėmis entropijomis, apskaičiuokite reakcijos CO (g) + H 2 O (l) = CO 2 (g) + H 2 (g) DG o 298 Ar įmanoma ši reakcija standartinėmis sąlygomis?

Sprendimas: DG o nustatomas pagal lygtį DG o =DH o -TDS′o

DHхр = DH CO2 - DH CO - DH H2O (l) == -393,51 - (110,52) - (-285,84) = -218,19 kJ.

DSхр = S CO2 + S H2 - S CO – S H2O (l) = = 213,65+130,59–197,91–69,94 = 76,39 J/mol×K

arba 0,07639 kJ.

DG = -218,19 – 298 × 0,07639 = -240,8 kJ

DG<0, значит реакция возможна.

Atsakymas: galima reakcija.

Testo užduočių parinktys

1 variantas

1. Kaip apskaičiuoti Gibso energijos kitimą reakcijoje pagal pradinių medžiagų ir reakcijos produktų termodinamines charakteristikas?

2. Apskaičiuokite geležies (II) oksido redukcijos reakcijos su vandeniliu šiluminį efektą pagal šias termochemines lygtis:

FeO(k) + CO(g) = Fe(k) + CO 2 (g); ∆H 1 = -13,18 kJ;

CO (g) + O2 (g) = CO 2 (g); ∆H 2 = -283,0 kJ;

H2 (g) + O2 (g) = H2O (g); ∆H 3 = -241,83 kJ.

Atsakymas: +27,99 kJ.

2 variantas

1. Kokios termodinaminės sąlygos vyksta savaimei cheminei reakcijai?

2. Dujinis etilo alkoholis C 2 H 5 OH gali būti gaunamas sąveikaujant etilenui C 2 H 4 (g) ir vandens garams. Parašykite šios reakcijos termocheminę lygtį, pirmiausia apskaičiavę jos šiluminį efektą. Atsakymas:-45,76 kJ.

3 variantas

1. Kas vadinama termochemine lygtimi? Kodėl būtina nurodyti medžiagų ir jų polimorfinių pakitimų agregacijos būseną?

2. Kristalinis amonio chloridas susidaro sąveikaujant dujiniam amoniakui ir vandenilio chloridui. Parašykite šios reakcijos termocheminę lygtį, pirmiausia apskaičiavę jos šiluminį efektą. Kiek šilumos išsiskirs, jei reakcijoje būtų sunaudota 10 litrų amoniako, skaičiuojant normaliomis sąlygomis? Atsakymas: 78,97 kJ.

4 variantas

1. Kokios yra dvi šiluminio efekto simbolių sistemos?

2. Skysto benzeno degimo reakcijos, susidarant vandens garams ir anglies dioksidui, šiluminis efektas lygus -3135,58 kJ. Sudarykite šios reakcijos termocheminę lygtį ir apskaičiuokite C 6 H 6 susidarymo šilumą (l). Atsakymas: +49,03 kJ.

5 variantas

1. Kokia yra standartinė junginio susidarymo šiluma (entalpija)? Kokios sąlygos vadinamos standartinėmis?

2. Parašykite CO(g) ir vandenilio reakcijos, kurios rezultate susidaro CH 4 (g) ir H 2 O(g), termocheminę lygtį. Kiek šilumos išsiskirs šios reakcijos metu, jei normaliomis sąlygomis būtų gauta 67,2 litro metano? Atsakymas: 618,48 kJ.

6 variantas

1. Suformuluokite Heso dėsnį ir šio dėsnio pasekmę. Koks ryšys tarp Heso dėsnio ir energijos tvermės dėsnio?

2. Fe 3 O 4 redukcija anglies monoksidu vyksta pagal lygtį

Fe 3 O 4 (k) + CO (g) = 3FeO (k) + CO 2 (g).

Apskaičiuokite ∆G 0 298 ir padarykite išvadą apie savaiminio šios reakcijos atsiradimo galimybę standartinėmis sąlygomis. Kam lygus ∆S 0 298 šiame procese? Atsakymas:+24,19 kJ; +31,34 J/K.

7 variantas

1. Kokia kryptimi spontaniškai vyksta cheminės reakcijos? Kas yra cheminio proceso varomoji jėga?

2. Sudegus 11,5 g skysto etilo alkoholio išsiskyrė 308,71 kJ šilumos. Parašykite reakcijos, kurios metu susidaro vandens garai ir anglies dioksidas, termocheminę lygtį. Apskaičiuokite C 2 H 5 OH susidarymo šilumą (l). Atsakymas: -277,67 kJ.

8 variantas

1. Koks yra izobarinis-izoterminis cheminės reakcijos potencialas ir kaip jis susijęs su reakcijos entalpijos ir entropijos kitimu?

2. Reakcijos šiluminis efektas –560,0 kJ. Apskaičiuokite standartinę susidarymo šilumą .Atsakymas: 83,24 kJ/mol.

9 variantas

1. Kas yra reakcijos entropija?

2. Remdamiesi standartinių susidarymo karščių reikšmėmis ir atitinkamų medžiagų absoliučiomis standartinėmis entropijomis, apskaičiuokite reakcijos, vykstančios pagal lygtį NH 3 (g) + HCl (g) = NH 4, ∆G 0 298. Cl (k). Ar ši reakcija gali atsirasti spontaniškai standartinėmis sąlygomis? Atsakymas: -92,08 kJ.

10 variantas

1. Kaip kinta entropija didėjant dalelių judėjimui sistemoje?

2. Vertybių naudojimas reagentai, apskaičiuokite reakciją ir nustatyti, ar ji gali vykti standartinėmis sąlygomis.

11 variantas

1. Pagrindinės termodinamikos sampratos: sistema, fazė, sistemų tipai, sistemų būsenos parametrai, procesų tipai.

2. Nustatykite gliukozės alkoholinės fermentacijos reakcijos entalpiją

C 6 H 12 O 6 2C 2 H 5 OH + 2CO 2

fermentai

∆Hº 298 (C 6 H 12 O 6) = - 1273,0 kJ/mol

∆Hº 298 (C 2 H 5 OH) = - 1366,91 kJ/mol

∆Hº 298 (CO 2) = -393,5 kJ/mol

12 variantas

1. Pirmasis izochorinių ir izobarinių procesų termodinamikos dėsnis. Entalpija.

2. Nustatykite reakcijos entalpiją: NH 3 (g) + HCl (g) = NH 4 Cl (T)

∆Нº 298 (НCl) = -92,3 kJ/mol

∆Нº (NН 3) = - 46,2 kJ/mol

∆Нº (NH 4 Cl) = - 313,6 kJ/mol

13 variantas

1. Termochemija: egzo- ir endoterminės reakcijos. Termocheminės lygtys, jų ypatybės.

2. Nustatykite, kuri iš šių reakcijų yra egzo-, o kuri endoterminė? Pagrįskite savo atsakymą.

N 2 + O 2 D 2NO ∆H = + 80 kJ

N 2 + 3H 2 D 2NO 3 ∆Н = - 88 kJ

14 variantas

1.Kokie yra sistemos parametrai? Kokius parametrus žinai?

2. Apskaičiuokite dujinio sieros anhidrido susidarymo entalpiją, jei sudegus 16 g sieros išsiskyrė 197,6 kJ šilumos.

15 variantas

1. Išvardykite sistemos būsenos funkcijas.

4HCl (g) + O 2 (g) ↔ 2H 2 O (g) + 2Cl2 (g); ∆H = -114,42 J.

Ar chloras ar deguonis yra stipresnis oksidatorius šioje sistemoje ir kokioje temperatūroje? Atsakymas: 891 tūkst.

16 variantas

1. Kokius termodinaminių procesų tipus žinote?

2. Kaip galime paaiškinti, kad standartinėmis sąlygomis egzoterminė reakcija H 2 (g) + CO 2 (g) = CO (g) + H 2 O (l); ∆H = -2,85 kJ. Žinodami reakcijos šiluminį efektą ir atitinkamų medžiagų absoliučiąsias standartines entropijas, nustatykite šios reakcijos ∆G 0 298. Atsakymas: -19,91 kJ.

17 variantas

1. Hesso dėsnis ir iš jo kylančios pasekmės.

2. Identifikuoti sistemas. Atsakymas: 160,4 J/(mol K).

18 variantas

1. Kuo skiriasi medžiagos susidarymo entalpija nuo reakcijos entalpijos?

2. Apskaičiuokite reakcijos, vykstančios pagal lygtį Fe 2 O 3 (k) + 3H 2 (g) = 2Fe (k) + 2H 2 O (g) ∆H 0,∆S 0,∆G 0 T. Ar įmanoma Fe 2 O 3 redukcijos reakcija su vandeniliu 500 ir 2000 K temperatūroje? Atsakymas: +96,61 kJ; 138,83 J/K; 27,2 kJ; -181,05 kJ.

19 variantas

2. Kurios reakcijos šiluminis efektas lygus metano susidarymo šilumai? Apskaičiuokite metano susidarymo šilumą pagal šias termochemines lygtis:

H2 (g) + O2 (g) = H2O; ∆H 1 = -285,84 kJ;

C(k) + O2 (g) = CO2 (g); ∆H 2 = -393,51 kJ;

CH4 (g) + 2O 2 (g) = 2H2O (l) + CO2 (g); ∆H 3 = -890,31 kJ.

Atsakymas: -74,88 kJ.

20 variantas

1. Kokius procesus lydi entropijos padidėjimas?

2. Suskaičiavę reakcijas, nustatykite, kuri iš dviejų reakcijų yra termodinamiškai įmanoma: ; .

21 variantas

1. Kokia yra standartinė formavimosi entalpija?

2. Remdamiesi atitinkamų medžiagų standartinėmis susidarymo šiluma ir absoliučiomis standartinėmis entropijomis, apskaičiuokite reakcijos, vykstančios pagal lygtį CO 2 (g) + 4H 2 (g) = CH 4 (g) + 2H, ∆G 0 298. 2 O (l). Ar tokia reakcija įmanoma standartinėmis sąlygomis? Atsakymas: -130,89 kJ.

22 variantas

1. Koks yra ledo tirpimo proceso esant 263 K ∆ G ženklas?

2. Entropija mažėja arba didėja a) vandeniui pereinant į garą; b) grafitas į deimantą? Kodėl? Apskaičiuokite ∆S 0 298 kiekvienai transformacijai. Padarykite išvadą apie kiekybinį entropijos pokytį fazių ir alotropinių transformacijų metu. Atsakymas: a) 118,78 J/(mol∙K); b) -3,25 J/(mol∙K).

23 variantas

1. Koks yra anglies degimo proceso ∆ H ženklas?

2. Standartinėmis sąlygomis reakcija vyksta savaime. Nustatykite ∆Nor ∆S požymius šioje sistemoje.

24 variantas

1. Koks yra „sausojo ledo“ sublimacijos proceso ∆ S ženklas?

2. Apskaičiuokite reakcijos, vykstančios pagal lygtį TiO 2 (k) + 2C (k) = Ti (k) + 2CO (g), ∆H O, ∆S O, ∆G O T. Ar įmanoma TiO 2 redukcijos reakcija su anglimi 1000 ir 3000 K temperatūroje? Atsakymas:+722,86 kJ; 364,84 J/K; +358,02 kJ; -371,66 kJ.

25 variantas

1. Koks yra entropijos kitimo požymis vandens virimo metu?

2. Raskite vidinės energijos pokytį išgaruojant 75 g etilo alkoholio virimo temperatūroje, jei savitoji garavimo šiluma yra 857,7 J/g, o savitasis garų tūris virimo temperatūroje yra 607 cm 3 /g . Nepaisykite skysčio tūrio. Atsakymas: 58,39 kJ.

26 variantas

1. II termodinamikos dėsnis. Carnot-Clausius teorema.

2. Apskaičiuokite šiluminės energijos sąnaudas reakcijos metu, jei gautumėte 336 g geležies. Atsakymas: –2561,0 kJ.

27 variantas

1. III termodinamikos dėsnis.

2. Acetileno degimo reakcija vyksta pagal lygtį

C 2 H 2 (g) + O 2 (g) = 2CO 2 (g) + H 2 O (l)

Apskaičiuokite ∆G 0 298 ir ∆S 0 298. Paaiškinkite entropijos sumažėjimą dėl šios reakcijos. Atsakymas: -1235,15 kJ; -216,15 J/(mol∙K).

28 variantas

1. Nernsto teorema.

2. Deginant amoniako dujoms susidaro vandens garai ir azoto oksidas. Kiek šilumos išsiskirs šios reakcijos metu, jei normaliomis sąlygomis būtų gauta 44,8 litro NO? Atsakymas: 452,37 kJ.

29 variantas

1. Plancko postulatas.

2. Kokioje temperatūroje sistema pasieks pusiausvyrą?

CH4 (g) + CO 2 (g) ↔ 2CO (g) + 2H 2 (g); ∆Н = +247,37 kJ?

30 variantas

1. Termodinaminių skaičiavimų pagrindai

2. Apskaičiavę reakcijos šiluminį efektą ir Gibso energijos pokytį 25ºC temperatūroje, nustatykite šiai reakcijai. Atsakymas: –412,4 J/(mol K).

Susijusi informacija.