Термохимийн тэгшитгэлийг хэрхэн шийдэх вэ. Шийдэл бүхий асуудлын жишээ

1.1. Шийдэл бүхий асуудлын жишээ

Даалгавар 1.Стандарт нөхцөлд энгийн бодисоос 1 моль устөрөгчийн хлоридын хий HCl үүсэхэд 92 кЖ дулаан ялгардаг нь мэдэгдэж байвал урвалын термохимийн тэгшитгэлийг бич.

Шийдэл

Термохимийн тэгшитгэлүүд нь энтальпийн утга DH (kJ) ба урвалд оролцож буй бодисуудын нэгдлийн төлөвийг харуулсан химийн урвалын тэгшитгэл юм.

Урвалын энтальпи нь DH 0 = Q p = -92 кЖ, (-) тэмдгийн харагдах байдал нь экзотермик урвалын энтальпийг сөрөг гэж үздэгтэй холбоотой юм.

Термохимийн урвалын тэгшитгэл

1/2H 2 (г) + 1/2Cl 2 (г) = HCl (г), ∆H 0 = – 92 кЖ.

Өөр нэг боломжит хариултыг энэ тэгшитгэлийг хоёр дахин нэмэгдүүлснээр олж авна.

H 2 (g) + Cl 2 (g) = 2HCl (g), ∆H 0 = – 184 кЖ.

Даалгавар2 . Термохимийн тэгшитгэл мэдэгдэж байгаа бол Al 2 O 3(t) үүсэх стандарт энтальпийг тооцоол.

4Al (t) + 3O 2 (g) = 2Al 2 O 3 (t), DH 0 = – 3340 кЖ.

Шийдэл

Бодисын үүсэх энтальпи нь стандарт нөхцөлд тогтвортой энгийн бодисоос 1 моль өгөгдсөн бодис үүсэх урвалын энтальпи юм. Дээрх урвалын тэгшитгэл нь энгийн бодис болох хөнгөн цагаан ба хүчилтөрөгчөөс 2 моль хөнгөн цагаан исэл үүсэхтэй тохирч байна. Термохимийн тэгшитгэлийн тусламжтайгаар та энгийн математикийн процедурыг хийж болно: нэмэх, хасах, үржүүлэх эсвэл дурын тоогоор хуваах. Урвалын тэгшитгэлийг 1 моль бодис үүсэхтэй тохирч байхаар хоёр хуваая (бид энтальпийн утгыг пропорциональ бууруулна):

2Al (t) + 3/2O 2 (g) = Al 2 O 3 (t) , .

Хариулт:хөнгөн цагаан исэл үүсэх стандарт энтальпи

Даалгавар3 . Тогтвортой байдлыг нэмэгдүүлэх дарааллаар бодисуудын томъёог (хүснэгтийг үз) байрлуул.

Шийдэл

Хариултаа урамшуул. Үүсэх энтальпийн утгууд нь харьцуулах боломжийг бидэнд олгодогижил төстэй холболтын тогтвортой байдал:

Формацийн энтальпи бага байх тусам нэгдэл илүү тогтвортой байдаг. Тогтвортой байдлыг нэмэгдүүлэх дарааллаар бодисуудын томъёог зохион байгуулах

Даалгавар4 . H 2 Te (g) H 2 Se (g) H 2 S (g) H 2 O (g).

Термохимийн тэгшитгэлүүд мэдэгдэж байгаа бол DH 1, DH 2 ба DH 3 урвалын энтальпийн хооронд ямар хамаарал байгааг бич.

1) C (графит) + O 2 (г) = CO 2 (г), DH 1;

3) CO (g) + 1/2O 2 (г) = CO 2 (г), DH 3.

Шийдэл

Термохимийн тэгшитгэлийг нэмж хасах боломжтой гэх мэт. (1) тэгшитгэлийг (2) ба (3) тэгшитгэлийг нэмэх замаар олж авч болно, i.e.

Хариулт:

Даалгавар 5.Лавлагааны өгөгдлөөр урвалын стандарт энтальпийг тодорхойлно

C 2 H 5 OH (l) + 3O 2 (g) = 2CO 2 (g) + 3H 2 O (g).

Шийдэл

Бид Гессийн хуулийн эхний үр дүнг ашиглан урвалын энтальпийг олдог

Хариулт:

Даалгавар 6.Стандарт нөхцөлд 1 кг шохойг унтраахад ялгарах (эсвэл шингэсэн) дулааны хэмжээг тооцоол. Бодис үүсэх стандарт энтальпийн утгыг хүснэгтэд үзүүлэв.

Шийдэл

Шохой унтраах урвалын тэгшитгэл:

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

Урвалын дулааны эффект нь урвалын энтальпитэй тэнцүү бөгөөд түүний утгыг Гессийн хуулийн эхний үр дүнд олно.

Урвалын энтальпи нь сөрөг, өөрөөр хэлбэл. Шохойг унтраахад дулаан ялгардаг. Дулааны хэмжээ Q = H 0 = -66 кЖ нь 1 моль CaO-ийн унтралттай тохирч байна. Бид 1 кг кальцийн исэлд агуулагдах бодисын хэмжээг тооцоолно.

1 кг шохойг бөхөөхөд ялгарах дулааны хэмжээ

Хариулт:Стандарт нөхцөлд 1 кг шохойг унтраахад 1175 кЖ дулаан ялгардаг.

Янз бүрийн процессын энергийн нөлөөллийг харьцуулахын тулд дулааны нөлөөллийг тодорхойлно стандарт нөхцөл. Стандарт даралт нь 100 кПа (1 бар), температур 25 0 С (298 К), концентраци - 1 моль/л. Хэрэв эхлэх бодис ба урвалын бүтээгдэхүүн нь стандарт төлөвт байгаа бол химийн урвалын дулааны эффект гэж нэрлэдэг системийн стандарт энтальпиболон томилогдсон ΔH 0 298 эсвэл ΔH 0 .

Дулааны эффектийг харуулсан химийн урвалын тэгшитгэл гэж нэрлэдэг термохимийн тэгшитгэл.

Термохимийн тэгшитгэл нь урвалд орж буй болон үүссэн бодисын фазын төлөв, полиморф өөрчлөлтийг заана: g - хий, l - шингэн, k - талст, m - хатуу, p - ууссан гэх мэт. Хэрэв урвалын нөхцлийн бодисын нэгдсэн төлөв тодорхой байвал. , жишээ нь, ТУХАЙ 2 , Н 2 , Н 2 - хий, Ал 2 ТУХАЙ 3 , CaCO 3 - хатуу бодис гэх мэт. 298 K, дараа нь тэдгээрийг зааж өгөхгүй байж болно.

Термохимийн тэгшитгэл нь урвалын дулааны нөлөөг агуулдаг ΔH, орчин үеийн нэр томъёонд тэгшитгэлийн хажууд бичигдсэн байдаг. Жишээ нь:

ХАМТ 6 Н 6(W) + 7.5О 2 = 6СО 2 + 3 цаг 2 ТУХАЙ (БА) ΔH 0 = - 3267.7 кЖ

Н 2 + 3 цаг 2 = 2NH 3(G) ΔH 0 = - 92.4 кЖ.

Термохимийн тэгшитгэлийг алгебрийн тэгшитгэлтэй ижил аргаар ажиллуулж болно (бие биенээсээ нэмэх, хасах, тогтмол утгаар үржүүлэх гэх мэт).

Термохимийн тэгшитгэлийг ихэвчлэн (гэхдээ үргэлж биш) тухайн бодисын нэг моль (хүлээн авсан эсвэл хэрэглэсэн) өгдөг. Энэ тохиолдолд процессын бусад оролцогчид бутархай коэффициент бүхий тэгшитгэлийг оруулж болно. Термохимийн тэгшитгэл нь молекулууд биш, харин моль бодисуудтай ажилладаг тул үүнийг зөвшөөрдөг.

Термохимийн тооцоо

Химийн урвалын дулааны нөлөөг туршилтаар болон термохимийн тооцооллыг ашиглан тодорхойлно.

Термохимийн тооцооллыг үндэслэнэ Хессийн хууль(1841):

Урвалын дулааны нөлөө нь урвал явагдах замаас (жишээ нь, завсрын үе шатуудын тооноос) хамаардаггүй, харин системийн эхний ба эцсийн төлөвөөр тодорхойлогддог.

Жишээлбэл, метаны шаталтын урвал дараах тэгшитгэлийн дагуу явагдана.

CH 4 +2О 2 = CO 2 + 2 цаг 2 ТУХАЙ (G) ΔH 0 1 = -802.34 кЖ

Үүнтэй ижил урвалыг CO үүсэх үе шатанд хийж болно.

CH 4 +3/2О 2 = CO + 2H 2 ТУХАЙ (G) ΔH 0 2 = -519.33 кЖ

CO +1/2O 2 = CO 2 ΔH 0 3 = -283.01 кЖ

Энэ нь харагдаж байна ΔH 0 1 = ΔН 0 2 + ΔН 0 3 . Иймээс хоёр замаар явагдах урвалын дулааны нөлөө ижил байна. Гессийн хуулийг энтальпийн диаграмм ашиглан сайн дүрсэлсэн (Зураг 2)

Хэссийн хуулиас хэд хэдэн үр дагавар гарч ирдэг:

1. Урагшлах урвалын дулааны нөлөө нь эсрэг тэмдэгтэй урвуу урвалын дулааны эффекттэй тэнцүү байна.

2. Хэрэв дараалсан химийн урвалын үр дүнд систем эхнийхтэйгээ бүрэн давхцах төлөвт хүрвэл эдгээр урвалын дулааны нөлөөллийн нийлбэр тэгтэй тэнцүү байна ( ΔH= 0). Систем дараалсан хувиргалтын дараа анхны төлөв рүүгээ буцдаг процессуудыг дугуй процесс эсвэл гэж нэрлэдэг мөчлөг. Циклийн аргыг термохимийн тооцоонд өргөн ашигладаг. .

3. Химийн урвалын энтальпи нь стехиометрийн коэффициентийг харгалзан урвалын бүтээгдэхүүн үүсэх энтальпийн нийлбэрээс эхлэлийн бодис үүсэх энтальпийн нийлбэрийг хассантай тэнцүү байна.

Энд бид ойлголттой танилцаж байна ""үүсэлтийн энтальпи"".

Химийн нэгдэл үүсэх энтальпи (дулаан) нь өгөгдсөн нөхцөлд тогтвортой байдалд нь авсан энгийн бодисоос 1 моль нэгдэл үүсэх урвалын дулааны нөлөө юм.Ихэвчлэн үүсэх дулааныг стандарт төлөвт хамааруулдаг, i.e. 25 0 С (298 К) ба 100 кПа. Химийн бодис үүсэх стандарт энтальпийг зааж өгсөн болно ΔH 0 298 (эсвэл ΔH 0 ), кЖ/моль-ээр хэмжигдэх ба лавлах номонд өгөгдсөн. 298 К температурт тогтвортой, 100 кПа даралттай энгийн бодис үүсэх энтальпийг тэгтэй тэнцүү гэж үзнэ.

Энэ тохиолдолд химийн урвалын дулааны эффектийн тухай Хессийн хуулийн үр дагавар ( ΔH (H.R.)) дараах хэлбэртэй байна.

ΔH (H.R.) = ∑ΔН 0 урвалын бүтээгдэхүүн - ∑ΔН 0 эхлэх материал

Хессийн хуулийг ашиглан та химийн бондын энерги, болор торны энерги, түлшний шаталтын дулаан, хүнсний калорийн агууламж гэх мэтийг тооцоолж болно.

Хамгийн түгээмэл тооцоо бол технологийн болон шинжлэх ухааны зорилгоор шаардлагатай урвалын дулааны эффект (энтальпийн) тооцоо юм.

Жишээ 1.хоорондын урвалын термохимийн тэгшитгэлийг бич CO 2(G) ба устөрөгчийн үүсэлт үүсдэг CH 4(G) Тэгээд Н 2 ТУХАЙ (G) , түүний дулааны нөлөөг хавсралтад өгөгдсөн өгөгдөлд үндэслэн тооцоолох. Стандарт нөхцөлд үндэслэн 67.2 литр метан үйлдвэрлэхэд энэ урвалд хэр их дулаан ялгарах вэ?

Шийдэл.

CO 2(G) + 3 цаг 2(G) = CH 4(G) + 2 цаг 2 ТУХАЙ (G)

Бид лавлах номноос (хавсралт) процесст оролцож буй нэгдлүүдийн үүсэх стандарт дулааныг олж болно.

ΔH 0 (CO 2(G) ) = -393.51 кЖ/моль ΔH 0 (CH 4(G) ) = -74.85 кЖ/моль ΔH 0 (Н 2(G) ) = 0 кЖ/моль ΔH 0 (Н 2 ТУХАЙ (G) ) = -241.83 кЖ/моль

Өгөгдсөн нөхцөлд тогтвортой байдалд байгаа бүх энгийн бодисын нэгэн адил устөрөгч үүсэх дулаан нь тэгтэй тэнцүү гэдгийг анхаарна уу. Бид урвалын дулааны эффектийг тооцоолно.

ΔH (H.R.) = ∑ΔН 0 (үргэлжлэл) -∑ΔН 0 (ишлэв.) =

ΔH 0 (CH 4(G) ) + 2ΔH 0 (Н 2 ТУХАЙ (G) ) - ΔН 0 (CO 2(G) ) -3ΔH 0 (Н 2(G) )) =

74.85 + 2(-241.83) - (-393.51) - 3·0 = -165.00 кЖ/моль.

Термохимийн тэгшитгэл нь:

CO 2(G) + 3 цаг 2(G) = CH 4(G) + 2 цаг 2 ТУХАЙ (G) ;ΔH

= -165.00 кЖ

Энэхүү термохимийн тэгшитгэлийн дагуу 1 моль хүлээн авах үед 165.00 кЖ дулаан ялгарах болно, өөрөөр хэлбэл. 22.4 литр метан. 67.2 литр метан үйлдвэрлэхэд ялгарах дулааны хэмжээг дараахь харьцаанаас олно.

22.4 л -- 165.00 кЖ 67.2 165.00

67.2 л -- Q кЖ Q = ------ = 22.4Жишээ 2.

ХАМТ 2 Н 4(G) Бид шаардлагатай термохимийн тэгшитгэлийн химийн хэсгийг бүрдүүлж, тэнцүүлдэг. 2(G) + 3O 2(G) + 2 цаг 2 ТУХАЙ (БА) ;  Н= ?

= 2СО

Үүсгэсэн термохимийн тэгшитгэл нь 1 моль шаталтыг тодорхойлдог, i.e. 22.4 литр этилен. Этиленийн шаталтын шаардлагатай молийн дулааныг дараахь харьцаагаар олно.

1л -- 63,00 кЖ 22,4 63,00

22.4 л -- Q кДж Q = ------ =

1410.96 кЖ H = -Q ХАМТ 2 Н 4(G) Бид шаардлагатай термохимийн тэгшитгэлийн химийн хэсгийг бүрдүүлж, тэнцүүлдэг. 2(G) + 3O 2(G) + 2 цаг 2 ТУХАЙ (БА) ;  Н, этилен шаталтын термохимийн тэгшитгэл нь дараах хэлбэртэй байна.

= -1410.96 кЖ ХАМТ 2 Н 4(G) Формацийн энтальпийг тооцоолох ΔH (H.R.) = ∑ΔН 0 (үргэлжлэл) -∑ΔН 0 Бид Hess-ийн хуулиас дүгнэлт гаргадаг:

(ref.).

Бид хавсралтад өгөгдсөн процессын бүх оролцогчдын (этиленээс бусад) олсон этилений шаталтын энтальпийг ашигладаг. ΔH 0 (ХАМТ 2 Н 4(G) ) 1410.96 = 2·(-393.51) + 2·(-285.84) -

- 3·0 ΔH 0 (ХАМТ 2 Н 4(G) ) = 52.26 кЖ/моль. Энэ нь хавсралтад өгөгдсөн утгатай давхцаж байгаа бөгөөд бидний тооцоолол зөв болохыг баталж байна.

Жишээ 3.Дараах термохимийн тэгшитгэлээс энэ процессын энтальпийг тооцоолж энгийн бодисоос метан үүсэх термохимийн тэгшитгэлийг бичнэ үү.

CH 4(G) + 2О 2(G) = CO 2(G) + 2 цаг 2 ТУХАЙ (БА) ΔH 1 = -890.31 кЖ (1)

ХАМТ (ГРАФИТ) + О 2(G) = CO 2(G)  Н 2 = -393.51 кЖ (2)

Н 2(G) + ½О 2(G) = Н 2 ТУХАЙ (БА)  Н 3 = -285.84 кЖ (3)

Хүлээн авсан утгыг хүснэгтийн өгөгдөлтэй харьцуулна уу (Хавсралт).

ХАМТ (ГРАФИТ) + 2 цаг 2(G) = CH 4(G)  Н 4 =  Н 0 (CH 4(G)) ) =? (4)

Термохимийн тэгшитгэлийг алгебрийн адилаар зохицуулж болно. 1, 2, 3-р тэгшитгэлтэй алгебрийн үйлдлүүдийн үр дүнд бид 4-р тэгшитгэлийг авах ёстой. Үүний тулд 3-р тэгшитгэлийг 2-оор үржүүлж, үр дүнг 2-р тэгшитгэл дээр нэмж, 1-р тэгшитгэлээр хасах хэрэгтэй.

2H 2(G) + О 2(G) = 2H 2 ТУХАЙ (БА)  Н 0 (CH 4(G) ) = 2  Н 3 +  Н 2 -  Н 1

+ C (ГРАФИТ) + О 2(G) + CO 2(G)  Н 0 (CH 4(G) ) = 2(-285,84)

- CH 4(G) - 2О 2(G) -CO 2(G) - 2 цаг 2 ТУХАЙ (БА) + (-393,51)

ХАМТ (ГРАФИТ) + 2 цаг 2(G) = CH 4(G)  Н 0 (CH 4(G) ) = -74.88 кЖ

Энэ нь хавсралтад өгөгдсөн утгатай тохирч байгаа нь бидний тооцоо зөв болохыг баталж байна.

Аливаа химийн урвал нь дулааны хэлбэрээр энерги ялгарах эсвэл шингээх замаар дагалддаг.

Дулаан ялгаруулах эсвэл шингээх чадвар дээр үндэслэн тэдгээрийг ялгадаг экзотермикТэгээд эндотермикурвалууд.

Экзотермикурвал нь дулаан ялгарах урвал юм (+Q).

Эндотермик урвалууд нь дулааныг шингээх (-Q) урвал юм.

Урвалын дулааны нөлөө (Q) нь тодорхой хэмжээний анхны урвалжуудын харилцан үйлчлэлийн явцад ялгарах буюу шингээх дулааны хэмжээ юм.

Термохимийн тэгшитгэл нь химийн урвалын дулааны нөлөөг тодорхойлсон тэгшитгэл юм. Жишээлбэл, термохимийн тэгшитгэлүүд нь:

Термохимийн тэгшитгэл нь урвалж ба бүтээгдэхүүний нэгдсэн төлөв байдлын талаархи мэдээллийг заавал агуулсан байх ёстой гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй, учир нь дулааны нөлөөллийн утга үүнээс хамаарна.

Урвалын дулааны эффектийн тооцоо

Урвалын дулааны эффектийг олох ердийн асуудлын жишээ:

Тэгшитгэлийн дагуу 45 г глюкоз илүүдэл хүчилтөрөгчтэй урвалд орох үед

C 6 H 12 O 6 (хатуу) + 6O 2 (г) = 6CO 2 (г) + 6H 2 O (г) + Q

700 кЖ дулаан ялгарсан. Урвалын дулааны нөлөөг тодорхойлно уу. (Тоогоо хамгийн ойрын бүхэл тоо хүртэл бичнэ үү.)

Шийдэл:

Глюкозын хэмжээг тооцоолъё:

n(C 6 H 12 O 6) = m (C 6 H 12 O 6) / M (C 6 H 12 O 6) = 45 г / 180 г / моль = 0.25 моль

Тэдгээр. 0.25 моль глюкоз нь хүчилтөрөгчтэй харилцан үйлчлэхэд 700 кЖ дулаан ялгардаг. Нөхцөл байдалд үзүүлсэн термохимийн тэгшитгэлээс үзэхэд 1 моль глюкоз нь хүчилтөрөгчтэй харилцан үйлчлэхэд Q (урвалын дулааны нөлөө) -тэй тэнцүү хэмжээний дулаан үүсдэг. Дараахь харьцаа зөв байна.

0.25 моль глюкоз - 700 кЖ

1 моль глюкоз - Q

Энэ харьцаанаас харгалзах тэгшитгэл дараах байдалтай байна.

0.25 / 1 = 700 / Q

Үүнийг шийдэж, бид дараахь зүйлийг олж мэднэ.

Тиймээс урвалын дулааны нөлөө нь 2800 кЖ байна.

Термохимийн тэгшитгэлийг ашиглан тооцоо хийх

Термохимийн USE даалгавруудад ихэвчлэн дулааны эффектийн үнэ цэнэ аль хэдийн мэдэгддэг, учир нь нөхцөл нь бүрэн термохимийн тэгшитгэлийг өгдөг.

Энэ тохиолдолд тодорхой хэмжээний урвалж эсвэл бүтээгдэхүүний ялгарсан/шингээсэн дулааны хэмжээг тооцоолох, эсвэл эсрэгээр, дулааны мэдэгдэж буй утгаас дулааны масс, эзэлхүүн, хэмжээг тодорхойлох шаардлагатай. урвалын аливаа оролцогчийн бодис.

Жишээ 1

Термохимийн урвалын тэгшитгэлийн дагуу

3Fe 3 O 4 (тв.) + 8Al (тв.) = 9Fe (тв.) + 4Al 2 O 3 (тв.) + 3330 кЖ

68 г хөнгөн цагаан исэл үүссэн. Хэр их дулаан ялгарсан бэ? (Тоогоо хамгийн ойрын бүхэл тоо хүртэл бичнэ үү.)

Шийдэл

Хөнгөн цагааны ислийн бодисын хэмжээг тооцоолъё.

n(Al 2 O 3) = m (Al 2 O 3) / M (Al 2 O 3) = 68 г / 102 г / моль = 0.667 моль

Урвалын термохимийн тэгшитгэлийн дагуу 4 моль хөнгөн цагаан исэл үүсэхэд 3330 кЖ ялгардаг. Манай тохиолдолд 0.6667 моль хөнгөн цагаан исэл үүсдэг. Энэ тохиолдолд ялгарах дулааны хэмжээг x кЖ-ээр тэмдэглээд бид дараахь харьцааг үүсгэнэ.

4 моль Al 2 O 3 - 3330 кЖ

0.667 моль Al 2 O 3 - x кДж

Энэ харьцаа нь тэгшитгэлтэй тохирч байна:

4 / 0.6667 = 3330 / х

Үүнийг шийдэж, бид x = 555 кЖ болохыг олж мэднэ

Тэдгээр. нөхцөлд термохимийн тэгшитгэлийн дагуу 68 г хөнгөн цагаан исэл үүсэхэд 555 кЖ дулаан ялгардаг.

Жишээ 2

Урвалын үр дүнд түүний термохимийн тэгшитгэл

4FeS 2 (тв.) + 11O 2 (г) = 8SO 2 (г) + 2Fe 2 O 3 (тв.) + 3310 кЖ

1655 кЖ дулаан ялгарсан. Гарч буй хүхрийн давхар ислийн эзэлхүүнийг (л) тодорхойл (No.). (Тоогоо хамгийн ойрын бүхэл тоо хүртэл бичнэ үү.)

Шийдэл

Урвалын термохимийн тэгшитгэлийн дагуу 8 моль SO 2 үүсэхэд 3310 кЖ дулаан ялгардаг. Манай тохиолдолд 1655 кЖ дулаан ялгарсан. Энэ тохиолдолд үүссэн SO 2-ийн хэмжээг х моль гэж үзье. Дараахь хувь хэмжээ шударга байна.

8 моль SO 2 - 3310 кЖ

х моль SO 2 - 1655 кЖ

Үүнээс дараах тэгшитгэл гарч ирнэ.

8 / x = 3310 / 1655

Үүнийг шийдэж, бид дараахь зүйлийг олж мэднэ.

Тиймээс энэ тохиолдолд үүссэн SO 2 бодисын хэмжээ 4 моль байна. Тиймээс түүний эзэлхүүнтэй тэнцүү байна:

V(SO 2) = V m ∙ n(SO 2) = 22.4 л/моль ∙ 4 моль = 89.6 л ≈ 90 л(нөхцөлд энэ нь шаардлагатай тул бүхэл тоо хүртэл дугуйрсан.)

Химийн урвалын дулааны эффектийн талаар илүү их дүн шинжилгээ хийсэн асуудлуудыг олж болно.

Хичээлийн материалаас та ямар химийн урвалын тэгшитгэлийг термохимийн гэж нэрлэхийг мэдэх болно. Хичээл нь термохимийн урвалын тэгшитгэлийн тооцооллын алгоритмыг судлахад зориулагдсан болно.

Сэдэв: Бодис ба тэдгээрийн хувирал

Хичээл: Термохимийн тэгшитгэл ашиглан тооцоо хийх

Бараг бүх урвал нь дулаан ялгарах эсвэл шингээх үед тохиолддог. Урвалын явцад ялгарах буюу шингээх дулааны хэмжээг гэнэ химийн урвалын дулааны нөлөө.

Хэрэв дулааны эффектийг химийн урвалын тэгшитгэлд бичсэн бол ийм тэгшитгэл гэж нэрлэдэг термохимийн.

Термохимийн тэгшитгэлд ердийн химийн нэгдлээс ялгаатай нь бодисын нэгдсэн төлөвийг (хатуу, шингэн, хий) зааж өгөх ёстой.

Жишээлбэл, кальцийн исэл ба усны хоорондох урвалын термохимийн тэгшитгэл дараах байдалтай байна.

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

Химийн урвалын явцад ялгарах буюу шингэсэн Q дулааны хэмжээ нь урвалд орох бодис эсвэл бүтээгдэхүүний бодисын хэмжээтэй пропорциональ байна. Тиймээс термохимийн тэгшитгэлийг ашиглан янз бүрийн тооцоог хийж болно.

Асуудлыг шийдвэрлэх жишээг авч үзье.

Даалгавар 1:Ус задрах урвалын TCA-ийн дагуу 3.6 г усыг задлахад зарцуулсан дулааны хэмжээг тодорхойлно.

Та пропорцийг ашиглан энэ асуудлыг шийдэж болно:

36 г ус задрах явцад 484 кЖ шингэсэн

задралын явцад 3.6 г ус х кЖ шингэсэн

Ийм байдлаар урвалын тэгшитгэлийг байгуулж болно. Асуудлын бүрэн шийдлийг 1-р зурагт үзүүлэв.

Цагаан будаа. 1. 1-р асуудлын шийдлийн томъёолол

Асуудлыг ийм байдлаар томъёолж болно, ингэснээр та урвалын термохимийн тэгшитгэлийг бий болгох шаардлагатай болно. Ийм даалгаврын жишээг авч үзье.

Асуудал 2: 7 г төмөр хүхэртэй харилцан үйлчлэхэд 12.15 кЖ дулаан ялгардаг. Эдгээр өгөгдөл дээр үндэслэн урвалын термохимийн тэгшитгэлийг үүсгэ.

Энэ асуудлын хариулт нь өөрөө урвалын термохимийн тэгшитгэл гэдгийг би та бүхний анхаарлыг татаж байна.

Цагаан будаа. 2. Асуудлын шийдлийг албан ёсны болгох 2

1. Химийн хичээлийн бодлого, дасгалын цуглуулга: 8-р анги: сурах бичигт. П.А. Оржековский болон бусад "Хими. 8-р анги" / П.А. Оржековский, Н.А. Титов, Ф.Ф. Гегель. - М.: AST: Astrel, 2006. (х.80-84)

2. Хими: органик бус. хими: сурах бичиг. 8-р ангийн хувьд ерөнхий боловсрол байгуулах /Г.Э. Рудзит, Ф.Г. Фельдман. - М.: Боловсрол, "Москвагийн сурах бичиг" ХК, 2009. (§23)

3. Хүүхдэд зориулсан нэвтэрхий толь бичиг. Боть 17. Хими / Бүлэг. ed.V.A. Володин, Вед. шинжлэх ухааны ed. И.Линсон. - М.: Аванта+, 2003.

Нэмэлт вэб нөөц

1. Бодлого шийдвэрлэх: термохимийн тэгшитгэл () ашиглан тооцоо хийх.

2. Термохимийн тэгшитгэл ().

Гэрийн даалгавар

1) х. 69 бодлого №1,2"Хими: органик бус" сурах бичгээс. хими: сурах бичиг. 8-р ангийн хувьд ерөнхий боловсрол байгууллага." /Г.Э. Рудзит, Ф.Г. Фельдман. - М.: Боловсрол, "Москвагийн сурах бичиг" ХК, 2009 он.

2) хуудас 80-84 No 241, 245Химийн бодлого, дасгалын эмхтгэлээс: 8-р анги: сурах бичигт. П.А. Оржековский болон бусад "Хими. 8-р анги" / П.А. Оржековский, Н.А. Титов, Ф.Ф. Гегель. - М .: AST: Astrel, 2006.

Асуудал 10.1.Термохимийн тэгшитгэлийг ашиглан: 2Н 2 (г) + О 2 (г) = 2Н 2 О (г) + 484 кЖ, 1479 кЖ энерги ялгарвал үүсэх усны массыг тодорхойлно.

Бидэнд байна
x = (2 моль 1479 кЖ) / (484 кЖ) = 6.11 моль.
Хаана
m(H 2 O) = v M = 6.11 моль 18 г/моль = 110 г
Хэрэв асуудлын мэдэгдэл нь урвалжийн хэмжээг заагаагүй бөгөөд зөвхөн тодорхой хэмжээний (масс эсвэл эзэлхүүн) өөрчлөлтийг мэдээлсэн бол энэ нь дүрмээр бол бодисын холимогтой холбоотой байвал нэмэлт нэр томъёо оруулах нь тохиромжтой. энэ өөрчлөлтөд харгалзах урвалын тэгшитгэлд оруулна.

Асуудал 10.2.Этан ба ацетиленийн 10 л (N.O.) холимогт 10 л (N.O.) устөрөгч нэмсэн. Холимогийг халсан цагаан алтны катализатороор дамжуулсан. Урвалын бүтээгдэхүүнийг анхны нөхцөлд хүргэсний дараа хольцын хэмжээ 16 литр болжээ. Холимог дахь ацетилений массын хувийг тодорхойл.

1 литр этилен C 2 H 4 (G) шатаах үед (стандарт нөхцөл) хийн нүүрстөрөгчийн дутуу исэл (IV) болон шингэн ус үүсэх үед 63.00 кЖ дулаан ялгардаг. Эдгээр өгөгдлийг ашиглан этиленийн шаталтын молийн энтальпийг тооцоолж, урвалын термохимийн тэгшитгэлийг бичнэ үү. C 2 H 4 (G) үүсэх энтальпийг тооцоолж, олж авсан утгыг уран зохиолын өгөгдөлтэй харьцуулна уу (Хавсралт).Устөрөгч нь ацетилентэй урвалд ордог боловч этантай урвалд ордоггүй.
C 2 H 6 + H2 2 ≠
C 2 H 2 + 2 H 2 → C 2 H 6
Энэ тохиолдолд системийн эзлэхүүн багасна
ΔV = 10 + 10 – 16 = 4 л.
Эзлэхүүн буурах нь бүтээгдэхүүний эзэлхүүн (C 2 H 6) нь урвалжуудын (C 2 H 2 ба H 2) хэмжээнээс бага байдагтай холбоотой юм.
ΔV илэрхийллийг оруулан урвалын тэгшитгэлийг бичье.
Хэрэв 1 литр C 2 H 2 ба 2 литр H 2 урвалд орж, 1 литр C 2 H 6 үүссэн бол
ΔV = 1 + 2 – 1 = 2 л.

Тэгшитгэлээс харахад энэ нь тодорхой байна
V(C 2 H 2) = x = 2 л.
Дараа нь
V(C 2 H 6) = (10 - x) = 8 л.
Илэрхийлэлээс
м / М = V / V М
бидэнд байгаа
m = M V / V М
m(C 2 H 2) = M V / V M= (26 г/моль 2л) / (22,4 л/моль) = 2,32 г,
м(C 2 H 6) = M V / V M,
m(холимог) = m(C 2 H 2) + m (C 2 H 6) = 2.32 г + 10.71 г = 13.03 г,
w(C 2 H 2) = m (C 2 H 2) / м (холимог) = 2.32 г / 13.03 г = 0.18.

Асуудал 10.3. 52.8 г жинтэй төмрийн хавтанг зэс (II) сульфатын уусмалд хийжээ. Хавтангийн масс 54.4 г бол ууссан төмрийн массыг тодорхойл.

Асуудал 10.4.Давсны болон азотын хүчлийн холимог агуулсан 100 г уусмалд хамгийн ихдээ 24.0 г зэс (II) исэл уусдаг. Уусмалыг ууршуулж, үлдэгдэл шохойжсоны дараа түүний масс 29.5 г болж байгаа урвалын тэгшитгэлийг бичээд анхны уусмал дахь давсны хүчлийн массын хувийг тодорхойлно.

1 литр этилен C 2 H 4 (G) шатаах үед (стандарт нөхцөл) хийн нүүрстөрөгчийн дутуу исэл (IV) болон шингэн ус үүсэх үед 63.00 кЖ дулаан ялгардаг. Эдгээр өгөгдлийг ашиглан этиленийн шаталтын молийн энтальпийг тооцоолж, урвалын термохимийн тэгшитгэлийг бичнэ үү. C 2 H 4 (G) үүсэх энтальпийг тооцоолж, олж авсан утгыг уран зохиолын өгөгдөлтэй харьцуулна уу (Хавсралт).Урвалын тэгшитгэлийг бичье.
СuО + 2НCl = СuСl 2 + Н 2 O (1)
CuO + 2HNO 3 = Cu(NO 3) 2 + H 2 O (2)
2Сu(NO 3) 2 = 2СuО + 4NO 2 + O 2 (3)
Массын 24.0 г-аас 29.5 г хүртэл нэмэгдсэн нь зөвхөн эхний урвалтай холбоотой болохыг харж болно, учир нь (2) урвалын дагуу азотын хүчилд ууссан зэсийн исэл (3) урвалын явцад дахин зэсийн исэл болж хувирсан. ижил масс. Хэрэв урвалын явцад (1) 80 г жинтэй 1 моль CuO урвалд орж, 135 г жинтэй 1 моль CuCl 2 үүсвэл 2 моль HCl-ийн масс 73 г байна гэж үзвэл масс 55 г нэмэгдэнэ Δm илэрхийллийг нэмж тэгшитгэлийг (1) дахин бичнэ.

Энэ нь ойлгомжтой
m(HCl) = x = 73 г 5.5 г / 55 г = 7.3 г.
Хүчиллэгийн массын хувийг ол:
w(HCl) = m(HCl) / m уусмал =
= 7.3 г / 100 г = 0.073.