Материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления пользователям Интернета и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
© 2018 - 2024
То есть, можно оперировать как с математическими уравнениями системы уравнений.
Важным замечанием является то, что теплоты образования простых веществ приняты равными нулю. А теплоты образования важных и часто используемых собраны в специальные таблицы (см. Приложение 4).
Для демонстрации этих следствий рассмотрим следующие примеры:
Пример 1.
Исходя из теплоты образования газообразного диоксида углерода (ΔH° = —393,5 кДж/моль) и термохимического уравнения
| С(графит) | + | 2N2O(г.) | → | СO2(г.), | + | 2N2(г.) | ΔHo1=‑557,5 кДж | (1) |
вычислить теплоту образования N2O(г.).
Для решения этой задачи обозначим искомую величину через X и запишем термохимическое уравнение образования N2O из простых веществ:
| N2(r.) | + | 1/2O2(r.) | → | N2O(r.), | ΔHo2=X кДж | (2) |
Для решения задачи так же понадобится теплота образования CO2 из простых веществ:
| С(графит) | + | O2(г.) | СO2(г.) | ΔН°3 = ‑393,5 кДж | (3) |
Для простоты понимания введем замену так, чтобы получить привычный математический вид:
| C(графит) | – | A |
| N2O(г.) | – | B |
| CO2(г.) | – | C |
| N2(г.) | – | D |
| O2(г.) | – | E |
Тогда мы получим систему уравнений:
A+2*B=C+2*D (1)
D+1/2E=B (2)
A+E=C (3)
Искомым в этом случае является уравнение (2), значит, комбинируя уравнения (1) и (3) нам нужно получить уравнение (2).
Нужно помнить, что правую часть складываем с правой частью, а левую ‑ с левой.
Вычтем из уравнения (1) уравнение (3):
(A+2*B) ‑ (A+E) = (C+2*D) ‑ C
2*B ‑ E =2*D
2*D+E=2*B
Разделим полученное уравнение на 2 и получим:
D+1/2E=B
Таким образом, получаем:
((1) – (3))/2 = (2)
Разделив разность уравнений (1) и (3) на 2, получим термохимическое уравнение интересующей нас реакции (2):
| N2(r.) | + | 1/2O2(r.) | → | N2O(r.), | ΔHo2=X кДж | (2) |
Тогда проделаем те же действия с энтальпиями этих реакций:
(ΔH1 – ΔH3)/2 =ΔH2.
(‑557,5 – (–393,5))/2 = X
Что равнозначно обозначениям разбираемой задачи: Тогда, используя данные задачи, для искомой величины найдем:
ΔH2° = (‑557,5 кДж – (–393, 5 кДж))/2 = 82,0 кДж .
ΔH°N2O(г.) = 82,0 кДж/моль.
Пример 2.
Определить стандартное изменение энтальпии ΔH° реакции горения метана
СН4 (г.) + 2O2 (г.) = СO2 (г.) + 2Н2О (г.) (ΔH1 – ?) (1)
Зная, что энтальпии образования O2(г.), СO2 (г.), Н2O (г.) и СН4 (г.).
| ΔHO2(г.) | = | 0 | кДж/моль |
| ΔHСO2(г.) | = | -393,5 | кДж/моль |
| ΔHН2O(г.) | = | -241,8 | кДж/моль |
| ΔHСН4(г.) | = | -74,9 | кДж/моль |
Для решения запишем термохимические уравнения реакций образования СO2, Н2О и СН4:
| С(графит) | + | O2(г.) | → | СO2(г.), | ΔHCO2=‑393,5 кДж | (2) |
| Н2(г.) | + | 1/2 O2(г.) | → | Н2O(г.), | ΔHH2O= ‑241,8кДж | (3) |
| С(графит) | + | 2Н2 (г.) | → | СН4(г.), | ΔHCH4=‑74,9 кДж | (4) |
Для простоты понимания введем замену так, чтобы получить привычный математический вид:
| C(графит) | = | A |
| O2(г.) | = | B |
| CO2(г.) | = | C |
| H2(г.) | = | D |
| H2O(г.) | = | E |
| CH4(г.) | = | F |
Тогда мы получим систему уравнений:
A+B=C (2)
D+1/2B=E (3)
A+2D=F (4)
Из этих трех уравнений нужно получить следующее:
F+2B=C+2E (1)
Нужно помнить, что правую часть складываем с правой, а левую ‑ с левой.
(A+B) + 2*(D+1/2B) ‑ (A+2D)=C + 2*E ‑ F
A+B+2*D+B‑A‑2*D=C+2*E – F
2*B+F=C+2*E
Таким образом, получаем:
(2)+2*(3) – (4) = (1)
Сложив уравнение (2) с удвоенным уравнением (3) и вычтя из найденной суммы уравнение (4), получим термохимическое уравнение интересующей нас реакции (1). Тогда проделаем те же действия с энтальпиями этих реакций:
ΔH1 = ΔH2 + 2*ΔH3 – ΔH4.
Что равнозначно обозначениям разбираемой задачи:
ΔH1 = ΔHCO2 + 2*ΔHH2O – ΔHCH4.
Тогда, используя данные задачи, для искомой величины найдем:
X = –393, 5 – 241, 8 * 2 + 74,9 = –802,2.
Что соответствует следующему уравнению:
ΔH1° = –393,5 кДж – 241, 8 * 2 кДж + 74,9 кДж = –802,2 кДж.
Последний пример иллюстрирует важное следствие закона Гесса, применение которого упрощает многие термохимические расчеты:
Стандартное изменение энтальпии химической реакции равно сумме стандартных энтальпий образования продуктов реакции за вычетом суммы стандартных энтальпий образования исходных веществ.
В связи с тем, что теплоты образования важных и часто используемых собраны в специальные таблицы, то следует научиться самим пользоваться такими таблицам. Разберем следующий пример используя Таблицу 5 в Приложении.
Пример 3. Пользуясь данными Приложения 4 приложения, вычислить ΔH° реакции:
2 Mg (к.) + СO2 (г.) = 2 MgО (к.) + С (графит).
Решение. Находим в Приложении 4 стандартные энтальпии образования СО(г) и MgO равны соответственно кДж/моль. Запишем стандартные энтальпии образования для указанного уравнения:
2 ΔH°Mg (к.) + ΔH°СO2 (г.) = 2 ΔH°MgО (к.) + ΔH°С (графит).
Для нахождения ΔH° реакции вычтем из энтальпий продуктов энтальпии исходных веществ этой реакции. То есть вычтем из правой части левую. Учтем, что ΔH° простых веществ равна нулю. И подставим значения ΔH°СO2 (г.) и ΔH°MgО (к.) из таблицы. Перепишем предыдущее уравнение в математическом цифровом виде и преобразуем:
ΔH°=(2ΔH°MgО (к.) + ΔH°С (графит)) – (2 ΔH°Mg (к.) + ΔH°СO2 (г.))
ΔH°=(2*(‑601,8) кДж/моль + 0 кДж/моль) – (2*0 кДж/моль + (‑393,5) кДж/моль).
ΔH°=2*(‑601,8) кДж/моль ‑ (‑393,5) кДж/моль
ΔH°= ‑1203,6 кДж/моль+393,5 кДж/моль
ΔH°=‑810,1 кДж/моль.
Дата: 2018-12-28, просмотров: 452.