Термохимия и кинетика

ТЕРМОХИМИЯ И КИНЕТИКА

Москва 2003

Министерство образования Российской Федерации

_______________

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИНЖЕНЕРНОЙ ЭКОЛОГИИ

________________________________________________

Кафедра «Общая и физическая химия»

ТЕРМОХИМИЯ И КИНЕТИКА

Методические указания

Под редакцией д-ра хим. наук В.С.Первова

Москва 2003

Допущено редакционно-издательским советом.

Составители: В.В.Горбунов, Е.А.Зеляева, Г.С.Исаева

УДК 554,4; 544,33

Термохимия и кинетика: Методические указания

/Cост.: В.В.Горбунов, Е.А.Зеляева, Г.С.Исаева;

М.: МГУИЭ, 2003. - 24.

Методические указания предназначены студентам всех специальностей дневных и вечернего факультетов, изучающим общую химию. Работа содержит теоретические сведения по разделу «Термохимия и кинетика», а также контрольные вопросы, упражнения и задачи, необходимые для самостоятельной подготовки к лабораторным и контрольным работам.

Рецензенты: кафедра физической химии МГПУ;

доц. Т.С.Тамурова, РУДН.

© В.В.Горбунов, Е.А. Зеляева, Г.С.Исаева, 2003

© МГУИЭ, 2003

ТЕРМОХИМИЯ

Тепловой эффект реакции. Экзотермические и эндотермические реакции. Термохимические уравнения реакций. Стандартная энтальпия образования вещества. Закон Гесса и применение его для термохимических расчетов.

Химические реакции протекают с выделением или поглощением энергии, чаще всего в виде теплоты. Реакции, при которых теплота выделяется, называются экзотермическими, поглощается – эндотермическими. Количество теплоты, выделяющееся или поглощающееся при химической реакции, протекающей при постоянной температуре, называется тепловым эффектом реакции. При постоянном давлении тепловой эффект реакции равен изменению энтальпии (ΔН). Тепловой эффект экзотермической реакции считают отрицательным (ΔН<0), а эндотермической – положительным (ΔН>0).

Тепловой эффект реакции выражается в единицах энергии – килоджоулях (кДж) или килокалориях (ккал) (1ккал = 4,1868кДж).

Наука, которая изучает тепловые эффекты химических реакций, называется термохимией, а уравнения химических реакций, в которых указывается тепловой эффект, - термохимическими уравнениями.

Тепловой эффект реакции (ΔН) зависит от природы реагирующих веществ, от количества этих веществ и их агрегатного состояния, от температуры.

Для сопоставления энергетических эффектов различных реакций и для проведения термохимических расчетов используют стандартные тепловые эффекты (обозначаются ).

Под стандартным понимается тепловой эффект реакции, осуществляемой в условиях, когда все участвующие в реакции вещества находятся в заданных стандартных состояниях (давление 101 кПа).

В термохимических уравнениях необходимо указывать агрегатные состояния веществ с помощью буквенных индексов, а тепловой эффект реакции (ΔН°) записывать отдельно, через запятую.

Например, термохимическое уравнение

кДж,

показывает, что данная химическая реакция сопровождается выделением 1531кДж теплоты, если давление 101кПа, и относится к тому числу молей каждого из веществ, которое соответствует стехиометрическому коэффициенту в уравнении реакции.

Важнейшей величиной в термохимии является стандартная теплота образования (стандартная энтальпия образования). Стандартной теплотой (энтальпией) образования сложного вещества называется тепловой эффект (изменение стандартной энтальпии) реакции образования одного моля этого вещества из простых веществ в стандартном состоянии. Стандартная энтальпия образования простых веществ в этом случае принята равной нулю.

В термохимии часто используют уравнения, в которых тепловой эффект относят к одному молю образовавшегося вещества, применяя в случае необходимости дробные коэффициенты.

Например, кДж.

Тепловой эффект данной химической реакции равняется энтальпии образования HCl_(г), т.е.

В основе термохимических расчетов лежит законГесса. Тепловой эффект (∆Н) химической реакции (при постоянных Р и Т) не зависит от пути ее протекания, а зависит от природы и физического состояния исходных веществ и продуктов реакции.

Следствия из закона Гесса

1. Тепловые эффекты прямой и обратной реакций равны по величине и противоположны по знаку.

2. Тепловой эффект химической реакции (∆Н) равен разности между суммой энтальпий образования продуктов реакции и суммой энтальпий образования исходных веществ, взятых с учетом коэффициентов в уравнении реакции.