Сделай Сам Свою Работу на 5

Следствия из закона Гесса





1. Тепловой эффект разложения какого-либо химического соединения равен по абсолютной величине и противоположен по знаку тепловому эффекту его образования.

СаСО3 СаО + СО2; DH1

СаО + СО2 СаСО3; DH2

DH1 = -DH2.

2. Если совершаются две реакции, приводящие из различных начальных состояний к одинаковым конечным, то при сформулированных выше для количества теплоты условиях, разница между их тепловыми эффектами представляет собой тепловой эффект перехода из одного конечного состояния в другое.

Пусть протекают две параллельные реакции:

С ® А + DH1

С ® В + DH2.

Вычтем из первой реакции вторую.

С – С ® А – В + DH1 – DH2,

следовательно,

В ® А + (DH1 – DH2).

3. Если совершаются две реакции, приводящие из различных начальных состояний к одинаковым конечным, то разница между их тепловыми эффектами представляет собой тепловой эффект перехода из одного начального состояния в другое.

Пусть протекают параллельные реакции:

А ® С + DH1

В ® С + DH2.

Вычтем из первой реакции вторую.

А – В ® С – С + (DH1 – DH2).

И окончательно

А ® В + (DH1 – DH2).

4. Тепловой эффект химической реакции равен разности сумм теплот образования продуктов реакции и сумм теплот образования исходных веществ



DHреакции = .

Так как в процессе реакции все реагирующие вещества и продукты находятся при одинаковых условиях, то при одних и тех же условиях берутся DHi и DHj. В случае расчета теплового эффекта реакции при стандартных условиях расчет упрощается, так как в этом случае для большинства реакций он ведется по справочным данным.

DH = .

5. Тепловой эффект химической реакции равен разности сумм теплот сгорания исходных веществ и сумм теплот сгорания продуктов реакции.

DHреакции = .

Соответственно при стандартных условиях уравнение для расчета принимает вид:

DH = .

Задача 1. С учетом известных значений теплот образования участников реакции Fe2O3(т) + 3СО(г) = 2Fe(т) + 3СО2(г) + DHх вычислить ее тепловой эффект при стандартных условиях, если теплоты образования веществ при
298 К равны:

DH (Fe2O3(т)) = -821,32 кДж/моль;

DH (СО(г)) = -110,5 кДж/моль;

DH (СО2(г)) = -393,51 кДж/моль;

DH (Fe(т)) = 0,00 кДж/моль (простое вещество, термодинамически стабильное при заданных условиях).

Согласно 4-му следствию из закона Гесса, имеем



DHреакции=2DH (Fe(т))+3DH (СО2(г))-DH (Fe2O3(т))-3DH (СО(г))=
= -3×393,51 + 821,32 - (-3×110,5);

DHреакции = -27,71 кДж.

Задача 2. Зная теплоты сгорания участников реакции при стандартных условиях, вычислить тепловой эффект реакции, приведенной ниже, при
298 К.

С2Н5ОН(ж) + СН3СООН(ж) = СН3СООС2Н5(ж) + Н2О(ж)

DH (C2Н5OH(ж)) = -1366,9 кДж/моль;

DH (СН3СООН(ж)) = -873,8 кДж/моль;

DH (СН3COOC2Н5(ж)) = -2254,2 кДж/моль;

DH 2О (ж)) = 0 кДж/моль (вода не горит).

DHреакции = DH (C2Н5OH(ж)) + DH (СН3СООН(ж)) -
- DH (СН3COOC2Н5(ж)) - DH 2О (ж)) = -1366,9-873,8- (-2254,2) – 0;

DHреакции = 13,5 кДж.

Задачи для самостоятельного решения

Вычислитьтепловые эффекты химических реакций при стандартных условиях по стандартным теплотам образования* участников процесса.

№ задачи Уравнение реакции
СН4(г) + 2О2(г) = СО2(г) + 2Н2О(г)
СН3ОН(г) + СО(г) = СН3СООН(г)
С2Н5ОН(ж) = С2Н4(г) + Н2О(ж)
Н2(г) + НСОН(г) = СН3ОН(г)
2C10H8(т) = С14Н10(т) (фенантрен) + С6Н6(г)
СО(г) + 3Н2(г) =СН4(г) + Н2О(г)

* стандартные теплоты образования участников процесса взять в справочнике Равдель А.А., Пономарева А.М. Краткий справочник физико-химических величин. Л.: Химия. 1983. 232 с.

 

Вычислитьтеплоты сгорания этана, этилена, ацетилена, бутадиена-1,4 и бензола при стандартных условиях и сопоставить их со справочными данными. Необходимые величины заимствовать в том же справочнике (см. предыдущую задачу).

Закон Гесса широко используется для расчетов величин DH и DU реакций, которые трудно или по существу невозможно провести на практике. С этой целью выбирается некая группа веществ, которые могут превратиться в группы продуктов реакций, проходя различные ряды промежуточных превращений. При этом промежуточные реакции подбираются таким образом, чтобы в их число входила интересующая исследователя реакция, а все остальные были осуществимы экспериментально. В качестве примера рассмотрим следующую задачу.



Задача. Найти DH 2Н4) из простых веществ при 298 К и p = const, если известны теплоты сгорания углерода, водорода и этилена.

Таким образом, интересующая нас реакция имеет вид:

2(г) + 2С(т) = С2Н4(г); DH1 = х, (1)

но провести ее непосредственно не удается. Однако, имеем еще три легко проводимых экспериментально реакций:

С(т) + О2(г) = СО2(г); DH2 = -370 кДж/моль (2)

Н2(г) + 1/2О2(г) = Н2О(ж); DH3 = -272 кДж/моль (3)

С2Н4(г) + 3О2(г) = 2СО2(г) + 2Н2О(ж); DH4 = -1405 кДж/моль (4)

Если просуммировать по две реакции (2) и (3) и вычесть из полученной суммы реакцию (1), то получим реакцию (4). Проверим это.

(т) + 2О2(г) + 2Н2(г) + О2(г) - 2Н2(г) - 2С(т) = 2СО2(г) + 2Н2О(ж) - С2Н4(г).

Приведя подобные члены, получим:

2(г) = 2СО2(г) + 2Н2О(ж) - С2Н4(г)

или

С2Н4(г) + 3О2(г) = 2СО2(г) + 2Н2О(ж).

Следовательно,

2DH2 + 2DH3 - х = DH4,

то есть

-2 × 370 - 2 × 272 = DH4 + х

-2 × 370 - 2 × 272 + 1405 = х

DH1 = 121 кДж/моль.

 








Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.