Головна

Енергетика хімічних реакцій

  1.  II. МЕТОДИ (МЕТОДИКИ) Патопсихологическое дослідження МЕТОДИКИ ДЛЯ ДОСЛІДЖЕННЯ УВАГИ І сенсомоторної реакції
  2.  Андрєєв Є. і. Природна енергетика -3 1 сторінка
  3.  Андрєєв Є. і. Природна енергетика-3 10 сторінка
  4.  Андрєєв Є. і. Природна енергетика-3 11 сторінка
  5.  Андрєєв Є. і. Природна енергетика-3 12 сторінка
  6.  Андрєєв Є. і. Природна енергетика-3 13 сторінка
  7.  Андрєєв Є. і. Природна енергетика-3 2 сторінка

Перед рішенням завдань цього розділу студент повинен за підручниками опрацювати і засвоїти основні поняття і закони термодинаміки: внутрішня енергія (U); ентальпія (H); ентропія (S); вільна енергія Гіббса (G); стандартна ентальпія утворення речовини (?Н?обр.); стандартна енергія освіти Гіббса (?G?обр.); стандартна абсолютна ентропія (S?абс.); перший і второйзакони термодинаміки; закон Гесса; слідства із закону Гесса.

Термодинаміки називається наука про взаємні перетвореннях енергії з однієї форми в іншу. Найважливішими законами є перший і другий закони термодинаміки. за першим законом розраховуються теплові ефекти хімічних процесів, по другим законом - Визначається можливість, напрямок і межа мимовільного протікання реакції в заданих умовах.

Розділ хімічної термодинаміки, який займається вивченням теплових явищ в хімічних реакціях, називається термохимией. При проведенні розрахунків в термохімії використовуються термохимические рівняння - такі рівняння хімічних реакцій, в яких крім формул самих речовин, враховуються ще й теплові ефекти (в правій частині від знака рівності в рівнянні хімічної реакції). В термохімічних рівняннях допускають нецілочисельне коефіцієнти 1/2; 7/2; 15/2 і т. Д. З термохімічними рівняннями можна проводити (при обчисленнях) різні алгебраїчні дії (множити ці рівняння на одне і те ж число, ділити, додавати, віднімати і т. П.).

В термохімічних рівняннях поряд з формулами різних речовин слід записувати агрегатний стан реагенту (або його модифікацію).

При цьому якщо пряма реакція (т. Е. Протікає зліва направо по запису рівняння реакції), супроводжується виділенням тепла, то така реакція називається екзотермічної. Якщо ж здійснення прямої реакції вимагає витрат енергії, то даннаяреакція називається ендотермічної.

Розрахунки теплових ефектів виробляються по слідству закону Гесса: Парниковий ефект хімічної реакції ?Hх. р. дорівнює сумі ентальпій освіти ?Н?обр. продуктів реакції (з урахуванням коефіцієнтів реакції) за вирахуванням суми ентальпій утворення реагентів (з урахуванням коефіцієнтів реакції). Ентальпії утворення студент виписує з таблиці стандартних термодинамічних величин за всіма реагентів.

Для простих речовин ?Н?обр. = 0!

Для вільних енергій Гіббса можна сформулювати така сама процедура - вільна енергія Гіббса хімічної реакції ?Gх. р. дорівнює сумі вільних енергій Гіббса освіти ?G?обр. продуктів реакції (з урахуванням коефіцієнтів реакції) за вирахуванням суми вільних енергій Гіббса освіти реагентів (з урахуванням коефіцієнтів реакції).

Таким же чином значення ентропії хімічної реакцій пов'язано зі стандартними значеннями ентропій (S?абс.) - Зміна ентропії при проведенні хімічної реакції ?Sх. р. дорівнює сумі S?абс. продуктів реакції (з урахуванням коефіцієнтів реакції) за вирахуванням суми ентропій реагентів (з урахуванням коефіцієнтів реакції).

Теплотапаротворення речовини ?H?пар. - Стандартна ентальпія процесу переходу речовини з рідкого стану в газоподібний. ?H?пар. Виражається через стандартні ентальпії утворення речовини в рідкому і газоподібному стані, наприклад ?H?пар.(H2O):

?H?пар. = ?Hобр.? (H2O (г.)) - ?Hобр.? (H2O (ж.)).

За знаком ?Gх. р. визначають принципову можливість і напрямок протікання хімічних реакцій:

якщо ?Gх. р. <0, то мимоволі протікати буде пряма реакція, якщо ?Gх. р. > 0, то зворотна.

Для визначення принципової можливості протікання реакції при заданій температурі використовується формула Гіббса, Що зв'язує вільну енергію Гіббса при даній температурі T з ентропією і ентальпії реакції:

?Gх. р. = ?H?х. р. - T · ?S?х. р.

Енергію Гіббса і ентальпію прийнято вимірювати в кДж, ентропію - в Дж, температура вимірюється в Кельвіна.

Приклад 1.реакція горіння етилену виражається термохимическим рівнянням:

С2H4(М) + 3О2(М) = 2СО2(М) + 2Н2про (ж.)

?Hх. р. = -1306,89 КДж.

Обчислити ентальпію утворення етилену ?H?обр.2H4(М)), якщо відомі ентальпії освіти: ?H?обр.(СО2(М)) = -393,51 кДж / моль;

?H?обр.2про (ж.)) = -285,83 кДж / моль.

Використовуємо наслідок із закону Гесса:

?Hх. р. = ?H?обр.2про (ж.)) · 2 моль + ?H?обр.(СО2(Г.)) · 2 моль -
 - ?H?обр.2H4(Г.)) · 1 моль.

Так як в цьому прикладі невідомим є третій доданок, то, підставляючи дані з умови прикладу, вирішуємо рівняння:

-1306,89 КДж = (-285,83 кДж / моль) · 2 моль +
 + (-393,51 КДж / моль) · 2 моль - ?Hобр.2Н4(Г.)) · 1 моль.

1 моль · ?H?обр.2Н4(М)) = (-571,66 кДж - 787,02 кДж) -
 - (-1306,89 КДж).

Таким чином, ?H?обр.2Н4(М)) = 51,79 кДж / моль.

Приклад 2. Обчислити, ентальпію згоряння 10 літрів (при н. У.) Метану (продукти згоряння СО2(Г) і Н2О (р)), якщо:

?Н?обр.(СН4(М)) = -74,9 кДж / моль,

?Н?обр.(СО2(М)) = -393,51 кДж / моль,

?Н?обр.2про (м)) = -241,83 кДж / моль.

Запишемо термохимическое рівняння процесу згоряння:

CH4(М) + 2O2(М) = CO2(М) + 2H2O (г.).

Для знаходження ентальпії реакції горіння використовуємо наслідок із закону Гесса:

?Hх. р. = ?H?обр.2про (г.)) · 2 моль + ?H?обр.(СО2(Г.)) · 1 моль -
 - ?H?обр.(СH4(Г.)) · 1 моль = -802,27 кДж.

Тут значення ентальпії реакції відноситься до 1 молю метану. Однак, в умові завдання потрібно визначити, чому дорівнює значення ентальпії реакції при згорянні 10 л метану. Визначимо, кількість речовини метану:

,

де VM - Молярний об'єм газів, що дорівнює 22,4 л / моль при «нормальних умовах».

Далі складаємо пропорцію:

При спалюванні 1 моль метану ?Hх. р.(1 моль) = -802,27 кДж

При спалюванні 0,446 моль ?Hх. р.(0,446 моль) = x кДж

.

Вирішуючи пропорцію, одержуємо, що ?Hх. р. згоряння 10 л метану дорівнює -357,812 кДж.




 МІНІСТЕРСТВО СІЛЬСЬКОГО ГОСПОДАРСТВА РФ |  ЗАГАЛЬНІ МЕТОДИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ З ВИВЧЕННЯ ДИСЦИПЛІНИ |  ВІДНОВЛЮВАЛЬНА ЧАСТИНА |  Хімічні знаки, формули і рівняння |  Основні закони хімії |  A) Оксиди |  контрольні завдання |  B) Кислоти і підстави |  контрольні завдання |  C) Солі |

© 2016-2022  um.co.ua - учбові матеріали та реферати