Термохимические уравнения

Химические уравнения, в которых указаны тепловые эффекты реакций, называются термохимическими.

В термохимических уравнениях обязательно указывают агрегатное состояние исходных веществ и продуктов реакции: г - газообразное, ж - жидкое, к - кристаллическое или тв - твердое. В зависимости от обозначения теплового эффекта (Q или DH) термохимическое уравнение экзотермической реакции образования воды (Н₂О_(ж)) из простых веществ H₂ и O₂ записывается следующим образом:

2H_2(г) + O_2(г) = 2Н₂О_(ж) + 571,6 кДж

или

2H_2(г) + O_2(г) = 2Н₂О_(ж); DH = - 571,66 кДж.

Это термохимическое уравнение показывает, что при взаимодействии двух моль водорода и одного моль кислорода образуется два моль воды и выделяется 571,66 кДж теплоты. Чтобы показать тепловой эффект при образовании 1 моль вещества в термохимических уравнениях применяют дробные коэффициенты:

H_2(г) + 1/2O_2(г) = Н₂О_(ж) + 285,83 кДж

или H_2(г) + 1/2O_2(г) = Н₂О_(ж); DH = -285,83 кДж.

По термохимическим уравнениям реакций можно проводить различные расчеты.

Закон Гесса

Важнейшим законом, на котором основано большинство термохимических расчетов, является закон Гесса.

Закон Гесса: тепловой эффект химической реакции зависит только от природы и физического состояния исходных веществ и конечных продуктов, но не зависит от пути перехода из начального состояния в конечное.

Например, тепловой эффект реакции окисления углерода в оксид углерода (IV) не зависит от того, проводится ли это окисление непосредственно, сжигая уголь до СО₂:

С_(тв) + О_2(г) = СО_2(г) (DН₁)

или в две стадии, получая на первой стадии СО, а затем сжигая СО до СО₂:

первая стадия: С_(тв) + 1/2О_2(г) = СО_(г) (DН ₂),

вторая стадия: СО_(г) + 1/2О_2(г) = СО_2(г) (DН ₃).

Наглядно это можно иллюстрировать в виде схемы, рис. 4.

DH₁

DH₂ DH₃

Рисунок 4 – Схема определения теплового эффекта (DН) при образовании СО₂

Согласно закону Гесса тепловые эффекты связаны между собой соотношением DН₁ = DН₂ + DН₃, пользуясь которым можно определить один из них, если другие два известны. Таким образом, на основании закона Гесса можно рассчитать тепловые эффекты таких реакций, для которых экспериментально измерить невозможно. Например, практически невозможно измерить теплоту сгорания углерода до оксида углерода (II), т.к. продукт реакции всегда будет состоять из смеси СО и СО₂. Но экспериментально можно измерить теплоту полного сгорания углерода до СО₂ (DH₁ = -393 кДж/моль) и теплоту сгорания СО до СО₂ (DH₃ = = -283 кДж/моль). Имея эти данные, по закону Гесса легко рассчитать теплоту сгорания углерода до СО, т.е. DH₂:

DH₂ = DH₁ - DH₃ = -393 - (-283) = -110 кДж/моль

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: