уравнений.

Когда отсутствуют сведения о теплотах образования соединений, то тепловой эффект реакций находят путём решения системы термохимических уравнений.

С термохимическими уравнениями можно проводить любые операции как с алгебраическими уравнениями: 1) складывать, делить, умножать все члены уравнения на одно и то же число; 2) перемещать члены уравнения из одной части в другую; 3) менять все знаки на обратные перед всеми членами уравнения и т.д.

При решении системы уравнений с целью нахождения нужного теплового эффекта поступают следующим образом:

1) Записывают уравнение с неизвестным тепловым эффектом.

2) Записывают уравнения с заданными эффектами, получая систему уравнений.

3) решают полученную систему уравнений таким образом, чтобы получить уравнение с неизвестным тепловым эффектом.

 

 

ПРИМЕР 1. Найти тепловой эффект реакции разложения карбоната натрия на основании реакций взаимодействия последнего и оксида натрия с оксидом кремния (4). Тепловой эффект первой реакции равен –819,0 кДж, а второй –243,0 кДж.

 

Дано:	Решение: 1) Записываем термохимическое уравнение с неизвестным тепловым эффектом: 2) Записываем уравнения с заданными эффектами:
Q1= –819кДж Q2= –243 кДж
-?

1.

2.

Чтобы получить нужное уравнение реакции, надо из 1-го уравнения вычесть 2-ое.

(перенесём из левой части уравнения в правую с обратным знаком)

Ответ: .

ЗАДАЧИ:

 

1. Определите теплоту образования СО₂ из элементов, используя следующие данные:

, .

2. Определите теплоту образования аммиака из элементов, используя следующие данные:

, .

3. Определите теплоту образования карбоната магния из оксида магния и углекислого газа, пользуясь следующими данными: ,

 

.

4. Определить теплоту образования силиката кальция из оксидов кремния (4) и кальция, используя следующие данные: ,

, .

5. Определите теплоту образования железа в реакции , используя следующие данные: ,

,

6. Определить тепловой эффект реакции , используя следующие данные:

, ,

.

7. Вычислить тепловой эффект реакции

используя следующие данные:

, , .

8. При взаимодействии 10г металлического натрия с водой выделяется 79,910 кДж теплоты, а при взаимодействии 20г оксида натрия с водой выделяется 76,755 кДж теплоты, . Вычислить теплоту образования оксида натрия из элементов.

9. Теплоты образования жидкой воды и оксида углерода (4) из элементов соответственно равны 285,84 кДж/моль и 393,514 кДж/моль, теплота сгорания метана равна 91,128 кДж/моль. Найти тепловой эффект образования метана из элементов.

 

10. Тепловой эффект образования из элементов равен 822,156 кДж/моль, а тепловой эффект образования из элементов равен 1669,79 кДж/моль. Найти теплоту восстановления 1 моль с помощью металлического алюминия.

 

5. Расчёт тепловых эффектов при постоянном давлении и объёме.

 

По известному значению теплового эффекта реакции при постоянном давлении (Р=const) можно рассчитать для идеальных газов тепловой эффект реакции при постоянном объёме (V=const). Зная, из параграфа 3, что Q_p=DU+PDV находим Q_p=DH, DH=DU+PDV, но PV₂=n₂RT и PV₁=n₁RT. Так как T=const и P=const, то PDV=Dn×R×T и Q_p=DU+Dn×R×T. В термодинамическом обозначении формула выглядит следующим образом: DH=DU+Dn×R×T или DU=DH–Dn×R×T, а в термохимическом: Q_p=Q_v–Dn×R×T или Q_v= Q_p+Dn×R×T, где R – газовая постоянная равна 0,0083 кДж/моль×К, Т – температура в К, Dn – изменение числа молей газообразных веществ: .

ПРИМЕР 1. Определить тепловой эффект реакции

, если она протекает при постоянном объёме и температуре 298 К.

 

Дано:	Решение: 1) Записываем термохимическое уравнение: 2) Находим изменение числа молей газообразных веществ:
Т=298 К Qp=45,95 кДж/моль R=0,0083 кДж/моль× К V=const
QV –?

 

3) Подставляем значения в формулу, связывающую Q_P и Q_V и находим Q_V: ; Ответ: .

 

ЗАДАЧИ:

 

1. Определить тепловой эффект реакции

, если она протекает в автоклаве при постоянном объёме и температуре 298 К.

2. Найти тепловой эффект реакций при постоянном объёме и температуре 25 °С:

а) ;

б) ;

в) ;

г) .

3. Определить тепловой эффект реакции

при постоянном давлении и температуре 25 °С, если тепловой эффект реакции при постоянном объёме равен .

4. Определите тепловой эффект реакции при постоянном объёме и температуре 673 К.