Слайд 2
Первый закон термодинамики – закон сохранения энергии
Энергия не
возникает из ничего и не исчезает бесследно, а только
переходит из одной формы в другую
Слайд 3
Энергия объекта
Кинетическая Потенциальная Внутренняя
Кинетическая Энергия их
Энергия, Взаимное Внутриядерная
энергия взаимного связанная с отталкивание энергия
движения притяжения движением ē, ē и ядер
атомов, и отталкивания их притяжением
молекул, к ядру
ионов
Слайд 4
Е реагентов > Е продуктов
Энергия выделяется в окружающую
среду
Реакции, при которых выделяется энергия и нагревается окружающая среда,
называются экзотермическими.
Слайд 5
Е реагентов < Е продуктов
Энергия поглощается из окружающей
среды, температура системы понижается
Реакции, при протекании которых энергия поглощается
из окружающей среды, называется эндотермической.
Слайд 6
Энергия, которая выделяется или поглощается в химической реакции,
называется тепловым эффектом реакции.
Тепловой эффект реакции
выражается в кДж
и его относят к тем количествам веществ, которые определены уравнением.
Уравнение, в котором указан тепловой эффект реакции, называется термохимическим.
2H2 + O2 = 2H2O + 484 кДж
Слайд 7
Для расчета тепловых эффектов реакций используют значения величин
теплот образования исходных веществ и продуктов реакции
Теплота образования соединения
(Qобр) – это тепловой эффект реакции образования одного моля соединения из простых веществ, устойчивых в стандартных условиях (25°С, 1 атм)
При таких условиях теплота образования простых веществ равна 0.
C + O2 = CO2 + 394 кДж
теплоты образования
0,5N2 + 0,5O2 = NO – 90 кДж
Слайд 8
Закон Гесса (1840)
Тепловой эффект химической реакции не зависит
от промежуточных стадий (при условии, что исходные вещества и
продукты реакции одинаковы).
С + O2 → CO2 + 394 кДж/моль (Q1)
а) С + 0,5O2 → CO + ?(Q2)
б) CO + 0,5O2 → CO2 + 284 кДж/моль(Q3)
Q1 = Q2 + Q3
Q2 = Q1 – Q3 = 394 – 284 = 110 кДж
Слайд 9
Следствие из закона Гесса
Тепловой эффект химической реакции равен
сумме теплот образования всех продуктов реакции минус сумма теплот
образования всех реагентов (с учетом коэффициентов в уравнении реакции):
Qр = ΣQобр(продукты) – ΣQобр(реагенты)
Слайд 10
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3 +
Qр
По справочнику:
Qобр(Al2O3) = 1670 кДж/моль
Qобр(Fe2O3) = 820 кДж/моль
Qр
= Qобр(Al2O3) – Qобр(Fe2O3) = 1670 – 820 = 850 кДж
Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2 + Qр
Qр = 3Qобр(CO2) – [3Qобр(CO) + Qобр(Fe2O3)] = 3 · 394 – [3 · 110 + 820] = 32 кДж
Слайд 11
Энтальпия (теплосодержание) – это величина, которая характеризует запас
энергии в веществе.
ΔH = ΣHпродукты – ΣHреагенты
ΔH = -Qреакции
Для
экзотермической реакции:
Q > 0, ΔH < 0
Для эндотермической реакции
Q < 0, ΔH > 0
(ΔH обр – справочное значение)
Слайд 12
Движущая сила реакций
Для экзотермических реакций – стремление системы
к состоянию с наименьшей внутренней энергией.
Для эндотермических реакций –
стремление любой системы в наиболее вероятному состоянию, которое характеризуется максимальным беспорядком, более высокой энтропией.
Энтропия – мера хаоса.
Слайд 14
Выводы
Направление химической реакции определяется двумя факторами: стремлением к
уменьшению внутренней энергии и стремлением к увеличению энтропии.
Эндотермическую реакцию
можно активировать, если она сопровождается увеличением энтропии.
Энтропия увеличивается при повышении температуры и особенно при фазовых переходах.
Чем выше температура, при которой проводят реакцию, тем большее значение будет иметь энтропийный фактор по сравнению по сравнению с энергетическим.
Слайд 15
Возможность протекания реакций в зависимости от ΔH и
ΔS
Слайд 16
Энергия Гиббса (G)
ΔG = ΔH – TΔS
T –
абсолютная температура
ΔH – изменение энтальпии системы
ΔS – изменение энтропии
системы
Самопроизвольно протекают лишь те процессы, в которых энергия Гиббса уменьшается
ΔG < 0
Процессы, при которых ΔG > 0 – невозможны.
Если ΔG = 0, то есть ΔH = TΔS, значит в системе установилось равновесие.
Слайд 17
Задача 1. Определите количество теплоты, которое выделится при
образовании 120 г MgO в результате реакции горения магния,
с помощью термохимического уравнения.
2 Mq + O2 = 2MqO + 1204 кДж
Дано:
m (Mg0) = 120г
Найти:
Q1 -?
Решение:
n=m/М
n(MgO) = 120г/40г/моль=3моль
2 моль - 1204 кДж
3 моль – Х кДж
Х=1803 кДж
Слайд 18
Задача 2. В результате реакции, термохимическое уравнение которой
2 C2H2+ 5O2 = 4CO2 +2H2O + 2610 кДж
выделилось
652,5 кДж теплоты. Определите массу сгоревшего ацетилена.
Дано:
Q1 = 652,5 кДж
Найти:
m(C2H2)-?
Решение:
2 моль – 2610 кДж
х моль – 652,5 кДж
Х = 0,5 моль
m = M * n
m = 0,5 моль * 26 г/моль = 13 г
Слайд 19
Задача 3. В результате горения 48 г метана
выделилось 2406 кДж теплоты. Составьте термохимическое уравнение этой реакции.
Дано:
m(CH4)=
48г
Q1 = 2406 кДж
Найти:
Q -?
Решение:
1. Запишем уравнение реакции горения метана в общем виде
CH4+ 2O2 = CO2 +2H2O + Q
2. Определим количество 48 г метана
n = m / M
n(CH4) = 48г/ 16 г/моль = 3 моль
3. Составляем пропорцию с учетом коэффициентов в уравнении реакции
По условию 3моля CH4 - 2406 кДж
По уравнению 1 моль CH4 - Q
Решаем пропорцию
Ответ: термохимическое уравнение реакции горения метана
CH4+ 2O2 = CO2 +2H2O + 802 кДж
Слайд 20
Задача 4. Какой объем кислорода (при н.у.) выделится
в результате реакции, термохимическое уравнение которой
2KClO3 = 2KCl
+ 3O2 – 91 кДж,
если на разложение бертолетовой соли было затрачено 182 кДж теплоты.
Дано:
Q1 = 91 кДж
Найти:
V (O2)-?
Решение:
1)Установим пропорциональные отношения между количеством вещества кислорода и количеством теплоты.
По уравнению 3 моль O2 ---------- 91 кДж
По условию х моль ---------- 182 кДж
Решаем пропорцию
2) Вычислим объем кислорода, согласно закону Авогадро
(Vm = 22б4 л.моль) V = n * Vm
V(O2) = 6 моль * 22,4 л/моль = 134,4 л
Слайд 21
Согласно термохимическому уравнению реакции
CH4+ 2O2 = CO2
+2H2O + 802 кДж
определите количество теплоты, выделившейся при сжигании
24 г метана.
Слайд 22
Тепловой эффект реакции горения серы равен 297 кДж.
Какая масса серы сгорела, если выделилось 742,5 кДж теплоты.
Слайд 23
По термохимическому уравнению
H2+ Cl2 = 2HCl +
184,36 кДж
рассчитайте, какой объем затрачен на образование хлороводорода
(при н.у.), если при этом выделилось 921,8 кДж теплоты.
Слайд 24
По термохимическому уравнению реакции
СО2 + 2Н2 =
СНзОН + 109 кДж
вычислите количество выделившейся теплоты при
образовании 6,4 г метанола.
Слайд 25
По термохимическому уравнению реакции
С2Н4 + Н2О =
С2Н5ОН + 46 кДж
вычислите объем взятого этилена (н.
у.), если известно, что выделенная в этом процессе теплота составила 184 кДж.