На конкретных примерах поясните что означают понятия тепловой эффект?

9 ответов на вопрос “На конкретных примерах поясните что означают понятия тепловой эффект?”

  1. 3Ci Ответить


    Начало

    Поиск по сайту

    ТОПы

    Учебные заведения

    Предметы

    Проверочные работы

    Обновления

    Новости

    Переменка
    Отправить отзыв

  2. naydenoff-85 Ответить

    Сейчас, на примере старой и доброй реакции (4) получения алмаза путем окисления метана, я покажу вам, как по теплотам образования веществ можно определить теплоту общей реакции. Это уравнение можно получить суммированием уравнения (2) с удвоенным уравнением (3) и обращенным уравнением (1):
    C(графит) → C(алмаз)  ΔH = +1,9 кДж  (2)
    2H2(г.) + O2(г.) → 2H2O(ж.)  ΔH = -571,6 кДж  2×(3)
    CH4(г.) → C(графит) + 2H2(г.)  ΔH = +74,8 кДж  -(1)
    В итоге получаем:
    CH4(г.) + O2(г.) → C(алмаз) + 2H2O(ж.)  ΔH = -494,9 кДж  (4)
    Теплота реакции вычисляется точно таким же способом, просто из теплот образования продуктов реакции вычитаем теплоты образования реагентов, учитывая все коэффициенты:
    ΔH = (+1,9) + 2(-285,8) — (-74,8) = -494,9 кДж
    У кого возник вопрос, почему же мы не вычитаем теплоту образования кислорода, ответ ищите в таблице теплот образования.
    Очевидно, что при таких вычислениях следует быть очень внимательным к знакам и коэффициентам. Чтобы не допустить ошибки, настоятельно рекомендую вам выписывать отдельно каждое уравнение с соответствующей теплотой реакции в таком виде, чтобы сумма всех индивидуальных уравнений давала требуемую реакцию. Если все коэффициенты какого-либо уравнения умножены на произвольное число n, на это же число n должна быть умножена соответствующая теплота образования, а если используется обращенное уравнение реакции образования, то следует изменить свой знак перед табличной величиной ΔH. Когда индивидуальные уравнения суммируются для получения требуемой реакции, сумма индивидуальных теплот образования дает искомую теплоту реакции. А теперь закрепим полученные знания примерами.
    Пример 1. Чему равна стандартная теплота реакции восстановления оксида трехвалентного железа Fe2O3 углеродом С до железа Fe и моноксида углерода O, протекающей в доменной печи?
    Решение:
    Запишем уравнение реакции, указав под каждым веществом его стандартную теплоту образования:
    Fe2O3(тв.) + 3C(графит) → 2Fe(тв.) + 3CO(г.)
    -822,1                0,0                 0,0          -110,5            ΔH, кДж·моль-1
    Стандартная теплота образования простых элементов (С и Fe) по определению равна нулю. Стандартная теплота рассматриваемой реакции равна:
    ΔH° = 2(0,0) + 3(-110,5) — (-822,1) — 3(0,0) = +490,6 кДж
    Как видите, изменение энтальпии положительно, а значит реакция эндотермическая (поглощается тепло). Полученный результат согласуется с известным фактом, что при восстановлении железной руды до свободного железа необходимо подводить к реакционной системе большое количество теплоты. Отметим, однако, что 490,6 кДж — это теплота, которая поглощалось бы, если бы реакция проводилась при 298 К, а не при 1800 К, как это происходит в доменной печи. Получается, что наше решение неверно? Нет, оно абсолютно верно, просто тепловой эффект (+490,6 кДж) следует рассматривать как телоту, поглощаемую при нагревании оксида железа (III) и углерода от 298 до 1800 К, последующей реакции между ними и охлаждением снова до комнатной температуры 298 К. Изменение энтальпии, или теплота реакции, зависит только от исходного и конечного состояний участников реакции, а нет от того, остается ли температура постоянной или поднимается до уровня, достигаемого в доменной печи, и затем опускается снова. Важно лишь то, что в конце процесса, как и в его начале, температура имеет значение 298 К. Еще раз повторяю, ибо это очень важный момент: Когда мы ссылаемся на теплоты реакции и утверждаем, что полученные значения относятся к процессу, проводимой «при давлении 1 атм и 298 К», требуется только, чтобы реакция начиналась при этих условиях и продукты были приведены к этим условиям (1 атм и 298 К).
    Пример 2. Определите теплоту сгорания жидкого бензола.
    Решение:
    Запишем полное уравнение реакции с указанием теплот образования всех участвующих в нем веществ:
    2C6H6(ж.) + 15O2(г.) → 12CO2(г.) + 6H2O(ж.)
    +49              0,0             -393,5           -285,8         ΔH, кДж·моль-1
    Теплота этой реакции, как она записана (с 2 молями бензола), равна:
    ΔH = 12(-393,5) + 6(-285,8) — 2(+49,0) — 15(0,0) = -6540 кДж
    Следовательно, теплота сгорания 1 моля бензола должна быть равна половине этой величины, т.е. -3270 кДж·моль-1.
    Надеюсь урок 21 «Теплота образования» был не скучным. Если у вас возникли вопросы, пишите их в комментарии.

  3. Silem Ответить

    Теплоты образования и сгорания органических веществ. Тепловые эффекты экзо- и эндотермических реакций органических веществ.
    Изменение химического состава реагирующей смеси приводит к изменению ее теплосодержания ∆НТ, которое можно рассчитать через энтальпии образования компонентов (∆НТ)обр:
    ∆НТ = ∑νi(∆НТ)обр.i.
    Если энтальпия (теплосодержание) образования продуктов меньше, чем энтальпия образования исходных веществ, (∆НТ<0), то выделяется теплота QР = -∆НТ, называемая теплотой реакции. Если при химическом превращении теплосодержание смеси увеличивается (∆НТ>0), то происходит поглощение теплоты.
    В зависимости от знака ∆Н (или Q) реакции бывают экзотермические (∆Н<0, QР>0, с выделением теплоты) и эндотермические (∆Н>0, QР<0, с поглощением теплоты).
    Количество выделенной или поглощенной в результате реакции теплоты называют тепловым эффектом реакции.
    Тепловой эффект реакции входит в запись термохимического уравнения, представляющего собой стереохимическое уравнение с указанием его теплового результата
    νАА + νВВ + …= νRR + νSS +…+ QР
    Значение QР в уравнении зависит от записи химического уравнения, поэтому в справочной литературе QР приводят прямо в уравнениях или указывают изменение энтальпии, соответствующие превращению 1 моля вещества.
    Знание теплового эффекта необходимо для определения тепловых явлений в технологических процессах. Количество выделившейся или поглощенной теплоты qр зависит от количества превратившегося вещества ∆N. Если QР представлена в записи уравнения, то
    qр = QР∆NА / νА
    В зависимости от знака QР (экзо- и эндотермическая реакция) теплота в ходе протекания процесса будет выделятся или поглощаться.
    Общая химическая технология, Бесков В.С., Москва, Академкнига, 2005, стр.57-58
    Пособие по химии для поступающих в ВУЗы, Москва, Новая волна, 2002, стр.20
    Основными технологическими характеристиками топлива являются теплота сгорания (теплотворность) – это теплота реакции горения топлива, то есть количество теплоты, которое выделяется при полном сгорании 1 кг твердого или жидкого топлива (кДж/кг) или 1 м3 газообразного топлива (кДж/м2) и при охлаждении продуктов горения до начальной температуры процесса. Различают низшую QН и высшую QВ теплоту сгорания топлива. Низшей теплотой сгорания называется количество теплоты, выделившейся при сгорании 1 кг водорода с образованием водяного пара, высшей теплотой – количество теплоты, выделившейся при сгорании 1 кг водорода с образованием воды. В практических расчетах применяют обычно QН.

  4. s_mihanik Ответить

    При эндотермическихреакциях, когда энергия поглощается системой, наоборот – ΔU и ΔΗ имеют положительные значения.
    Термохимические уравнения в связи с этимзаписываются так:
    С 6 Н 6 + 7,5 О 2 = 6СО 2 + 3Н 2 О + 780,98 ккал
    В термодинамической системе записывают уравнение реакции и рядом указывают величину разности между внутренними энергиями (или энтальпиями) продуктов реакции и исходных веществ:
    С 6 Н 6 + 7,5 О 2 = 6СО 2 + 3Н 2 О ; Qp = ΔH 0298 –780, 98 ккал
    Химические уравнения, в которых указано количество выделившейся или поглощенной теплоты, называются термохимическими уравнениями.
    Закон Гесса дает возможность вычислить тепловые эффекты реакции в тех случаях, когда их непосредственное измерение неосуществимо по каким-либо причинам.
    Обычно химические реакции проводят или при постоянном объеме, или при постоянном давлении . При этом:
    QV =ΔU и Qp = ΔU +pdV =ΔH
    из этих уравнений следует, что
    Qp – QV = pdV,
    т.е. разность тепловых эффектов при постоянном давлении и постоянном объеме равна работе расширения.
    Так как pV = nRT, то pΔV = ΔnRT,
    где Δn – изменение числа молей газообразных участников реакции.
    Дальнейшая подстановка дает уравнение, выражающее соотношение между изобарным и изохорным тепловыми эффектами:
    Qp – QV = ΔnRT,
    или ΔН = ΔU +ΔnRT
    если Δn =0, то ΔН = ΔU
    Если в реакции участвуют твердые и жидкие вещества, то при вычислении Δn они во внимание не принимаются. При протекании химических реакций изменение числа молей равно разности стехиометрических коэффициентов в уравнении реакции.
    2.Применение закона Гесса для расчета тепловых эффектов химических реакций. Стандартные теплоты образования и сгорания.
    Для удобства сопоставления тепловых эффектов вводится понятие о тепловом эффекте реакции при стандартных условиях.
    Тепловым эффектом при стандартных условиях (ΔН) называют такой тепловой эффект, который сопровождает реакцию при стандартном давлении (р 0 = 1,013 105 Па) и при стандартной температуре ( 298 К)
    Тепловой эффект при стандартных условиях рассчитывают по стандартным теплотам образования и сгорания.
    Стандартной теплотой образования называют тепловой эффект реакции образования 1 моля данного вещества из простых веществ (или элементов) при давлении 1,013 105 Па и при условии, что все участники реакции находятся в устойчивых агрегатных состояниях.
    Стандартные теплоты образования обозначаются так: ΔН0f298
    (formation), определены для примерно 4 тыс. веществ и сведены в таблицы.
    Для твердых и жидких веществ стандартным состоянием принимается их устойчивая форма при внешнем давлении 1 атм или 1,013 105 Па. Для газов в качестве стандартного принимается состояние идеального газа при том же давлении 1,013 105 Па.
    Стандартные теплоты образования простых веществ (элементов)
    ( напр. N 2 , O 2 , S ромб , C гр ) принимаются равными 0.
    Стандартной теплотой сгорания называют теплоту, выделяющуюся при сгорании в атмосфере кислорода 1 моля вещества при стандартном давлении 1,013 105 Па до простейших оксидов. При этом все участники реакции должны быть в устойчивых агрегатных состояниях. Стандартные теплоты образования обозначаются так: ΔН0с298 (combustion).
    Стандартные теплоты высших окислов, естественно, приняты равными 0.
    Пользуясь табличными данными для ΔН0f298 и ΔН0с298 , можно рассчитать тепловой эффект реакции при стандартных условиях.
    При этом применяют следствия из закона Гесса:
    1. тепловой эффект реакции при стандартных условиях равен разности между суммой теплот образования продуктов реакции и суммой теплот образования исходных веществ, умноженных на соответствующие стехиометрические коэффициенты:

    2. тепловой эффект реакции при стандартных условиях равен разности между суммой теплот сгорания исходных веществ и суммой теплот сгорания продуктов реакции, умноженных на соответствующие стехиометрические коэффициенты:

    Пример1.
    Определите теплоту образования HI (г) по реакции:
    ½ Н2 + 1/2 I2= HI (г)
    Решение. Тепловой эффект здесь равен тепловому эффекту образования HI, так как ΔΗ (Н2 ) и ΔΗ (I2 ) равны 0. По таблицам находим теплоту образования HI, она равна 26,04 кДж/моль.
    Пример 2.
    Рассчитайте тепловой эффект реакции
    СН4 (г) + СО 2 (г)=2СО (г) + 2Н 2
    по стандартным теплотам образования.
    Решение Из таблиц находят ΔΗ 0 f для участников реакции:
    ΔΗ0 f 298 СН4 (г) = -74,85, ΔΗ0 f298 СО 2 (г) = -393,51, ΔΗ0 f298 СО = -110,5, ΔΗ 0fН 2=0
    Согласно следствию закона Гесса имеем:
    ΔΗ r = 2 ΔΗ0 f298 СО + ΔΗ 0fН 2 – ΔΗ0 f 298 СН4 (г) – ΔΗ0 f298 СО 2 (г) =
    2(-110,5,) + 0 – (-74,85 -393,51) = + 247.39 кДж|моль
    реакция эндотермическая
    по теплотам сгорания:
    ΔΗ r = ΔΗ0 f 298 СН4 (г) + ΔΗ0 f298 СО 2 (г) -(2 ΔΗ0 f298 СО + ΔΗ 0fН 2 ) =
    ΔΗ0 с 298 СН4 (г)= -802.32 кДж/моль, ΔΗ0 с298 СО 2 (г) = 0, ΔΗ0 с298 СО= -283,0.
    ΔΗ 0сН2= -241.84.
    ΔΗ r = -802.32 +0 – (2 -283,0 –2 -241.84) =+247,36 кДж/моль
    Закон Гесса имеет исключительно практическое значение. С его помощью можно узнать тепловой эффект любой реакции, не производя для этого непосредственных измерений. Это особенно ценно в тех случаях, когда проведение реакций неосуществимо или искажается побочными эффектами.
    Например , (пример3) теплоту образования глюкозы экспериментально найти нельзя, так как реакция , идущая по уравнению :
    6С гр +6Н2 (г) +3О2 (г) =С6 Н12 О6 (тв) неосуществима.
    Но пользуясь законом Гесса можно скомбинировать термохимические уравнения, из которых можно посчитать этот эффект. Например так:
    1. 6С гр +6О2 (г) =6СО2 (г) ΔΗ1= 6 (-94,0) = – 564 ккал|моль
    2. 6Н2 (г) +3О2 (г) = 6Н2 О (ж) ΔΗ2 =6 (-68,3) = – 410 ккал/моль
    3. С6 Н12 О6 (тв) +6О2 (г) = 6СО2 (г) + 6Н2 О (ж) ΔΗ3= -670 ккал/моль
    Аналогичная комбинация энтальпий дает энтальпию образования глюкозы:
    ΔΗ1 + ΔΗ2 – ΔΗ3 = ΔΗf C6H12O6
    ΔΗf C6H12O6 = – 304 ккал|моль
    Здесь теплота образования рассчитана по теплотам сгорания.
    Пример 4
    Определить теплоту (энтальпию) фазового перехода:
    Na (к) = Na (г)
    0 108,3
    ΔΗ 0возг =108,3 –0 = 108,3 кДж/моль
    SO3(ж) = SO3 (г)
    -439,0 -396.1
    ΔΗ 0исп = -396,1 – (-439) = 42,9 кДж/моль
    Пример 5
    Определить энергию диссоциации двухатомной молекулы на атомы (энергия химической связи):
    Cl2 (г) = 2Сl(г)
    0 2(121,3)
    ΔΗ0дисс = 2(121,3) -0 =242,6 кДж/моль
    Пример6
    Определить энергию превращения атома в ион (энергию ионизации):
    Н(г) = Н+ (г) + e
    217,98 1536,2
    ΔΗ0иониз. =1536,2 – 217,98 = 1318, 22кДж/моль
    С помощью термохимических расчетов можно определить энергию химических связей, энергию кристаллической решетки, энергию межмолекулярного взаимодействия, энтальпию растворения (гидратации), эффекты фазовых превращений.
    ЛЕКЦИЯ 4
    1. Теплоемкость.
    2. Зависимость теплового эффекта от температуры. Уравнение Кирхгофа.
    3. Значение первого начала термодинамики..
    Теплоемкостью называется отношение количества сообщенного системе тепла к наблюдаемому при этом повышению температуры ( при отсутствии химической реакции, перехода вещества из одного агрегатного состояния в другое и при А” = 0.
    Теплоемкость обычно рассчитывают на 1 г массы, тогда ее называют удельной (Дж/г*К), или на 1 моль (Дж/моль*К), тогда ее называют молярной.
    Различают среднюю и истинную теплоемкости.
    Среднейтеплоемкостью называют теплоемкость в интервале температур, т. е. отношение тепла, сообщенного телу к приращению его температуры на величину ΔТ

    Истиннойтеплоемкостью тела называют отношение бесконечно малого количества теплоты, полученного телом, к соответствующему приращению его температуры.

    Между средней и истинной теплоемкостью легко установить связь:
    и
    подставив значения Q в выражение для средней теплоемкости, имеем:

    Истинная теплоемкость зависит от природы вещества, температуры и условий, при которых происходит переход тепла к системе.
    Так, если система заключена в постоянный объем, т. е. для изохорного процесса имеем:

    Если же система расширяется или сжимается, а давление остается постоянным, т.е. для изобарного процесса имеем:

    Но õQV = dU а õQP =dH поэтому
    CV = (õU/õT)V а
    СP = (õH/õT)P
    (если одна или несколько переменных поддерживаются постоянными, в то время как другие изменяются, то производные называются частными по отношению к изменяющейся переменной).
    Оба соотношения справедливы для любых веществ и любых агрегатных состояний. Чтобы показать связь между СV и СP , надо продифференцировать по температуре выражение для энтальпии Н=U+pV / Для идеального газа
    pV =nRT

    для одного моля
    или
    Разность R представляет собой работу изобарного расширения 1 моля идеального газа при повышении температуры на единицу.
    У жидкостей и твердых тел вследствие малого изменения объема при нагревании СP = СV
    2. Зависимость теплового эффекта от температуры. Уравнение Кирхгофа.
    Используя закон Гесса, можно вычислить тепловой эффект реакции при той температуре (обычно это 298К), при которой измерены стандартные теплоты образования или сгорания всех участников реакции.
    Но чаще бывает необходимо знать тепловой эффект реакции при различных температурах.
    Рассмотрим реакцию:
    ν AА+ν BВ= ν CС+ν DD
    Обозначим через Н энтальпию участника реакции, отнесенную к 1 молю. Общее изменение энтальпии ΔΗ(Т) реакции выразится равнением:
    ΔΗr = (ν C Н С +ν D НD) (ν A Н А+ν B НВ)
    Если реакция протекает при постоянном давлении, то изменение энтальпии будет равно тепловому эффекту реакции. И если мы продифференцируем это уравнение по температуре, то получим:

    Так как

    или
    Уравнения для изобарного и изохорного процесса
    и
    называют уравнениями Кирхгофа ( в дифференциальной форме). Они позволяют качественнооценить зависимость теплового эффекта от температуры.
    Влияние температуры на тепловой эффект обусловливается знаком величины ΔСp (или ΔСV )
    При ΔСp > 0 величина , то есть с увеличением температуры тепловой эффект возрастает,
    при ΔСp < 0то есть с увеличением температуры тепловой эффект уменьшается.
    при ΔСp = 0 – тепловой эффект реакции не зависит от температуры
    То есть, как из этого следует, ΔСp определяет знак перед ΔН.
    Для получения расчетной формулы уравнения Кирхгофа интегрируют в пределах интервала температур 298-Т:

    Уравнения эти называются уравнениями Кирхгофа в интегральной форме. По этому уравнению можно рассчитать тепловой эффект только для узкого интервала температур.
    При расчете теплового эффекта в большем интервале температур уравнение Кирхгофа интегрируют в пределах 0 –Т К и при этом учитывается зависимость теплоемкости от температуры в виде степенного ряда:

    где



    Коэффициенты a,b.c находят экспериментально спектроскопическими или калориметрическими методами. Для многих веществ они приведены в справочных таблицах, ΔН0 -постоянная интегрирования.
    4. Значение первого начала термодинамики..
    Первый закон термодинамики является универсальным законом природы. Он полностью справедлив и для живых организмов. Протекание процессов в живом организме требует затраты энергии. Она необходима для мышечной деятельности и, в частности, для работы сердца и поддержания постоянной температуры тела. Даже в состоянии покоя человек массой 80 кг отдает окружающей среде 1200 ккал в сутки. Для нормальной жизнедеятельности необходимы потоки веществ из одной части организма в другие. Транспорт этих веществ также требует затраты энергии. В организме совершается и электрическая работа, необходимая для передачи нервных импульсов. Термохимия позволяет составить баланс энергии в живом организме. (Опыты Лавуазье, Лапласа –1780г., на морских свинках – измеряя количество СО 2 и тепла, выделяемого ею, показали, что окисление в организме и прямое сжигание питательных веществ дают близкие тепловые эффекты. Позже У. Этуотер, 1904г. показал на опыте с человеком в калориметре его энергетический суточный баланс).
    Наличие энергетического баланса для живого организма показывает, что организм не является источником новой энергии, а подчиняется первому началу термодинамики.
    Для изучения тепловых эффектов процессов денатурации белков, взаимодействия их с ионами металлов и ионами гидроксония в организме в последнее время успешно применяется микрокалориметрия. Поскольку тепловые эффекты этих процессов очень малы, (так, теплота денатурации ДНК ( переход спираль-клубок) составляет всего лишь 4 ккал на моль), и концентрация этого биополимера в исследуемом объеме очень мала, тепловой эффект измерить возможно только на сверхчувствительном микрокалориметре. Такие приборы – дифференциальные сканирующие микрокалориметры – были сконструированы нашими учеными в академгородке Пущино, под руководством академика Привалова.

  5. ISAKOV94 Ответить

    Условно принято, что энтропия совершенного кристалла при температуре абсолютного нуля равна
    (*ответ*) нулю
    + 1
    – 1
    бесконечности
    Установлено, что при переходе от газообразного состояния вещества к твердому его энтропия
    (*ответ*) уменьшается
    стремится к бесконечности
    не изменяется
    увеличивается
    Утверждение о том, что растворимость газа прямо пропорциональна его давлению над жидкостью, известно как
    (*ответ*) закон Генри
    правило Марковникова
    закон Менделеева
    правило Хюккеля
    Учет и оценку энергетических превращений, сопровождающих физические и химические процессы, изучает наука
    (*ответ*) термодинамика
    кинетика
    термохимия
    молекулярная физика
    Фаза – это: 1) часть системы, ограниченная со всех сторон физическими поверхностями раздела; 2) часть системы, не содержащая в своих пределах поверхности раздела; 3) часть системы, имеющая поверхность раздела
    (*ответ*) 1 и 2
    только 3
    только 2
    только 1
    Фазовая диаграмма: 1) представляет собой графическую зависимость давления от температуры; 2) указывает условия равновесия фаз; 3) определяет энергетику фазовых переходов
    (*ответ*) 1 и 2
    только 3
    только 2
    только 1
    Французский ученый Рауль установил, что для разбавленных растворов не электролитов повышение температуры кипения и понижение температуры замерзания
    (*ответ*) пропорциональны концентрации раствора
    пропорциональны давлению паров воды
    определяются природой растворенного вещества
    зависят от температуры раствора
    Функциями состояния идеального газа являются: 1) давление, 2) объем, 3) температура, 4) молярная масса
    (*ответ*) 1, 2 и 3
    только 4
    только 2
    только 1
    Химическая кинетика изучает: 1) тепловой эффект реакции, 2) скорость химической реакции, 3) механизм реакции
    (*ответ*) 2 и 3
    только 3
    только 2
    только 1
    Химическая реакция A + B ↔ C + D, при которой продукты реакции могут взаимодействовать между собой с образованием исходных веществ, называется
    (*ответ*) обратимой
    колебательной
    сложной
    сопряженной
    Химическая реакция, идущая в условиях постоянного давления, называется
    (*ответ*) изобарной
    изоморфной
    изотопной
    изохорной
    Химическая термодинамика и кинетика являются разделами науки
    (*ответ*) физической химии
    химической физики
    молекулярной физики
    физики твердого тела
    Химическая термодинамика использует понятия: 1) тепловой эффект реакции, 2) функция состояния, 3) функциональная группа, 4) энергия кристаллической решетки, 5) система
    (*ответ*) 1, 2 и 5
    только 1
    2 и 3
    1 и 4

  6. Аноним Ответить

    При протекании любых химических реакций происходит разрыв химических связей между атомами в молекулах одних веществ и образование химических связей между атомами в молекулах других веществ. Разрыв химических связей связан с затратами энергии, а образование новых химических связей приводит к выделению энергии. Суммы энергий всех разорванных и всех образованных связей не являются равными, поэтому все реакции проходят либо с выделением, либо с поглощением энергии. Энергия может выделяться или поглощаться в виде звуковых волн, света, работы расширения или сжатия и т.п. В большинстве случаев энергия химической реакции выделяется или поглощается в виде тепла.
    Выделение или поглощение теплоты при протекании химической реакции называют тепловым эффектом реакции и обозначают буквой Q. 
    Реакции, при протекании которых теплота выделяется и передается окружающей среде, называют экзотермическими, а те, при протекании которых теплота поглощается из окружающей среды, называют эндотермическими. Экзотермическим реакциям отвечает положительный тепловой эффект +Q, а эндотермическим – отрицательный тепловой эффект -Q .
    Уравнения химических реакций, в которых приведен тепловой эффект реакции, называют термохимическими. В термохимических уравнениях указывают агрегатное со­стояние веществ (кристаллическое, жидкое, газообразное и т. д.) и могут стоять дробные коэффициенты.
    Тепловой эффект реакции зависит от температуры и давления, поэтому, как правило, его приводят для стандартных условий, т. е. тем­пературы 298 К и давления 101,3 кПа.
    Тепловой эффект химической реакции рассчитывают по термохимическому уравнению. Представленное ниже термохимическое уравнение реакции сгорания водорода в кислороде:
    H2(г) + 1/2 O2(г) = H2О(ж) + 286 кДж
    показывает, что на 1 моль сгоревшего водорода или на 1 моль образовавшейся воды выделяется 286 кДж теплоты (Q = 286 кДж,  Δ Н= -286 кДж). Эта реакция является экзотермической и характеризуется значительным тепловым эффектом. Недаром водород считается эффективным топливом будущего.
    При образовании любого соединения выделяется (поглощается) столько же энергии, сколько поглощается (выделяется) при его распаде на исходные вещества.
    Поэтому реакция разложения воды электрическим током требует затрат энергии и является эндотермической:
    H2О(ж) = H2(г) + 1/2 O2(г)  — 286 кДж (ΔH1 = + 286 кДж).
    Это является следствием закона сохранения энергии.
    Большинство термохимических расчетов основано на важнейшем законе термохимии, которым является закон Гесса. Этот закон, установленный русским ученым Г.И. Гессом в 1840 г., называют также основным  законом термохимии.
    Этот закон гласит:
    тепловой эффект химической реакции зависит только от начального и конечного состояний веществ и не зависит от промежуточных стадий процесса.
    Например, тепловой эффект реакции окисления углерода (графит) в оксид углерода (IV) не зависит от того, проводится ли это окисление в одну стадию (при непосредственном сжигании углерода) до углекислого газа:
    С(тв) + О2 (г)    =   СО2 (г) ,   ΔH1         реакция 1,
    или реакция протекает через промежуточную стадию образования оксида углерода (II):
    С(тв) + ½О2 (г)    =   СО (г) ,   ΔH2        реакция 2
    с последующим дожиганием угарного газа в углекислый газ:
    СО (г) + ½О2 (г)    =   СО2 (г) ,   ΔH3     реакция 3.
    При обоих способах проведения процесса система переходит из одного и того же начального состояния (графит) в одно и то же конечное состояние оксид углерода (IV). В соответствии с законом Гесса тепловой эффект реакции 1 равен сумме тепловых эффектов реакций 2 и 3:
    ΔH1= ΔH2 + ΔH3.
    Используя закон Гесса можно вычислить тепловой эффект промежуточной стадии реакции, если известны общий тепловой эффект реакции и тепловые эффекты других ее промежуточных стадий.

    Пример решения задачи на тепловой эффект.
    Реакция окисления глюкозы в организме может протекать так:
    С6Н12О6 (тв) + 6О2 (г) = 6СО2 (г) + 6Н2О (ж) + 2803 кДж.
    Какое количество теплоты выделится при окислении 800 г глюкозы?
    Решение.
    М (С6Н12О6) = 180 г/моль.
    ν(С6Н12О6) =m/M = 800г/180 г/моль  = 4,44 моль.
    Q1 = ν(С6Н12О6) · Q = 4,44 · 2803 = 12458 кДж.
    Ответ. В результате окисления указанного количества глюкозы выделяется 12 458 кДж теплоты.

  7. homerjsimpson37 Ответить

    Любые химические процессы, а также ряд физических превращений веществ (испарение, конденсация, плавление, полиморфные превращения и др.) всегда сопровождаются изменением запаса внутренней энергии систем. Термохимия– это раздел химии, который занимается изучением изменения количества теплоты в ходе протекания процесса. Одним из основоположников термохимии является русский ученый Г. И. Гесс.
    Тепловым эффектом химической реакцииназывается теплота, которая выделяется или поглощается в ходе химической реакции. Стандартным тепловым эффектом химической реакции называется теплота, которая выделяется или поглощается в ходе химической реакции при стандартных условиях. Все химические процессы можно разделить на две группы: экзотермические и эндотермические.
    Экзотермические– это реакции, при которых происходит выделение теплоты в окружающую среду. При этом запас внутренней энергии исходных веществ (U1) больше, чем образующихся продуктов (U2). Следовательно, ∆U< 0, а это приводит к образованию термодинамически устойчивых веществ. Эндотермическиеэто реакции, при которых происходит поглощение теплоты из окружающей среды. При этом запас внутренней энергии исходных веществ (U1) меньше, чем образующихся продуктов (U2). Следовательно, ∆U > 0, а это приводит к образованию термодинамически неустойчивых веществ. В отличие от термодинамики, в термохимии выделяемую теплоту считают положительной, а поглощаемую – отрицательной. Теплота в термохимии обозначается Q. Единица измерения теплоты – Дж/моль или кДж/моль. В зависимости от условий протекания процесса, различают изохорный и изобарный тепловые эффекты.
    Изохорным (QV) тепловым эффектом называют количество теплоты, которое выделяется или поглощается в ходе данного процесса при постоянном объеме (V = const) и равенстве температур конечного и начального состояния (Т1 = Т2).
    Изобарным (Qр)тепловым эффектом называют количество теплоты, которое выделяется или поглощается в ходе данного процесса при постоянном давлении (р = const) и равенстве температур конечного и начального состояния (Т1 = Т2).
    Для жидких и твердых систем изменение объема мало и можно принять, что Qр » QV. Для газообразных систем
    Qр = QV – ∆nRТ, (4.3)
    где ∆n – изменение числа молей газообразных участников реакции
    ∆n = ånпрод. реакции – ånисх. веществ. (4.4)
    Во всех случаях преобразование части внутренней (химической) энергии в тепловую (или другие виды) и наоборот, тепловой в химическую происходит в строгом соответствии с законом сохранения энергии и первым законом термодинамики.
    В термохимии принято использовать термохимические уравненияэто уравнения химических реакций, в которых в левой части равенства приведены исходные вещества, а в правой – продукты реакции плюс (или минус), тепловой эффект, а также показано агрегатное состояние веществ и их кристаллические формы. Например,

  8. serega1985g Ответить

    Тепловой эффект реакции выражается в килоджоулях (кДж) и обозначается буквой Q.
    Q>0 – для экзотермических реакций;
    Q<0 - для эндотермических реакций.
    Суть теплового эффекта химической реакции напрямую связана с законом сохранения энергии, согласно которому, энергия не возникает из ничего и никуда не девается бесследно, а всего лишь переходит из одного состояния в другое.
    Если в процессе химической реакции происходит выделение энергии, значит, эта энергия была заключена ранее в веществе, вступившем в реакцию, в ходе которой произошло высвобождение этой энергии, которую принято называть внутренней энергией вещества (обозначается U).
    И наоборот, если в ходе реакции энергия была поглощена извне, значит она аккумулировалась в продукте эндотермической реакции в виде внутренней энергии вновь образовавшегося вещества.
    Таким образом, если при образовании вещества было затрачено определенное кол-во энергии, то при его разложении это же кол-во энергии будет выделено. Отсюда можно сделать очень важный вывод – чем больше энергии выделяется при образовании вещества, столько же ее надо затратить и на его разложение. Поэтому, те вещества, при образовании которых было выделено много энергии, трудно поддаются разложению и являются очень устойчивыми (например, многие полимеры).
    Как известно из курса физики, энергия тела складывается из потенциальной и кинетической энергии. В химии кинетическая энергия вещества обусловлена энергией движения его частиц (чем быстрее движутся частицы, тем выше кинетическая энергия вещества); потенциальная энергия определяется силами притяжения и отталкивания между частицами.
    Поскольку любое вещество состоит из некоторого кол-ва частиц, которые находятся в постоянном движении, следовательно, оно обладает неким запасом внутренней энергии. В ходе химических реакций происходит превращение веществ с изменением их внутренней энергии в ту или иную сторону, что сопровождается выделением или поглощением теплоты.
    В ходе химической реакции в молекулах исходных веществ происходит разрыв внутренних связей, что требует определенного кол-ва энергии (поглощение тепла), одновременно с этими процессами, в молекулах продуктов реакции происходит образование новых связей, что сопровождается выделением тепла. Соотношение поглощенного и выделенного тепла в процессе химической реакции и определяет тип всей реакции в целом, является она экзотермической или эндотермической.
    Схематически это можно выразить следующим образом:
    (A-A)+(B-B) = 2(A-B)
    EA+EB = 2EAB
    A-A – химическая связь в молекуле А2;
    В-В – химическая связь в молекуле В2;
    А-В – химическая свзяь в образованной молекуле АВ;
    EA – энергия, поглощаемая при разрыве связи в молекуле А2;
    EВ – энергия, поглощаемая при разрыве связи в молекуле В2;
    EAB – энергия, выделившаяся при образовании новой связи в молекуле АВ;
    Если (EA+EB) < 2EAB - реакция экзотермическая; Если (EA+EB) > 2EAB – реакция эндотермическая;
    Обоначим через U1 кол-во внутренней энергии начального состояния системы (сумму внутренних энергий исходных компонентов реакции), через U2 обозначим кол-во внутренней энергии конечного состояния системы (сумму внутренних энергий продуктов реакции). Разность внутренних энергий конечного и начального состояния системы обозначим ΔU.
    По закону сохранения энергии, если к системе подводится некое кол-во теплоты Q, она будет расходоваться на изменение внутренней энергии системы (ΔU) и на выполнение работы (А):
    Q=ΔU+A, где
    ΔU=U2-U1
    Говоря о работе (A) применительно к химическим реакциям, имеют ввиду работу против внешнего давления земной атмосферы (p). Большинство химических реакций протекают в условиях постоянного давления (p=const), поэтому, работу можно записать, как произведение давления на изменение объёма исходных веществ (V1) и продуктов реакции (V2):
    A=p(V2-V1)=pΔV
    Исходя из принятых обозначений, тепловой эффект химической реакции, которая протекает при постоянном давлении, можно выразить следующим образом:
    Q=(U2-U1)+p(V2-V1)
    Раскрываем скобки и проводим группировку:
    Q=U2-U1+pV2-pV1
    Q=(U2+pV2)-(U1+pV1)
    Сумму в скобках обозначим через букву H, тогда равенство примет следующий вид:
    Q=H2-H1
    H1=U1+pV1
    H2=U2+pV2
    Сумма внутренней энергии вещества и произведения давления на его объем называется энтальпией (H).
    Энтальпия характеризует теплосодержание вещества (его внутреннюю энергию и энергию, затраченную на преодоление сопротивления внешнего давления).
    Исходя из выведенной формулы теплоты через энтальпию, можно сказать, что кол-во выделившегося или поглощенного тепла в ходе химической реакции равно изменению энтальпии полученных продуктов реакции по сравнению с энтальпией исходных веществ.
    Применительно к энтальпии, изменения, происходящие в ходе химической реакции, можно охарактеризовать следующим образом: изменение энтальпии (ΔH) реакции равно разности сумм энтальпий продуктов реакции (ΣH2) и сумм энтальпий ее исходных веществ (ΣH1):
    ΔH=ΣH2-ΣH1
    ΔH<0 - для экзотермических реакций;
    ΔH>0 – для эндотермических реакций;
    Для реакции двух веществ А и В, рассмотренной выше, можно записать:
    ΔH=HАВ-(HА2+HВ2)
    HАВ – энтальпия 1 моль вещества АВ;
    HА2 – энтальпия 1 моль вещества А2;
    HВ2 – энтальпия 1 моль вещества В2.
    Поскольку тепловой эффект (Q) экзотермических реакций положителен, а эндотермических – отрицателен, то:
    -Q=ΔH
    ΔH=-Q
    Из приведенных равенств понятно, что ΔH также измеряется в кДж.
    Q>0; ΔH<0 - для экзотермических реакций;
    Q0 - для эндотермических реакций.
    Тепловой эффект химической реакции (ΔH) зависит от условий (давление и температура), при которых протекает реакция. Поэтому, тепловые эффекты, как правило, приводятся для нормальных условий (н.у.):
    p=1 атмосфера или 101,325 кПа;
    t=25°C или 298 К.
    Молекулярное уравнение химической реакции, в котором указана величина его теплового эффекта, называется термохимическим уравнением.
    S(т)+O2(г)=SO2(г)+297 кДж
    ΔH°=-297 кДж
    Если величина теплового эффекта указана со знаком “плюс” – реакция экзотермическая; если “минус” – эндотермическая.
    В термохимических уравнениях указывается агрегатное состояние исходных веществ и продуктов реакции:
    г – газообразное состояние;
    ж – жидкое состояние;
    т – твердое состояние.
    ВАЖНО! Тепловой эффект реакции, указанный в термохимическом уравнении, относится к мольным кол-вам исходных веществ и продуктов реакции.
    Напомним, что стехиометрические коэффициенты, стоящие перед формулами веществ в уравнении, показывают кол-во их молей. Поскольку, расчет Q принято производить для 1 моля продукта реакции, то в термохимических уравнениях допускаются дробные коэффициенты.
    Примеры решения задач…
    См. далее: Закон Гесса.

Добавить ответ

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *