Энтальпия и термохимические реакции
Энтальпия и термохимические реакции
Физико-химические изменения делаются под постоянным давлением. Полученное или потерянное тепло в реакциях под постоянным давлением называется «изменением энтальпии ». Энтальпия - это полная кинетическая и потенциальная энергия частиц вещества. Обозначается буквой «Н». Энтальпия вещества не может быть измерена, однако, изменение энтальпии может быть измерено. Мы можем найти изменение энтальпии, как указано ниже;
Реактивы → Продукты
Если HR - энтальпия реагентов, а HP - энтальпия продуктов, изменение энтальпии становится ∆H=HP-HR
- В экзотермических реакциях ЧСС больше, чем НР, поэтому изменение энтальпии становится отрицательным
HP<HR так; ∆H<0
- Поскольку эндотермические реакции поглощают тепло, HP> HR и изменение энтальпии становятся положительными.
HP>HR так; ∆H>0
Изменение энтальпии зависит от температуры и давления. Таким образом, вы должны сравнить изменения энтальпии реакций при той же температуре и давлении.
Изменение энтальпии при давлении 1 атм и температуре 25 ° С называется «стандартным изменением энтальпии ».
В эндотермических реакциях энтальпия системы увеличивается. Например, энтальпия воды больше, чем энтальпия льда при той же температуре. График, приведенный ниже, показывает энтальпию эндотермических реакций;
В экзотермических реакциях;
Термохимические реакции
Реакции, показывающие как изменения веществ, так и энергии, называются термохимическими реакциями. Примеры термохимических реакций;
- Экзотермическая реакция;
C(s) +O2(g) → CO2(g) ; ∆H= -94 ккал
Эта реакция говорит нам, что 1 моль C (s) реагирует с 1 моль O2 (s) и производит 1 моль CO2, и выделяется 94 ккал тепла. Реакция становится;
C(s) +O2(g) → CO2(g) + 94 ккал
- Эндотермическая реакция;
2H2O(g) → 2H2(g) + O2(g) ; ∆H=116 ккал
Эта реакция объясняет нам, что 2 моля H2O поглощают тепло и разлагаются на 2 моля H2 и O2.
2H2O(g) + 116 ккал → 2H2(g) + O2(g)
Свойства термохимических реакций
- Коэффициенты перед каждым элементом показывают количество молей веществ, а данное значение ΔH показывает тепло, выделяемое или поглощаемое реакцией, уравновешенной этими числами.
Пример: Найти тепло, выделяемое при реакции, в которой 2 моль CH4 и 2 моль Cl2 реагируют с образованием CCl4 и HCl.
CH4(g) + 4Cl2(g) → CCl4(g) + 4HCl(g) + 104 ккал
Решение:
Реакция, приведенная выше, уравновешена для 1 моль CH4, мы должны сначала найти ограничивающее вещество.
1 моль CH4 реагирует с 4 моль CCl4
? моль CH4 реагирует с 2 моль CCl4
¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯
?= 0,5 моль CH4
2-0,5 = 1,5 моль CH4 не используется в этой реакции, поскольку Cl2 является ограничивающим фактором.
Выделение тепла в результате реакции рассчитывается с учетом ограничивающих факторов;
4 моль Cl2 выделяют 104 ккал тепла
2 моля Cl2 высвобождают? ккал тепла
¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯
? = 52 ккал тепла выделяется при реакции 2 моль Cl2. Если вы умножаете реакцию на число «n», то вы должны умножить значение ΔH также на «n».
Пример:
CO(g) + 1/2O2(g) → CO2(g) ; ∆H=-68 ккал
Когда мы умножаем реакцию на 2;
2CO(g) + O2(g) → 2CO2(g) ; ∆H=2(-68)=-136 ккал
- Если направление термохимической реакции изменяется, то знак ΔH также изменяется.
Пример:
2H2O(g) → 2H2(g) + O2(g) ∆H=116 ккал
2H2(g) + O2(g) → 2H2O(g) ∆H=-116 ккал
Как видно из примера, когда мы меняем направление реакции, знак изменения энтальпии также меняется.
- Поскольку ∆H зависит от состояний веществ, вы должны записывать состояния веществ в термохимических реакциях.
H2(g) + 1/2O2(g) → H2O(g) ∆H=-58 ккал
H2(g) + 1/2O2(g) → H2O(l) ∆H=-68 ккал
Как видно из примеров, энтальпия воды в жидком состоянии ниже, чем энтальпия воды в газовом состоянии.