Еще три следствия из закона Гесса - Химическая кинетика, равновесия, термодинамика

    2. Тепловой эффект процесса равен разности между суммами теплот сгорания исходных веществ и продуктов с учетом коэффициентов в уравнении реакции. (при условии, что продукты сгорания одни и те же). 3. Тепловой эффект процесса равен разности между суммами теплот растворения исходных веществ и продуктов с учетом коэффициентов в уравнении реакции. (при условии, что при растворении они дают одни и те же продукты, например, ионы). 4. Тепловой эффект процесса равен разности между суммами теплот атомизации исходных веществ и продуктов с учетом коэффициентов в уравнении реакции.

Почему исходные вещества и продукты переставлены по сравнению с первым следствием? Когда записываем уравнение образования вещества, оно в правой части, а в уравнениях сгорания, растворения, атомизации - в левой.

Второе следствие особенно важно в органической химии. Большинство органических реакций трудно провести до конца и строго по одному уравнению, без побочных продуктов. Зато все органические вещества горят и дают при этом одни и те же продукты.

Пример: определить и сравнить теплоты образования бутана и изобутана.

Реакция 4С(графит) + 5Н2 = н-С4Н10 (или изо-С4Н10) на опыте неосуществима. Как бы мы ни нагревали графит с водородом, в лучшем случае получится метан с примесью других углеводородов, но чистый н-бутан (или изобутан) так не получится. Значит, нужно получить его каким-то другим способом, сжечь и измерить теплоту сгорания. Аналогично измерить теплоты сгорания графита, водорода и далее алгебраически скомбинировать уравнения и тепловые эффекты:

С + О2 = СО2; 1H

Н2 + 0,5 О2 = Н2О; 2H

С4Н10 + 6,5О2 = 4СО2 + 5Н2О; 3H

4

5

-1

4С + 5Н2 = С4Н10; H =

41H + 52H - 3H

Это и есть сумма теплот сгорания исходных веществ минус сумма теплот сгорания продуктов.

Следствие 3 особенно важно в неорганической химии. Большинство солей, оксидов, оснований, все металлы - вещества немолекулярные и сохраняют свою индивидуальность лишь в твердом состоянии, а при растворении в воде, в кислоте или в солевом расплаве превращаются в набор одних и тех же ионов. Теплоты твердофазных реакций измерить трудно, а теплоты растворения - легче.

Пример: определить тепловой эффект реакции

CaO(тв.) + Fe2O3 (тв.) = CaFe2O4 (тв.); H = ?

Эту реакцию можно осуществить практически полно. Но нужно длительное нагревание при высоких температурах, и H реакции незаметно на фоне огромных потоков тепла в печи. Поэтому синтезируем продукт, растворяем его, например, в соляной кислоте (или в подходящем солевом расплаве), растворяем в тех же условиях исходные оксиды и измеряем теплоты растворения.

СаО + 2HCl(водн.) = СаCl2 (водн.) + H2O; 1H

Fe2O3 + 6HCl(водн.) = 2FeCl3(водн.) + 3H2O; 2H

1

1

CaFe2O4 + 8HCl(водн.) = СаCl2 (водн.) + 2FeCl3(водн.) + 4H2O; 3H

-1

CaO + Fe2O3 = CaFe2O4; H = 1H + 2H - 3H

Следствие 4 позволяет, зная теплоты образования сложных веществ, вычислять их теплоты атомизации, поскольку теплоты атомизации простых веществ уже измерены.

Похожие статьи




Еще три следствия из закона Гесса - Химическая кинетика, равновесия, термодинамика

Предыдущая | Следующая