ЩО ТАКЕ ЕНТАЛЬПІЯ ФОРМАЦІЇ? (З ВПРАВАМИ) - ФІЗИЧНІ - 2025

Ентальпія освіти є зміна ентальпії постраждали в освіті одного благаючи з'єднання або речовини в стандартних умовах. Під стандартним тиском розуміється умова тиску, коли реакція пласта здійснюється при атмосферному тиску однієї атмосфери та при кімнатній температурі 25 градусів Цельсія або 298,15 Кельвіна.

Нормальний стан реакційноздатних елементів у пластовій реакції відноситься до найпоширенішого стану агрегації (твердого, рідкого або газового) цих речовин у стандартних умовах тиску та температури.

В реакції утворення сполуки тепло обмінюється з навколишнім середовищем. Джерело: pixabay

Нормальний стан також відноситься до найбільш стійкої алотропної форми цих реакційноздатних елементів у стандартних реакційних умовах.

Ентальпія Н - це термодинамічна функція, яка визначається як внутрішня енергія U плюс добуток тиску Р і об'єм V речовин, які беруть участь у хімічній реакції утворення моленої речовини:

H = U + P ∙ V

Ентальпія має розміри енергії, і в Міжнародній системі вимірювань вона вимірюється в джоулях.

Стандартна ентальпія

Символ ентальпії - Н, але в конкретному випадку ентальпії утворення його позначають ΔH0f, що вказує на зміну, зазнану цією термодинамічною функцією в реакції утворення молю певної сполуки в стандартних умовах.

У позначеннях суперскрипт 0 позначає стандартні умови, а індекс f позначає утворення одного моля речовини, починаючи з реагентів у стані агрегації, та найбільш стабільної алотропної форми реагентів у стандартних умовах.

Теплоутворення

Перший закон встановлює, що теплообмін, що обмінюється в термодинамічному процесі, дорівнює варіації внутрішньої енергії речовин, що беруть участь у процесі, плюс роботи, виконаної цими речовинами в процесі:

Q = ΔU + W

У цьому випадку реакція проводиться при постійному тиску, конкретно при тиску однієї атмосфери, тому робота буде результатом тиску та зміни обсягу.

Тоді теплота утворення певної сполуки, яку ми позначимо Q0f, пов'язана зі зміною внутрішньої енергії та об'єму наступним чином:

Q0f = ΔU + P ΔV

Але пам'ятаючи визначення стандартної ентальпії, ми маємо таке:

Q0f = ΔH0f

Різниця між ентальпією і теплотою пласта

Цей вираз не означає, що теплота пласта та ентальпія пласта однакові. Правильна інтерпретація полягає в тому, що теплообмін, обмінений під час реакції плавлення, спричинив зміну ентропії речовини, що утворюється відносно реагентів, у стандартних умовах.

З іншого боку, оскільки ентальпія є великою термодинамічною функцією, тепло утворення завжди відноситься до одного моля утворюється сполуки.

Якщо реакція пласта екзотермічна, то ентальпія утворення негативна.

Навпаки, якщо реакція пласта ендотермічна, то ентальпія пласта позитивна.

Термохімічні рівняння

У рівнянні термохімічного утворення повинні бути вказані не тільки реактиви та продукти. В першу чергу необхідно, щоб хімічне рівняння було врівноважене таким чином, щоб кількість утвореної сполуки завжди було 1 моль.

З іншого боку, стан агрегації реагентів та продуктів повинен бути зазначений у хімічному рівнянні. У разі необхідності також має бути зазначена алотропна форма тієї ж, оскільки теплота утворення залежить від усіх цих факторів.

У рівнянні термохімічної формації також повинна бути вказана ентальпія пласта.

Давайте розглянемо деякі приклади добре поставлених термохімічних рівнянь:

H2 (g) + ½ O2 (g) → H2O (g); ΔH0f = -241,9 кДж / моль

H2 (g) + ½ O2 (g) → H2O (l); ΔH0f = -285,8 кДж / моль

H2 (g) + ½ O2 (g) → H2O (s); ΔH0f = -292,6 кДж / моль

Важливі міркування

- Усі збалансовані на основі утворення 1 моля продукту.

- Зазначається стан агрегації реагентів і продукту.

- Вказується ентальпія утворення.

Зауважимо, що ентальпія пласта залежить від стану агрегації продукту. З трьох реакцій найбільш стійкою за стандартних умов є друга.

Оскільки важливою є хімічна реакція і, зокрема, реакція пласта, це зміна ентропії, а не сама ентропія, то домовлено, що чисті елементи в їх молекулярній формі та стані природного агрегації в стандартних умовах мають ентропію пласта. нуль.

Ось кілька прикладів:

O2 (г); ΔH0f = 0 кДж / моль

Cl2 (г); ΔH0f = 0 кДж / моль

Na (s); ΔH0f = 0 кДж / моль

C (графіт); ΔH0f = 0 кДж / моль

Розв’язані вправи

-Вправа 1

Знаючи, що для утворення етену (C2H4) необхідно внести 52 кДж тепла на кожен моль і що його реагенти - водень та графіт, напишіть термохімічне рівняння для утворення етену.

Рішення

Спочатку ми піднімаємо хімічне рівняння і врівноважуємо його на основі одного моля етену.

Тоді ми враховуємо, що для забезпечення реакції пласта потрібно забезпечити тепло, що вказує на те, що це ендотермічна реакція, і тому ентропія пласта є позитивною.

2 C (твердий графіт) + 2 H2 (газ) → C2H4 (газ); ΔH0f = +52 кДж / моль

-Вправа 2

У стандартних умовах водень і кисень змішуються в 5-літровій ємності. Кисень і водень реагують повністю без жодного з реагентів, утворюючи перекис водню. 38,35 кДж тепла в реакцію виділялося в навколишнє середовище.

Складіть хімічне та термохімічне рівняння. Обчисліть ентропію утворення перекису водню.

Рішення

Реакція утворення перекису водню:

H2 (газ) + O2 (газ) → H2O2 (рідкий)

Зауважимо, що рівняння вже врівноважене на основі одного моля продукту. Тобто для отримання одного моля перекису водню потрібно один моль водню та один моль кисню.

Але постановка проблеми говорить про те, що водень і кисень змішуються в 5-літровій ємності за стандартних умов, тому ми знаємо, що кожен з газів займає 5 літрів.

Використання стандартних умов для отримання термохімічного рівняння

З іншого боку, за стандартних умов тиск 1 атм = 1,013 х 10⁵ Па та температура 25 ° С = 298,15 К.

У стандартних умовах 1 моль ідеального газу займе 24,47 л, як це можна перевірити з наступного розрахунку:

V = (1 моль * 8,3145 Дж / (моль * К) * 298,15 К) / 1,03 х 10⁵ Па = 0,02447 м³ = 24,47 л.

Оскільки 5 л доступно, то кількість молей кожного з газів визначається:

5 л / 24,47 л / моль = 0,204 моль кожного з газів.

Відповідно до збалансованого хімічного рівняння, утвориться 0,204 молей перекису водню, виділяючи 38,35 кДж тепла в навколишнє середовище. Тобто для утворення однієї молі пероксиду потрібно 38,35 кДж / 0,204 молей = 188 кДж / моль.

Також, оскільки теплота виділяється у навколишнє середовище під час реакції, то ентальпія утворення негативна. Нарешті, виходить таке термохімічне рівняння:

H2 (газ) + O2 (газ) → H2O2 (рідина); ΔH0f = -188 кДж / моль

Список літератури

1. Каштани Е. Ентальпія в хімічних реакціях. Відновлено з: lidiaconlaquimica.wordpress.com
2. Термохімія. Ентальпія реакції. Відновлено з: recursostic.educacion.es
3. Термохімія. Визначення стандартної ентальпії реакції. Відновлено з: quimitube.com
4. Термохімія. Визначення ентальпії формації та приклади. Відновлено з: quimitube.com
5. Вікіпедія. Стандартна ентальпія реакції. Відновлено з: wikipedia.com
6. Вікіпедія. Формування ентальпії. Відновлено з: wikipedia.com