Энергетические эффекты реакций

Сентябрь 9, 2022

Главная
Химия
Энергетические эффекты реакций

Содержание

2. Термохимия — часть физической химии Энергети-ческие эффекты реакций Термо-химия Химичес-кая термоди-намика Физическая химия
3. Объект изучения физической химии Термодинами-ческая система Физическая химия объект изучения Физическая химия применяет физические теории и
4. Химическая термодинамика
5. Задачи химической термодинамики
6. Термо-динами-ческая система Вселенная Окружающая Среда Термодинамическая система Объект изучения физической химии
7. Типы термодинамических систем
8. Типы термодинамических систем
9. Свойства и параметры состояния термодинамической системы Термо-динами-ческая система Параметры состояния: Т, V, P, C, m ...
10. Первое начало термодинамики
11. Первое начало термодинамики И выражает универсальный закон сохранения энергии применительно к задачам термодинамики. 1-я формулировка: энергия
12. Теплота, получаемая Работа, совершаемая системой системой Первое начало термодинамики Внутренняя энергия: - не имеет точки отсчета:
13. - изохорный V = const - изобарный Р = const - изотермический T = const -
14. При изобарном процессе тепловой эффект называется изменением энтальпии или просто энтальпией: Qp = -ΔH Экзотермический процесс
15. Уравнения реакций с указанием энтальпии и агрегатных состояний веществ, называют термохимическими. H2 (г) + 0,5O2 (г)
16. Стандартная энтальпия образования: ΔH0обр или ΔH0f это тепловой эффект образования одного моль вещества из простых веществ
17. Энтальпии всех простых веществ в стандартном состоянии равны нулю Энтальпии некоторых процессов ΔНºf(I2 (т) ) =
18. Стандартная энтальпия сгорания: ΔH0сгор это тепловой эффект сгорания одного моль вещества до образования высших оксидов (органики
19. Стандартная энтальпия разрыва связи или энергия связи: ΔH0св или Есв энергия, поглощаемая при разрыве одного моль
20. Стандартная энтальпия растворения - сумма энтальпий разрушения кристаллической решетки ΔH0реш и энтальпии гидратации ΔH0гидр ΔH0реш >
21. Стандартная энтальпия нейтрализации - тепловой эффект взаимодействия сильной кислоты и сильного основания (щелочи), приводящий к образованию
22. Стандартная энтальпия реакции ΔНºреакции — тепловой эффект реакции определенного числа моль реагентов, задаваемого уравнением реакции при
23. Закон Гесса Герман Иванович Гесс (1802-1850) Окончил Дерптский университет. С 1832 г. профессор химии в Горном
24. Закон Гесса Тепловой эффект процесса зависит только от начального и конечного состояния системы, но не зависит
25. 1) ΔНp = ∑∆Нf продуктов - ∑∆Нf исх. веществ 2) ΔНp = ∑∆Нсгор исх. в-в -
26. Задача: Определите стандартную энтальпию гидратации Na2CO3∙H2O до Na2CO3∙10H2O, если при растворении первого выделяется 10,5 кДж/моль, а
27. Какие процессы протекают самопроизвольно? Е полн Е полн Q
28. Какие процессы протекают самопроизвольно? +∆H -∆H Почему?
29. Какие процессы протекают самопроизвольно? Энтальпия не является критерием, однозначно определяющим направление процесса.
30. Энтропия Энтропия — мера хаоса.
31. Второе начало термодинамики В изолированных системах возможны только такие процессы,при которых происходит рост энтропии. ΔS >
32. Энтропия Постулат Больцмана:
33. Энтропия Людвиг Больцман (1844 — 1906) Австрийский физик, Один из основоположников статистической механики и молекулярно-кинетической теории.
34. Энтропия Расчет энтропии реакции ΔS0р аналогичен расчету ΔН0р: ΔSp = ∑∆Sf продуктов - ∑∆Sf исх. веществ
35. Третье начало термодинамики Энтропия чистого, совершенного кристалла при 0К равна нулю.
36. Энтропийный фактор Чем больше температура, тем больше тепловое движение частиц, тем больше энтропия. Произведение Т на
37. Вероятность протекания процесса Ни энтальпия, ни энтропия не могут порознь предсказать вероятность протекания процесса. Для этого
38. Вероятность протекания процесса Энергия Гельмгольца или изохорно-изотермический потенциал: ΔA0 = ΔU0 - TΔS0
39. Вероятность протекания процесса Если процесс протекает при постоянных P и T, вероятность его протекания определяет энергия
40. Вероятность протекания процесса ΔG0 = ΔH0 - TΔS0 ΔG0 ΔG0 > 0 - процесс термодинамически запрещен
41. Вероятность протекания процесса ΔG0 = ΔH0 - TΔS0 Анализ уравнения Гиббса: Экзотермический процесс, ΔН а) если
42. Вероятность протекания процесса Гиббс Джозайя Уиллард (1839 — 1903) американский физик, физикохимик, математик и механик, один
43. Вероятность протекания процесса ΔG0 можно рассчитать не только по уравнению Гиббса ΔG0 = ΔH0 — TΔS0,
44. Изотерма Вант-Гоффа Энергия Гиббса ΔG0 позволяет не только определять направление процесса, но и оценивать полноту его
45. Изотерма Вант-Гоффа Для любого произвольного процесса dD + eE = lL + bB При наступлении равновесия
47. Скачать презентацию

Слайд 2

Термохимия — часть физической химии
Энергети-ческие эффекты реакций
Термо-химия
Химичес-кая термоди-намика
Физическая
химия

Слайд 3

Объект изучения физической химии
Термодинами-ческая система
Физическая
химия
объект изучения
Физическая химия применяет физические теории

и методы к химическим явлениям.
Она объясняет ПОЧЕМУ и КАК происходит превращение веществ : химические реакции и фазовые переходы.
ПОЧЕМУ — химическая термодинамика
КАК — химическая кинетика

Слайд 4

Химическая термодинамика

Слайд 5

Задачи химической термодинамики

Слайд 6

Термо-динами-ческая система
Вселенная
Окружающая
Среда
Термодинамическая
система
Объект изучения физической химии

Слайд 7

Типы термодинамических систем

Слайд 8

Типы термодинамических систем

Слайд 9

Свойства и параметры состояния
термодинамической системы
Термо-динами-ческая система
Параметры состояния:
Т, V, P, C,

m ...

Свойства системы:
U, Н, S, G

Свойства зависят от параметров, т.е. являются функциями состояния системы.

Термодинамические свойства, наименьшее количество которых необходимо для описания состояния системы, называют независимыми термодинамическими параметрами состояния системы.

Слайд 10

Первое начало термодинамики

Слайд 11

Первое начало термодинамики
И выражает универсальный закон сохранения энергии применительно

к задачам термодинамики.

1-я формулировка: энергия не возникает и не исчезает, а лишь переходит из одной формы в другую.
2-я формулировка: полная энергия Вселенной постоянна ΔЕсист + ΔЕсист = 0
3-я формулировка: чудес не бывает!

Слайд 12

Теплота, получаемая Работа, совершаемая
системой системой
Первое начало термодинамики
Внутренняя энергия:
- не

имеет точки отсчета: U(0) не определена
- функция состояния
- экстенсивная величина
Изменение внутренней энергии системы происходит за счет теплообмена и совершения работы.
Проблема выбора знака величин Q и A.

Слайд 13

- изохорный V = const
- изобарный Р = const
- изотермический T

= const
- аддиабатический ΔQ = 0; ΔS = 0
Большинство химических процессов — изобарные.

Основные термодинамические процессы

Слайд 14

При изобарном процессе тепловой эффект называется изменением энтальпии или просто

энтальпией:
Qp = -ΔH
Экзотермический процесс — теплота переходит из системы в окружающее пространство:
Q > 0; ΔH < 0
Эндотермический процесс — теплота переходит из окружающего пространство в систему:
Q < 0; ΔH > 0

Энтальпия — функция состояния системы

Слайд 15

Уравнения реакций с указанием энтальпии и агрегатных состояний веществ, называют

термохимическими.
H2 (г) + 0,5O2 (г) = Н2О(г) ; ΔH0 = -241,8 кДж/моль
H2 (г) + 0,5O2 (г) = Н2О(ж) ; ΔH0 = -286,8 кДж/моль
H2 (г) + O(г) = Н2О(ж)
ΔH0
Указание на стандартные
условия

Термохимические уравнения

Стандартные условия:
Р = 101325 Па (1 атм)
Т = 25ºС или 298К
ν = 1 моль

Слайд 16

Стандартная энтальпия образования: ΔH0обр или ΔH0f
это тепловой эффект образования

одного моль вещества из простых веществ в их стандартных состояниях.
Na2O (тв) + Н2О(ж) = 2NaОH(тв) ; ΔH01
½ Na2O (тв) + ½ Н2О(ж) = NaОH(тв) ; ΔH02
Na(тв) + ½H2 (г) + ½O2 (г) = NaОH(тв) ; ΔH03
2Na(тв) + H2 (г) + O2 (г) = 2NaОH(тв) ; ΔH04

Энтальпии некоторых процессов

ΔНºf(NaOH) - ?

Слайд 17

Энтальпии всех простых веществ в стандартном состоянии равны нулю
Энтальпии некоторых

процессов

ΔНºf(I2 (т) ) = 0 кДж/моль
ΔНºf(I2 (ж) ) = 22 кДж/моль
ΔНºf(I2 (г) ) = 62,3 кДж/моль

Слайд 18

Стандартная энтальпия сгорания: ΔH0сгор
это тепловой эффект сгорания одного моль

вещества до образования высших оксидов (органики — до СО2 и Н2О)
Теплоты сгорания негорючих веществ — N2, галогены — принимаются равными нулю.
Теплота сгорания топлива характеризует его теплотворную способность.

Энтальпии некоторых процессов

Слайд 19

Стандартная энтальпия разрыва связи или энергия связи: ΔH0св или Есв

энергия, поглощаемая при разрыве одного моль связей двух атомов, находящихся в газообразном состоянии при 298 К.
H—Cl H∙ + ∙Cl
429,7 кДж/моль
ΔНºсв(Е (св) ) = 429,7 кДж/моль

Энтальпии некоторых процессов

Слайд 20

Стандартная энтальпия растворения -
сумма энтальпий разрушения кристаллической решетки ΔH0реш

и энтальпии гидратации ΔH0гидр
ΔH0реш > 0
ΔH0гидр < 0
В зависимости от соотношения этих значений, процесс растворения может быть и экзотермическим, и эндотермическим.

Энтальпии некоторых процессов

Слайд 21

Стандартная энтальпия нейтрализации -
тепловой эффект взаимодействия сильной кислоты и

сильного основания (щелочи), приводящий к образованию одного моль воды.
HCl + NaOH → NaCl + H2O
H+ + Cl- + Na+ + OH-→ Na+ + Cl- + H2O
H+(р) + OH- (р) → H2O (ж); ΔНºнейтр = -55,9 кДж/моль
Для сравнения:
HNO2 + NaOH → NaNO2 + H2O
HNO2 + Na+ + OH-→ Na+ + NO2- + H2O
HNO2 + OH-→ NO2- + H2O ΔНºреакции = ΔНºнейтр ???

Энтальпии некоторых процессов

Слайд 22

Стандартная энтальпия реакции ΔНºреакции — тепловой эффект реакции определенного числа

моль реагентов, задаваемого уравнением реакции при стандартных условиях.
N2 + 3H2 → 2 NH3 ; ΔНºр = -92,38 кДж
Но!
½N2 + 3/2 H2 → NH3 ; ΔНºf(NH3) = -46,19 кДж/моль

Энтальпии некоторых процессов

Слайд 23

Закон Гесса
Герман Иванович Гесс
(1802-1850)
Окончил Дерптский университет.
С 1832 г. профессор химии

в Горном институте в Санкт-Петербурге.
Академик Петербургской Академии наук (1834).
Один из основоположников термохимии.
Занимался вопросами геохимии, разработал русскую химическую номенклатуру, популяризатор химии, педагог.

Слайд 24

Закон Гесса
Тепловой эффект процесса зависит только от начального и конечного

состояния системы, но не зависит от числа и характера промежуточных стадий (1841).

С(графит) + О2 (г) → СО2 (г); ΔНºр = -393,5 кДж
или
1) С(графит) + ½ О2 (г) → СО (г); ΔНºр1 = -110,5 кДж
2) СО (графит) + ½ О2 (г) → СО2 (г); ΔНºр2 = -283,0 кДж
С(графит) + О2 (г) → СО2 (г); ΔНºр = -393,5 кДж

Слайд 25

1) ΔНp = ∑∆Нf продуктов - ∑∆Нf исх. веществ
2)

ΔНp = ∑∆Нсгор исх. в-в - ∑∆Нсгор продуктов
3) ΔНp = ∑Есв исх. в-в - ∑Есв продуктов
Составление «треугольников Гесса».

Следствия из закона Гесса

Слайд 26

Задача:
Определите стандартную энтальпию гидратации Na2CO3∙H2O до Na2CO3∙10H2O, если при растворении

первого выделяется 10,5 кДж/моль, а при растворении второго поглощается 67 кДж/моль.

Следствия из закона Гесса

Слайд 27

Какие процессы протекают самопроизвольно?
Е полн
Е полн
Q

Слайд 28

Какие процессы протекают самопроизвольно?
+∆H
-∆H
Почему?

Слайд 29

Какие процессы протекают самопроизвольно?
Энтальпия не является критерием, однозначно определяющим направление

процесса.

Слайд 30

Энтропия
Энтропия — мера хаоса.

Слайд 31

Второе начало термодинамики
В изолированных системах возможны только такие процессы,при которых

происходит рост энтропии.

ΔS > 0

Когда энтропия достигает максимального при данных условиях уровня, в системе наступает равновесие (тепловая смерть).

Слайд 32

Энтропия
Постулат Больцмана:

Слайд 33

Энтропия
Людвиг Больцман
(1844 — 1906)
Австрийский физик,
Один из основоположников статистической механики

и молекулярно-кинетической теории.

Слайд 34

Энтропия
Расчет энтропии реакции ΔS0р аналогичен расчету ΔН0р:
ΔSp = ∑∆Sf продуктов

- ∑∆Sf исх. веществ
В соответствии с законом Гесса.
Размерность энтропии совпадает с размерностью универсальной газовой постоянной: [Дж∙моль-1∙К-1]
В отличие от стандартной энтальпии образования ΔН0f , стандартная энтропия образования ∆S0f простых веществ не равна нулю.

Слайд 35

Третье начало термодинамики
Энтропия чистого, совершенного кристалла при 0К равна нулю.

Слайд 36

Энтропийный фактор
Чем больше температура, тем больше тепловое движение частиц, тем

больше энтропия.
Произведение Т на ΔS называется энтропийным фактором.
ТΔS — энтропийный фактор.

Слайд 37

Вероятность протекания процесса
Ни энтальпия, ни энтропия не могут порознь предсказать

вероятность протекания процесса.
Для этого требуются дополнительные функции состояния:
Энергия Гельмгольца
И
Энергия Гиббса.

Слайд 38

Вероятность протекания процесса
Энергия Гельмгольца или изохорно-изотермический потенциал:
ΔA0 = ΔU0 -

TΔS0

Слайд 39

Вероятность протекания процесса
Если процесс протекает при постоянных P и T,

вероятность его протекания определяет энергия Гиббса или изобарно-изотермический потенциал системы:
ΔG0 = ΔH0 - TΔS0
Свободная энтальпийный энтропийный
Энергия фактор фактор
Гиббса
От чего свободна энергия Гиббса?

Слайд 40

Вероятность протекания процесса
ΔG0 = ΔH0 - TΔS0
ΔG0 < 0 -

процесс термодинамически разрешен
ΔG0 > 0 - процесс термодинамически запрещен (в прямом направлении, а в обратном разрешен);
ΔG0 = 0 - в системе установилось равновесие.

Слайд 41

Вероятность протекания процесса
ΔG0 = ΔH0 - TΔS0
Анализ уравнения Гиббса:
Экзотермический

процесс, ΔН < 0
а) если ΔS > 0, то ΔG < 0 ВСЕГДА РАЗРЕШЕН (при любой Т)
б) если ΔS < 0, то ΔG < 0, если |ΔH| > |TΔS|; Т < ΔH/ΔS
Эндотермический процесс, ΔН > 0
а) если ΔS > 0, то ΔG < 0, если |ΔH| < |TΔS|; Т > ΔH/ΔS
б) если ΔS < 0, то ΔG > 0 ВСЕГДА ЗАПРЕЩЕН (при любой Т)

Слайд 42

Вероятность протекания процесса
Гиббс Джозайя Уиллард
(1839 — 1903)
американский физик, физикохимик, математик

и механик, один из создателей векторного анализа, статистической физики, математической теории термодинамики.

Слайд 43

Вероятность протекания процесса
ΔG0 можно рассчитать не только по уравнению Гиббса
ΔG0

= ΔH0 — TΔS0,
но и в соответствии с законом Гесса, используя табличные значения ΔG0f веществ:
ΔG0p = ∑∆G0f продуктов - ∑∆G0f исх. веществ

Слайд 44

Изотерма Вант-Гоффа
Энергия Гиббса ΔG0 позволяет не только определять направление

процесса, но и оценивать полноту его прохождения.
Полнота прохождения основывается на взаимосвязи между энергией Гиббса и константой равновесия реакции Кр.

Слайд 45

Изотерма Вант-Гоффа
Для любого произвольного процесса
dD + eE =

lL + bB
При наступлении равновесия ΔG = 0, тогда
или

Энергетические эффекты реакций

Содержание

Термохимия — часть физической химииЭнергети-ческие эффекты реакцийТермо-химияХимичес-кая термоди-намикаФизическая химия

Объект изучения физической химииТермодинами-ческая системаФизическая химияобъект изученияФизическая химия применяет физические теории

Химическая термодинамика

Задачи химической термодинамики

Термо-динами-ческая системаВселеннаяОкружающаяСредаТермодинамическая системаОбъект изучения физической химии

Типы термодинамических систем

Типы термодинамических систем

Свойства и параметры состояния термодинамической системыТермо-динами-ческая системаПараметры состояния:Т, V, P, C,

Первое начало термодинамики

Первое начало термодинамики И выражает универсальный закон сохранения энергии применительно

Теплота, получаемая Работа, совершаемая системой системойПервое начало термодинамикиВнутренняя энергия:- не

- изохорный V = const- изобарный Р = const- изотермический T

При изобарном процессе тепловой эффект называется изменением энтальпии или просто

Уравнения реакций с указанием энтальпии и агрегатных состояний веществ, называют

Стандартная энтальпия образования: ΔH0обр или ΔH0f это тепловой эффект образования

Энтальпии всех простых веществ в стандартном состоянии равны нулюЭнтальпии некоторых

Стандартная энтальпия сгорания: ΔH0сгор это тепловой эффект сгорания одного моль

Стандартная энтальпия разрыва связи или энергия связи: ΔH0св или Есв

Стандартная энтальпия растворения - сумма энтальпий разрушения кристаллической решетки ΔH0реш

Стандартная энтальпия нейтрализации - тепловой эффект взаимодействия сильной кислоты и

Стандартная энтальпия реакции ΔНºреакции — тепловой эффект реакции определенного числа

Закон ГессаГерман Иванович Гесс(1802-1850)Окончил Дерптский университет.С 1832 г. профессор химии

Закон ГессаТепловой эффект процесса зависит только от начального и конечного

1) ΔНp = ∑∆Нf продуктов - ∑∆Нf исх. веществ 2)

Задача:Определите стандартную энтальпию гидратации Na2CO3∙H2O до Na2CO3∙10H2O, если при растворении

Какие процессы протекают самопроизвольно?Е полнЕ полнQ

Какие процессы протекают самопроизвольно?+∆H-∆HПочему?

Какие процессы протекают самопроизвольно?Энтальпия не является критерием, однозначно определяющим направление

ЭнтропияЭнтропия — мера хаоса.

Второе начало термодинамикиВ изолированных системах возможны только такие процессы,при которых

ЭнтропияПостулат Больцмана:

ЭнтропияЛюдвиг Больцман(1844 — 1906)Австрийский физик, Один из основоположников статистической механики

ЭнтропияРасчет энтропии реакции ΔS0р аналогичен расчету ΔН0р:ΔSp = ∑∆Sf продуктов

Третье начало термодинамикиЭнтропия чистого, совершенного кристалла при 0К равна нулю.

Энтропийный факторЧем больше температура, тем больше тепловое движение частиц, тем

Вероятность протекания процессаНи энтальпия, ни энтропия не могут порознь предсказать

Вероятность протекания процессаЭнергия Гельмгольца или изохорно-изотермический потенциал:ΔA0 = ΔU0 -

Вероятность протекания процессаЕсли процесс протекает при постоянных P и T,

Вероятность протекания процессаΔG0 = ΔH0 - TΔS0ΔG0 < 0 -

Вероятность протекания процессаΔG0 = ΔH0 - TΔS0Анализ уравнения Гиббса: Экзотермический

Вероятность протекания процессаГиббс Джозайя Уиллард(1839 — 1903)американский физик, физикохимик, математик

Вероятность протекания процессаΔG0 можно рассчитать не только по уравнению ГиббсаΔG0

Изотерма Вант-Гоффа Энергия Гиббса ΔG0 позволяет не только определять направление

Изотерма Вант-Гоффа Для любого произвольного процесса dD + eE =

Похожие презентации

Термохимия — часть физической химии
Энергети-ческие эффекты реакций
Термо-химия
Химичес-кая термоди-намика
Физическая
химия

Объект изучения физической химии
Термодинами-ческая система
Физическая
химия
объект изучения
Физическая химия применяет физические теории

Термо-динами-ческая система
Вселенная
Окружающая
Среда
Термодинамическая
система
Объект изучения физической химии

Свойства и параметры состояния
термодинамической системы
Термо-динами-ческая система
Параметры состояния:
Т, V, P, C,

Первое начало термодинамики
И выражает универсальный закон сохранения энергии применительно

Теплота, получаемая Работа, совершаемая
системой системой
Первое начало термодинамики
Внутренняя энергия:
- не

- изохорный V = const
- изобарный Р = const
- изотермический T

Стандартная энтальпия образования: ΔH0обр или ΔH0f
это тепловой эффект образования

Энтальпии всех простых веществ в стандартном состоянии равны нулю
Энтальпии некоторых

Стандартная энтальпия сгорания: ΔH0сгор
это тепловой эффект сгорания одного моль

Стандартная энтальпия растворения -
сумма энтальпий разрушения кристаллической решетки ΔH0реш

Стандартная энтальпия нейтрализации -
тепловой эффект взаимодействия сильной кислоты и

Закон Гесса
Герман Иванович Гесс
(1802-1850)
Окончил Дерптский университет.
С 1832 г. профессор химии

Закон Гесса
Тепловой эффект процесса зависит только от начального и конечного

1) ΔНp = ∑∆Нf продуктов - ∑∆Нf исх. веществ
2)

Задача:
Определите стандартную энтальпию гидратации Na2CO3∙H2O до Na2CO3∙10H2O, если при растворении

Какие процессы протекают самопроизвольно?
Е полн
Е полн
Q

Какие процессы протекают самопроизвольно?
+∆H
-∆H
Почему?

Какие процессы протекают самопроизвольно?
Энтальпия не является критерием, однозначно определяющим направление

Энтропия
Энтропия — мера хаоса.

Второе начало термодинамики
В изолированных системах возможны только такие процессы,при которых

Энтропия
Постулат Больцмана:

Энтропия
Людвиг Больцман
(1844 — 1906)
Австрийский физик,
Один из основоположников статистической механики

Энтропия
Расчет энтропии реакции ΔS0р аналогичен расчету ΔН0р:
ΔSp = ∑∆Sf продуктов

Третье начало термодинамики
Энтропия чистого, совершенного кристалла при 0К равна нулю.

Энтропийный фактор
Чем больше температура, тем больше тепловое движение частиц, тем

Вероятность протекания процесса
Ни энтальпия, ни энтропия не могут порознь предсказать

Вероятность протекания процесса
Энергия Гельмгольца или изохорно-изотермический потенциал:
ΔA0 = ΔU0 -

Вероятность протекания процесса
Если процесс протекает при постоянных P и T,

Вероятность протекания процесса
ΔG0 = ΔH0 - TΔS0
ΔG0 < 0 -

Вероятность протекания процесса
ΔG0 = ΔH0 - TΔS0
Анализ уравнения Гиббса:
Экзотермический

Вероятность протекания процесса
Гиббс Джозайя Уиллард
(1839 — 1903)
американский физик, физикохимик, математик

Вероятность протекания процесса
ΔG0 можно рассчитать не только по уравнению Гиббса
ΔG0

Изотерма Вант-Гоффа
Энергия Гиббса ΔG0 позволяет не только определять направление

Изотерма Вант-Гоффа
Для любого произвольного процесса
dD + eE =