В термохимических расчётах теплоты реакций, как правило, определяются для стандартных условий, для которых формула (2.1) приобретает вид:

Н^°₂₉₈ = (сН^° _{298,обр,С} + dН^° _298,обр,D) — (аН^° _298,о6р,A + bН^° _{298, обр,В}) (2.2)

где Н°₂₉₈ — стандартная теплота реакции в кДж (стандартность величины указывается верхним индексом "О" ) при температуре 298К. а Н° _298,обр. — стандартные теплоты (энтальпии) образования соединений также при температуре 298К. Значения Н°298,обр. определены для всех соединений и являются табличными данными.²⁾

Пример 2.1. Расчёт стандартного теплового эффекта реакции, выраженной уравнением:

СаСО₃(т) =СаО(т) + СО₂(г).

В соответствии со следствием из закона Гесса записываем:

Н⁰298 = (Н^° _{298,обр,С аО} + Н^° _{298,обр.СО2}) — Н° _{298,обр,СаСО3}

Подстановка в записанную формулу табличных значений стандартных теплот образования соединений приводит к следующему результату:

Н°₂₉₈ = ((-635,1) + (-393,51)) — (-1206) = 177,39 кДж.

Как видно, Н°₂₉₈ ^>0, что указывает на эндотермический характер данной реакции.

В термохимии тепловые эффекты принято указывать в уравнениях реакций. Такие уравнения с обозначенным тепловым эффектом называются термохимическими.

Термохимическое уравнение рассматриваемой реакции записывается:

СаСО₃(т) = СаО(т) + СО₂(г); Н°₂₉₈ = 177,39 кДж.

Пример 2.2. Расчёт стандартной теплоты реакции выраженной уравнением:

4NH 3(г) + 5О₂(г) = 4NO(г) + 6Н₂О(г).

Согласно следствию из закона Гесса записываем³⁾:

Н°₂₉₈ = (4Н°_{298,обр.NО} + 6Н^°_{298,обр,H2O}) — 4Н° _298,об,NH3

Подставив табличные значения стандартных теплот образования соединений, представленных в формуле, получим: Н°₂₉₈ = (4(90,37) + 6(-241,84)) — 4(-4б,19) = - 904.8 кДж.

Отрицательный знак теплоты реакции указывает на экзотермичность процесса.

Записываем термохимическое уравнение данной реакции

4NH₃(г) + 5О₂(г) = 4NO(г) + 6Н₂О(г); Н°₂₉₈ = - 904,8 кДж

Тепловой эффект в термохимическом уравнении относится к количествам веществ, обозначенным стехиометрическими коэффициентами. Так, в рассмотренном примере 2.2.запись Н°₂₉₈ = - 904,8 кДж означает, что такое количество теплоты выделяется, если взаимодействуют 4 моля NНз с 5 молями О₂, в результате чего образуется 4 моля NO и 6 молей Н₂О. Если же количества участников реакции будут иными, другим будет и значение теплового эффекта. _______________________________________________________________________

¹⁾ Состояния веществ в уравнениях реакций указываются с помощью буквенных индексов: (к) — кристаллическое, (т) — твёрдое, (ж) — жидкое, (г) — газообразное, (р) — растворённое.

²⁾ По определению, Н°_298,обр. простых веществ равны нулю.

³⁾ Н°_{298,обр,О2} в формуле не фигурирует ввиду её равенства нулю.

Пример 2.3. Расчёт теплоты реакции, рассмотренной в. примере 2.2., если:

а) в реакции участвуют 2 моля О₂;

Ь) в реакции участвуют 34г. NН_з;

с) в реакции образуется 11,2л. NO.

Пусть х — неизвестное значение теплового эффекта, которое находится из следующих пропорций:

а) Решается пропорция: 2/5 = х (-904,8). Откуда х = 2(-904,8)/5 = - 361,92 кДж.

b) По массе 1 моль NH₃ равен 17г. (масса 1 моля в граммах численно равна сумме атомных масс). Следовательно, число молей NH₃, участвующих в реакции, равно:

п = 34/17 = 2. Согласно этому составляем пропорцию: 2/4 = х/(-904,8). Откуда х = 2(-904,8)/4 = - 452,4 кДж.

с) В соответствии с законом Авогадро, 1 моль любого газа при нормальных условиях занимает объём 22,4 литра. Поэтому число молей NO образующихся в реакции, равно:

п = 11,2/22,4 = 0,5. Составляем пропорцию: 0,5/4 = х/(-904,8). Откуда х = 0,5(-904,8)/4 = -113,1 кДж.

Тепловые эффекты реакций зависят от условий их протекания, однако эта за­висимость выражена слабо. В интервале температур и давлений, имеющем практическое значение, изменение величины теплоты реакций, как правило, не превышает 5%. Поэтому в большинстве термохимических расчётов для любых условий величину теплоты реакции принимают равной стандартному тепловому эффекту.