1. Закон Лавуазье-Лапласа — теплота образования сложного вещества

равна по абсолютной величине и обратна по знаку теплоте его разложения.

2. Закон Гесса — тепловой эффект процесса не зависит от пути его про-

текания и числа его стадий, а зависит от начального и конечного состояния

системы, или суммарный тепловой эффект многостадийного процесса (

∆H сум⁾

10

равен алгебраической сумме тепловых эффектов отдельных стадий (

∆Hсум = ∑∆H_i.

∆H_i), т.е.

(13.6)

Из закона Гесса следует, что суммарный тепловой эффект химической ре-

акции при стандартных условиях равен разности между суммой теплот об-

разования продуктов реакции и суммой теплот образования исходных ве-

ществ с учетом стехиометрических коэффициентов, стоящих в уравнении

реакции

∆

0

= ∑ ∆

0

− ∑ ∆⁰

,

H₂₉₈

nґ Hобр.кон

n′ Hобр.исх

(13.7)

где nґ и n′ — стехиометрические коэффициенты, стоящие в уравнении реак-

ции;

0

∆Hобр.кон^,

кДж/моль.

0

∆Hобр.исх

—энтальпии образования конечных и исходных веществ,

Численное значение теплового эффекта зависит от природы веществ, их аг-

регатного состояния, температуры и числа молей веществ, участвующих в реак-

ции.

Зависимость теплового эффекта от температуры выражается уравнени-

ем Кирхгофа:

0

0

+ ∆

0

∆H_T= ∆H

C

(T 298)

0

298

0

P 298

− ∑

0

,

(13.8)

где

∆C_P= ∑ n C

P кон

n C

P исх

(13.9)

0

0

— изобарные мольные теплоемкости конечных и исходных

C_Pкон^, C_Pисх

веществ, измеренные при стандартных условиях, Дж/моль·К (табл. 1, приложе-

ние).

При расчете изменения теплоемкости химической реакции (

0

∆C_P

) условно

принято, что теплоемкость веществ не зависит от температуры (

Пример

( ) ).

C_P≠ f T

Рассчитать тепловой эффект реакции, протекающей по уравнению

4НСl₍г)+О₂₍г) = 2Н₂О₍г)+2Cl₂₍г) при температуре 500 К и постоянном давлении. Из-

менится ли численное значение теплового эффекта, если реакцию проводить при

постоянном объеме ( V const= ) и T 500 K= ?

Решение

Тепловой эффект реакции при T 500 K рассчитаем по уравнению (13.8),

при этом зависимостью теплоемкости от температуры пренебрегаем.

11

∆

0

= ∆

0

+ ∆

0

.

H

500

H

298

CP 298 (500 298)

Используя выражение (13.7) и данные из прил., табл. 1, рассчитаем тепловой эф-

фект при 298 К:

∆

0

= ∆

0

+ ∆

0

− ∆

0

− ∆H⁰

=

H₂₉₈

2 H_{H O}2^{( )}

2 H_Cl2^{( )}

4 H_HCl( )

O

2

= ⋅ −

− = −114,38 кДж.

2 ( 241,81) 0 4 ( 92,31) 0

Изменение теплоемкости

данных из прил., табл. 1:

0

∆CP 298

рассчитаем по уравнению (13.9) с учетом

∆C⁰

P 298

= 2C⁰

P H O₂( )

+ 2C⁰

P Cl₂( )

− 4C⁰

P HCl( )

− C⁰

P O₂

=

= ⋅

−

= −10,85 Дж / К.

Тогда:

2 33,61 2 33,93 4 29,14 29,37

0

∆H₅₀₀

= −114380 ( 10,85) (500 298) = −116,57 кДж .

Если реакцию проводить при постоянном объеме ( V const ), то необходимо

рассчитать

∆U₅₀₀0_.Пользуясь выражением (13.5), запишем

∆

0

= ∆

0

− ∆ T

U₅₀₀

H₅₀₀

n R

Определим изменение числа молей газообразных веществ в реакции:

∆ = − = −n 4 5 1

0

= −

( )

3

Ответ:

. Тогда

∆U₅₀₀

116,57

1 8,31 10− ⋅ 500 = −112,42 кДж .

0

∆H₅₀₀

= −116,57 кДж . Если реакцию проводить при постоянном объеме, то

тепловой эффект станет равным

0

∆U₅₀₀

= −112,42 кДж .