Термохимия. Второй закон термодинамики. Химическое равновесие. Лекция 2

1.

Лекция 2
Термохимия. Второй закон термодинамики.
Химическое равновесие
• Основные понятия.
• Закон Гесса и его следствия.
• Второй закон термодинамики.

2.

Термохимия
Раздел ТД, изучающий изменение
энергии при протекании химических
процессов, называется химической
термодинамикой или термохимией.

3. Особенности термохимических уравнений:

1. Уравнения записываются с учетом ТД функций
состояния системы (ΔH, Δ S).
2. Учитывается 1 моль вещества, поэтому возможны
дробные коэффициенты.
3. Указываются агрегатные состояния веществ.
4. С ТХ уравнениями могут производиться обычные
алгебраические действия.
Пример: ½ N2(г)+ ½ O2(г)= NO(г),ΔH>0.

4.

Закон Гесса
Частным выражением 1-го начала термодинамики
применительно к химическим процессам является закон
Гесса (1840 г):
Приращение энтальпии (тепловой эффект)
химического процесса в изобарноизотермических условиях зависит только от
природы и состояния реагентов и продуктов
реакции и не зависит от пути протекания
реакции.

5. Первое следствие закона Гесса

Тепловой эффект процесса равен
алгебраической сумме энтальпий образования
продуктов за вычетом алгебраической суммы
энтальпий образования реагентов с учетом их
стехиометрических коэффициентов.
ΔН0проц. = ∑nΔН0обр(прод) - ∑nΔН0обр(реагент),
ΔН0проц.[кДж ·моль-1].

6. Закон Гесса

Энтальпия сгорания, измеренная при
стандартных условиях, называется
стандартной,
обозначается ΔН0сгор.(Х) [кДж · моль-1].
Энтальпии сгорания высших
оксидов равны 0.

7.

Второе следствие закона Гесса:
Тепловой эффект химического процесса равен
алгебраической сумме энтальпий сгорания
реагентов за вычетом алгебраической суммы
энтальпий сгорания продуктов с учетом их
стехиометрических коэффициентов.
ΔН0проц. = ∑nΔН0сгор(реаг.) -∑nΔН0сгор(прод.), [кДж · моль-1]

8. Закон Гесса

Задача 2. Рассчитать тепловой эффект
реакции спиртового брожения глюкозы,
исходя из стандартных энтальпий сгорания:
С6Н12О6 (к) = 2С2Н5ОН(ж) + 2СО2 (г).
ΔН0сгор(С6Н12О6 (к)) = - 2815,78 кДж · моль-1
ΔН0сгор(С2Н5ОН(ж)) = - 1366,9 кДж · моль-1
Решение: по второму следствию закона Гесса:
ΔН0х.р. = ΔН0сгор(С6Н12О6 (к)) - 2ΔН0сгор(С2Н5ОН(ж)) =
- 82 кДж · моль-1.
Реакция экзотермическая.

9.

Пищевая калорийность
1000 кал = 1 ккал
Так... Пончик с калорийностью в 500 ккал на самом деле
содержит 500.000 кал.
(Съешь два, чтобы был миллион!)
9

10. Закон Гесса

Коэффициенты калорийности основных
компонентов пищи равны:
К (белков и углеводов) = 16,5 – 17,2 кДж · г-1,
К (жиров) = 37,7 – 39,8 кДж · г-1.
Первое значение (16,5 и 37,7) – нижняя
граница. Второе значение (17,2 - 39,8) –
верхняя граница.

11. Закон Гесса

Задача . Рассчитайте калорийность 300
граммов порции рыбы, если известно, что в 100 г
этого продукта содержится 12 г белка, 8 г жиров и
0,3 г углеводов. Коэффициенты калорийности
возьмите по нижней границе.
Решение:
К = 3·[16,5 m(б) + 16,5 m(у) + 37,7 m(ж)] [кДж]
К = 1514 кДж (336 кКал)

12. Второе начало термодинамики

Существуют различные
равнозначные по смыслу
формулировки 2-го начала
термодинамики.
М.В. Ломоносов (1850),
Р. Клаузиус, (1850): теплота
не может переходить сама
собой от более холодного
тела к более теплому.