Термохимические расчеты

Закон Гесса: тепловой эффект реакции зависит от природы и состояния исходных веществ и конечных продуктов, но не зависит от пути реакции. Из закона Гесса вытекает следствие, которое позволяет рассчитать тепловой эффект химической реакции.

Следствие из закона Гесса: энтальпия химических реакций равна сумме энтальпий образования продуктов реакций за вычетом суммы энтальпий образования веществ исходных с учетом их стехиометрических коэффициентов.

Тепловой эффект реакции:

bВ + dD = lL + mМ (2.11)

рассчитывается по уравнению:

Δ _rН ⁰ = l D_¦ Н ⁰ (L) + m D_¦ Н ⁰ (M) – d D_¦ Н ⁰(D) – b D_¦ Н ⁰(B). (2.12)

Пример 1. Определите стандартный тепловой эффект реакции по-лучения водорода из природного газа:

СН₄ + 2Н₂О_(Г) = СО₂ + 4Н₂.

Δ _rН ⁰ = D_¦ Н ⁰ (СО₂) – D_¦ Н ⁰(СН₄) – 2 D_¦ Н ⁰ (Н₂О_(г)).

Решение. Подставляя значения величин энтальпий образования из прил. 1 (в кДж/моль), получаем:

Δ _rН ⁰ = 1моль (–393,51 кДж/моль) – 1 моль (–74,85 кДж/моль) – – 2 моль (241,82 кДж/моль) = 164,98 кДж.

Ответ: Δ _rН ⁰ = 164,98 кДж.

Можно также рассчитать значение энтальпии образования одного из исходных веществ или продуктов реакции, если известны энтальпии образования остальных реагентов и энтальпия химической реакции. Например, энтальпию образования вещества М в уравнении (2.12) можно определить по видоизмененному уравнению:

D_¦ Н ⁰ _M = (Δ _rН ⁰ – l D_¦ Н ⁰ _L + d D_¦ Н ⁰ _D + b D_¦ Н ⁰ _B) / m. (2.13)

Пример 2. Рассчитайте стандартную энтальпию образования про-пана С₃Н₈, если стандартная энтальпия реакции его сгорания равна D _rН ⁰ = –2043,86 кДж.

Решение. С₃H₈ + 5O₂ = 3СO₂ + 4Н₂O_(Г).

В соответствии с уравнением (2.13) запишем:

D_¦ Н ⁰( С₃Н₄) = 3 D_¦ Н ⁰ (СО₂) + 4 D_¦ Н ⁰(Н₂О _(г)) – Δ _rН ⁰.

Подставив значение D_¦ Н ⁰ и справочные данные, получим:

D_¦ Н ⁰(С₃Н₈) = 3 моль(–393,51 кДж/моль) + 4 моль (–241,82 кДж/моль) – – (–2043,86 кДж) / 1 моль = –103,85 кДж/моль.

Ответ: D_¦ Н ⁰ (С₃Н₈) = –103,85 кДж/моль.