- •Б.Я. Брянский, т.А. Калинина
- •1.1. Основные понятия химической термодинамики 7
- •1. Конспект теоретического материала
- •1.1. Основные понятия химической термодинамики
- •1.1.1. Термодинамическая система
- •1.1.2. Состояния, свойства термодинамической системы.
- •1.2.1. Уравнение состояния термодинамической системы. Нулевой
- •1.2.2. Идеальный газ и его уравнение состояния
- •1.2.3. Реальный газ и его уравнения состояния
- •В критической точке одному давлению соответствует не три объёма, а один (см. Рис.1). Следовательно, для этой точки кубическое уравнение принимает следующий вид:
- •1.3. Первый закон термодинамики
- •1.3.1. Функции состояния и формы обмена энергией
- •1.3.2. Содержание первого закона термодинамики
- •1. При поглощении теплоты система увеличивает внутреннюю энергию и совершает работу:
- •2. При уменьшении внутренней энергии система выделяет теплоту и совершает работу:
- •1.3.3. Расчёт работы
- •1.3.4. Расчёт теплоты. Теплоёмкость
- •1.3.5. Адиабатический процесс
- •1.4. Начальные понятия термохимии
- •1.4.1. Тепловой эффект химической реакции с точки зрения
- •1.4.2. Стандартные молярные энтальпии (смэ) реакций и фазовых
- •1.5. Термохимические расчёты
- •1.5.1. Расчёт стандартной энтальпии реакции через стандартные энтальпии образования участников реакции
- •1.5.2. Расчёт стандартной энтальпии реакции через стандартные энтальпии сгорания участников реакции
- •1.5.3. Расчёт стандартной энтальпии реакции через энергии связей участников реакции
- •1.5.4. Расчёт стандартной энтальпии решётки (цикл Борна-Габера)
- •1.5.5. Расчёт стандартной энтальпии гидратации и
- •1.5.6. Расчёт энтальпии реакции при произвольной температуре
- •1.5.7. Связь энтальпии реакции с изменением внутренней энергии
- •1.6. Энтропия и второй закон термодинамики
- •1.6.1. Энтропия и её статистический смысл
- •1.6.2. Второй закон термодинамики
- •1.6.3. Расчёты изменения энтропии в равновесных процессах
- •1.7. Применение второго закона термодинамики к неизолированным изотермическим системам
- •1.7.1. Энергии Гельмгольца и Гиббса
- •1.7.2. Расчёт энергии Гиббса реакции
- •1.7.3. Термодинамические потенциалы. Соотношения Максвелла
- •1.8. Закон действующих масс
- •1.8.1. Химический потенциал. Фундаментальное уравнение Гиббса
- •1.8.2. Вывод закона действующих масс
- •1.8.3. Принцип Ле Шателье – Брауна
- •2. Лабораторные работы по термохимии
- •2.1. Общие замечания.
- •2.2. Определение постоянной калориметра
- •2.3. Лабораторная работа 1. Определение парциальной мольной энтальпии растворения вещества
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •2.4. Лабораторная работа № 2. Определение теплоты реакции нейтрализации сильной кислоты сильным основанием
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •2.5. Лабораторная работа № 3. Определение теплоты диссоциации слабой кислоты
- •Порядок выполнения работы
- •1. Определяют постоянную калориметра (см. П.2.1).
- •3. Определение теплоты реакции нейтрализации (Qнейтр) проводят по методике предыдущей лабораторной работы или используют табличные данные (по указанию преподавателя).
- •8. Рассчитывают теплоту реакции нейтрализации соляной кислоты гидроксидом натрия (Qнейтр) по методике предыдущей работы, либо используют справочные данные.
- •Контрольные вопросы
- •2.6. Лабораторная работа № 4. Определение теплоты гидратообразования соли
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •2.7. Лабораторная работа № 5. Определение теплоты реакции окисления щавелевой кислоты перманганатом калия
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •2.8. Лабораторная работа № 6. Определение теплоты испарения органических жидкостей
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •5. Рассчитайте изменение внутренней энергии при испарении 1 моль органической жидкости, теплоту испарения которой вы определили экспериментально.
- •3. Рекомендации к практическим занятиям
- •3.1. Рекомендации для успешного решения задач
- •3.2. Материалы к практическим занятиям
- •3.2.1. Уравнения состояния идеальных и реальных газовых систем
- •3.2.2. Первый закон термодинамики. Вычисление внутренней энергии,
- •3.2.3. Тепловой эффект химической реакции. Закон Гесса. Зависимость теплового эффекта от температуры. Формула Кирхгофа
- •3.2.4. Второй закон термодинамики. Вычисление изменения энтропии в различных процессах. Расчёт абсолютной энтропии веществ
- •3.2.5. Термодинамические потенциалы. Соотношения Максвелла
- •3.2.6. Закон действующих масс. Расчёт равновесного состава
- •3.2.7. Уравнение изотермы химической реакции
- •3.2.8. Зависимость константы равновесия от температуры. Уравнения
- •3.2.9. Методы расчета константы равновесия и энергии Гиббса реакции
- •4. Методические рекомедации и справочные материалы
- •4.1. Основные правила работы при проведении лабораторных работ по термохимии
- •4.2. Основные правила построения и оформления графиков
- •4.3. Рекомендации по применению международной системы единиц си
- •4.4.Таблицы физико-химических данных
- •Литература
- •Дополнительная
- •Часть 1 Издательство ОмГу
- •644077, Г. Омск, пр. Мира, 55а, госуниверситет
Порядок выполнения работы
1. В кипятильник через патрубок 5 наливают исследуемую жидкость до уровня примерно на 1-2 см ниже патрубка 6 и закрывают его пробкой. К нижней части холодильника присоединяют коническую колбочку.
2. Включают выпрямитель 7 в сеть. Затем на панели выпрямителя рукоятку 10 выводят до отказа против часовой стрелки. Выключатель 11 ставят в положение J , после чего загорится лампочка, свидетельствующая о включении выпрямителя. Рукоятку 12 ставят на «+», рукоятку 13 – в положение П, а 14 – в положение J. Вращая рукоятку 10 по часовой стрелке, устанавливают заданное преподавателем напряжение. Грубые значения напряжения и тока показывают приборы на панели выпрямителя, точные значения –вольтметр 8 и амперметр 9.
3. Примерно через 5 минут после начала кипения жидкости, когда установится постоянная скорость стекания конденсата, заменяют подставленную колбу взвешенной с точностью до 0,01 г, и одновременно включают секундомер. Конденсат собирают в течение 200 с (точно!). В это время записывают показания вольтметра 8 и амперметра 9. После этого заменяют взвешенную колбу первой (не взвешенной). Изменяют напряжение по указанию преподавателя с помощью ручки 6.
4. Примерно через 5 минут, когда установится постоянная скорость стекания конденсата при увеличенной мощности, заменяют подставленную колбу второй (взвешенной), одновременно включив секундомер. Снова собирают конденсат 200 с (точно!), записывая показания приборов. После этого вновь заменяют взвешенную колбу не взвешенной и немедленно выключают ток.
5. После выключения тока взвешивают колбы с конденсатом с точностью до 0,01 г.
Примечание: В конце опыта уровень жидкости должен быть не менее, чем на 3 см выше спирального нагревателя. Если почему-либо во время опыта выкипит слишком много жидкости, опыт следует прервать, выключив источник тока, долить необходимое количество исследуемой жидкости и продолжить выполнение работы.
6. Результаты измерений заносят в таблицу 2.2.
Таблица 2.2. Результаты измерений
Опыт |
Показания вольтметра, дел.шкалы |
Напря-жение, В |
Показания амперметра, дел.шкалы |
Сила тока, А |
Мощ-ность, Вт |
Масса колбы с конден-сатом, г |
Масса пустой колбы,г |
Масса конден-сата,г |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
7 . Вычисляют удельную теплоту испарения по уравнению (2-3).
8. Вычисляют молярную теплоту испарения исследуемой жидкости:
Q = L·M,
где М – молярная масса вещества, г/моль.
9. Сравнивают полученный результат со справочным значением и рассчитывают относительную ошибку.
Контрольные вопросы
1. Дайте определение понятий «стандартная удельная теплота испарения» и «стандартная молярная теплота испарения».
2. Можно ли рассчитать теплоту испарения по приведённой методике на основании данных только одного проведенного опыта?
3. Перечислите, какие фазовые переходы относятся к фазовым переходам первого рода?
4. Рассчитайте молярную теплоту испарения изучаемого органического вещества при Т= 298 К, пользуясь таблицами термодинамических величин.