Химическая термодинамика. Изохорный тепловой эффект химической реакции. Внутренняя энергия.

Протекание химической реакции сопровождается изменением внутренней энергии реагирующих систем. Если внутренняя энергия системы уменьшается (ΔU< 0) , то реакция протекает с выделением эн.(экзотерм реакц). Если же ΔU - системы возрастает (ΔU >0), то процесс сопровождается поглощением энергии из внешней среды(эндотерм реакц).Если в результате протекания химической реакции система поглотила количество теплоты Q и совершила работу А,то изменение внутренней энергии ΔU опрделяется уравнением: ΔU=Q-A. Согласно закону сохранения энергии, ΔU зависит только от начального и конечного состояний системы, и не зависит от способа осуществления процесса,а Q и А будут различаться.

Если реакция протекает при постоянном объеме ΔV=0,(изохорный процесс),то работа расширения системы (А=PΔV) равна нулю. Если при этом не совершаются и другие виды,то ΔU=Qv ,где Qv тепловой эффект реак-(кол-во поглощен с-мой теплоты), при пост объеме. В случае экзотермической реакции Qv<0, для эндотермич. реакции Qv>0.

Эквивалент. Закон эквивалентов. Расчет молярных масс эквивалентов простых и сложных в-в.

Эквивалентом веществав-ва называется такое его количество, которое соединяется с 1 молем атомов водорода или замещает то же количество атомов водорода в химических реакциях.Эквивалентной массой называется масса 1 эквивалента веществав-ва.{HCl 35/1=35г/моль}

Для определения эквивалента (эквивалентной массы) элемента необязательно исходить из его соединения с водородом.

{5,6 г железа экв-ны, 3,2г серы }

{ЭFeг/моль 16 г/моль}

MэкВ–это отношние массы в-ва В кчислу эквал-тов в-ва MэкВ =mB/nB*z г/моль z-число эквивал-ти

Эквивалент (эквивалентную массу) можно вычислить по составу соединения данного элемента с любым другим, эквивалент которого известен.

На основе закона эквивалентов можно ввести следующиеМолярная масса эквивал=отношиния Mr в-ва

К числу эквалентности MэкВ= Mr/z

Фор-мулы для вычисления эквивалентны-х масс сложных вещест-в: Моксид-кисл-основ-соли/Число атомов элемента•*вал.ентность элемент. |Основность кислоты|Кислотность основания|число атомов металла•*валентность. мета._лла М=ММолМасСоед

Закон эк| Массы(обьёмы) реагирующ друг с другом в-в прапорциональны молярным массам эквивал-тов (обьёмам) молярных масс экви-тов.

| mА/mВ=MэкА/MэкВ | mА/VВ=MэкА/VэкВ

Эквивалентным объемом называется объем, занимаемый при данных условиях 1 эквивалентом веществав-ва.

Mэк(H3PO4)=98/3|Mэк(AL2(SO4)3)=342/3*2|Mэк(Mn2O7)=227/2*7

Значение эквивалентного объема вещества, находящегося в газообразном состоянии, можно найти, зная, что в мольном объеме любого газа, состоящего из одноатомных молекул, содержится 1 моль атомов, состоящего из двухатомных молекул-2 моля атомов итд{Так,в 22,4л Н2 содержится при нормальных условиях 2 моля атомов водорода. Поскольку эквивалент водорода равен 1 моль, то в 22,4 л Н2 содержатся 2 эквивалента водорода; значит, эквивалентный объем водорода равен 22,4/2= 11,2 л/моль.}

ОСНОВНЫЕ ГАЗОВЫЕ ЗАКОНЫ

Состояние газа характеризуется его температурой, давлением и объемом. Если температура газа равна 0°С, а давление равно нормальному атмосферному (101,325 кПа нлн 760 мм рт. ст.), то условия, при которых находится газ, называют нормальными. Объем, занимаемый газом при этих условиях, принято обозначать через V0, а давление через P0.Согласно закону Бойля-Мариотта, при постоянной температуре давление, производимое данной, массой газа, обратно пропорционально объему газа: Р2/Р1=V1/V2 или PV=const||При постоянном объеме давление газа изменяется прямо пропорционально абсолютной температуре P1/T1= P2/T2

Зависимость между объемом газа, давлением и температурой можно выразить общим уравнением, объединяющим законы Бойля — Мариотта и Гей-Люссака:PV/T= P0V0/T0 Здесь Р и V — давление и объем газа при данной температуре T, Р0 и V0 давление и объем газа при нормальных условиях.

Электродный потенциал, его измерение, стандартный электродный потенциал. Разновидностью олисл-вост потанциалов является электродный потанциал который возникает на границе Ме/Меn+р-р Ме находится в равновесии ионов Ме МеаMen++ne Men++x(H2O)=Men+(H2O)x Men++x(H2O)=Men+(H2O)x+ne Znкр+Сu+2р-р=Cuкр+Zn+2р-р Kc=[Zn+2]/[Cu+2]=1037 ZnаZn+2р-р+2e Kc=1019 Сu+2р-р+2eа Cuкр Kc=1018 Э-ны накапливаются на цинковом э-де и он отр-но заряжается.=>Это равновесие в зависимости от активности ме, от внешней среды может смещатся в- ту или иную сторону, но в любом случае на границе ме р-р возникает двойной элетр-кий слой.Потанциал возникает зат счет этого Эл-кого слоя.Обсолютное значение потанциала определить нельзя.На основании движущехся ионов опр электр-й потанциал φH+/1/2H2=0.Стандартный Электронный потанциал-это потанциал измеренный при стандартных условиях конц ионов ме 1 моль на л CMen+=1моль/л.Данный принцип используется для составления ГЭ 1 эл-т.водный раствор 2. Эл. Ме погружают в в р-р собственной соли и определяют ЭДС ГЭ ,можно определить значение электродных потанциалов.Me|Men+р-р φH+/1/2H2=0

Электролиз растворов и расплавов.

Электролизом называется совокупность процессов, протекающих при прохождении постоянного электрического тока через систему, состоящую из двух электродов и расплава или раствора электролита.Электрод, на котором при электролизе происходит восстановление, называется катодом, а электрод, на котором осуществляется процесс окисления-анодом. Если система, в которой проводят электролиз, содержит различные окислители, то на катоде будет восстанавливаться наиболее активный из них.При Эл-зе также выдел-ся мол-лы воды .

Энергия Гиббca. Стандартная энергия Гиббса образования химических соединений. Расчет изменения энергии Гиббса химических реакций.

Функцией состояния,одновременно отражающей влияние обеих тенденций на направление протекания химических процессов, служит энергия Гиббса, связанная с энтальпией и энтропией соотношением G=H-TS,где Т -абсолютная температура.Энергия Гиббса имеет ту же размерность, что и энтальпия, и поэтому обычно выражаетсякДж или Дж.Для изобарно-изотёрмических процессов (процессов, протекающих при T,P=const) изменение энергии Гиббса равно: ΔG=ΔH-TΔS -изменение энергии Гиббса Δ G в результате химической реакции (энергия Гиббса реакции)=сумме энергий Гиббса образования продуктов реакции за вычетом суммы Энергий Гиббса образования исходных веществ(суммирование производят с учетом числа молей участвующих в реакции веществ.

Энергию Гиббса образования относят к 1 молю в-ва и обычно выражают в кДж/моль; при этом ΔG° образования наиболее устойчивой модификации .простого вещества принимают равной нулю.

Энергия Гиббса и направленность протекания химических реакции.2. ПАРЦИАЛЬНОЕ ДАВЛЕНИЕ ГАЗА

Парциальным давлением газа в смеси называетеся давление, которое производил бы этот газ, занимая при тех же физических условиях объем всей газовой смеси.Pпарц=PначVнач/Vсмеси

Согласно закону парциальных давлений,общее давление смеси,газов,не вступающих друг с другом химическое взаимодействие,равно сумме парциал давлений газов, составляющих смесь.

Энтальпия. Изобарный тепловой эффект химической реакции. Стандартные энтальпии образования пи сгорания химических веществ.

Для ΔP=0(изобарный процесс)удобнее пользоваться энтальпией H, которая определяется соотношением:H=U+PΔV.При постоянстве давления ΔH=ΔU+PΔV-изменение энтальпии равно сумме изменения внутренней энергии (ΔU) и совершенной системой работы расширения (PΔV). Если при этом никакие другие виды работы не совершаются, то ΔH=Qp, где Qp — тепл.эф.реакц.протек.при пост.давл.Для экзотерм. Реакц. Qp<0, для эндотерм. Qp > 0.Стандартным состоянием вещества при данной t называется его состояние в виде чистого вещества при давлении101,325 кПа.

Условия, при которых все участвующие в реакции вещества находятся в стандартных состояниях, называются стандартными условиями протекания реакции. Отнесенные -к стандартным условиям изменения соответствующих величин называются стандартными изменениями и их обозначения снабжаются верхним индексом °:ΔU°-стандартное изменение внутр.энерг. при хим. Реак. ΔH°-стандарт.измен.энтальпии при хим.реак.

Стандартная энтальпия реакции(ΔH°)образования 1 моля данного вещества из простых веществ называется стандартной энтальпией образования этого вещества. кДж/моль. H,U образования простых веществ=0.Химические уравнения, в которых указаны изменения энтальпии (тепл.эф.реакц.), называются термохимическими уравнениями.Рb (к.)+СО(г.)=Pb(к.)+СО2(г.);ΔH°=-64кДж