23. Термохимические уравнения. Теплоты образования (раз­ложения), сгорания. Закон Гесса и следствия из него. Значение закона Гесса

Термохимические уравнения реакций - это уравнения, в которых около символов химических соединений указываются агрегатные состояния этих соединений или кристаллографическая модификация и в правой части уравнения указываются численные значения тепловых эффектов.

Закон Гесса

В основе термохимических расчётов лежит закон Гесса: Тепловой эффект (∆Н) химической реакции (при постоянных Р и Т) зависит от природы и физического состояния исходных веществ и продуктов реакции и не зависит от пути её протекания.

Следствия из закона Гесса:

1. Тепловые эффекты прямой и обратной реакций равны по величине и противоположны по знаку.

2. Тепловой эффект химической реакции (∆Н) равен разности между суммой энтальпий образования продуктов реакции и суммой энтальпий образования исходных веществ, взятых с учётом коэффициентов в уравнении реакции (то есть помноженные на них).

С помощью закона Гесса можно рассчитать энтальпии образования веществ и тепловые эффекты реакций, которые невозможно измерить экспериментально.

24. Определение теплоты растворения соли.

При растворении соли в воде наблюдается тепловой эффект и одновременно протекают два процесса:

1. Разрушение кристаллической решётки вещества и диссоциация молекул на ионы, процесс сопровождается поглощением тепла (-Q₁).

2. Гидратация молекулы ионов - процесс с выделением теплоты (+Q₂).

Теплота растворения соли равна алгебраической сумме тепловых эффектов этих двух

процессов Q_раст.= -Q₁ +Q₂.

Термохимические измерения, не требующие особой точности, происходят в упрощённом кало-

риметре. Он состоит из тонкостенного стакана 1, помещённого внутри другого, более широкого, толстостенного второго стакана. Воздушная прослойка между стаканами служит теплоизоляцией. Сверху оба стакана прикрыты теплоизоляционной крышкой 3 с тремя отверстиями: одно для пробирки 4, другое - для термометра 5, третье - для мешалки 6.

Сначала определяют водяной эквивалент калориметром, т.е.количество теплоты, необходимое для нагревания калориметра на 1⁰С. Для этого:

 а) взвешивают внутренний стакан калориметра на технических весах.

Массу стакана m_ст. в граммах умножают на удельную теплоёмкость стакана 0,72 Дж/г.град

 б) определяют объём погружаемой части термометра. С этой целью погружают термометр до начала шкалы в цилиндре с водой и отмечают повышение уровня воды в цилиндре.

Изменение объёма V_т умножают на объёмную теплоёмкость стекла С_с = 1,93 Дж/см³.град

Водяной эквивалент объёма W равен сумме водяных эквивалентов его частей W = m_ст.• С_ст. + V_т • С_с.

Затем определяют теплоту растворения соли. Во внутренний стакан калориметра наливают и взвешивают определённое количество воды. Измельчают соль, теплоту растворения которой определяют. В сухую пробирку насыпают соль (1/4 объёма), взвешивают и помещают во внутренний стакан калориметра. Погружают в воду термометр, определяют температуру Т₁.

Через 10 минут быстро вынимают пробирку и высыпают соль в воду. Раствор перемешивают до полного растворения соли. Замеряют температуру Т₂^.

По окончании опыта вытирают насухо пробирку с остатками соли и взвешивают. По разности весов находят массу растворённой соли.

Расчёт:

m_ст. - масса пустого стакана, m₁ - масса стакана с водой, m₂ = m₁ – m_ст. - масса воды, m_{3 -} масса пробирки с солью, m₄ - масса пробирки с остатками соли, m₅ = m_{3 –} m₄ - масса соли, Т = Т₂ – Т₁

Q_расч. = Т (m х C + W),

где m - масса раствора (m_{2 +} m₅);

С - теплоёмкость 4,2 Дж/г.град;

W - водяной эквивалент.

Q_{расч. =} Q_расч./n Дж/моль,

где n = m₅/M.