14.Требования к знаниям и умению

Изучив данный раздел химии, студент должен:

1) знать:

• что такое эндо– и экзотермический процесс и какова причина возникновения теплового эффекта при протекании химического процесса;

• формулировку закона Гесса и уметь термодинамически обосновать выполнение его. Знать следствия из закона Гесса;

• что такое термодинамические функции состояния и каков физический смысл таких функций состояния, как энтальпия, внутренняя энергия, энтропия и энергия Гиббса;

• что такое стандартное состояние;

• что такое энтальпия образования, сгорания, нейтрализации, растворения, гидратации, гидролиза, связи;

2) уметь:

• составлять термохимические уравнения и осуществлять алгебраические действия над ними при проведении термохимических вычислений;

• производить различные термохимические вычисления;

• производить качественную оценку изменения энтальпии и энтропии для заданных процессов;

• вычислять изменение энтропии и энергии Гиббса для различных процессов;

• определять направление процесса в стандартных условиях и при изменении этих условий (при изменении температуры).

ПРИЛОЖЕНИЕ

Таблица 1

Стандартные энтальпии образования, ∆Нº₂₉₈ энтропии, Sº₂₉₈ и энергии Гиббса образования ∆Gº₂₉₈ некоторых веществ при 298 К (25 °С)

Вещество	∆Нº298, кДж/моль	Sº298, Дж/(моль·К)	∆Gº298, кДж/моль
1	2	3	4
Ag (к)	0	42,69	0
AgBr (к)	–99,16	107,1	–95,94
AgCI (к)	–126,8	96,07	–109,7
AgI (к)	–64,2	114,2	–66,3
AgF (к)	–202,9	83,7	–184,9
AgNO3 (к)	–120,7	140,9	–32,2
Ag2O (к)	–30,56	121,7	–10,82
Ag2CO3 (к)	–506,1	167,4	–437,1
AI (к)	0	28,31	0
А12О3 (к)	–1676,0	+50,9	–1582,0
AI(OH)3 (к)	–1275,7	74,1	–1139,72
AICI3 (к)	–697,4	167,0	–636,8
AI2(SO4)3	–3434,0	239,2	–3091,9
As (к)	0	35,1	0
As2O3 (к)	–656,8	107,1	–575,0
As2O5 (к)	–918,0	105,4	–772,4
Au (к)	0	47,65	0
Au2О3 (к)	–3	134	77
AuF (к)	–74,3	96,4	–58,6
AuF3 (к)	–348,53	114,2	–297,48
Au(OH)3 (к)	–418,4	121,3	–289,95
AuCI3 (к)	–118,4	146,4	–48,53
B (к)	0	5,87	0
B2O3 (к)	–1264,0	53,85	–1184
B2H6 (г)	31,4	232,9	82,8
Ba (к)	0	64,9	0
ВаО (г)	–131	235	–152
ВаО (к)	–538	70,3	–510

Продолжение табл. 1

1	2	3	4
BaCO3 (к)	–1201	112	–1123
Be (к)	0	9,54	0
BeO (к)	–598,7	14,10	–581,6
BeCO3 (к)	–981,57	199,4	–944,75
Bi (к)	0	56,9	0
BiCI3 (г)	–270,7	356,9	–260,2
BiCI3 (к)	–379,1	189,5	–318,9
Br2 (ж)	0	152	0
Br2 (г)	30,92	254,35	3,14
С (графит)	0	5,7	0
С (алмаз)	2	2	3
СС14 (г)	–103	310	–61
СС14 (ж)	–135,4	214,4	–64,6
СН4 (г)	–74,9	186,2	–50,8
С2H2 (г)	226,8	200,8	209,2
С2H4 (г)	52,3	219,4	68,1
С2H6 (г)	–89,7	229,5.	–32,9
С6H6 (г)	82,9	269,2	129,7
C2H5OH (ж)	–277,6	160,7	–174,8
C6H12O6 (глюкоза)	–1273,0	–	–919,5
CH3COOH (ж)	–484,9	159,8	–392,46
C6H5COOH (к)	–385	168	–
СО (г)	–110,5	197,5	–137,1
СO2 (г)	–393,5	213,7	–394,4
СOCI2 (г)	–223,0	289,2	–210,5
CS2 (г)	115,3	237,8	65,1
CS2 (ж)	87,8	151,0	63,6
Ca	0	41,62	0
СаСO3 (к)	–1207,0	88,7	–1127,7
СаSiО3 (к)	–1635	+82	–1550
СаF2 (к)	–1214,6	68,9	–1161,9
CaCI2 (к)	–785,8	113,8	–750,2
CaC2 (к)	–62,7	70,3	67,8

Продолжение табл. 1

1	2	3	4
Ca3N2 (к)	–431,8.	105	–368,6
CaO (к)	–635,5	39,7	–604,2
Са(OH)2 (к)	–986,6	76,1	–896,8
СаSО4 (к)	–1424,0	106,7	–1320,3
Ca3(PO4)2 (к)	–4125,0	240,9	–3899,5
С12 (г)	0	222,9	0
С12O (г)	76,6	266,2	94,2
ClО2 (г)	105,0	257,0	122,3
Cl2O7 (ж)	251,0	–	–
Cr (к)	0	23,76	0
Cr2O3 (к)	–1140,6	81,2	–1050,0
	–
CoO (к)	–162,0	42,6	–129,9
Cu (к)	0	33,3	0
Cu2O (к)	–167,36	93,93	–146,36
CuO (к)	–165,3	42,64	–127,19
Cu(OH)2	–443,9	79,50	–356,90
CuF2 (к)	–530,9	84,5	–485,3
CuCI2 (к)	–205,9	113,0	–166,1
CuBr2 (к)	–141,42	142,34	–126,78
CuI2 (к)	–21,34	159,0	–23,85
Cu2S (к)	–82,01	119,24	–86,19
CuS (к)	–48,5	66,5	–48,95
CuSO4 (к)	–771,1	113,3	–661,91
CuCO3 (к)	–594,96	87,9	–517,98
Cu(NO3)2 (к)	–307,11	193,3	–114,22
Fe (к)	0	27,15	0
FeO (к)	–263,68	58,79	–244,35
Fe2O3(к)	–822,2	+87,4	–740,3
Fe3O4 (к)	–1117,1	+146,2	–1014,2
Fe(ОН)3 (к)	–824,25	96,23	–694,54

Продолжение табл. 1

1	2	3	4
FeCl3(к)	–405,0	130,1	–336,39
FeSO4 (к)	–922,57	107,51	–829,69
FeCO3 (к)	–744,75	92,9	–637,88
Н2 (г)	0	130,5	0
HBr (г)	–36,3	198,6	–53,3
НСN (г)	135,0	113,3	125,5
НCl (г)	–92,3	186,8	–95,2
НCl (ж)	–167,5	55,2	–131,2
HF (г)	–270,7	178,7	–272,8
HI (г)	26,6	206,5	1,8
HN3 (ж)	294,0	328,0	238,8
Н2O (г)	–241,8	188,7	–228,6
Н2O (ж)	–285,8	70,1	–237,3
Н2S (г)	–21,0	205,7	–33,02
Н2S (ж)	–39,33	122,2	–27,36
Н2Sе (г)	85,77	221,3	71,13
Н2Te (г)	154,39	234,3	138,48
HCIO (ж)	–116,4	129,7	80,0
HNO3 (ж)	–173,0	156,16	–79,91
Н2SO4 (ж)	–811,3	156,9	–742,0
HPO3 (ж)	–982,4	150,6	–902,91
H3PO4 (ж)	–1271,94	200,83	–1147,25
K (к)	0	64,35	0
K2О (к)	–361,5	87,0	–193,3
KОН (к)	–425,93	59,41	–374,47
KNO3 (к)	–492,71	132,93	–393,13
KNO2 (к)	–370,28	117,15	–281,58
K2SO4 (к)	–1433,44	175,73	–1316,37
KНSO4 (к)	–1158,1	187,89	–1043,49

Продолжение табл. 1

1	2	3	4
KН (к)	–56,9	67,95	–38,49
KCl (к)	–435,9	82,6	–408,0
KClO3 (к)	–391,2	143,0	–289,9

Li	0	28,03	0
Li2O	–595,8	37,9	–560,2
Li(OH)	–487,8	42,81	–443,1
Mg (к)	0	32,55	0
MgО (к)	–601,24	26,94	–569,6
Mg(ОН)2 (к)	–924,66	63,14	–833,7
MgCO3 (к)	–1096,21	65,69	–1029,3
МgSO4 (к)	–1063,74	112,13	–955,96
МgCI2 (к)	–641,1	89,9	–591,6
Мg3N2 (к)	–461,1	87,9	–400,9
МgО (к)	–601,8	26,9	–569,6
МnО (к)	–385,10	61,5	–363,3
МnО2 (к)	–521,49	53,14	–466,68
Мn2O3 (к)	–957,72	110,46	–879,91
Мn3O4 (к)	–1387,60	154,81	–1282,9
N2 (г)	0	200,0	0
NH3(г)	–46,2	192,6	–16,7
NH4OH (ж)	–366,69	179,9	–263,8
NH4CI (к)	–315,39	94,56	–343,64
NH4NO2 (к)	–256	–	–
N2O (г)	82,0	219,9	104,1
NO (г)	90,3	210,6	86,6
N2O3 (г)	83,3	307,0	140,5
NO2 (г)	33,5	240,2	51,5
N2O4 (г)	9,6	303,8	98,4
N2O5 (г)	83,3	307,0	140,5
Na (к)	0	0	51,42
Na2O (к)	–430,6	71,1	–376,6
NaOH (к)	–426,6	64,18	–377,0

Продолжение табл. 1

1	2	3	4
NaCI (к)	–410,9	72,36	–384,0
Na2CO3 (к)	–1129,0	136,0	–1047,7
Na2SO4 (к)	–1384,0	149,4	–1266,8
Na2 SiO3 (к)	–1518,0	113,8	–426,7
NiO (к)	–239,7	33,0	–211,6
O2 (г)	0	205,0	0
OF2(г)	25,1	247,0	42,5
РС13 (ж)	–320,9	218,5	–274,1
РС13 (г)	–287,02	311,7	–267,9
РС15 (к)	–445,9	170,8	–318,2
РС15 (г)	–374,9	364,5	–305,1
РН3(г)	5	210	13
P2O3 (к)	–820	173,5	–
P2O5 (к)	–1492	114,5	–1348,8
Pb (к)	0	64,9	0
РЬО (к)	–219,3	66,1	–189,1-
PbO2 (к)	–276,6	74,9	–218,3
PbCI2 (к)	–359,2	136,4	–313,97
PbSO4 (к)	–918,1	147,28	–811,24
PbS (к)	–94,28	91,20	–92,68
Rb (к)	0	76,2	0
Rb2O (к)	–330,12	109,6	–290,79
RbOH (к)	–413,8	70,7	–364,43
S (ромб)	0	31,88	0
SO2 (г)	–296,9	248,1	–300,г
SO3 (г)	–395,8	256,7	–371,2;
SiCI4 (ж)	–687,8	239,7	–
SiH4 (г)	34,7	204,6	57,2
SiO2 (кварц)	–910,9	41,8	–856,7
SnO (к)	–286,0	56,5	–256,9
SnO2 (к)	–580,8	52,3	–519,3

Продолжение табл. 1

I	2	3	4
SrO (к)	–590,4	54,4	–559,8
SrCO3 (к)	–1221,3	97,1	–1137,6
Тi (к)	0	30,6	0
TiС14(ж)	–804,2	252,4	–737,4
TiO2 (к)	–943,9	50,3	–888,6
WО3 (к)	–842,7	75,9	–763,9
Zn (к)	0	41,52	0
ZnО (к)	–350,6	43,6	–320,7
ZnS (к)	–201,0	57,7	–198,32
ZnSO4 (к)	–978,2	124,6	–871,57

Влияние температуры на направление химических реакций

ΔН	ΔS	ΔG	Направление реакции	Примеры реакций
ΔН<0	ΔS>0	ΔG<0	Прямая реакция может быть самопроизвольной при любых температурах	2C (графит)+O2 (г)= 2СО (г)
ΔН>0	ΔS<0	ΔG>0	Прямая реакция не может идти самопроизвольно при любых температурах	2СО (г) = 2C (графит)+O2 (г)
ΔН<0	ΔS<0	ΔG<0 ΔG>0	Самопроизвольно может идти прямая реакция при низких температурах и обратная реакция при высоких температурах	CaO (к)+ СО2 (г) =CaCO3 (к)
ΔН>0	ΔS>0	ΔG>0 ΔG<0	Самопроизвольно может протекать прямая реакция при высоких температурах и обратная реакция при низких температурах	CH4+ 2H2O(г)= СО2 (г)+ 4H2(г)

Таблица 2

Теплоты сгорания некоторых веществ в стандартных условиях

(конечные продукты сгорания СО_{2 (г)}, и Н₂О_(ж))

Соединение		∆Нºсгор, кДж/моль
CO	Монооксид углерода	–284,1
СН4 (г)	Метан	–890,31
С2Н2(г) С2Н4(г) С2H6 (г)	Ацетилен Этилен Этан	–1299,63 –1410,97 –1559,88
С3H8 (г)	Пропан	–2210,5
С5H12 (г)	н-Пентан	–3520,9
С6H6 (ж)	Бензол	–3267,7
С7H8 (ж)	Толуол	–3910,28
CH3OH (ж)	Метиловый спирт	–726,64
C2H5OH (ж)	Этиловый спирт	–1366,91,
C2H4(OH)2 (ж) C3H5(OH)3 (ж) C4H8O2 (ж) С4Н10О (ж) СН3СООН (ж) С7Н6О2 (к) С6Н12О6 С12Н22О11 CH3NO2 (ж)	Этиленгликоль Глицерин Этилацетат Диэтиловый эфир Уксусная кислота Бензойная кислота Глюкоза Сахароза Нитрометан	–1192,86 –1664,40 –2254,21 –2730,90 –873,79 –3227,54 –2815,8 –5648,0 –711,50
C2H5NO2 (ж)	Нитроэтан	–1353,20
CHCl3 (ж)	Хлороформ	–374,60
СС14 (ж)	Тетрахлорид углерода	–156,70

Таблица 3

Значения энергии связей при 298 К и приближенные значения молярных теплот атомизации

Энергия связи, кДж/моль										Молярная теплота атомизации, кДж/моль
	H-	C-	C	C	N	N	N	O	O
H	436	413			391			463		217,9
C	413	348	615	812	292	615	891	351	728	718,4
N	391	292	615	891	161	418	946	256	453	472,6
O	461	351	728		256	453		139	485	247,5
F	563	441			270			185		76,6
Si	295	290						369		368,4
P	320									314,5
S	339	259	477						386	222,8
Cl	432	328			260			203		121,4
Br	366	276								111,8
J	299	240								106,6

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ахметов Н.С Общая и неорганическая химия. – М.: Высшая школа, 1981. – 670 с.

2. Курс общей химии /под ред. Н.В. Коровина. – М.: Высшая школа, 1999.

3. Слейбо У, Персонс Т. Общая химия. – М.: Мир, 1979. – 550 с.

4. Браун Т., Лемей Г.Ю. Химия в центре наук: 2 т. – М.: Мир, 1983.

5. Дикерсон Р., Грей Г., Хейт Дж. Основные законы химии: 2 т. –М.: Мир, 1983.

6. Лидин Р.А., Андреева Л.Л., Молочко В.А. Справочник по неорганической химии. – М.: Химия, 1987. – 319 с.

7. Хаукрофт К., Констебл Э. Современный курс общей химии: 2 т. – М.: Мир, 2002.

8. Глинка Н.И., Рабинович В.А., Рубина Х.М. Задачи и упражнения по общей химии: учеб. пособие для студентов нехим. спец. вузов/под ред. В.А. Рабиновича, Х.М. Рубиной.–М.: Интеграл–Пресс, 2004.–240 с.

9. Романцева Л.М., Лещинская З.Л., Суханова В.А. Сборник задач и упражнений по общей химии. – М.: Высшая школа, 1980. – 228 с.

10. Гольбрайх З.Е., Маслов Е.И. Сборник задач и упражнений по общей химии. – М.: Высшая школа, 1997. – 384 с.

11. Кузьменко Н.Е., Еремин В.В. 1000 вопросов и ответов. ХИМИЯ: учеб. пособие для поступающих в вузы. – М.: Книжный дом «Университет» 1999.-288 с.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 3

1. Первый закон термодинамики 4

2. Тепловые эффекты химических процессов 5

3. Закон Гесса и следствия из него 7

4. Энтропия. Второй и третий законы термодинамики 9

5. Энергия Гиббса 12

6. Константа равновесия

и изобарно–изотермический потенциал реакции 15

7. Термохимические измерения и вычисления 16

8. Лабораторные работы 18

8.1. Определение энтальпии реакции нейтрализации 18

8.2. Определение энтальпии реакции присоединения

кристаллизационной воды к безводной соли

(энтальпия гидратации) 20

8.3. Определение энтальпии гидролиза карбонатов

щелочных металлов 23

8.4. Определение энтальпии образования соли 24

9. Вычисления энергии связи по тепловому эффекту и наоборот 26

10. Контрольные вопросы 28

11. Тестовые задания для самопроверки по теме

«Энергетические эффекты химических реакций» 32

12. Примеры решения задач 42

13. Рекомендации для самостоятельной работы

студентов и варианты заданий 46

14. Требования к знаниям и умению 55

Приложение 56

Список рекомендуемой литературы 65

Учебное издание

Булатова Ольга Фёдоровна