ЧТО ТАКОЕ ЭНТАЛЬПИЯ ОБРАЗОВАНИЯ? (С УПРАЖНЕНИЯМИ) - ФИЗИЧЕСКИЙ - 2026

Энтальпия образования является изменение энтальпии пострадали в образовании одного моля соединения или вещества в стандартных условиях. Под условием стандартного давления понимают, когда реакцию образования проводят при атмосферном давлении в одну атмосферу и при комнатной температуре 25 градусов Цельсия или 298,15 Кельвина.

Нормальное состояние реакционноспособных элементов в реакции пласта относится к наиболее распространенному агрегатному состоянию (твердое, жидкое или газообразное) этих веществ при стандартных условиях давления и температуры.

В реакции образования соединения происходит обмен тепла с окружающей средой. Источник: pixabay

Нормальное состояние также относится к наиболее стабильной аллотропной форме этих реакционноспособных элементов в стандартных условиях реакции.

Энтальпия H - это термодинамическая функция, которая определяется как внутренняя энергия U плюс произведение давления P и объема V веществ, которые участвуют в химической реакции образования моля вещества:

H = U + P ∙ V

Энтальпия имеет размерность энергии, и в Международной системе измерений она измеряется в Джоулях.

Стандартная энтальпия

Символ энтальпии - H, но в конкретном случае энтальпии образования он обозначается как ΔH0f, чтобы указать, что он относится к изменению, испытываемому этой термодинамической функцией в реакции образования моля определенного соединения в стандартных условиях.

В обозначениях верхний индекс 0 указывает стандартные условия, а нижний индекс f указывает образование одного моля вещества, исходя из реагентов в состоянии агрегации и наиболее стабильной аллотропной формы реагентов при стандартных условиях.

Тепло образования

Первый закон устанавливает, что теплообмен в термодинамическом процессе равен изменению внутренней энергии веществ, участвующих в процессе, плюс работа, выполняемая этими веществами в процессе:

Q = ΔU + W

В данном случае реакция осуществляется при постоянном давлении, а именно при давлении в одну атмосферу, поэтому работа будет производиться от давления и изменения объема.

Тогда теплота образования определенного соединения, которую мы обозначим Q0f, связана с изменением внутренней энергии и объема следующим образом:

Q0f = ΔU + P ΔV

Но вспоминая определение стандартной энтальпии, мы имеем следующее:

Q0f = ΔH0f

Разница между энтальпией и теплотой образования

Это выражение не означает, что теплота образования и энтальпия образования одинаковы. Правильная интерпретация состоит в том, что теплообмен, происходящий во время реакции образования, вызвал изменение энтропии образующегося вещества по отношению к реагентам при стандартных условиях.

С другой стороны, поскольку энтальпия является обширной термодинамической функцией, теплота образования всегда относится к одному моль образовавшегося соединения.

Если реакция образования экзотермическая, то энтальпия образования отрицательна.

Напротив, если реакция образования эндотермическая, то энтальпия образования положительна.

Термохимические уравнения

В уравнении термохимического образования должны быть указаны не только реагенты и продукты. В первую очередь необходимо, чтобы химическое уравнение было сбалансировано таким образом, чтобы количество образующегося соединения всегда составляло 1 моль.

С другой стороны, агрегатное состояние реагентов и продуктов должно быть указано в химическом уравнении. При необходимости следует указать его аллотропную форму, так как теплота образования зависит от всех этих факторов.

В уравнении термохимического образования также должна быть указана энтальпия образования.

Давайте посмотрим на несколько примеров корректных термохимических уравнений:

H2 (г) + ½ O2 (г) → H2O (г); ΔH0f = -241,9 кДж / моль

H2 (г) + ½ O2 (г) → H2O (ж); ΔH0f = -285,8 кДж / моль

H2 (г) + ½ O2 (г) → H2O (т); ΔH0f = -292,6 кДж / моль

Важные соображения

- Все сбалансированы исходя из образования 1 моля продукта.

- Указывается агрегатное состояние реагентов и продукта.

- Указана энтальпия образования.

Обратите внимание, что энтальпия образования зависит от агрегатного состояния продукта. Из трех реакций наиболее стабильной в стандартных условиях является вторая.

Поскольку в химической реакции и, в частности, в реакции образования имеет значение изменение энтропии, а не сама энтропия, считается, что чистые элементы в их молекулярной форме и состоянии естественной агрегации при стандартных условиях имеют энтропию образования. ноль.

Вот некоторые примеры:

O2 (г); ΔH0f = 0 кДж / моль

Cl2 (г); ΔH0f = 0 кДж / моль

Na (s); ΔH0f = 0 кДж / моль

C (графит); ΔH0f = 0 кДж / моль

Решенные упражнения

-Упражнение 1

Зная, что для образования этена (C2H4) необходимо выделить 52 кДж тепла на каждый моль и что его реагентами являются водород и графит, напишите термохимическое уравнение для образования этена.

Решение

Сначала мы поднимаем химическое уравнение и уравновешиваем его на основе одного моля этена.

Затем мы принимаем во внимание, что необходимо обеспечить тепло для протекания реакции образования, что указывает на то, что это эндотермическая реакция и, следовательно, энтропия образования положительна.

2 C (твердый графит) + 2 H2 (газ) → C2H4 (газ); ΔH0f = +52 кДж / моль

-Упражнение 2.

В стандартных условиях водород и кислород смешиваются в 5-литровом контейнере. Кислород и водород полностью реагируют без каких-либо реагентов с образованием перекиси водорода. В ходе реакции в окружающую среду выделилось 38,35 кДж тепла.

Сформулируйте химическое и термохимическое уравнение. Рассчитайте энтропию образования перекиси водорода.

Решение

Реакция образования пероксида водорода:

H2 (газ) + O2 (газ) → H2O2 (жидкость)

Обратите внимание, что уравнение уже сбалансировано на основе одного моля продукта. То есть для производства одного моля перекиси водорода требуется один моль водорода и один моль кислорода.

Но в постановке задачи говорится, что водород и кислород смешиваются в 5-литровом контейнере при стандартных условиях, поэтому мы знаем, что каждый из газов занимает 5 литров.

Используя стандартные условия для получения термохимического уравнения

С другой стороны, при стандартных условиях давление 1 атм = 1013 x 10⁵ Па и температура 25 ° C = 298,15 К.

При стандартных условиях на 1 моль идеального газа потребуется 24,47 л, что можно проверить из следующего расчета:

V = (1 моль * 8,3145 Дж / (моль * K) * 298,15 K) / 1,03 x 10⁵ Па = 0,02447 м³ = 24,47 л.

Поскольку доступно 5 л, количество молей каждого из газов определяется по формуле:

5 литров / 24,47 литра / моль = 0,204 моля каждого из газов.

Согласно сбалансированному химическому уравнению, образуется 0,204 моль перекиси водорода, выделяя 38,35 кДж тепла в окружающую среду. Таким образом, для образования одного моля пероксида требуется 38,35 кДж / 0,204 моль = 188 кДж / моль.

Кроме того, поскольку во время реакции в окружающую среду выделяется тепло, энтальпия образования отрицательна. В итоге получается следующее термохимическое уравнение:

H2 (газ) + O2 (газ) → H2O2 (жидкость); ΔH0f = -188 кДж / моль

Ссылки

1. Каштаны Э. Энтальпия в химических реакциях. Получено с: lidiaconlaquimica.wordpress.com
2. Термохимия. Энтальпия реакции. Получено с: recursostic.educacion.es
3. Термохимия. Определение стандартной энтальпии реакции. Получено с: quimitube.com
4. Термохимия. Определение энтальпии образования и примеры. Получено с: quimitube.com
5. Wikipedia. Стандартная энтальпия реакции. Получено с: wikipedia.com
6. Wikipedia. Энтальпия образования. Получено с: wikipedia.com