Термохимическая реакция это: Термохимические уравнения — урок. Химия, 8–9 класс.

Содержание

Термохимия — это… Что такое Термохимия?

Термохи́мия — раздел химической термодинамики, в задачу которой входит определение и изучение тепловых эффектов реакций, а также установление их взаимосвязей с различными физико-химическими параметрами. Ещё одной из задач термохимии является измерение теплоёмкостей веществ и установление их теплот фазовых переходов.

Основные понятия и законы термохимии

Термохимические уравнения

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

Важнейшей величиной в термохимии является стандартная теплота образования (стандартная энтальпия образования). Стандартной теплотой (энтальпией) образования сложного вещества называется тепловой эффект (изменение стандартной энтальпии) реакции образования одного моля этого вещества из простых веществ в стандартном состоянии. Стандартная энтальпия образования простых веществ в этом случае принята равной нулю.

В термохимических уравнениях необходимо указывать агрегатные состояния веществ с помощью буквенных индексов, а тепловой эффект реакции (ΔН) записывать отдельно, через запятую. Например, термохимическое уравнение

4NH3(г) + 3O2(г) → 2N2(г) + 6H2O(ж), ΔН=-1531 кДж

показывает, что данная химическая реакция сопровождается выделением 1531 кДж теплоты, при давлении 101 кПа, и относится к тому числу молей каждого из веществ, которое соответствует стехиометрическому коэффициенту в уравнении реакции.

В термохимии также используют уравнения, в которых тепловой эффект относят к одному молю образовавшегося вещества, применяя в случае необходимости дробные коэффициенты.

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).

Закон Гесса может быть записан в виде следующего математического выражения:

.

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

Закон Кирхгофа

Закон Кирхгофа устанавливает зависимость теплового эффекта химической реакции от температуры: температурный коэффициент теплового эффекта химической реакции равен изменению теплоёмкости системы в ходе реакции. Закон Кирхгофа лежит в основе расчёта тепловых эффектов при разных температурах.

Методы термохимии

Основными экспериментальными методами термохимии являются калориметрия, дифференциальный термический анализ, дериватография.

См. также

Литература

Термохимия — это… Что такое Термохимия?

Термохи́мия — раздел химической термодинамики, в задачу которой входит определение и изучение тепловых эффектов реакций, а также установление их взаимосвязей с различными физико-химическими параметрами. Ещё одной из задач термохимии является измерение теплоёмкостей веществ и установление их теплот фазовых переходов.

Основные понятия и законы термохимии

Термохимические уравнения

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

Важнейшей величиной в термохимии является стандартная теплота образования (стандартная энтальпия образования). Стандартной теплотой (энтальпией) образования сложного вещества называется тепловой эффект (изменение стандартной энтальпии) реакции образования одного моля этого вещества из простых веществ в стандартном состоянии. Стандартная энтальпия образования простых веществ в этом случае принята равной нулю.

В термохимических уравнениях необходимо указывать агрегатные состояния веществ с помощью буквенных индексов, а тепловой эффект реакции (ΔН) записывать отдельно, через запятую. Например, термохимическое уравнение

4NH3(г) + 3O2(г) → 2N2(г) + 6H2O(ж), ΔН=-1531 кДж

показывает, что данная химическая реакция сопровождается выделением 1531 кДж теплоты, при давлении 101 кПа, и относится к тому числу молей каждого из веществ, которое соответствует стехиометрическому коэффициенту в уравнении реакции.

В термохимии также используют уравнения, в которых тепловой эффект относят к одному молю образовавшегося вещества, применяя в случае необходимости дробные коэффициенты.

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).

Закон Гесса может быть записан в виде следующего математического выражения:

.

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

Закон Кирхгофа

Закон Кирхгофа устанавливает зависимость теплового эффекта химической реакции от температуры: температурный коэффициент теплового эффекта химической реакции равен изменению теплоёмкости системы в ходе реакции. Закон Кирхгофа лежит в основе расчёта тепловых эффектов при разных температурах.

Методы термохимии

Основными экспериментальными методами термохимии являются калориметрия, дифференциальный термический анализ, дериватография.

См. также

Литература

Термохимия — это… Что такое Термохимия?

Термохи́мия — раздел химической термодинамики, в задачу которой входит определение и изучение тепловых эффектов реакций, а также установление их взаимосвязей с различными физико-химическими параметрами. Ещё одной из задач термохимии является измерение теплоёмкостей веществ и установление их теплот фазовых переходов.

Основные понятия и законы термохимии

Термохимические уравнения

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

Важнейшей величиной в термохимии является стандартная теплота образования (стандартная энтальпия образования). Стандартной теплотой (энтальпией) образования сложного вещества называется тепловой эффект (изменение стандартной энтальпии) реакции образования одного моля этого вещества из простых веществ в стандартном состоянии. Стандартная энтальпия образования простых веществ в этом случае принята равной нулю.

В термохимических уравнениях необходимо указывать агрегатные состояния веществ с помощью буквенных индексов, а тепловой эффект реакции (ΔН) записывать отдельно, через запятую. Например, термохимическое уравнение

4NH3(г) + 3O2(г) → 2N2(г) + 6H2O(ж), ΔН=-1531 кДж

показывает, что данная химическая реакция сопровождается выделением 1531 кДж теплоты, при давлении 101 кПа, и относится к тому числу молей каждого из веществ, которое соответствует стехиометрическому коэффициенту в уравнении реакции.

В термохимии также используют уравнения, в которых тепловой эффект относят к одному молю образовавшегося вещества, применяя в случае необходимости дробные коэффициенты.

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).

Закон Гесса может быть записан в виде следующего математического выражения:

.

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

Закон Кирхгофа

Закон Кирхгофа устанавливает зависимость теплового эффекта химической реакции от температуры: температурный коэффициент теплового эффекта химической реакции равен изменению теплоёмкости системы в ходе реакции. Закон Кирхгофа лежит в основе расчёта тепловых эффектов при разных температурах.

Методы термохимии

Основными экспериментальными методами термохимии являются калориметрия, дифференциальный термический анализ, дериватография.

См. также

Литература

Термохимия — это… Что такое Термохимия?

Термохи́мия — раздел химической термодинамики, в задачу которой входит определение и изучение тепловых эффектов реакций, а также установление их взаимосвязей с различными физико-химическими параметрами. Ещё одной из задач термохимии является измерение теплоёмкостей веществ и установление их теплот фазовых переходов.

Основные понятия и законы термохимии

Термохимические уравнения

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

Важнейшей величиной в термохимии является стандартная теплота образования (стандартная энтальпия образования). Стандартной теплотой (энтальпией) образования сложного вещества называется тепловой эффект (изменение стандартной энтальпии) реакции образования одного моля этого вещества из простых веществ в стандартном состоянии. Стандартная энтальпия образования простых веществ в этом случае принята равной нулю.

В термохимических уравнениях необходимо указывать агрегатные состояния веществ с помощью буквенных индексов, а тепловой эффект реакции (ΔН) записывать отдельно, через запятую. Например, термохимическое уравнение

4NH3(г) + 3O2(г) → 2N2(г) + 6H2O(ж), ΔН=-1531 кДж

показывает, что данная химическая реакция сопровождается выделением 1531 кДж теплоты, при давлении 101 кПа, и относится к тому числу молей каждого из веществ, которое соответствует стехиометрическому коэффициенту в уравнении реакции.

В термохимии также используют уравнения, в которых тепловой эффект относят к одному молю образовавшегося вещества, применяя в случае необходимости дробные коэффициенты.

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).

Закон Гесса может быть записан в виде следующего математического выражения:

.

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

Закон Кирхгофа

Закон Кирхгофа устанавливает зависимость теплового эффекта химической реакции от температуры: температурный коэффициент теплового эффекта химической реакции равен изменению теплоёмкости системы в ходе реакции. Закон Кирхгофа лежит в основе расчёта тепловых эффектов при разных температурах.

Методы термохимии

Основными экспериментальными методами термохимии являются калориметрия, дифференциальный термический анализ, дериватография.

См. также

Литература

ТЕРМОХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ. ЭКЗОТЕРМИЧЕСКИЕ И ЭНДОТЕРМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ Survey

ТЕРМОХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ. ЭКЗОТЕРМИЧЕСКИЕ И ЭНДОТЕРМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ Survey

Question Title

*

2.

Термохимические уравнения – это

OK

Question Title

*

3.

Экзотермические реакции –

OK

Question Title

*

4.

К эндотермической реакции относится

OK

Question Title

*

5.

Какие из предложенных уравнений отображают экзотермический процесс?
CH4(г) + 2O2(г) = CO2(г) + 2H2O(г)
deltaH= –892 кДж/моль
2H2O(ж) = 2H2(г) + O2(г)
deltaH= +286 кДж/моль
2PH3 + 4O2 = P2O5 + 3H2O
deltaH= –2440 кДж/моль

OK

Question Title

*

6.

Приведены уравнения реакций.


CaO + H2O = Ca(OH)2
2HgO = 2Hg + O2
Определи тип, к которому относятся данные реакции.

OK

Question Title

*

7.

CH

4 + 2O2 = CO2 + 2H2O

OK

Question Title

*

8.

Выбери процессы эндотермических реакций.

OK

ГОТОВО

0 из 8 с ответом

T

Javascript is required for this site to function, please enable.

Термохимия — Электронный учебник K-tree


После прочтения статьи Вы узнаете, в какую сторону направлена реакция, что составляет внутреннюю энергию
системы и что такое энтальпия


Термохимия — это раздел физики и химии, изучающий тепловые явления при химических реакциях
и физико-химических процессах.

Направление химической реакции


Направление химической реакции определяется свободной энергией Гиббса, которая будет описана ниже.
Любой процесс может происходить сам по себе, а может требовать приложения внешних сил, например, если Вы
отпустите книгу — она упадёт, это естесственный процесс, ожидать самопроизвольного поднятия книги в
обычных условиях не представляется возможным. Так и химические реакции, в нормальных условиях
протекают в одну сторону, а в определённых условиях могут протекать в обратную, например, реакция
натрия и хлора в нормальных условиях (25° и 1 атм.) протекает слева направо:


2Na + Cl2 → 2NaCl (1)


Следующая реакция в тех же условиях происходить не будет:


2NaCl → 2Na + Cl2(2)


Но! можно создать условия, в которых реакция (2) будет протекать, а реакция (1) нет, например, если
пустить ток через подогретый хлорид натрия.


Изучением преобразования энергии занимается термодинамика, термодинамика, занимающаяся решением задач
химии называется термохимией.

Внутренняя энергия системы


Внутренняя энергия системы это сумма потенциальной и кинетической энергий каждой из частиц системы.
Термодинамика описывает макроскопические системы, т.е. не поведение молекул, а поведение некоторой системы,
система — это «часть вселенной, выделенная для её (системы) изучения в удобной форме». Солнце, дерево
или чашка — это примеры системы. Всё, что не входит в систему называется окружающей средой.
Энергия внутри системы может изменяться различными способами, например:

Теплота q


При контакте системы с окружающей средой происходит теплообмен, тепло от более нагретого тела переходит к
менее нагретому. Так, система отдаёт или принимает теплоту, изменение энергии системы равно разнице
принятой и отданной энергии: ΔE = qin — qout = E1 — E2.
Если рассматривать комнату как систему, то через батарею тепло qin поступает в комнату и через
окно, стены, пол, потолок и двери тепло qout уходит.

Работа W


Если мы будем нагревать газ в резиновом шарике, то часть тепла будет расходоваться на увеличение шара,
такой расход энергии называется работой. Любое действие против внешних сил является работой. Работа
обозначается знаком минус, поскольку работа — это потеря энергии.


Таким образом, изменение энергии системы — это полученное тепло за вычетом совершённой работы:

ΔE = q — w

Энтальпия H


Энтальпия — это функция состояния системы, показывающая количество теплоты, которым обладает система.
В любом процессе происходит поглощение или выделение теплоты, так, если в результате реакции теплота выделяется,
то реакция называется экзотермической. Если в процессе реакции теплота поглащается, то процесс называется
эндотермическим. Стандартная энтальпия образования (Hof) — это величина, показывающая изменение энтальпии
в процессе образования вещества из простых составляющих, например, при образовании одного моля оксида алюминия Al2O3
из алюминия Al и кислорода O поглащается 400,5 ккал. Измеряют количество выделенного/поглощённого вещества с помощью
специального устройства — калориметра.


2Al + 3O → Al2O3


Общее изменение энтальпии складывается из разницы энергии выделенной/поглощённой при разрыве связей реагентов
и выделенной/поглощённой энергии при создании связей продуктов:


Закон Гесса:

ΔHo = ΣΔHofпродукты — ΣΔHofреагенты


Закон Гесса формулируется так: тепловой эффект химической реакции, проводимой при постоянных температуре и давлении
или постоянном объёме и температуре, зависит только от вида и состояния исходных веществ и продуктов реакции
и не зависит от пути её протекания.


Стандартная энтальпия образования замеряется в лабораторных условиях, данные можно найти в различных справочниках.

Термохимия. Термохимические уравнения. Закон Гесса и следствия из него. Расчет стандартной теплоты химической реакции по стандартным теплотам образования и сгорания веществ.

Термохимия является частью химической термодинамики, однако термохимия возникла раньше термодинамики, потом вошла в термодинамику как составная часть.

Термохимия изучает тепловые эффекты химии и физико-химических процессов.

Основоположник русский ученый Гесс, 1841-42гг сформулировал основные законы термохимии.

Тепловой эффект химической реакции – это количество теплоты, выделяемой или поглощаемой в химической реакции.

Реакции:

  • Экзотермические, с выделением теплоты, выделяемая теплота считается положительной (+Q)
  • Эндотермические, с поглощением (-Q)

Химические уравнения, в которых указан тепловой эффект – называются термохимическими уравнениями.

Их можно записывать 2мя способами:

  • В термохимической системе знаков, по Гессу.

h3+Cl2→2HCl + Q

Внимание!

Если вам нужна помощь в написании работы, то рекомендуем обратиться к
профессионалам. Более 70 000 авторов готовы помочь вам прямо сейчас. Бесплатные
корректировки и доработки. Узнайте стоимость своей работы.

  • В термодинамической системе знаков, современная.

h3+Cl2→2HCl, ΔH=-96кДж

1/2H+1/2Cl→HCl, ΔH=-48кДж

ΔH=-QP

Закон Гесса:

  • Тепловой эффект химической реакции не зависит от пути, по которому она протекает, а зависит только от начального и конечного состояния веществ.

Под одинаковым состоянием вещества понимают одинаковый химический состав, агрегатное состояние и аллотропные модификации.

  • Тепловой эффект химического процесса равен сумме тепловых эффектов всех стадий, составляющих процесс.

Следствие из закона Гесса:

  • Теплота образования вещества равна теплоте его разложения с обратным знаком.

1/2H+1/2Cl→HCl, ΔH=-48кДж

HCl→1/2H+1/2Cl, ΔH=48кДж

  • Тепловой эффект химической реакции равен разности между суммой теплот образования продуктов реакции и суммой теплот образования исходных веществ, с учетом стехиометрических коэффициентов.

Энтальпия (теплота) образования вещества – это теплота, выделяемая (иногда поглощаемая) при образовании 1 моль сложного вещества из простых веществ.

  • Тепловой эффект химической реакции равен разности между суммой теплот сгорания исходных веществ и суммой теплот сгорания продуктов реакции, с учетом стехиометрических коэффициентов.

Энтальпия (теплота) сгорания вещества – это теплота, выделяемая при сгорании 1 моль вещества с образованием высших оксидов.

Поможем написать любую работу на аналогичную
тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему
учебному проекту

Узнать стоимость

Термохимическое уравнение | Химия для неосновных

  • Определите термохимическое уравнение.
  • Определите теплоту реакции.

Как лучше отапливать дом?

Отопление дома становится все дороже. Используем ли мы газ, нефть, электричество, дрова? Частично решение зависит от того, какое топливо обеспечит наибольшее выделение энергии при сгорании. Исследования термохимии могут быть очень полезны для получения надежной информации для принятия этих важных решений.

Термохимическое уравнение

При сгорании газообразного метана выделяется тепло, что делает реакцию экзотермической. В частности, при сгорании 1 моля метана выделяется 890,4 килоджоулей тепловой энергии. Эта информация может быть отображена как часть сбалансированного уравнения.

Уравнение говорит нам, что 1 моль метана соединяется с 2 молями кислорода, образуя 1 моль диоксида углерода и 2 моль воды. В процессе выделяется 890,4 кДж, и это записывается как продукт реакции.Термохимическое уравнение — это химическое уравнение, которое включает изменение энтальпии реакции. Процесс в приведенном выше термохимическом уравнении может быть показан визуально на Рис. ниже.

Рисунок 17.7

(A) Поскольку реагенты превращаются в продукты в экзотермической реакции, энтальпия выделяется в окружающую среду. Изменение энтальпии реакции отрицательное. (B) Поскольку реагенты превращаются в продукты в эндотермической реакции, энтальпия поглощается из окружающей среды.Изменение энтальпии реакции положительное.

В примере сгорания метана изменение энтальпии отрицательное, потому что система выделяет тепло. Следовательно, общая энтальпия системы уменьшается. теплота реакции — это изменение энтальпии химической реакции. В приведенном выше случае теплота реакции составляет -890,4 кДж. Термохимическую реакцию также можно записать так:

Теплота реакции обычно измеряется в килоджоулей.Важно включить физические состояния реагентов и продуктов в термохимическое уравнение, поскольку значение зависит от этих состояний.

Эндотермические реакции поглощают энергию из окружающей среды по мере прохождения реакции. Когда 1 моль карбоната кальция разлагается на 1 моль оксида кальция и 1 моль диоксида углерода, поглощается 177,8 кДж тепла. Процесс показан визуально на рис. выше (B). Термохимическая реакция показана ниже.

Поскольку система поглощает тепло, модель 177.8 кДж записано как реагент. Теплота реакции положительна для эндотермической реакции.

Способ написания реакции влияет на значение изменения энтальпии реакции. Многие реакции обратимы, что означает, что продукт (ы) реакции способен объединять и преобразовывать реагент (ы). Если реакция написана в обратном направлении, знак меняется. Например, мы можем написать уравнение реакции оксида кальция с диоксидом углерода с образованием карбоната кальция.

Реакция экзотермическая, поэтому знак изменения энтальпии отрицательный.

Сводка
  • Описаны компоненты термохимического уравнения.
Практика

Читайте материал по ссылке ниже и решайте задачи на экранах

http://www.wisc-online.com/Objects/ViewObject.aspx?ID=GCH8805

Обзор

Вопросы

  1. Что включает в себя термохимическое уравнение?
  2. Почему эта информация важна?
  3. Что происходит со знаком изменения энтальпии, когда реакция меняется на противоположную?
  • теплота реакции: Изменение энтальпии химической реакции.
  • термохимическое уравнение: Химическое уравнение, которое включает изменение энтальпии реакции.

Энтальпия и термохимические реакции | Интернет-уроки химии

Энтальпия и термохимические реакции

Физические и химические изменения происходят под постоянным давлением. Полученное или потерянное тепло в реакциях при постоянном давлении называется изменением энтальпии . Энтальпия — это полная кинетическая и потенциальная энергия частиц вещества.Обозначается буквой «Н». Энтальпию веществ нельзя измерить, однако можно измерить изменение энтальпии. Мы можем найти изменение энтальпии, как указано ниже;

Реагенты → Продукция

Если H R — энтальпия реагентов, а H P — энтальпия продуктов, изменение энтальпии принимает вид

∆H = H P -H R

  • В экзотермических реакциях H R больше, чем H P , поэтому изменение энтальпии становится отрицательным

H P R так; ∆H <0

  • Поскольку эндотермические реакции поглощают тепло, H P > H R и изменение энтальпии становится положительным.

H P > H R так; ∆H> 0

  • Изменение энтальпии зависит от температуры и давления. Таким образом, вы должны сравнить изменения энтальпии реакций при одинаковых температуре и давлении.
  • Изменение энтальпии при давлении 1 атм и температуре 25 0 C называется стандартным изменением энтальпии .

При эндотермических реакциях энтальпия системы увеличивается. Например, энтальпия воды больше энтальпии льда при той же температуре.На приведенном ниже графике показана энтальпия эндотермических реакций;

В экзотермических реакциях;

Термохимические реакции

Реакции, демонстрирующие как изменения материи, так и энергии, называются термохимическими реакциями.Примеры термохимических реакций;

C (т) + O 2 (г) → CO 2 (г); ∆H = -94 ккал

Эта реакция говорит нам, что 1 моль C (s) реагирует с 1 моль O 2 (s) и производит 1 моль CO 2 , и выделяется 94 ккал тепла.

C (т) + O 2 (г) → CO 2 (г) + 94 ккал

2H 2 O (г) → 2H 2 (г) + O 2 (г); ∆H = 116 ккал

Эта реакция объясняет нас, 2 моль H 2 O поглощает тепло и разлагается на 2 моль H 2 и O 2 .

2H 2 O (г) + 116 ккал → 2H 2 (г) + O 2 (г)

Свойства термохимических реакций

  • Коэффициенты перед каждым элементом показывают количество молей вещества, а данное значение ∆H показывает тепло, выделяемое или поглощаемое реакцией, уравновешенное этими числами.

Пример: Найдите тепло, выделяющееся при реакции, в которой 2 моль CH 4 и 2 моль Cl 2 реагируют с образованием CCl 4 и HCl.

CH 4 (г) 4Cl 2 (г) → CCl 4 (г) + 4HCl (г) + 104 ккал

Решение:

Приведенная выше реакция сбалансирована для 1 моль CH 4 , мы должны сначала найти ограничивающее вещество.

1 моль CH 4 реагирует с 4 моль CCl 4

? моль CH 4 реагирует с 2 моль CC l4

¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ ¯

? = 0,5 моль CH 4

2-0,5 = 1,5 моль CH 4 не используется в этой реакции, поскольку CCl 2 является ограничивающим веществом.

Тепловыделение от реакции рассчитывается с учетом предельного значения;

4 моль Cl 2 выделение 104 ккал тепла

2 моль Cl 2 выпуск? ккал тепла

¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ ¯

? = 52 ккал тепла выделяется при реакции 2 моль Cl 2 .

  • Если вы умножаете реакцию на число «n», то вы должны умножить значение ∆H также на «n».

Пример:

CO (г) + 1 / 2O 2 (г) → CO 2 (г); ∆H = -68 ккал

Когда мы умножаем реакцию на 2;

2CO (г) + O 2 (г) → 2CO 2 (г); ∆H = 2 (-68) = — 136 ккал

  • При изменении направления термохимической реакции меняется и знак ∆H.

Пример:

2H 2 O (г) → 2H 2 (г) + O 2 (г) ∆H = 116 ккал

2H 2 (г) + O 2 (г) → 2H 2 O (г) ∆H = -116 ккал

Как видно из примера, при изменении направления реакции меняется и знак изменения энтальпии.

  • Поскольку ∆H зависит от состояния веществ, вы должны записывать состояния веществ в термохимических реакциях.

H 2 (г) + 1 / 2O 2 (г) → H 2 O (г) ∆H = -58 ккал

H 2 (г) + 1 / 2O 2 (г) → H 2 O (л) ∆H = -68 ккал

Как видно из примеров, энтальпия воды в жидком состоянии ниже энтальпии воды в газообразном состоянии.

Термохимические экзамены и решения проблем

Термохимия <Предыдущая Далее> Закон Гесса (суммирование термохимических реакций)

17.8: Термохимические уравнения — Химия LibreTexts

Отопление дома становится все дороже и дороже. Решение использовать газ, нефть, электричество или дрова может быть многогранным. Частично решение зависит от того, какое топливо обеспечит наибольшее выделение энергии при сгорании.Исследования термохимии могут быть очень полезны для получения надежной информации для принятия этих важных решений.

Термохимическое уравнение

При сгорании газообразного метана выделяется тепло, что делает реакцию экзотермической. В частности, при сгорании \ (1 \: \ text {mol} \) метана выделяется 890,4 килоджоулей тепловой энергии. Эта информация может быть отображена как часть сбалансированного уравнения:

\ [\ ce {CH_4} \ left (g \ right) + 2 \ ce {O_2} \ left (g \ right) \ rightarrow \ ce {CO_2} \ left (g \ right) + 2 \ ce {H_2O} \ влево (л \ вправо) + 890.4 \: \ text {кДж} \]

Уравнение говорит нам, что \ (1 \: \ text {mol} \) метана соединяется с \ (2 \: \ text {mol} \) кислорода с образованием \ (1 \: \ text {mol} \) диоксида углерода и \ (2 \: \ text {mol} \) воды. В процессе высвобождается \ (890.4 \: \ text {kJ} \), и поэтому он записывается как продукт реакции. Термохимическое уравнение — это химическое уравнение, которое включает изменение энтальпии реакции. Процесс в приведенном выше термохимическом уравнении можно визуально показать на рисунке ниже.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \) : (A) Поскольку реагенты превращаются в продукты в экзотермической реакции, энтальпия выделяется в окружающую среду. Изменение энтальпии реакции отрицательное. (B) Поскольку реагенты превращаются в продукты в эндотермической реакции, энтальпия поглощается из окружающей среды. Изменение энтальпии реакции положительное. (CC BY-NC; CK-12)

В примере сгорания метана изменение энтальпии отрицательное, поскольку система выделяет тепло.Следовательно, общая энтальпия системы уменьшается. теплота реакции — это изменение энтальпии химической реакции. В приведенном выше случае теплота реакции равна \ (- 890,4 \: \ text {кДж} \). Термохимическую реакцию также можно записать так:

\ [\ ce {CH_4} \ left (g \ right) + 2 \ ce {O_2} \ left (g \ right) \ rightarrow \ ce {CO_2} \ left (g \ right) + 2 \ ce {H_2O} \ left (l \ right) \: \: \: \: \: \ Delta H = -890.4 \: \ text {kJ} \]

Теплота реакции обычно измеряется в килоджоулей.Важно включить физические состояния реагентов и продуктов в термохимическое уравнение, поскольку значение \ (\ Delta H \) зависит от этих состояний.

Эндотермические реакции поглощают энергию из окружающей среды по мере прохождения реакции. Когда \ (1 \: \ text {mol} \) карбоната кальция разлагается на \ (1 \: \ text {mol} \) оксида кальция и \ (1 \: \ text {mol} \) диоксида углерода, \ (177.8 \: \ text {кДж} \) тепла поглощается. Визуально процесс показан на рисунке выше (B).Термохимическая реакция показана ниже.

\ [\ ce {CaCO_3} \ left (s \ right) + 177,8 \: \ text {kJ} \ rightarrow \ ce {CaO} \ left (s \ right) + \ ce {CO_2} \ left (g \ right ) \]

Поскольку тепло поглощается системой, \ (177.8 \: \ text {кДж} \) записывается как реагент. Теплота реакции положительна для эндотермической реакции.

\ [\ ce {CaCO_3} \ left (s \ right) \ rightarrow \ ce {CaO} \ left (s \ right) + \ ce {CO_2} \ left (g \ right) \: \: \: \: \: \ Delta H = 177,8 \: \ text {кДж} \]

Способ написания реакции влияет на значение изменения энтальпии реакции.Многие реакции обратимы, что означает, что продукт (ы) реакции способен объединять и преобразовывать реагент (ы). Если реакция написана в обратном направлении, знак \ (\ Delta H \) меняется. Например, мы можем написать уравнение реакции оксида кальция с диоксидом углерода с образованием карбоната кальция:

\ [\ ce {CaO} \ left (s \ right) + \ ce {CO_2} \ left (g \ right) \ rightarrow \ ce {CaCO_3} \ left (s \ right) + 177,8 \: \ text {кДж } \]

Реакция экзотермическая, поэтому знак изменения энтальпии отрицательный.

\ [\ ce {CaO} \ left (s \ right) + \ ce {CO_2} \ left (g \ right) \ rightarrow \ ce {CaCO_3} \ left (s \ right) \: \: \: \: \: \ Delta H = -177,8 \: \ text {кДж} \]

Термохимическое уравнение — Концепция — Видео по химии от Brightstorm

Термохимические уравнения — это сбалансированные химические уравнения, которые включают физические состояния всех реагентов и продуктов, а также изменение энергии. Если энергия является реагентом, реакция эндотермическая, но если энергия является продуктом, реакция экзотермическая.

Хорошо, иногда, когда вы имеете дело со сбалансированными термохимическими уравнениями, вам нужно включить количество энергии, которое либо поглощается, либо выделяется в этой реакции. Итак, мы собираемся называть этих ребят термохимическими уравнениями, и это сбалансированные химические уравнения, которые включают физические состояния всех реагентов и продуктов, которые они всегда должны иметь, и изменение энергии.Мы будем называть эту дельту H или изменение энтальпии. Итак, у меня есть несколько различных типов реакций, и я также включил в них изменения их энтальпии или энергии. Итак, у нас есть первая реакция, которая является простой реакцией комбинации или реакцией синтеза. И обратите внимание, что дельта H составляет 1625 килоджоулей, что означает, что он выделяет столько энергии в атмосферу. Итак, когда эти два парня объединяются и образуют ржавчину, мы выделяем 1625 килоджоулей тепла, хорошо, отлично.

У нас тоже есть реакция, или это на самом деле реакция растворимости. У нас есть субстанция нитрат аммония, которая растворяется в некотором количестве воды и распадается на ионы, и на самом деле для этого потребуется некоторая энергия. 27 килоджоулей энергии. Вы заметили, что здесь нет ничего отрицательного. энергия, чтобы вызвать эту реакцию, это эндотермическая реакция, хорошо. Кроме того, у нас также были все реакции горения, мы на самом деле будем обозначать это как дельта H гребенчатая, чтобы сказать, что это реакция горения.Итак, наша глюкоза сгорает, и мы говорим, что она выделяет 2808 килоджоулей тепла, это много энергии, когда происходит реакция. И мы собираемся просто, эта маленькая расческа просто говорит мне, что это дельта H реакции горения.

Здесь у нас есть фазовые изменения, фазовые изменения также могут происходить через энергетические изменения, которые требуют энергии или высвобождают какую-то энергию. Это вода, переходящая из жидкости в газ, просто переход фазы, и переход фазы испарения от жидкости к испарению газа.Таким образом, мы собираемся обозначить это как дельта H vap, говорящее вам, что это энтальпия испарения, и для этого требуется 40,7 килоджоулей тепла, а затем мы также можем говорить о реакциях образования, означающих, что соединение или вещество, образующиеся из его элементов . Итак, у вас есть газообразный водород, соединяющийся с серой с образованием сероводорода, и мы собираемся сказать, что дельта H в этой форме говорит мне, что это реакция образования, и для эндотермической реакции требуется 33 килоджоуля тепла. Итак, мы можем получить, просто взглянув на это основное уравнение термохимического уравнения, мы можем получить много информации из него, и это в основном все различные химические уравнения [IB], с которыми вы столкнетесь.

Энтальпия и химические реакции — Вводная химия — 1-е канадское издание

Цели обучения

  1. Определите энтальпию .
  2. Правильно выразите изменение энтальпии химических реакций.
  3. Объясните, как изменения энтальпии измеряются экспериментально.

Теперь, когда мы показали, как связаны энергия, работа и тепло, мы готовы рассмотреть изменения энергии в химических реакциях.Фундаментальная концепция состоит в том, что каждая химическая реакция происходит с одновременным изменением энергии . Теперь нам нужно научиться правильно выражать эти энергетические изменения.

Наше исследование газов в главе 6 «Газы» и определение работы в разделе 7.2 «Работа и тепло» показывают, что такие условия, как давление, объем и температура, влияют на энергосодержание системы. Что нам нужно, так это определение энергии, которое имеет место, когда указаны некоторые из этих условий (что-то вроде нашего определения стандартной температуры и давления в нашем исследовании газов).Мы определяем изменение энтальпии (Δ H ) как тепло процесса при постоянном давлении:

ΔH ≡ q при постоянном давлении

Буква H означает «энтальпию», вид энергии, а Δ означает изменение количества. Нас всегда будет интересовать изменение H , а не абсолютное значение самого H .

Когда происходит химическая реакция, наблюдается характерное изменение энтальпии. Изменение энтальпии реакции обычно записывается после сбалансированного химического уравнения и в той же строке.Например, когда два моля водорода реагируют с одним молем кислорода с образованием двух моль воды, характерное изменение энтальпии составляет 570 кДж. Запишем уравнение как

2 H 2 (г) + O 2 (г) → 2 H 2 O (ℓ) Δ H = −570 кДж

Химическое уравнение, которое включает изменение энтальпии, называется термохимическим уравнением. Предполагается, что термохимическое уравнение относится к уравнению в молярных количествах, что означает, что его следует интерпретировать с точки зрения молей, а не отдельных молекул.

Пример 5

Напишите термохимическое уравнение реакции PCl 3 (г) с Cl 2 (г) с образованием PCl 5 (г) с изменением энтальпии -88 кДж.

Решение

Термохимическое уравнение:

PCl 3 (г) + Cl 2 (г) → PCl 5 (г) Δ H = -88 кДж

Проверьте себя

Напишите термохимическое уравнение реакции N 2 (г) с O 2 (г) с образованием 2NO (г) с изменением энтальпии 181 кДж.

Ответ

N 2 (г) + O 2 (г) → 2 NO (г) Δ H = 181 кДж

Вы могли заметить, что Δ H для химической реакции может быть положительным или отрицательным. Число считается положительным, если у него нет знака; знак + можно добавить явно, чтобы избежать путаницы. Химическая реакция с положительной Δ H называется эндотермической, а химическая реакция с отрицательной Δ H — экзотермической.

Что означает положительное значение Δ H процесса? Это означает, что система, в которой происходит химическая реакция, набирает энергию. Если рассматривать энергию системы в виде высоты на вертикальном графике энергии, изменение энтальпии, которое сопровождает реакцию, можно представить в виде диаграммы в части (а) на рисунке 7.3 «Энергия реакции»: энергия реагентов имеет немного энергии, и система увеличивает свою энергию по мере того, как она переходит в продукты. Продукты выше по вертикали, чем реагенты.Таким образом, эндотермический режим означает, что система получает или поглощает энергию.

Противоположная ситуация существует для экзотермического процесса, как показано в части (b) на Рисунке 7.3 «Энергия реакции». Если изменение энтальпии реакции отрицательное, система теряет энергию, поэтому продукты имеют меньше энергии, чем реагенты, а продукты ниже по вертикальной шкале энергии, чем реагенты. Таким образом, экзотермический эффект означает, что система теряет или отдает энергию.

Рисунок 7.3 Энергия реакции

(a) При эндотермической реакции энергия системы увеличивается (т. Е. Перемещается выше по вертикальной шкале энергии). (b) При экзотермической реакции энергия системы уменьшается (т.е. перемещается ниже по вертикальной шкале энергии).

Пример 6

Рассмотрим это термохимическое уравнение.

2 CO (г) + O 2 (г) → 2 CO 2 (г) Δ H = −565 кДж

Экзотермический или эндотермический? Сколько энергии выделяется или поглощается?

Решение

По определению, химическая реакция с отрицательной Δ H является экзотермической, что означает, что такая большая энергия — в данном случае 565 кДж — выделяется реакцией.

Проверьте себя

Рассмотрим это термохимическое уравнение.

CO 2 (г) + H 2 (г) → CO (г) + H 2 O (г) Δ H = 42 кДж

Экзотермический или эндотермический? Сколько энергии выделяется или поглощается?

Ответ

эндотермический; Поглощается 42 кДж.

Как экспериментально измеряются значения Δ H ? На самом деле Δ H не измеряется; q измеряется.Но измерения проводятся в условиях постоянного давления, поэтому Δ H равно измеренному q .

Экспериментально q измеряется с использованием уравнения

q = мк Δ T

Мы предварительно измеряем массу химикатов в системе. Затем мы позволяем протекать химической реакции и измеряем изменение температуры (Δ T ) системы. Если мы знаем удельную теплоемкость материалов в системе (как правило, мы это знаем), мы можем вычислить q .Это значение q численно равно Δ H процесса, которое мы можем масштабировать до молярной шкалы. Контейнер, в котором находится система, обычно изолирован, поэтому любое изменение энергии идет на изменение температуры системы, а не на утечку из системы. Контейнер называется калориметром, а процесс измерения изменений энтальпии называется калориметрией.

Рисунок 7.4 Калориметры

Простой калориметр может быть сконструирован из нескольких вложенных друг в друга поролоновых кофейных чашек, крышки, термометра и мешалки.

Например, предположим, что 4,0 г NaOH или 0,10 моль NaOH растворяют, чтобы получить 100,0 мл водного раствора, а 3,65 г HCl или 0,10 моль HCl растворяют, чтобы получить еще 100,0 мл водного раствора. Два раствора смешивают в изолированном калориметре, вставляют термометр и накрывают калориметр (см. Рисунок 7.4 «Калориметры» для примера установки). Термометр измеряет изменение температуры при протекании следующей химической реакции:

NaOH (водн.) + HCl (водн.) → NaCl (водн.) + H 2 O ()

Наблюдатель отмечает, что температура повышается с 22.От 4 ° C до 29,1 ° C. Предполагая, что теплоемкость и плотность растворов такие же, как у чистой воды, теперь у нас есть информация, необходимая для определения изменения энтальпии химической реакции. Общее количество раствора составляет 200,0 мл, а при плотности 1,00 г / мл мы получаем 200,0 г раствора. Используя уравнение для q , мы заменяем наши экспериментальные измерения и удельную теплоемкость воды (Таблица 7.1 «Удельная теплоемкость различных веществ»):

Решая q , получаем

q = 5,600 Дж ≡ ΔH для реакции

Теплота q равна Δ H для реакции, потому что химическая реакция происходит при постоянном давлении.Однако реакция выделяет такое количество энергии, поэтому фактический знак Δ H отрицательный:

Δ H = −5,600 Дж для реакции

Таким образом, мы имеем следующее термохимическое уравнение химической реакции, протекающей в калориметре:

Коэффициенты 1/10 присутствуют, чтобы напомнить нам, что мы начали с одной десятой моля каждого реагента, поэтому мы получаем одну десятую моля каждого продукта. Однако обычно мы приводим термохимические уравнения в молях, а не в одной десятой части моля.Чтобы перейти к молярным количествам, мы должны умножить коэффициенты на 10. Однако, когда мы это сделаем, мы получим в 10 раз больше энергии. Таким образом, имеем

NaOH (водн.) + HCl (водн.) → NaCl (водн.) + H 2 O (ℓ) Δ H = −56000 Дж

Δ H можно преобразовать в единицы кДж, так что окончательное термохимическое уравнение будет

NaOH (водн.) + HCl (водн.) → NaCl (водн.) + H 2 O (ℓ) Δ H = −56 кДж

Мы только что взяли наши экспериментальные данные из калориметрии и определили изменение энтальпии химической реакции.Аналогичные измерения других химических реакций могут определить значения Δ H любой химической реакции, которую вы хотите изучить.

Пример 7

100 мл раствора 0,25 моль Ca 2+ (водн.) Смешивали с 0,50 моль ионов F (водн.), И осаждали CaF 2 :

Ca 2+ (водн.) + 2 F (водн.) → CaF 2 (т)

Температура раствора увеличилась на 10,5 ° C. Как изменилась энтальпия химической реакции? Каково изменение энтальпии при производстве 1 моля CaF 2 ? Предположим, что раствор имеет ту же плотность и удельную теплоемкость, что и вода.

Решение

Поскольку нам прямо дано Δ T , мы можем определить теплоту реакции, которая равна Δ H :

Решая q , получаем

q = 4400 Дж

Следовательно, Δ H = −4 400 Дж.

Согласно стехиометрии реакции, образуется точно 0,25 моль CaF 2 , поэтому это количество тепла составляет 0,25 моль. Для 1 моля CaF 2 нам нужно увеличить тепло в четыре раза:

q = 4400 Дж × 4 = 17600 Дж на 1 моль CaF 2

Изменение энтальпии в молях составляет

Δ H = −17600 Дж = −17.6 кДж

Проверьте себя

В калориметре при постоянном давлении реагируют 0,10 моль CH 4 (г) и 0,20 моль O 2 (г).

CH 4 (г) + 2 O 2 (г) → CO 2 (г) + 2 H 2 O (ℓ)

Реакция нагревает 750,0 г H 2 O на 28,4 ° C. Что такое Δ H для реакции в молярном масштабе?

Ответ

−891 кДж

Основные выводы

  • Каждая химическая реакция происходит с одновременным изменением энергии.
  • Изменение энтальпии равняется теплу при постоянном давлении.
  • Изменения энтальпии можно выразить с помощью термохимических уравнений.
  • Изменения энтальпии измеряются калориметрическим методом.

Упражнения

  1. При каких обстоятельствах q и Δ H одинаковы?

  2. При каких обстоятельствах q и Δ H отличаются?

  3. Газообразный водород и газообразный хлор реагируют с образованием газообразного хлористого водорода с соответствующим изменением энтальпии на –184 кДж.Напишите правильно сбалансированное термохимическое уравнение для этого процесса.

  4. Пропан (C 3 H 8 ) реагирует с газообразным элементарным кислородом с образованием диоксида углерода и жидкой воды с сопутствующим изменением энтальпии на -2 220 кДж. Напишите правильно сбалансированное термохимическое уравнение для этого процесса.

  5. Газообразный азот реагирует с газообразным кислородом с образованием NO (г) при поглощении 180 кДж. Напишите правильно сбалансированное термохимическое уравнение для этого процесса.

  6. Твердый натрий реагирует с газообразным хлором с образованием твердого хлорида натрия с выделением 772 кДж. Напишите правильно сбалансированное термохимическое уравнение для этого процесса.

  7. Газообразный водород и газообразный хлор реагируют с образованием газообразного хлористого водорода с соответствующим изменением энтальпии на –184 кДж. Это эндотермический или экзотермический процесс?

  8. Пропан (C 3 H 8 ) реагирует с газообразным элементарным кислородом с образованием диоксида углерода с выделением 2220 кДж энергии.Это эндотермический или экзотермический процесс?

  9. Газообразный азот реагирует с газообразным кислородом с образованием NO (г) при поглощении 180 кДж. Это экзотермический или эндотермический процесс?

  10. Металлический натрий может реагировать с азотом с образованием азида натрия (NaN 3 ) с Δ H 21,72 кДж. Это экзотермический или эндотермический процесс?

  11. В 250 мл раствора смешивают 0,25 моль КОН (водн.) И 0,25 моль HNO 3 (водн.).Температура раствора повышается с 22,5 ° C до 35,9 ° C. Предположим, что раствор имеет ту же плотность и теплоемкость, что и вода. Какова теплота реакции и каково Δ H реакции на молярной основе?

  12. В растворе объемом 600 мл смешивают 0,50 моль Ca (OH) 2 (водн.) И 0,50 моль H 2 SO 4 (водн.). Температура раствора повышается на 22,3 ° C. Какова теплота реакции и каково Δ H реакции на молярной основе? Предположим, что раствор имеет ту же плотность и теплоемкость, что и вода.

  13. Для нагревания 400,0 г H 2 O сжигают 0,050 моль этанола (C 2 H 5 OH). Вода прогревается от 24,6 ° C до 65,6 ° C. Какова теплота реакции и каково Δ H реакции на молярной основе?

  14. Для нагревания 100,0 г H 2 O сжигают 0,066 моль пчелиного воска. Вода прогревается от 21,4 ° C до 25,5 ° C. Какова теплота реакции и каково Δ H реакции на молярной основе?

Ответы

1.

в условиях постоянного давления

3.

H 2 (г) + Cl 2 (г) → 2HCl (г) Δ H = −184 кДж

5.

N 2 (г) + O 2 (г) → 2NO (г) Δ H = 180 кДж

7.

экзотермический

9.

эндотермический

11.

13.

теплота реакции = -14,0 кДж; Δ H = −56,0 кДж / моль реагентов

15.

теплота реакции = -68,6 кДж; Δ H = -1,370 кДж / моль этанола

Термохимическая реакция — обзор

4.3 Общие методы превращения CO

2 в полезные химические вещества с добавленной стоимостью

В настоящее время, как указано в аннотации, существует всего шесть различных путей превращения CO 2 в химикаты с добавленной стоимостью [7,8].Стехиометрические реакции [93–100], такие как сополимеризация CO 2 с эпоксидами, синтез мочевины, гидрирование CO 2 с избыточным водородом и т. Д., Не требуют какой-либо внешней энергетической помощи, поскольку они используют химический потенциал как энергия помогает управлять реакциями. Таким образом, преобразование CO 2 в стехиометрические реакции нельзя рассматривать как процесс накопления энергии или производства возобновляемого топлива. Хотя некоторые термохимические реакции [91,101–105], такие как гидрирование CO 2 в метанол с использованием более высоких молей газа H 2 и т. Д., являются термодинамически осуществимыми, им требуется энергия для преодоления активационного барьера, который в настоящее время добывается в промышленности за счет сжигания ископаемого топлива. Потому что эти термохимические реакции еще предстоит интегрировать с возобновляемыми источниками энергии; их также нельзя назвать процессами накопления энергии или производства возобновляемой энергии. биохимических реакций [24,106,107] (таких как производство водорослей и т. Д.) Использует солнечный свет для запуска эндотермической реакции конверсии CO 2 , например, при производстве биоэтанола.Однако было обнаружено, что эффективность этих процессов слишком мала (<1%), чтобы быть коммерчески приемлемыми без какой-либо государственной помощи. Если эффективность этого процесса не превышает 10%, он не может быть экономически выгодным для длительного промышленного использования. Фотокаталитические реакции связаны с проблемами разделения заряда [20,27,108–119]. Электроны, генерируемые при облучении полупроводниковых наноматериалов световой энергией в водной среде, чаще всего атакуют органические продукты, образующиеся в реакции, а не реагент CO 2 ; следовательно, чистая эффективность этих процессов очень низкая и не подходит для коммерческой практики.Хотя при низких перенапряжениях реакции восстановления фотоэлектрохимических (PEC) CO 2 дают сильно восстановленные и селективные продукты, такие как метанол, этанол и т. Д., Было обнаружено, что нестабильность большинства задействованных полупроводниковых электродов является причиной нестабильности. главный барьер для коммерческого применения этих реакций [52,71,120–125]. Эти полупроводниковые электроды часто теряют свои полупроводниковые свойства при контакте с водным раствором из-за сильной фотокоррозии.Единственный оставшийся вариант — это электрохимическое восстановление CO 2 [28,44,125–135]. Эти реакции были тщательно изучены, лежащие в основе механизмы реакции поняты более подробно, чем любой из других пяти путей, и большинство связанных с ними проблем с горлышком были решены. Плазмохимическая конверсия CO 2 также была недавно исследована и, согласно последним данным, не подходит для коммерческого использования [136–140].

Среди упомянутых выше реакций первые два типа, а именно стехиометрические и термохимические реакции, являются экзэргоническими по природе, спонтанными и термодинамически нисходящими реакциями из-за их отрицательной Δ G G = Δ H T Δ S ) значения.Эти реакции находят необходимую термодинамическую энергию для прохождения из внутренней энергии, доступной в реагентах в форме химического потенциала (например, реакции кислотно-щелочной нейтрализации), поскольку они являются реакциями с высвобождением энергии (экзотермическими). Однако этим реакциям требуется энергия для преодоления энергетического барьера активации при превращении реагентов в продукты в соответствии с уравнением Аррениуса ; k = Ae Ea / ( RT ) ; где k — константа скорости, T — абсолютная температура (в Кельвинах), A — предэкспоненциальный множитель, константа для каждой химической реакции, которая определяет скорость из-за частоты столкновений при правильной ориентации, E a — это «энергия активации» реакции (в Джоулях), а R — универсальная газовая постоянная.Таким образом, эти реакции можно рассматривать для целей хранения энергии или синтеза возобновляемого топлива. С другой стороны, оставшиеся четыре реакции; а именно: (1) биохимический , (2) фотохимический , (3) фотоэлектрохимический и (4) электрохимический , могут рассматриваться не только для превращения зеленого CO 2 из потока отходов в добавленную стоимость. химические вещества, но также для хранения электрической и (любой) возобновляемой энергии в форме химической энергии (поскольку эти реакции являются эндотермическими и потребляют энергию).Основываясь на самой последней доступной литературе, среди этих четырех типов реакций только ERC можно считать экономически жизнеспособным для дальнейшей разработки для коммерческой практики [28,44,125–135].

Что такое термохимическая реакция?

ЧТО ТАКОЕ ТЕРМОХИМИЧЕСКОЕ УРАВНЕНИЕ?

Эта статья написана Генри Джа, преподавателем химии и права в VCE. Генри в настоящее время принимает студентов, поэтому, если вас интересуют его услуги, вы можете увидеть его профиль здесь.


В 11 классе вы бы научились уравновешивать химическое уравнение. Во многих случаях при попытке сбалансировать это делается методом проб и ошибок.

В блоке 3 вы узнаете о «термохимическом уравнении» , но что они собой представляют?

Проще говоря, термохимическое уравнение — это сбалансированное химическое уравнение со значением ∆H .

Прежде чем мы углубимся в термохимические уравнения, нам сначала нужно понять, что такое ∆H.

  • ∆H (дельта H) называется изменением энтальпии . ∆H представляет собой изменение энергии химической реакции.

Реакции могут выделять (экзотермические реакции) или поглощать (эндотермические реакции) энергию, а ∆H позволяет нам определить, является ли реакция одной из двух.

  • Значения ∆H содержат как знак, так и число .

В экзотермических реакциях , ∆H имеет отрицательный знак , в то время как эндотермических реакций ∆H имеет положительный знак.

Теперь, когда мы установили, что представляет собой ∆H, давайте посмотрим, сможем ли мы применить это к примеру.

Вышеуказанная реакция представляет собой реакцию горения метана. Вы должны знать по своим показаниям, что реакция горения высвобождает энергию. Но кроме ваших общих знаний, как еще мы можем сказать, что эта реакция высвобождает энергию и, следовательно, является экзотермической реакцией?

  • Значение ∆H!
  • Значение ∆H здесь составляет –890 кДж / моль, что говорит о том, что на каждый моль сгоревшего метана выделяется 890 кДж энергии.

*** Обратная реакция будет эндотермической реакцией. Значение ∆H будет иметь то же числовое значение, но другой знак.

Ключевые моменты, которые следует запомнить:

  • Термохимическое уравнение состоит из сбалансированного химического уравнения & значения ∆H. (ОЧЕНЬ ВАЖНО)
  • Значение ∆H может сказать нам, является ли реакция экзотермической или эндотермической.
  • ∆H составляет SPECIFIC для химического уравнения SPECIFIC .
    • Изменение состояний реагентов и продуктов приведет к другому значению ∆H.
    • При изменении коэффициентов в химическом уравнении значение ∆H также изменится.
  • кДж / моль — это ПРОСТО ед. Это не всегда означает, что на каждый моль вещества выделяется «x» количество энергии. Вам нужно взглянуть на данное вам уравнение и отталкиваться от него.

LearnMate — ведущее репетиторское агентство Австралии, предлагающее частные уроки по всем предметам начальной и средней школы, включая английский, математику, естественные науки, гуманитарные науки, иностранные языки и многое другое. Наша миссия проста: предоставить учащимся профессиональных, увлекательных и увлеченных преподавателей, а также обеспечить, чтобы учащиеся чувствовали себя воодушевленными и уверенными во время оценивания! В конечном итоге наша цель — дать студентам по всей Австралии возможность достичь потрясающих результатов и осуществить свои мечты!

LearnMate предлагает индивидуальные уроки индивидуального обучения в различных пригородах Мельбурна, Сиднея, Джилонга, Брисбена, Хобарта, Канберры, Перта и Аделаиды! С сотнями репетиторов на платформе LearnMate вы обязательно найдете кого-нибудь из местных для любого уровня начальной или средней школы! Вы можете проводить уроки очно или онлайн — в зависимости от того, что вам удобнее!

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *