रासायनिक प्रतिक्रिया के थर्मल प्रभाव की गणना कैसे करें। प्रतिक्रिया और थर्मोकेमिकल गणना की गर्मी

काम 81.
Fe कमी के दौरान निकलने वाली ऊष्मा की मात्रा की गणना करें 2 ओ 3 धातु एल्यूमीनियम, यदि 335.1 ग्राम लोहा प्राप्त किया जाता है। उत्तर: २५४३.१ kJ.
समाधान:
प्रतिक्रिया समीकरण:

= (Al 2 O 3) - (Fe 2 O 3) = -1669.8 - (- 822.1) = -847.7 kJ

335.1 ग्राम लोहे की प्राप्ति पर निकलने वाली ऊष्मा की मात्रा की गणना अनुपात से की जाती है:

(2 . 55,85) : -847,7 = 335,1 : एन एस; एक्स = (०८४७.७ .) . 335,1)/ (2 . ५५.८५) = २५४३.१ kJ,

जहां 55.85 लोहे का परमाणु द्रव्यमान है।

उत्तर:२५४३.१ केजे.

प्रतिक्रिया का गर्मी प्रभाव

टास्क 82.
एथिलीन सी 2 एच 4 (जी) और जल वाष्प की बातचीत से गैसीय एथिल अल्कोहल सी 2 एच 5 ओएच प्राप्त किया जा सकता है। इस अभिक्रिया के ऊष्मीय प्रभाव की गणना करने के बाद, इसके लिए थर्मोकेमिकल समीकरण लिखिए। उत्तर: -45.76 केजे।
समाधान:
प्रतिक्रिया समीकरण है:

सी 2 एच 4 (जी) + एच 2 ओ (जी) = सी 2 एच 5 ओएच (जी); =?

पदार्थों के निर्माण के मानक तापों के मान विशेष तालिकाओं में दिए गए हैं। यह देखते हुए कि साधारण पदार्थों के निर्माण की ऊष्मा को पारंपरिक रूप से शून्य माना जाता है। हम प्रतिक्रिया के थर्मल प्रभाव की गणना करते हैं, हेस के नियम से कोरोलरी का उपयोग करते हुए, हम प्राप्त करते हैं:

= (सी २ एच ५ ओएच) - [(सी २ एच ४) + (एच २ ओ)] =
= -235.1 - [(52.28) + (-241.83)] = - 45.76 kJ

प्रतिक्रिया समीकरण जिसमें प्रतीकों के बारे में रासायनिक यौगिकउनके समग्र राज्यों या क्रिस्टलीय संशोधन को इंगित किया जाता है, साथ ही थर्मल प्रभावों के संख्यात्मक मूल्य को थर्मोकेमिकल कहा जाता है। थर्मोकेमिकल समीकरणों में, जब तक अन्यथा निर्दिष्ट नहीं किया जाता है, निरंतर दबाव क्यू पी पर थर्मल प्रभाव के मूल्यों को सिस्टम के थैलेपी में परिवर्तन के बराबर दर्शाया जाता है। मान आमतौर पर समीकरण के दाईं ओर दिया जाता है, जिसे अल्पविराम या अर्धविराम से अलग किया जाता है। किसी पदार्थ की समग्र अवस्था के लिए निम्नलिखित संक्षिप्ताक्षरों को अपनाया जाता है: जी- गैसीय, एफ- तरल, प्रति

यदि अभिक्रिया के परिणामस्वरूप ऊष्मा निकलती है, तो< О. Учитывая сказанное, составляем термохимическое уравнение данной в примере реакции:

सी 2 एच 4 (जी) + एच 2 ओ (जी) = सी 2 एच 5 ओएच (जी); = - 45.76 केजे।

उत्तर:- 45.76 केजे।

टास्क 83.
निम्नलिखित थर्मोकेमिकल समीकरणों के आधार पर हाइड्रोजन के साथ आयरन (II) ऑक्साइड की कमी के थर्मल प्रभाव की गणना करें:

ए) ईईओ (के) + सीओ (जी) = फे (के) + सीओ 2 (जी); = -13.18 केजे;
बी) सीओ (डी) + 1/2O 2 (डी) = सीओ 2 (डी); = -283.0 केजे;
सी) एच 2 (जी) + 1/2 ओ 2 (जी) = एच 2 ओ (जी); = -२४१.८३ केजे।
उत्तर: +27.99 केजे।

समाधान:
हाइड्रोजन के साथ आयरन (II) ऑक्साइड की कमी के लिए प्रतिक्रिया समीकरण का रूप है:

ईईओ (के) + एच 2 (जी) = फे (के) + एच 2 ओ (जी); =?

= (H2O) - [(FeO)

पानी के बनने की गर्मी समीकरण द्वारा निर्धारित की जाती है

एच 2 (जी) + 1/2 ओ 2 (जी) = एच 2 ओ (जी); = -२४१.८३ केजे,

और आयरन (II) ऑक्साइड के बनने की ऊष्मा की गणना समीकरण (a) को समीकरण (b) से घटाकर की जा सकती है।

= (सी) - (बी) - (ए) = -241.83 - [-283, ओ - (-13.18)] = +27.99 केजे।

उत्तर:+27.99 केजे।

टास्क 84.
जब गैसीय हाइड्रोजन सल्फाइड और कार्बन डाइऑक्साइड परस्पर क्रिया करते हैं, तो जल वाष्प और कार्बन डाइसल्फ़ाइड CS 2 (g) बनते हैं। इस अभिक्रिया का ऊष्मारासायनिक समीकरण लिखिए, पहले इसके ऊष्मीय प्रभाव की गणना कीजिए। उत्तर: +65.43 केजे।
समाधान:
जी- गैसीय, एफ- तरल, प्रति- क्रिस्टलीय। इन प्रतीकों को छोड़ दिया जाता है यदि पदार्थों के एकत्रीकरण की स्थिति स्पष्ट है, उदाहरण के लिए, ओ 2, एच 2, आदि।
प्रतिक्रिया समीकरण है:

2एच 2 एस (जी) + सीओ 2 (जी) = 2 एच 2 ओ (जी) + सीएस 2 (जी); =?

पदार्थों के निर्माण के मानक तापों के मान विशेष तालिकाओं में दिए गए हैं। यह देखते हुए कि साधारण पदार्थों के निर्माण की ऊष्मा को पारंपरिक रूप से शून्य माना जाता है। प्रतिक्रिया की गर्मी की गणना हेस के नियम से कोरोलरी ई का उपयोग करके की जा सकती है:

= (एच 2 ओ) + (सीएस 2) - [(एच 2 एस) + (सीओ 2)];
= 2 (-241.83) + 115.28 - = +65.43 केजे।

2एच 2 एस (जी) + सीओ 2 (जी) = 2 एच 2 ओ (जी) + सीएस 2 (जी); = +65.43 केजे।

उत्तर:+65.43 केजे।

प्रतिक्रिया का थर्मोकेमिकल समीकरण

कार्य 85.
सीओ (जी) और हाइड्रोजन के बीच प्रतिक्रिया के थर्मोकेमिकल समीकरण लिखें, जिसके परिणामस्वरूप सीएच 4 (जी) और एच 2 ओ (जी) बनते हैं। यदि सामान्य परिस्थितियों में 67.2 लीटर मीथेन प्राप्त की जाती है, तो इस प्रतिक्रिया के दौरान कितनी गर्मी निकलेगी? उत्तर: 618.48 kJ।
समाधान:
प्रतिक्रियाओं के समीकरण जिनमें उनकी कुल अवस्था या क्रिस्टलीय संशोधन रासायनिक यौगिकों के प्रतीकों के साथ-साथ थर्मल प्रभावों के संख्यात्मक मान के पास इंगित किए जाते हैं, थर्मोकेमिकल कहलाते हैं। थर्मोकेमिकल समीकरणों में, जब तक अन्यथा निर्दिष्ट नहीं किया जाता है, निरंतर दबाव क्यू पी पर गर्मी प्रभाव के मूल्यों को सिस्टम के थैलेपी में परिवर्तन के बराबर दर्शाया जाता है। मान आमतौर पर समीकरण के दाईं ओर दिया जाता है, जिसे अल्पविराम या अर्धविराम से अलग किया जाता है। किसी पदार्थ की समग्र अवस्था के लिए निम्नलिखित संक्षिप्ताक्षरों को अपनाया गया है: जी- गैसीय, एफ- कुछ, प्रति- क्रिस्टलीय। इन प्रतीकों को छोड़ दिया जाता है यदि पदार्थों के एकत्रीकरण की स्थिति स्पष्ट है, उदाहरण के लिए, ओ 2, एच 2, आदि।
प्रतिक्रिया समीकरण है:

सीओ (जी) + 3 एच 2 (जी) = सीएच 4 (जी) + एच 2 ओ (जी); =?

पदार्थों के निर्माण के मानक तापों के मान विशेष तालिकाओं में दिए गए हैं। यह देखते हुए कि साधारण पदार्थों के निर्माण की ऊष्मा को पारंपरिक रूप से शून्य माना जाता है। प्रतिक्रिया की गर्मी की गणना हेस के नियम से कोरोलरी ई का उपयोग करके की जा सकती है:

= (एच 2 ओ) + (सीएच 4) - (सीओ)];
= (-२४१.८३) + (-७४.८४) - (-११०.५२) = -२०६.१६ केजे।

थर्मोकेमिकल समीकरण का रूप होगा:

22,4 : -206,16 = 67,2 : एन एस; एक्स = 67.2 (-206.16) / 22 × 4 = -618.48 केजे; क्यू = ६१८.४८ केजे।

उत्तर: 618.48 केजे।

शिक्षा की गर्मी

कार्य 86.
वह ऊष्मा प्रभाव जिसकी प्रतिक्रिया गठन की ऊष्मा के बराबर होती है। निम्नलिखित थर्मोकेमिकल समीकरणों का उपयोग करके NO के गठन की गर्मी की गणना करें:
a) 4NH 3 (g) + 5O 2 (g) = 4NO (g) + 6H 2 O (g); = -1168.80 केजे;
बी) 4एनएच 3 (डी) + 3ओ 2 (डी) = 2एन 2 (डी) + 6 एच 2 ओ (जी); = -1530.28 केजे
उत्तर: 90.37 केजे।
समाधान:
गठन की मानक गर्मी मानक परिस्थितियों (टी = 298 के; पी = 1.0325.105 पा) के तहत साधारण पदार्थों से इस पदार्थ के 1 मोल के गठन की प्रतिक्रिया की गर्मी के बराबर है। सरल पदार्थों से NO के निर्माण को निम्न प्रकार से दर्शाया जा सकता है:

१/२एन २ + १/२ओ २ = नहीं

दी गई प्रतिक्रिया (ए), जिसमें 4 mol NO बनता है, और प्रतिक्रिया (b) दी जाती है, जिसमें N2 का 2 mol बनता है। ऑक्सीजन दोनों प्रतिक्रियाओं में शामिल है। इसलिए, NO के गठन की मानक ऊष्मा निर्धारित करने के लिए, हम निम्नलिखित हेस चक्र की रचना करते हैं, अर्थात, हमें समीकरण (a) को समीकरण (b) से निकालने की आवश्यकता है:

इस प्रकार, १/२एन २ + १/२ओ २ = नहीं; = +90.37 केजे।

उत्तर: 618.48 केजे।

कार्य 87.
क्रिस्टलीय अमोनियम क्लोराइड गैसीय अमोनिया और हाइड्रोजन क्लोराइड की परस्पर क्रिया से बनता है। इस प्रतिक्रिया के थर्मोकेमिकल समीकरण को पहले से ही इसके ऊष्मीय प्रभाव की गणना करके लिखें। यदि सामान्य परिस्थितियों में प्रतिक्रिया में 10 लीटर अमोनिया की खपत होती है, तो कितनी गर्मी निकलेगी? उत्तर: 78.97 केजे।
समाधान:
प्रतिक्रियाओं के समीकरण जिनमें उनकी कुल अवस्था या क्रिस्टलीय संशोधन रासायनिक यौगिकों के प्रतीकों के साथ-साथ थर्मल प्रभावों के संख्यात्मक मान के पास इंगित किए जाते हैं, थर्मोकेमिकल कहलाते हैं। थर्मोकेमिकल समीकरणों में, जब तक कि अन्यथा निर्दिष्ट न हो, निरंतर दबाव क्यू पी पर थर्मल प्रभाव के मूल्यों को सिस्टम के थैलेपी में परिवर्तन के बराबर दर्शाया जाता है। मान आमतौर पर समीकरण के दाईं ओर दिया जाता है, जिसे अल्पविराम या अर्धविराम से अलग किया जाता है। निम्नलिखित को अपनाया जाता है, प्रति- क्रिस्टलीय। इन प्रतीकों को छोड़ दिया जाता है यदि पदार्थों के एकत्रीकरण की स्थिति स्पष्ट है, उदाहरण के लिए, ओ 2, एच 2, आदि।
प्रतिक्रिया समीकरण है:

एनएच 3 (जी) + एचसीएल (जी) = एनएच 4 सीएल (क्यू)। ; =?

पदार्थों के निर्माण के मानक तापों के मान विशेष तालिकाओं में दिए गए हैं। यह देखते हुए कि साधारण पदार्थों के निर्माण की ऊष्मा को पारंपरिक रूप से शून्य माना जाता है। प्रतिक्रिया की गर्मी की गणना हेस के नियम से कोरोलरी ई का उपयोग करके की जा सकती है:

= (NH4Cl) - [(NH3) + (HCl)];
= -315.39 - [-46.19 + (-92.31) = -176.85 केजे।

थर्मोकेमिकल समीकरण का रूप होगा:

इस प्रतिक्रिया से 10 लीटर अमोनिया की प्रतिक्रिया के दौरान जारी गर्मी अनुपात से निर्धारित होती है:

22,4 : -176,85 = 10 : एन एस; एक्स = १० (-१७६.८५) / २२.४ = -७८.९७ केजे; क्यू = 78.97 केजे।

उत्तर: 78.97 केजे।

प्रतिक्रिया की गर्मी (प्रतिक्रिया की गर्मी) जारी या अवशोषित गर्मी की मात्रा है। यदि प्रतिक्रिया के दौरान गर्मी निकलती है, तो ऐसी प्रतिक्रिया को एक्ज़ोथिर्मिक कहा जाता है; यदि गर्मी अवशोषित हो जाती है, तो प्रतिक्रिया एंडोथर्मिक कहलाती है।

प्रतिक्रिया की गर्मी ऊष्मागतिकी के पहले नियम (शुरुआत) के आधार पर निर्धारित होती है,वह गणितीय व्यंजक जिसका रासायनिक अभिक्रियाओं के लिए अपने सरलतम रूप में समीकरण है:

क्यू = U + рΔV (2.1)

जहां क्यू प्रतिक्रिया की गर्मी है, ΔU परिवर्तन है आंतरिक ऊर्जा, р - दबाव, V - आयतन परिवर्तन।

थर्मोकेमिकल गणना में निर्धारण शामिल है थर्मल प्रभावप्रतिक्रियाएं।समीकरण (२.१) के अनुसार, अभिक्रिया की ऊष्मा का संख्यात्मक मान उस तरीके पर निर्भर करता है जिस तरह से इसे किया जाता है। वी = कास्ट पर किए गए आइसोकोरिक प्रक्रिया में, प्रतिक्रिया की गर्मी क्यू वी =Δ यू, समदाब रेखीय प्रक्रिया में p = स्थिरांक तापीय प्रभाव Q P = . परΔ एच।इस प्रकार, थर्मोकेमिकल गणना है मेंप्रतिक्रिया के दौरान परिवर्तन या आंतरिक ऊर्जा, या थैलेपी की मात्रा का निर्धारण। चूंकि अधिकांश प्रतिक्रियाएं आइसोबैरिक स्थितियों के तहत आगे बढ़ती हैं (उदाहरण के लिए, ये सभी खुले जहाजों में प्रतिक्रियाएं हैं। वायु - दाब), थर्मोकेमिकल गणना की गणना करते समय, ... अगरΔ एच<0, то реакция экзотермическая, если же Δ एच> 0, तो प्रतिक्रिया एंडोथर्मिक है।

थर्मोकेमिकल गणना या तो हेस के नियम का उपयोग करके की जाती है, जिसके अनुसार किसी प्रक्रिया का ऊष्मीय प्रभाव उसके पथ पर निर्भर नहीं करता है, लेकिन केवल प्रारंभिक पदार्थों और प्रक्रिया के उत्पादों की प्रकृति और स्थिति से निर्धारित होता है, या, सबसे अधिक बार, हेस के नियम का एक परिणाम: एक प्रतिक्रिया का ऊष्मीय प्रभाव उत्पादों के उष्मा (एंथैल्पी) के योग के बराबर होता है, जो अभिकर्मकों के गठन के हीट (एंथैल्पी) के योग को घटाता है।

हेस के नियम के अनुसार गणना में, सहायक प्रतिक्रियाओं के समीकरणों का उपयोग किया जाता है, जिनके ऊष्मीय प्रभाव ज्ञात होते हैं। हेस के नियम के अनुसार गणना में संचालन का सार यह है कि बीजीय क्रियाएं सहायक प्रतिक्रियाओं के समीकरणों पर की जाती हैं जो एक अज्ञात थर्मल प्रभाव के साथ प्रतिक्रिया समीकरण की ओर ले जाती हैं।

उदाहरण 2.1... प्रतिक्रिया की गर्मी का निर्धारण: 2CO + O 2 = 2CO 2 -?

हम निम्नलिखित प्रतिक्रियाओं का उपयोग सहायक प्रतिक्रियाओं के रूप में करते हैं: 1) + О 2 = С0 2;Δ एच 1 = -393.51 केजे और 2) 2सी + ओ 2 = 2सीओ;Δ एच 2 = -220.1 केजे, जहांΔ एन / यूΔ एच 2 - सहायक प्रतिक्रियाओं का गर्मी प्रभाव। इन अभिक्रियाओं के समीकरणों का उपयोग करके, किसी दी गई प्रतिक्रिया का समीकरण प्राप्त करना संभव है यदि सहायक समीकरण 1) को दो से गुणा किया जाए और प्राप्त परिणाम से, समीकरण 2) घटाया जाए। इसलिए, किसी दी गई प्रतिक्रिया की अज्ञात ऊष्मा बराबर होती है:

Δ एच = 2Δ एच १ -Δ एच २ = २ (-३९३.५१) - (-२२०.१) = -५६६.९२ केजे।

यदि थर्मोकेमिकल गणना हेस के नियम से परिणाम का उपयोग करती है, तो समीकरण aA + bB = cC + dD द्वारा व्यक्त प्रतिक्रिया के लिए, संबंध का उपयोग करें:

= (сΔHobr, s + dΔHobr D) - (aΔHobr A + bΔH नमूना, c) (2.2)

जहां प्रतिक्रिया की गर्मी है; H o br - प्रतिक्रिया उत्पादों सी और डी और अभिकर्मकों ए और बी के क्रमशः गठन की गर्मी (एंथैल्पी); с, d, a, b - स्टोइकोमेट्रिक गुणांक।

एक यौगिक के गठन की गर्मी (एंथैल्पी) प्रतिक्रिया का गर्मी प्रभाव है, जिसके दौरान इस यौगिक का 1 मोल थर्मोडायनामिक रूप से स्थिर चरणों और संशोधनों में सरल पदार्थों से बनता है 1 *। उदाहरण के लिए , वाष्प अवस्था में पानी के बनने की गर्मी प्रतिक्रिया की आधी गर्मी के बराबर होती है, जिसे समीकरण द्वारा व्यक्त किया जाता है: 2H 2 (g)+ लगभग 2 (जी)= 2एच 2 ओ (डी)।गठन की गर्मी का आयाम kJ / mol है।

थर्मोकेमिकल गणना में, प्रतिक्रियाओं की गर्मी आमतौर पर मानक स्थितियों के लिए निर्धारित की जाती है, जिसके लिए सूत्र (2.2) रूप लेता है:

° 298 = (сΔН ° 298, नमूना, + dΔH ° 298, o 6 p, D) - (аΔН ° 298, नमूना A + bΔН ° 298, नमूना, c)(2.3)

जहां ΔН ° 298 kJ में प्रतिक्रिया की मानक ऊष्मा है (मानक मान सुपरस्क्रिप्ट "0" द्वारा इंगित किया गया है) 298K के तापमान पर, और ΔН ° 298, obR एक तापमान पर भी गठन के मानक हीट (एंथैल्पी) हैं 298K का। ° 298 .obR . के मान.सभी कनेक्शनों के लिए परिभाषित हैं और सारणीबद्ध डेटा हैं। 2* - परिशिष्ट तालिका देखें।

उदाहरण २.२. मानक ताप p . की गणनाइ समीकरण द्वारा व्यक्त शेयर:

4NH3 (r) + 5O 2 (g) = 4NO (g) + 6H 2 O (g)।

हेस के नियम के परिणाम के अनुसार, हम 3 * लिखते हैं:

Δ एच ० २९८ = (४ .)Δ एच 0 298. ओ बी पी। नहीं + 6एच 0 298. बिस्तर H20) - 4एच 0 298 गिरफ्तार। एनएच एस. समीकरण में प्रस्तुत यौगिकों के गठन के मानक तापों के सारणीबद्ध मूल्यों को प्रतिस्थापित करते हुए, हम प्राप्त करते हैं:Δ एच ° 298= (४ (९०.३७) + ६ (-२४१.८४)) - ४ (-४६.१९) = - ९०४.८ केजे।

प्रतिक्रिया की गर्मी का नकारात्मक संकेत प्रक्रिया की एक्ज़ोथिर्मिकता को इंगित करता है।

थर्मोकैमिस्ट्री में, थर्मल प्रभाव आमतौर पर प्रतिक्रिया समीकरणों में इंगित किए जाते हैं। ऐसा संकेतित तापीय प्रभाव वाले समीकरणों को थर्मोकेमिकल कहा जाता है।उदाहरण के लिए, उदाहरण 2.2 में मानी गई प्रतिक्रिया का थर्मोकेमिकल समीकरण लिखा गया है:

4NH 3 (g) + 50 2 (g) = 4NO (g) + 6H 2 0 (g);Δ एन ° 29 8 = - 904.8 केजे।

यदि शर्तें मानक से भिन्न होती हैं, तो व्यावहारिक थर्मोकेमिकल गणना में यह अनुमति देता है ज़ियासन्निकटन का उपयोग करना: एचΔ एन ° 298 (2.4)व्यंजक (२.४) प्रतिक्रिया की ऊष्मा की उसके घटित होने की स्थितियों पर कमजोर निर्भरता को दर्शाता है।

समस्या संख्या6

तालिका में दिए गए पदार्थ की औसत ताप क्षमता की गणना करें। 6, तापमान सीमा में 298 से . तक टीप्रति।

तालिका 6

समाधान:

298 से 800 . के तापमान रेंज में अमोनिया की औसत ताप क्षमता की गणना पर विचार करें प्रति।

ताप क्षमताताप के दौरान शरीर द्वारा अवशोषित ऊष्मा की मात्रा का ताप के साथ होने वाले तापमान में वृद्धि का अनुपात है। एक व्यक्तिगत पदार्थ के लिए, के बीच अंतर किया जाता है विशिष्ट(एक किलोग्राम) और दाढ़(एक मोल) ताप क्षमता।

सही गर्मी क्षमता

, (21)

कहाँ पे δ क्यू - शरीर के तापमान को असीम रूप से कम मात्रा में बढ़ाने के लिए आवश्यक गर्मी की एक छोटी सी मात्रा डीटी .

औसत ताप क्षमताऊष्मा की मात्रा का अनुपात है क्यूतापमान में वृद्धि करने के लिए ∆ टी = टी 2 – टी 1 ,

.

चूंकि गर्मी राज्य का कार्य नहीं है और प्रक्रिया के मार्ग पर निर्भर करती है, इसलिए हीटिंग प्रक्रिया के दौरान शर्तों को इंगित करना आवश्यक है। समद्विबाहु और समदाब रेखीय प्रक्रियाओं में अतिसूक्ष्म परिवर्तन के लिए δ क्यू वी = ड्यू तथा δ क्यू पी = DH का, इसलिए

तथा
. (22)

के बीच संबंध सच समद्विबाहु(साथ वी) तथा समदाब रेखीय (सी पी) गर्मी क्षमतापदार्थ और उसका औसतआइसोकोरिक
और समदाब रेखीय
गर्मी क्षमतातापमान रेंज में . से टी 1 इससे पहले टी 2 समीकरणों (23) और (24) द्वारा व्यक्त किया जाता है:

; (23)

. (24)

तापमान पर वास्तविक ताप क्षमता की निर्भरता निम्नलिखित अनुभवजन्य समीकरणों द्वारा व्यक्त की जाती है:

; (के लिए नहीं कार्बनिक पदार्थ) (25)

... (जैविक पदार्थों के लिए) (26)

हम भौतिक और रासायनिक मात्राओं की संदर्भ पुस्तक का उपयोग करेंगे। आइए हम तापमान पर अमोनिया की समदाबीय ताप क्षमता की निर्भरता के लिए समीकरण के गुणांक (ए, बी, सी) को लिखें:

तालिका 7

आइए हम तापमान पर अमोनिया की वास्तविक ताप क्षमता की निर्भरता का समीकरण लिखें:

.

इस समीकरण को सूत्र (24) में रखें और अमोनिया की औसत ताप क्षमता की गणना करें:

= 1/(800-298)
=

0.002 = 43.5 जे / मोल के।

समस्या संख्या 7

के लिए रासायनिक प्रतिक्रिया, तालिका में दिया गया है। 2, तापमान पर प्रतिक्रिया उत्पादों की गर्मी क्षमताओं के योग की निर्भरता के ग्राफ को प्लॉट करें
और प्रारंभिक सामग्री बनाम तापमान की ताप क्षमता का योग
... निर्भरता समीकरण
संदर्भ से लें। एक रासायनिक प्रतिक्रिया के दौरान गर्मी क्षमता में परिवर्तन की गणना करें (
) 298 K, 400 K और . के तापमान पर टीके (तालिका 6)।

समाधान:

आइए अमोनिया संश्लेषण प्रतिक्रिया के उदाहरण का उपयोग करके 298 K, 400 K और 600 K के तापमान पर ताप क्षमता में परिवर्तन की गणना करें:

आइए हम प्रारंभिक सामग्री और प्रतिक्रिया उत्पादों के तापमान पर अमोनिया की वास्तविक ताप क्षमता की निर्भरता के समीकरणों के गुणांक (ए, बी, सी, सी /) 1 को स्टोइकोमेट्रिक गुणांक को ध्यान में रखते हुए लिखें। ... आइए गुणांक के योग की गणना करें। उदाहरण के लिए, गुणांकों का योग लेकिनप्रारंभिक सामग्री के लिए है

= 27.88 + 3 * 27.28 = 109.72।

बाधाओं का योग लेकिनप्रतिक्रिया उत्पादों के लिए है

= 2 29.8 = 59.6।

=
=59,6 – 109,72 = –50,12.

तालिका 8

इस प्रकार, निर्भरता का समीकरण

प्रतिक्रिया उत्पादों के लिए निम्नानुसार है:

= 59.60 + 50.96 · 10 -3 - 3.34 · 10 5 / 2.

तापमान पर प्रतिक्रिया उत्पादों की गर्मी क्षमता के योग की निर्भरता की साजिश रचने के लिए
कई तापमानों पर ताप क्षमता के योग की गणना करें:

टी = 298 के . पर

= ५९.६० + ५०.९६ · १० -3 · २९८ - ३.३४ · १० ५/२९८ २ = ७१.०३ जम्मू/कश्मीर;

टी पर = ४०० के
= 77.89 जम्मू/कश्मीर;

टी = 600 के . पर
= 89.25 जे / के।

निर्भरता समीकरण
प्रारंभिक पदार्थों के लिए रूप है:

= १०९.७२ + १४.०५ · १० -3 टी + १.५० · १० -5 / टी २।

इसी तरह, हम गणना करते हैं
कई तापमानों पर सामग्री शुरू करना:

टी = 298 के . पर

= १०९.७२ + १४.०५ · १० -3 · २९८ + १.५० · १० ५/२९८ २ = ११५.६० जम्मू/कश्मीर;

टी = 400 के . पर
= ११६.२८ जम्मू/कश्मीर;

टी = 600 के . पर
= ११८.५७ जे / के।

अगला, हम समदाब रेखीय ताप क्षमता में परिवर्तन की गणना करते हैं
कई तापमानों पर प्रतिक्रिया के दौरान:

= -50.12 + 36.91 · 10 -3 - 4.84 · 10 5 / 2,

= -44.57 जम्मू / कश्मीर;

= -38.39 जम्मू / कश्मीर;

= -29.32 जे / के।

परिकलित मानों का उपयोग करते हुए, हम अभिक्रिया उत्पादों की ऊष्मा क्षमताओं के योग और तापमान पर प्रारंभिक पदार्थों की ऊष्मा क्षमताओं के योग की निर्भरता को प्लॉट करते हैं।

अंजीर 2. अमोनिया संश्लेषण प्रतिक्रिया के लिए तापमान पर प्रारंभिक सामग्री और प्रतिक्रिया उत्पादों की कुल गर्मी क्षमता की निर्भरता

इस तापमान सीमा में, प्रारंभिक सामग्रियों की कुल ताप क्षमता उत्पादों की कुल ताप क्षमता से अधिक होती है, इसलिए,
पूरे तापमान में 298 K से 600 K तक होता है।

समस्या संख्या 8

तालिका में दी गई प्रतिक्रिया के गर्मी प्रभाव की गणना करें। 2, तापमान पर टीके (तालिका 6)।

समाधान:

आइए हम 800 . के तापमान पर अमोनिया संश्लेषण प्रतिक्रिया के गर्मी प्रभाव की गणना करें प्रति।

गर्मी प्रभाव निर्भरता
तापमान से प्रतिक्रिया का वर्णन करता है किरचॉफ का नियम

, (27)

कहाँ पे
- प्रतिक्रिया के दौरान सिस्टम की गर्मी क्षमता में परिवर्तन। आइए समीकरण का विश्लेषण करें:

१) अगर
> 0, यानी प्रतिक्रिया उत्पादों की गर्मी क्षमताओं का योग प्रारंभिक पदार्थों की गर्मी क्षमताओं के योग से अधिक है, फिर > 0,। लत
बढ़ता है, और बढ़ते तापमान के साथ, थर्मल प्रभाव बढ़ता है।

2) अगर
< 0, то< 0, т.е. зависимость убывающая, и с повышением температуры тепловой эффект уменьшается.

3) अगर
= 0, तब = 0, ऊष्मीय प्रभाव तापमान से स्वतंत्र होता है।

अभिन्न रूप में, किरचॉफ समीकरण के निम्नलिखित रूप हैं:

. (28)

ए) यदि प्रक्रिया के दौरान गर्मी क्षमता नहीं बदलती है, यानी। प्रतिक्रिया उत्पादों की गर्मी क्षमताओं का योग प्रारंभिक सामग्री की गर्मी क्षमताओं के योग के बराबर है (
), तो थर्मल प्रभाव तापमान से स्वतंत्र होता है

= स्थिरांक

बी) के लिए अनुमानित गणनाहम ताप क्षमता की तापमान निर्भरता की उपेक्षा कर सकते हैं और प्रतिक्रिया प्रतिभागियों की औसत ताप क्षमता के मूल्यों का उपयोग कर सकते हैं (
) इस मामले में, गणना सूत्र के अनुसार की जाती है

ग) के लिए सटीक गणनातापमान पर सभी प्रतिक्रिया प्रतिभागियों की ताप क्षमता की निर्भरता पर डेटा की आवश्यकता होती है
... इस मामले में, थर्मल प्रभाव की गणना सूत्र द्वारा की जाती है

(30)

हम संदर्भ डेटा (तालिका 9) लिखते हैं और कार्य संख्या 7 के अनुरूप प्रत्येक कॉलम के लिए संबंधित मानों में परिवर्तन की गणना करते हैं। हम गणना के लिए प्राप्त आंकड़ों का उपयोग करते हैं:

लगभग:

= -९१८८० + (-३१.८८) (८०० - २९८) = -१०७८८३.८ जे = - १०७.८८ केजे।

= -91880 + (-50.12) (800 - 298) + 1/2 · 36.91 · 10 -3 (800 2 - 298 2) +

- (-4.84 · 10 5) (1/800 - 1/298) = - 107815 जे = - 107.82 केजे।

अमोनिया संश्लेषण की प्रतिक्रिया के लिए, प्रतिक्रिया के दौरान गर्मी क्षमता में परिवर्तन
< 0 (см. задачу №7). Следовательно< 0, с повышением температуры тепловой эффект уменьшается.

तालिका 9

किसी भी रासायनिक प्रतिक्रिया के साथ ऊष्मा के रूप में ऊर्जा का विमोचन या अवशोषण होता है।

ऊष्मा के विमोचन या अवशोषण के आधार पर, वे भेद करते हैं एक्ज़ोथिर्मिकतथा एन्दोठेर्मिकप्रतिक्रियाएं।

एक्ज़ोथिर्मिकअभिक्रियाएँ वे अभिक्रियाएँ हैं जिनमें ऊष्मा निकलती है (+ Q)।

एंडोथर्मिक प्रतिक्रियाएं वे प्रतिक्रियाएं होती हैं जिनके दौरान गर्मी अवशोषित होती है (-क्यू)।

प्रतिक्रिया का गर्मी प्रभाव (क्यू) बातचीत के दौरान निकलने या अवशोषित होने वाली ऊष्मा की मात्रा कहलाती है एक निश्चित राशिप्रारंभिक अभिकर्मक।

एक थर्मोकेमिकल समीकरण एक समीकरण है जिसमें रासायनिक प्रतिक्रिया के थर्मल प्रभाव का संकेत दिया जाता है। इसलिए, उदाहरण के लिए, समीकरण थर्मोकेमिकल हैं:

यह भी ध्यान दिया जाना चाहिए कि थर्मोकेमिकल समीकरणों में आवश्यक रूप से अभिकर्मकों और उत्पादों के कुल राज्यों की जानकारी शामिल होनी चाहिए, क्योंकि थर्मल प्रभाव का मूल्य इस पर निर्भर करता है।

प्रतिक्रिया के गर्मी प्रभाव की गणना

एक प्रतिक्रिया के गर्मी प्रभाव को खोजने के लिए एक विशिष्ट समस्या का एक उदाहरण:

जब 45 ग्राम ग्लूकोज समीकरण के अनुसार ऑक्सीजन की अधिकता के साथ परस्पर क्रिया करता है

सी 6 एच 12 ओ 6 (टीवी) + 6 ओ 2 (जी) = 6CO 2 (जी) + 6 एच 2 ओ (जी) + क्यू

700 kJ गर्मी जारी की। प्रतिक्रिया के थर्मल प्रभाव का निर्धारण करें। (संख्या को पूर्ण पूर्णांकों में लिखिए।)

समाधान:

आइए ग्लूकोज पदार्थ की मात्रा की गणना करें:

n (सी ६ एच १२ ओ ६) = एम (सी ६ एच १२ ओ ६) / एम (सी ६ एच १२ ओ ६) = ४५ ग्राम / १८० ग्राम / मोल = ०.२५ मोल

वे। जब 0.25 मोल ग्लूकोज ऑक्सीजन के साथ क्रिया करता है, तो 700 kJ ऊष्मा निकलती है। स्थिति में प्रस्तुत थर्मोकेमिकल समीकरण से, यह निम्नानुसार है कि जब 1 मोल ग्लूकोज ऑक्सीजन के साथ बातचीत करता है, तो क्यू (प्रतिक्रिया का गर्मी प्रभाव) के बराबर गर्मी की मात्रा बनती है। तो निम्नलिखित अनुपात सही है:

0.25 मोल ग्लूकोज - 700 kJ

1 मोल ग्लूकोज - क्यू

इस अनुपात से संबंधित समीकरण निम्नानुसार है:

0.25 / 1 = 700 / क्यू

जिसे हल करते हुए, हम पाते हैं कि:

इस प्रकार, प्रतिक्रिया का ऊष्मीय प्रभाव 2800 kJ है।

थर्मोकेमिकल समीकरणों द्वारा गणना

बहुत अधिक बार असाइनमेंट का उपयोग करेंथर्मोकैमिस्ट्री से, थर्मल प्रभाव का मूल्य पहले से ही ज्ञात है, क्योंकि स्थिति एक पूर्ण थर्मोकेमिकल समीकरण देती है।

इस मामले में, या तो अभिकर्मक या उत्पाद की ज्ञात मात्रा के साथ जारी/अवशोषित गर्मी की मात्रा की गणना करना आवश्यक है, या, इसके विपरीत, द्वारा ज्ञात मूल्यगर्मी, प्रतिक्रिया में किसी भी प्रतिभागी के द्रव्यमान, मात्रा या पदार्थ की मात्रा निर्धारित करने के लिए आवश्यक है।

उदाहरण 1

थर्मोकेमिकल प्रतिक्रिया समीकरण के अनुसार

3Fe 3 O 4 (टीवी) + 8Al (टीवी) = 9Fe (टीवी) + 4Al 2 O 3 (टीवी) + 3330 kJ

एल्युमिनियम ऑक्साइड का 68 ग्राम बनता है। इस दौरान कितनी गर्मी निकली? (संख्या को पूर्ण पूर्णांकों में लिखिए।)

समाधान

आइए एल्यूमीनियम ऑक्साइड पदार्थ की मात्रा की गणना करें:

n (Al 2 O 3) = m (Al 2 O 3) / M (Al 2 O 3) = 68 g / 102 g / mol = 0.667 mol

प्रतिक्रिया के थर्मोकेमिकल समीकरण के अनुसार, 4 mol एल्यूमीनियम ऑक्साइड के निर्माण के दौरान 3330 kJ निकलता है। हमारे मामले में, 0.6667 mol एल्यूमीनियम ऑक्साइड बनता है। इस मामले में जारी गर्मी की मात्रा को निरूपित करते हुए, x kJ के माध्यम से हम अनुपात की रचना करेंगे:

४ मोल अल २ ओ ३ - ३३३० केजे

0.667 मोल अल 2 ओ 3 - एक्स केजे

यह अनुपात समीकरण से मेल खाता है:

4 / 0.6667 = 3330 / x

जिसे हल करने पर हम पाते हैं कि x = 555 kJ

वे। थर्मोकेमिकल समीकरण के अनुसार 68 ग्राम एल्यूमीनियम ऑक्साइड के गठन के साथ, 555 kJ गर्मी इस शर्त के तहत जारी की जाती है।

उदाहरण 2

प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, थर्मोकेमिकल समीकरण जिसका

4FeS 2 (s) + 11O 2 (g) = 8SO 2 (g) + 2Fe 2 O 3 (s) + 3310 kJ

1655 kJ गर्मी जारी की। विकसित सल्फर डाइऑक्साइड की मात्रा (एल) निर्धारित करें (एन.ओ.)। (संख्या को पूर्ण पूर्णांकों में लिखिए।)

समाधान

प्रतिक्रिया के थर्मोकेमिकल समीकरण के अनुसार, SO 2 के 8 mol के बनने से 3310 kJ ऊष्मा निकलती है। हमारे मामले में, 1655 kJ ऊष्मा जारी की गई थी। माना इस स्थिति में बनने वाले पदार्थ SO 2 की मात्रा x mol के बराबर है। तब निम्नलिखित अनुपात उचित है:

8 मोल SO 2 - 3310 kJ

एक्स मोल एसओ 2 - 1655 केजे

जिससे समीकरण इस प्रकार है:

8 / x = ३३१०/१६५५

जिसे हल करते हुए, हम पाते हैं कि:

इस प्रकार, इस स्थिति में बनने वाले पदार्थ SO 2 की मात्रा 4 mol है। इसलिए, इसका आयतन बराबर है:

वी (एसओ 2) = वी एम ∙ एन (एसओ 2) = 22.4 एल / मोल ∙ 4 मोल = 89.6 एल ≈ 90 एल(पूर्णांक तक गोल करें, क्योंकि यह स्थिति में आवश्यक है।)

रासायनिक प्रतिक्रिया के ऊष्मीय प्रभाव पर अधिक विस्तृत समस्याएं पाई जा सकती हैं।