Как рассчитать эндотермические и экзотермические реакции

Питер Дж. Микулеки, Крис Хрен

Вычисляя изменение энтальпии в химической реакции, вы можете определить, является ли реакция эндотермической или экзотермической. Химические реакции преобразуют как вещество, так и энергию. Хотя в химических уравнениях обычно перечисляются только материальные компоненты реакции, вы также можете рассматривать тепловую энергию как реагент или продукт. Когда химики интересуются тепловым потоком во время реакции (и когда реакция протекает при постоянном давлении), они могут указать изменение энтальпии.

изменение энтальпии



справа от уравнения реакции. При постоянном давлении тепловой поток равен изменению энтальпии:

стоимость хумира без страховки

Тепловой поток равен изменению энтальпии

Если изменение энтальпии, указанное для реакции, отрицательно, тогда эта реакция выделяет тепло по мере своего протекания - реакция экзотермический ( экзо- = выход) . Если изменение энтальпии, указанное для реакции, положительное, то эта реакция поглощает тепло по мере своего протекания - реакция эндотермический ( эндо- = в) . Другими словами, экзотермические реакции выделяют тепло в качестве продукта, а эндотермические реакции потребляют тепло в качестве реагента.

Знак

Символ изменения энтальпии.

говорит вам направление теплового потока, но как насчет величины? Коэффициенты химической реакции представляют собой молярные эквиваленты, поэтому значение, указанное для

Дельта Х.

относится к изменению энтальпии для одного мольного эквивалента реакции. Вот пример:

Уравнение реакции, описывающее горение метана

Это уравнение реакции описывает горение метана, реакцию, которую можно ожидать с выделением тепла. Изменение энтальпии, указанное для реакции, подтверждает это ожидание: на каждый моль метана, который сгорает, выделяется 802 кДж тепла. Реакция сильно экзотермична. Основываясь на стехиометрии уравнения, вы также можете сказать, что на каждые 2 моль произведенной воды выделяется 802 кДж тепла.

Таким образом, изменение энтальпии реакции (или теплоты реакции) - полезный способ измерить или предсказать химические изменения. Но они столь же полезны при физических изменениях, таких как замерзание и таяние, испарение и конденсация и другие. Например, вода (как и большинство веществ) поглощает тепло при плавлении (или предохранители ) и по мере испарения. Вот молярные энтальпии таких изменений:

  • Молярная энтальпия плавления:

    Молярная энтальпия плавления

  • Молярная энтальпия испарения:

    Молярная энтальпия испарения

Такие же правила применяются к изменениям энтальпии, перечисленным для химических и физических изменений. Вот краткое изложение правил, применимых к обоим:

  • Тепло, поглощаемое или выделяемое процессом, пропорционально количеству молей вещества, которое подвергается этому процессу. Например, 2 моль горящего метана выделяет вдвое больше тепла, чем 1 моль горящего метана.

  • Выполнение процесса в обратном направлении создает тепловой поток той же величины, но противоположного знака, что и при запуске процесса в прямом направлении. Например, при замораживании 1 моля воды выделяется такое же количество тепла, которое поглощается, когда 1 моль воды тает.

Т приведу пример: вот сбалансированное химическое уравнение окисления газообразного водорода с образованием жидкой воды вместе с соответствующим изменением энтальпии:

сбалансированное химическое уравнение окисления газообразного водорода с образованием жидкой воды

Сколько электроэнергии необходимо затратить, чтобы провести электролиз 3,76 моль жидкой воды, превратив эту воду в газообразный водород и газообразный кислород?

кларитин d грудное вскармливание

Во-первых, примите во внимание, что данное изменение энтальпии является обратной реакцией электролиза, поэтому вы должны изменить его знак с –572 кДж на 572 кДж. Во-вторых, напомним, что теплота реакции пропорциональна количеству реагирующего вещества (2 моль HдваO в данном случае), поэтому расчет

Расчет экзотермической реакции.