Презентации 2 Еремин

Еще один расчет

A = 2B

Пример:

Принцип Ле Шателье

При внешнем воздействии на систему, находящуюся в состоянии химического равновесия, последнее смещается так, чтобы ослабить это воздействие.

«Смещение равновесия» вправо означает, что образуется больше продуктов (увеличивается выход прямой реакции), влево – больше реагентов (выход уменьшается).

Принцип Ле Шателье следует из устойчивости химического равновесия.

(Устойчивость любого термодинамического равновесия следует из постулатов термодинамики)

Некоторые качественные принципы

•Узнать, пойдет реакция или нет, можно ТОЛЬКО экспериментально.

•Как правило, хорошо реагируют друг с другом вещества разной природы:

металл + неметалл

кислота + основание окислитель + восстановитель

•Во многих необратимых реакциях продукты уходят

из сферы реакции:

а) выделяются в виде газа б) выпадают из раствора в виде осадка

в) ионы связываются в молекулы слабого электролита

Справочные и расчетные данные

Индивидуальные вещества в стандартном состоянии:

Cp – изобарная теплоемкость S – абсолютная энтропия

(G – H298) / T – приведенный потенциал Гиббса

H – H298 – энтальпия, отсчитанная от 298 КfH298 – энтальпия образования

fG298 – энергия Гиббса образования

Химические реакции:

rCp – изменение теплоемкости

rS – изменение энтропии (энтропия реакции)rH – изменение энтальпии (энтальпия реакции)rG – изменение энергии Гиббса

lgK – логарифм константы равновесия реакции

Коротко о главном

1. Второй закон термодинамики вводит функцию состояния – энтропию. В самопроизвольных процессах в изолированной системе энтропия возрастает, при равновесии она максимальна.

2. Энтропия связана с информацией: чем больше энтропия системы, тем меньше информация о системе.

3. Энтропия любой системы имеет абсолютное значение. При нулевой температуре все равновесные системы имеют одинаковую энтропию, принятую равной 0.

4. Химические реакции подчиняются Второму Закону. Самопроизвольные химические реакции увеличивают энтропию Вселенной. В самопроизвольных реакциях энергия Гиббса уменьшается (это определяется энтальпийным и энтропийным факторами).

5. Состояние химического равновесия между реагентами и продуктами характеризуется константой равновесия. Чем больше константа равновесия, тем сильнее равновесие смещено в сторону продуктов.

6. Химическое равновесие устойчиво (принцип Ле Шателье)

31

Основные понятия

Второй закон термодинамики

Энтропия

Информация

Абсолютная энтропия

Энергия Гиббса

rH, rS, rG

Энтальпийный и энтропийный факторы

Химическое равновесие

Константа равновесия

Химическое сродство

Активность

Принцип Ле Шателье

Основные формулы. 1

Энергия Гиббса: G = H – TS

Общий критерий самопроизвольности хим. реакций:

rG = rH – T rS < 0

Основные формулы. 2

Условие химического равновесия: rG = 0

Константа химического равновесия:

Типовые вопросы и задачи

1.Укажите, какой фактор – энтропийный, энтальпийный или оба – определяет направление следующих реакций в газовой фазе:

а) CH4 + H2O  CO + 3H2, ( H > 0);

б) 8CO + 17H2  C8H18 + 8H2O, ( H > 0); в) 2SO2 + O2  2SO3, ( H < 0);

г) C8H18  3C2H4 + C2H6, ( H > 0)?

2.Напишите выражение для константы равновесия реакции:

а) 3O2(г)  2O3(г);

б) C(тв) + H2O(г)  СO(г) + H2(г).

3.Как можно сместить вправо равновесие в реакциях:

а) CO(г) + 2H2(г)  CH3OH(г), ( H < 0)

б) Fe2O3(тв) + 3C(тв)  2Fe(тв) + 3СO(г), ( H > 0)?

4.При 2000°С константа равновесия реакции N2 + O2  2NO равна 0.540. Рассчитайте степень превращения (в процентах) кислорода в оксид азота при этой температуре: а) из стехиометрической смеси с азотом; б) из воздуха (O2:N2 = 1:4).

Литература

1.Еремин, Борщевский. Основы общей и физической химии. – Глава 1 (§ 1.6, просто), глава 24 (сложно).

2.Глинка. Общая химия. – Глава 6 (лучше всего).

3.Еремин. Теоретическая и математическая химия. –

Глава 3. §§ 2, 4.

Дополнительная литература

1.Пригожин, Кондепуди. Современная термодинамика.

– М.: Мир, 2002. Гл. 3-5.

2.Кадомцев. Динамика и информация. – М.: 1997.

3.Эвери. Теория информации и эволюция. – М.: 2006.