Термохимические расчеты. Расчеты по уравнению Вант-Гоффа. Влияние различных факторов на скорость и равновесие реакции

Термохимические расчеты. Расчеты по уравнению Вант-Гоффа. Влияние различных факторов на скорость и равновесие реакции.

Ответ:

Для расчета теплового эффекта химических реакций используют термохимические уравнения, в которых обязательно указывается агрегатное состояние реагирующих веществ и продуктов реакции: (Г) - газ, (Ж) - жидкость, (ТВ) - твердое (кристаллическое) вещество. Для твердых веществ указывается их полиморфная модификация: С(ГРАФИТ), С(АЛМАЗ) и т.д. Для веществ, участвующих в реакциях в водных растворах, указывается индекс (aq). В термохимических уравнениях также обязательно указывается тепловой эффект (Q) или изменение энтальпии химической реакции  рассчитанные для стандартных условий, например:  При использовании разных форм записи термохимических уравнений следует учесть, что  Первым важнейшим законом термохимии явился закон Лавуазье-Лапласа (1783г.), согласно которому: тепловые эффекты химических реакций, протекающих в прямом и обратном направлении равны по величине и противоположны по знаку, например: Однако основу всех термохимических расчетов составляет закон Гесса : тепловой эффект химической реакции, протекающей либо при постоянном давлении, либо при постоянном объеме, зависит только от состояния исходных и конечных веществ (продуктов реакции) и не зависит от пути протекания, т.е. числа и последовательности промежуточных стадий, причем температура исходных и конечных веществ должна быть одинакова. Рассмотрим реакцию получения оксида фосфора (V) окислением красного фосфора:  Оксид фосфора (V) может быть получен и другим способом. Первоначально фосфор окисляется в оксид фосфора (III):  Образовавшийся P2O3 при дальнейшем окислении превращается в  Суммируем эти две стадии и их тепловые эффекты:  Таким образом тепловые эффекты реакций образования P2O5 как непосредственно из фосфора и кислорода , так и через промежуточную стадию образования и окисления  равны:  что полностью соответствует закону Гесса. Зависимость скорости реакции от температуры приближенно определяется эмпирическим правилом Вант-Гоффа: при повышении температуры на каждые 10 градусов скорость большинства реакций увеличивается в 2-4 раза:  скорости реакции при температурах t2 и t1 соответственно; γ – температурный коэффициент скорости данной реакции (или коэффициент Вант-Гоффа), показывающий, во сколько раз изменяется скорость реакции при изменении температуры на 10 градусов. Факторов, влияющих на скорость реакции, очень много. К ним относятся природа реагирующих веществ, их концентрация, давление, температура, наличие катализатора; для некоторых реакций – степень измельчения, наличие перемешивания, внешнее излучение, материал и форма реакционного сосуда и др. Влияние природы реагирующих веществ. Скорость реакции зависит от природы реагирующих веществ. Некоторые реакции, например, взрывы, протекают мгновенно, другие могут идти годами. Большую роль играет характер химических связей и строение молекул реагентов. Скорость реакции определяется скоростью разрыва одних и образования других химических связей. Величина энергии активации оказывается тем фактором, посредством которого сказывается влияние природы реагирующего вещества на скорость реакции. 178 Влияние концентрации реагентов. Порядок реакции. С увеличением концентраций, т.е. числа частиц в единице объема, возрастает число столкновений между частицами, в том числе и доля активных соударений. Следовательно, с увеличением концентраций реагентов возрастает скорость реакции. Для элементарных, т.е. протекающих в одну стадию, реакций справедлив закон действия масс: при постоянной температуре скорость элементарной химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ в степенях, равных стехиометрическим коэффициентам, перед формулами веществ в уравнении реакции. Для простой гомогенной реакции  продукты ее скорость, согласно закону действия масс, выразится уравнением , где v – скорость реакции; C(A) и