Расчет тепловых теплоты сгорания веществ по формуле Коновалова

Цель работы: научиться определять тепловые эффекты реакции сгорания органических веществ по формуле Коновалова.

Вопросы для подготовки к занятию:

- понятие теплового эффекта реакции (ТЭР)

- теплота сгорания вещества и методы ее определения

- калориметрия органических веществ

Ход работы

I. Теоретическая часть

Основные понятия и расчетные формулы

1. Формула Коновалова:

_

Qv^сгор = 204,2·n + 44,4·m + Σx_i , (1)

где

_

Qv^сгор - теплота сгорания вещества в замкнутом объеме, кДж/моль

n – число атомов кислорода, необходимых для сгорания 1 молекулы вещества

m – число молекул воды, которое образуется при сгорании одной молекулы вещества

x_i - термическая поправка, которая показывает насколько отличается строение вещества от предельного углеводорода, кДж/моль

Значения x_i берутся из справочной литературы (Приложение, Таблица 5) после анализа строения вещества.

_ _

1. Qv = ν • Qv^сгор, (2)

_

где Qv - тепловой эффект реакции сгорания вещества, кДж

ν – количество вещества в уравнении реакции, моль

_ _

3. Qv = Qp + ∆ν·R·T (3)

где_

Qp – изобарный тепловой эффект реакции, кДж

∆ν – изменение числа моль газообразных веществ в ходе химической реакции, моль

∆ν = ∑ ν_газов - ∑ ν_газов

продуктов исх. веществ

R - универсальная газовая постоянная, = 8,314 Дж/(моль К)

T – абсолютная температура, К

II. Практическая часть.

II.1 Примеры решения задач

1. Найти тепловой эффект сгорания жидкого стирола при стандартных условиях.

СН=СН₂

/

Формула стирола

Дано: СИ Решение:

р = 101325 Па 1.Составить уравнение реакции сгорания вещества в

t = 25°C 298 К расчете на 1 моль данного вещества. Продуктами

формула стирола: сгорания считать высшие оксиды СО₂ и Н₂О, для

С₈Н₈ азотсодержащих соединений – N₂, для

Найти: серосодержащих - SO_2, для галогенсодержащих - _ _ Hal₂ или HHal

Qp,Qv Коэффициенты в уравнении расставить для 1 моль ------------------------------------- вещества:

С₈Н_8(ж) + 10 О_2(газ) → 8 СО_2(газ) + 4 Н₂О _(ж)

1. Найти значения коэффициентов n и m по уравнению реакции:

n = 2·10 = 20 (число атомов кислорода)

m = 4 (число моль воды)

4. Записать структурную формулу вещества и отметить его отличия от строения алканов. Затем выписать значения термических поправок для всех отличий из Приложения, Т.4 и просуммировать их.

Двойная связь

СН=СН₂

/

Наличие фенильной группы (бензольное ядро)

x(С=С) = 87,9 кДж/моль

x(С₆Н₅ -) = 100,4 кДж/моль

Σx_i = 87,9 + 100,4 = 188,3 кДж/моль

1. Найти теплоту сгорания вещества по формуле Коновалова:

_

Qv^сгор = 204,2·n + 44,4·m + Σx_i ,

_

Qv^сгор (С₈Н₈) = 204,2·20 + 44,4·4 + 188,3 = 4449,9 кДж/моль

1. Найти тепловой эффект реакции сгорания вещества при постоянном объеме:

_ _

Qv(С₈Н₈) = 1 моль •Qv^сгор (С₈Н₈ ) = 4449,9 кДж

1. Найти тепловой эффект сгорания вещества при постоянном давлении по формуле:

_ _

Qр = Qv - ∆ν·R·T

∆ν = ∑ ν_газов - ∑ ν_газов = [ν(CO_2(г))] - [ν(O_2(г))] =

продуктов исх. веществ

= [8 моль ] - [10 моль] = -2 моль

_

Qр = 4449,9 кДж –(- 2 )моль •8,314 Дж/(моль• К)• 298 К = 4449,9 кДж + 4955 Дж =

= 4449,9 кДж + 4, 96 кДж = 4454,86 кДж

Ответ: _ _

Qv(С₈Н₈) = Qv^сгор (С₈Н₈ ) = 4449,9 кДж

_ _

Qр(С₈Н₈) = Qр^сгор (С₈Н₈ ) = 4454,86 кДж

II.2 Примеры для самостоятельной работы:

Вычистите теплоту сгорания соединения по формуле Коновалова:

1.CH≡C─CH₂−C−C₆H₅ 3. 2,2-дихлорпропан

\\

О

2.CH₂=CH−CH₂−O−CH₂-C=O

OH

Оформление отчета:

Отчет должен содержать:

1. Тему и цель работы.

2. Основные расчетные формулы (1-3).

3. Пример расчетной задачи.

4. Выполненное задание для самостоятельной работы (задачи со знаком *выполняются по желанию на дополнительную оценку).

Практическое занятие № 8