Номер 5, страница 119 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 4. Закономерности протекания химических реакций и физико-химических процессов. Параграф 17. Основы химической термодинамики. Понятие об энтальпии - номер 5, страница 119.

Условие.

5. Что называют стандартным состоянием термодинамической системы и стандартным значением энтальпии?

Решение.

Решение 2.

Стандартное состояние термодинамической системы

Стандартное состояние — это набор условных, стандартных условий, которые используются в качестве точки отсчета для термодинамических расчетов. Оно определяется для каждого конкретного вещества при определенной, но произвольно выбранной температуре.

Основные параметры стандартного состояния:

• Давление: Стандартное давление ($p^\circ$) принято равным $\text{1}$ бар ($10^5$ Па). Ранее использовалось значение $\text{1}$ атмосфера ($101325$ Па).

• Агрегатное состояние и модификация: Вещество должно находиться в своем наиболее устойчивом агрегатном состоянии (газ, жидкость, твердое тело) и, для твердых тел, в наиболее устойчивой кристаллической модификации при стандартном давлении и заданной температуре. Например, стандартным состоянием для углерода при 298.15 K является графит, а не алмаз; для воды — жидкость; для кислорода — газ (O₂).

• Концентрация: Для растворенных веществ стандартным состоянием является гипотетический раствор с молярной концентрацией $\text{1}$ моль/л (или моляльностью 1 моль/кг), в котором вещество обладает свойствами бесконечно разбавленного раствора.

Важно отметить, что температура не входит в определение стандартного состояния, но должна быть указана. Чаще всего термодинамические данные приводятся для стандартной температуры $T = 298.15$ K ($\text{25}$ °C).

Термодинамические величины, относящиеся к стандартному состоянию, обозначаются надстрочным знаком «°», например, стандартная энтальпия $H^\circ$, стандартная энтропия $S^\circ$.

Ответ: Стандартное состояние вещества — это его состояние в виде чистого вещества в наиболее устойчивой форме при стандартном давлении $\text{1}$ бар ($10^5$ Па) и определенной температуре (чаще всего $298.15$ К).

Стандартное значение энтальпии

Абсолютное значение энтальпии системы измерить невозможно, можно определить только ее изменение ($\Delta H$). Поэтому в термохимии оперируют понятием «стандартная энтальпия образования».

Стандартная энтальпия образования (или стандартная теплота образования), обозначаемая как $\Delta H^\circ_f$, — это изменение энтальпии в процессе образования одного моля сложного вещества из простых веществ, находящихся в своих стандартных состояниях. По международному соглашению, стандартные энтальпии образования простых веществ в их наиболее устойчивых формах при стандартных условиях принимаются равными нулю. Например:

• $\Delta H^\circ_f(\text{O}_2, \text{газ}) = 0$ кДж/моль

• $\Delta H^\circ_f(\text{Na}, \text{тв}) = 0$ кДж/моль

• $\Delta H^\circ_f(\text{C}, \text{графит}) = 0$ кДж/моль

Это соглашение позволяет создать шкалу относительных значений энтальпий для всех соединений. Используя стандартные энтальпии образования, можно рассчитать стандартную энтальпию реакции ($\Delta H^\circ_{р-ции}$) — тепловой эффект реакции, в которой все исходные вещества и продукты находятся в своих стандартных состояниях. Расчет производится по следствию из закона Гесса:

$\Delta H^\circ_{р-ции} = \sum (n \cdot \Delta H^\circ_f)_{\text{продуктов}} - \sum (m \cdot \Delta H^\circ_f)_{\text{реагентов}}$

где $\text{n}$ и $\text{m}$ — стехиометрические коэффициенты продуктов и реагентов соответственно.

Ответ: Стандартное значение энтальпии — это, как правило, стандартная энтальпия образования вещества ($\Delta H^\circ_f$), то есть тепловой эффект реакции образования 1 моль вещества из простых веществ, находящихся в стандартных состояниях. Энтальпии образования простых веществ в их устойчивых формах приняты равными нулю.