Тепловые эффекты реакций энтальпия термохимические уравнения конспект

Обновлено: 06.07.2024

В процессе химических реакций может выделяться или поглощаться тепло.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

Тепловым эффектом химической реакции называют изменение внутренней энергии системы, что является результатом химической реакции и трансформации исходных веществ или реагентов в продукты реакции в количествах, которые соответствуют формуле химической реакции.

Химические реакции сопровождаются некоторыми численными закономерностями. С их помощью можно определить знак, которому соответствует тепловой эффект. К данным закономерностям относят:

Экзотермические реакции, протекающие самопроизвольно, запускаются с помощью инициации, включая нагрев и другие действия. Примером таких процессов является произвольное горение угля после поджига: \(C+O_ = CO_ + Q\)
Устойчивые вещества образуются из простых веществ в результате экзотермических реакций, а реакции разложения обычно являются эндотермическими. Примером является распад нитрата калия, сопровождающийся поглощением тепла: \(2KNO_\rightarrow 2KNO_ + O_-Q\)
Более устойчивые вещества образуются из менее устойчивых, как правило, в процессе экзотермических реакций. Справедливо и обратное утверждение: более устойчивые вещества образуются из менее устойчивых, тепло при этом поглощается. Устойчивость определяют приблизительно, исходя из активности и стабильности вещества в обычных условиях. В привычном мире нас окружают в большинстве своем относительно устойчивые вещества. В качестве примера можно рассмотреть процесс горения аммиака, при котором активные неустойчивые вещества взаимодействуют между собой, что сопровождается образованием устойчивых веществ, а именно, азота и воды. Экзотермическая реакция будет записана в таком виде: \(4NH_ + 3O_ \rightarrow 2N_ + 6H_O + Q\)

Обозначить количество теплоты можно буквой Q. Величина измеряется в кДж (килоджоули) или Дж (джоули). Теплота, которая выделяется во время реакции, пропорциональна количеству вещества, с помощью которого запущена реакция.

Температурная зависимость теплового эффекта (энтальпии) реакции

Понятие стандартной теплоты образования используют для обозначения теплового эффекта реакции, при которой образуются один моль вещества из простых веществ, его составляющие, характеризующиеся устойчивыми стандартными состояниями. К примеру, стандартной энтальпией образования 1 моля метана из углерода и водорода является тепловой эффект реакции:

Обозначением стандартной энтальпии образования является \(\Delta H^_\)

В данном случае индексом f выражают formation или образование. Верхний индекс О служит для указания соответствия величины стандартному состоянию вещества, то есть один моль индивидуального химического соединения, имеющего чистый вид, при стандартизированных условиях в таком агрегатном состоянии, которое отличается устойчивостью в этих условиях.

Энтальпия образования простых веществ имеет нулевое значение. При этом данное условие соответствует агрегатному состоянию, сохраняющему стабильность при температуре 298.15 К.

К примеру, йод в кристаллическом виде обладает стандартной энтальпией образования \(\Delta H^(I_)=0\) кДж/моль. В жидком состоянии показатель йода изменится таким образом:

Энтальпии образования простых веществ в стандартных условиях представляют собой их основные энергетические характеристики.

Тепловой эффект какой-либо реакции рассчитывают, как параметр, равный разнице суммы теплоты образования всех продуктов и суммы теплоты образования всех реагентов в этой реакции, согласно закону Гесса.

Формула выглядит следующим образом:

Термохимические эффекты включают в химические реакции.

Термохимическими уравнениями являются химическими уравнениями с указанием количества теплоты, которая выделилась или была поглощена.

Если реакция сопровождается выделением теплоты во внешнюю среду, и тепловой эффект характеризуется отрицательным значением, то такая реакция относится к экзотермическому типу. При наблюдении положительного теплового эффекта и поглощения тепла реакции называют эндотермическими. Тепловой эффект, как правило, относится к одному молю прореагировавшего исходного вещества с максимальным стехиометрическим коэффициентом.

При известных мольных теплоемкостях веществ, которые участвуют в реакции, можно определить, какова температурная зависимость энтальпии реакции. Если температура от Т₁ до Т₂ увеличивается, то изменение энтальпии реакции необходимо рассчитывать, согласно закону Кирхгофа. При этом данный интервал температур не предполагает зависимость от температуры, а фазовые превращения отсутствуют. Уравнение имеет следующий вид:

При наблюдении фазовых превращений в данном температурном интервале, расчет выполняют с учетом теплоты соответствующих превращений и изменения температурной зависимости теплоемкости веществ, подвергшимся таким превращениям:

где \(\Delta C_

(T_,T_)\) является изменением теплоемкости в температурном интервале от Т₁ до фазового перехода, \(\Delta C_

(T_,T_)\) представляет изменение теплоемкости в температурном интервале от фазового перехода до конечных показателей, \(T_\) является температурой фазового перехода.

Закон Кирхгофа для теплового эффекта, уравнение

Закон Кирхгофа: температурный коэффициент теплового эффекта химической реакции определен изменением теплоемкостью системы в процессе реакции.

С помощью уравнения Кирхгофа, которое вытекает из вышеизложенной закономерности, выполняют расчет теплового эффекта при разных температурных показателях. В дифференциальной форме закон записан таким образом:

В форме интеграла закон Кирхгофа обладает следующим видом:

где \(C_

\) и \(C_\) являются изобарной и изохорной теплоемкостью; \(\Delta _C_\) представляет собой разницу изохорных теплоемкостей продуктов реакции и исходных веществ; \(\Delta _C_

\) — разность изобарных теплоёмкостей продуктов реакции и исходных веществ; соответствующими тепловыми эффектами являются \(\Delta _H\) и \(\Delta _U.\)

Если разность Т₂-Т₁ не отличается большими значениями, то \(\Delta _C_

=const\) и \(\Delta _C_=const\)

В этом случае интегральная форма уравнения будет записана в таком виде:

Если разница между температурами достаточно большая, то требуется учитывать такие температурные зависимости теплоемкостей:

Термохимическое уравнение, как делать расчеты

При решении задач по термохимии использую термохимические уравнения. В данных формулах записывают реакции с количеством тепла, которое выделилось в процессе реакции на число моль вещества в соответствии с коэффициентами в уравнении.

В качестве примера можно рассмотреть термохимическое уравнение, соответствующее процессу сгорания водорода:

Данная формула демонстрирует высвобождение 484 кДж тепла в процессе сгорания 2 моль водорода, 1 моль кислорода. Следует отметить образование 2 моль воды, что сопровождается выделение 484 кДж тепла.

Теплотой образования вещества называют количество теплоты, которое выделяется при формировании 1 моль данного вещества из простых веществ.

Наглядным примером является процесс сгорания алюминия, представить который можно таким образом:

\(2Al+\fracO_ \rightarrow Al_O_+1675\) кДж

Теплота, которая выделяется при образовании оксида алюминия, составляет 1675 кДж/моль. Записать термохимическую формулу, исключая дробные коэффициенты, можно в таком виде:

\(4Al+3O_ \rightarrow 2Al2O_ + 3350\) кДж

Теплота, которая характерна для образования оксида алюминия, составит 1675 кДж/моль. Это объясняется с помощью теплового эффекта образования 2 моль оксида алюминия, который учтен в термохимическом уравнении.

Теплотой сгорания вещества называют количество тепла, которое выделяется в процессе горения 1 моль данного вещества.

Примером такого явления служит горение метана:

\(CH_ + 2O_ \rightarrow CO_ + 2H_O + 802\) кДж

В этом случае теплота сгорания метана составит 802 кДж/моль.

Примеры решения задач

Задача 1

По итогу реакции, термическая формула которой записана таким образом:

образовано 98 л (н.у.) оксида азота (II). Требуется определить количество теплоты, затраченное на эту реакцию в кДж. Искомое значение можно записать с точностью до целых.

Решение

Согласно термическому уравнению, для образования 2 моль оксида азота (II) необходимо затратить 180 кДж тепла. 2 моль оксида азота при н.у. в объеме составляют 44.8 л. Для поиска решения целесообразно воспользоваться простой пропорцией:

получить 44,8 л оксида азота (II) можно с помощью 180 кДж тепла;
для образования 98 л оксида азота требуется х кДж теплоты.

х = 180 * 98 / 44.8 = 393.75 кДж.

Если округлить значение до целых, то Q = 394 кДж.

Ответ: количество теплоты, которое потратили на реакцию, составляет 394 кДж.

Задача 2

По итогам реакции, термохимическая формула которой имеет вид:

было высвобождено 1452 кДж тепла. Требуется найти массу выделившейся в процессе реакции воды в граммах. Запись числа рекомендуется округлить до целых.

Решение

Согласно термохимическому уравнению, в процессе образования 2 моль воды будет образовано 484 кДж тепла. Масса 2 моль воды составляет 36 грамм. Простая пропорция:

во время формирования 36 грамм воды будет выделено 484 кДж тепла;
в процессе образования х грамм воды высвободится 1452 кДж теплоты.

х = 1452 * 36 / 484 = 108 г.

Ответ: в процессе реакции будет выделено 108 грамм воды.

Задача 3

Во время реакции, которая характеризуется следующим термохимическим уравнением:

было затрачено 80 грамм серы. Требуется рассчитать количество теплоты, выделяющееся во время реакции в кДж. Конечный результат допускается округлить до целых.

Решение

Исходя из термохимического уравнения, в процессе сгорания 1 моль серы будет выделено 296 кДж теплоты. Масса 1 моль серы составляет 32 грамма. Для расчетов можно записать простую пропорцию:

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Тепловые эффекты реакций. Термохимические уравнения. Понятие об энтальпии. Закон Гесса и следствия из него. Расчет энтальпии реакции.

-развития : Развивать представления о причинно-следственных связях в изучении химии, показывая зависимость протекания химических реакций и изменения энергии в системе. Развивать умение решать расчетные задачи по термохимическим уравнениям

-воспитания: Воспитывать трудолюбие, творческое отношение к учебе. Создавать условия для самостоятельной и продуктивной работы с различными источниками информации.

Тип урока: Изучение нового материала.

Организационный этап приветствие, фиксация отсутствующих, проверка подготовленности обучающихся к уроку.

Повторение изученного (актуализация знаний)

1. Каковы признаки химических реакций?

3. По каким признакам классифицируют химические реакции?

4. Раскройте классификацию по числу и составу исходных веществ и продуктов реакции.

5. Какую информацию несет уравнение химической реакции?

Тест Классификация химических реакций

Вариант 1

1. К химическим реакциям не относится :

а) растворение оксида кальция и воде; б) ржавление железа:

в) превращение поды в пар при нагревании; г) потемнение серебряной ложечки.

2. К физическим процессам не будет относиться получение:

а) кислорода фракционной перегонкой жидкого воздуха;

б) дистиллированной воды;

в) бензина крекингом нефтепродуктов;

г) нефтепродуктов из нефти в ректификационной колонне.

3. Соотнесите:
реагирующие вещества : тип реакции:

1)уксусная кислота и карбонат натрия; а) разложение; б) соединение;

фенол и натрий; в) замещение; г) обмен.

оксид кальция и оксид кремния ( IV );

4) гидроксид железа ( III ) - при нагревании;

4. Сокращенному ионному уравнению реакции

Ва 2+ + CO ₃ 2- = ВаСО ₃ соответствует взаимодействие между:

а) оксидом бария и угольной кислотой; б) хлоридом бария и карбонатом натрия;

в) гидроксидом бария и карбонатом кальция; г) барием и карбонатом калия.

5. Окислительно-восстановительной не является реакция:

а) между хлором и этиленом; б) разложения пероксида водорода;

в) термического разложения карбоната кальция; г) этанола с подкисленным раствором бихромата калия.

6. Соотнесите:
тип реакции: 1) гомогенная; 2)гетерогенная;

пример реакции: а) цинк с разбавленной серной кислотой; б) пропан с хлором;

в) оксид углерода (П) с кислородом; г) этилен с раствором перманганата калия.

Вариант 2

1.Соотносите: тип процесса:

1) химический процесс; 2) физический процесс;

а) взрыв метана в шахте; б) растворение сахара в воде;

в) образование конденсата на холодном предмете; г) смешение азота и оксида углерода ( IV );

д)образование озона при грозовом разряде; е) изменение окраски индикатора в кислой среде.

тип реакции: названия реагирующих веществ:

разложение; а) оксид углерода ( II ) и кислород;

соединение; б) нитрат калия ----- при нагревании;

замещение; в) анилин и бром (водн.);

4) обмен; г) уксусная кислота и оксид кальция.

3. Взаимодействие оксида калия с водой относится к реакциям:
а) соединения; б) разложения;

в) замещения; г) обмена.

4. Реакцией нейтрализации можно назвать взаимодействие:

а) уксусной кислоты с хлором в присутствии катализатора;

б) муравьиной кислоты с аммиачным раствором оксида серебра;

в) хлорангидрида уксусной кислоты с этиловым спиртом;

г) уксусной кислоты с гидроксидом калия.

5. Сокращенному ионному уравнению 2Н + СО ₃ 2- = CO ₂ + Н ₂ O

соответствует взаимодействие между: а) серной кислотой и карбонатом кальция;

б) соляной кислотой и карбонатом натрия;
в) азотной и угольной кислотами;

г) уксусной кислотой и карбонатом калия.

6. К гетерогенным реакциям относится:

а) взаимодействие растворов гидроксида натрия и азотной кислоты;

б) синтез хлороводорода из хлора и водорода;

в) каталитическое гидрирование жидких жиров;

г) реакция этерификации изоамилового спирта уксусной кислотой.

Мотивационный этап

Опыт 1. Взаимодействие оксида кальция с водой

В пробирку с СаО прилейте Н2О, что наблюдаете? Потрогайте нижнюю часть пробирки, что вы ощущаете?

Давайте запишем уравнение данной реакции и укажем ее признаки.

СаО + H2О = Са(ОН)2 + Q

Признаками проводимой реакции будут выделение теплоты.

Опыт 2. Растворение аммиачной селитры в воде

В пробирку с белым кристаллическим веществом прилейте имеющуюся воду, встряхните. Потрогайте нижнюю часть пробирки, что вы ощущаете?

NH4NO3 + H2O ⇄ NH4OH + HNO3 – Q

Признаком проводимой реакции будет поглощение теплоты.

Мы провели с вами 2 реакции, по какому признаку можно их классифицировать ?

Правильно, по поглощению или по выделению теплоты.

Количество теплоты, которое выделяется или поглощается при химической реакции, называют тепловым эффектом реакции.

Тепловой эффект обозначается Q и измеряется в Дж или кДж.

Изучение нового материала

Предсказание возможности осуществления той или иной реакции – одна из основных задач, которая стоит перед химиками. На бумаге можно написать уравнение любой химической реакции, а возможна ли такая реакция практически? В одних случаях достаточно повысить температуру, чтобы реакция началась, а в других реакцию невозможно осуществить ни при каких условиях!

Знание тепловых эффектов химических реакций имеет большое практическое значение.

Тепловым эффектом химической реакции называется количество теплоты,

выделившееся (или поглотившееся) в ходе реакции и относимое к 1 моль прореагировавшего (или образовавшегося) вещества.

Тепловой эффект обозначается буквой Q и, как правило, измеряется в кДж/моль или в ккал/моль.

Если реакция происходит с выделением тепла ( Q > 0), она называется экзотермической, а если с поглощением тепла ( Q

Тепловой эффект реакции зависит от условий ее протекания , поэтому его определяют при давлении 101,3 кПа,, или1атм. И температуре 25 С, или 298 К. Эти условия называют стандартными.

Тепловой эффект реакции при стандартных условиях выражают через изменение энтальпии.

Что же такое энтальпия? Если говорить совсем упрощенно, энтальпия — это энергия, которая доступна для преобразования в теплоту при определенном постоянном давлении. Энтальпию условно можно называть теплосодержанием, так как при постоянном давлении изменение энтальпии равно количеству теплоты, подведенной к системе.

Энтальпия – это величина , которая характеризует запас энергии вещества.

Если энергия продуктов реакции меньше, чем исходных веществ, то Н меньше 0 - это реакция экзотермическая, если же энергия продуктов реакции больше- то Н больше 0.

+ Q и - Н- реакция экзотермическая

- Q и + Н- реакция эндотермическая

Итак , важнейшей величиной в термохимии является стандартная теплота образования (стандартная энтальпия образования). Стандартной теплотой (энтальпией) образования сложного вещества называется тепловой эффект (изменение стандартной энтальпии) реакции образования одного моля этого вещества из простых веществ в стандартном состоянии. Стандартная энтальпия образования простых веществ в этом случае принята равной нулю.

В термохимии часто используют уравнения, в которых тепловой эффект относят к одному молю образовавшегося вещества, применяя в случае необходимости дробные коэффициенты.

Например,. 1/2 H 2+1/2 Cl 2= HCl ∆Н=-92 /

Тепловой эффект данной химической реакции равняется энтальпии образования HCl(г), т.е.

Откуда взялся знак "минус" перед значением теплового эффекта? Принято потерянную любой системой энергию представлять со знаком "минус".

Рассмотрим, например, уже знакомую нам реакцию. В результате экзотермической реакции между ними происходит выделение теплоты:

СH4(г) + 2 O2(г) = СO2(г) + 2 H2О(ж) + 890 кДж

Можно записать эту реакцию и другим уравнением, где выделившаяся ("потерянная") теплота имеет знак "минус":

СH4(г) + 2 O2(г) – 890 кДж = СO2(г) + 2 H2О(ж)

По традиции энтальпию этой и других экзотермических реакций в термодинамике принято записывать со знаком "минус": ∆Но298 = –890 кДж/моль (энергия выделяется).

Наоборот, если в результате эндотермической реакции система поглотила энергию, то энтальпия такой эндотермической реакции записывается со знаком "плюс".

Например, для реакции получения CO и водорода из угля и воды (при нагревании):

C(тв) + H2О(г) + 131,3 кДж = CO(г) + H2(г) (∆Но298 = +131,3 кДж/моль)

Тепловой эффект экзотермической реакции считают отрицательным (ΔН 0).

Так, чтобы расплавить лед или испарить воду, требуется затратить определенные количества теплоты, тогда как при замерзании жидкой воды или конденсации водяного пара такие же количества теплоты выделяются. Именно поэтому нам холодно, когда мы выходим из воды (испарение воды с поверхности тела требует затрат энергии), а потоотделение является биологическим защитным механизмом от перегрева организма. Напротив, морозильник замораживает воду и нагревает окружающее помещение, отдавая ему избыточное тепло.

Сущность любой химической реакции заключается в разрушении одних химических связей и образовании новых, эти процессы сопровождаются выделением или поглощением энергии.

Из курса физики вам известно, что энергия не исчезает бесследно и не возникает из ничего, а только переходит из одной формы в другую. Это один из важнейших законов природы - закон сохранения энергии. Впервые этот закон был сформулирован М.В. Ломоносовым

Закон сохранения массы веществ. Масса веществ, вступающих в реакцию равна массе веществ, образующихся в результате реакции .Закон сохранения массы дает материальную основу для составления уравнений химических реакций и проведения расчетов по ним.

Позднее этот закон был математически выражен Альбертом Эйнштейном как "Закон сохранения массы и энергии".

Взаимосвязь массы и энергии выражается уравнением: E = mc 2

На основе сохранения масс веществ составляют молекулярные уравнения химических реакций, на основе закона сохранения и превращения энергии- термохимические уравнения, учитывающие не только массу веществ , но и энергию, которая выделяется или поглощается при протекания химических реакций.

Наука, которая изучает тепловые эффекты химических реакций, называется термохимией, а уравнения химических реакций, в которых указывается тепловой эффект, - термохимическими уравнениями.

Термохимическое уравнение – это уравнение химической реакции, в котором указаны агрегатное состояние компонентов реакционной смеси (реагентов и продуктов) и тепловой эффект реакции.

Большинство термохимических расчетов основано на важнейшим законе термохимии, которым является закон Гесса. В 19 веке русским химиком Гессом, изучавшим тепловые эффекты реакций, был экспериментально установлен закон сохранения энергии применительно к химическим реакциям – закон Гесса .

Тепловой эффект химической реакции не зависит от пути процесса и определяется только разностью конечного и начального состояний.

Тепловой эффект (∆Н) химической реакции (при постоянных Р и Т) не зависит от пути ее протекания, а зависит от природы и физического состояния исходных веществ и продуктов реакции. ΔНх.р. = ∑ ΔНпрод обр - ∑ ΔНисх обр

По этой причине очень важный закон Гесса имеет невероятно важное следствие закона Гесса .

Следствия из закона Гесса

1. Тепловые эффекты прямой и обратной реакций равны по величине и противоположны по знаку.

2. Тепловой эффект химической реакции (∆Н) равен разности между суммой энтальпий образования продуктов реакции и суммой энтальпий образования исходных веществ, взятых с учетом коэффициентов в уравнении реакции .

С точки зрения здравого смысла данное следствие соответствует процессу, в котором сначала все реагенты превратились в простые вещества, которые затем собрались по-новому, так что получились продукты реакции.

Задача. Реакция горения этана выражается термохимическим уравнением

C2H6(г) + 3O2 = 2 CO2(г) + 3H2O (ж); ΔHх.р. = -1559,87 кДж.

Вычислите теплоту образования этана, если известны теплоты образования СО2(г) и Н2О(ж)

Решение Исходя из следующих данных:

а) С2Н6(г) + 3 ½О2(г) = 2СО2(г) + 3Н2О(ж); ΔН = -1559,87 кДж

б) С (графит) + О2(г) = СО2(г); ΔН = -393,51 кДж

в) Н2(г) + ½О2 = Н2О(ж); ΔН = -285,84 кДж

На основании закона ГессаС2Н6 = 3 ½О2 – 2С – 2О2 – 3Н2 –3 /2О2 = 2СО2 + 3Н2О – 2СО2 – 3Н2О

ΔН = -1559,87 – 2(-393,51) – 3(-285,84) = +84,67 к Дж;

ΔН = -1559,87 + 787,02 + 857,52; С2Н2 = 2С + 3Н2;

Следовательно ∆Hобр С2Н6= -84,67 кДж

Закрепление.

Задача Рассчитайте тепловой эффект паровой конверсии метана, происходящей в газовой фазе при стандартных условиях:

CH4 ( г .) + H2O ( г .) = CO ( г .) + 3 H2 ( г .)

Определите, является ли данная реакция экзотермической или эндотермической?

Решение: Подставляем значения в уравнение

Q = 0 + 110,5 – 74,6 – 241,8 =-205,9кДж/моль, реакция сильно эндотермична.

Ответ: Q = -205,9кДж/моль, эндотермическая

Задача При сгорании 8 г. кальция выделилось 127 к.Дж теплоты. Составьте термохимическое уравнение реакции.

Задача : На разложение 1 моль бромистого водорода на простые вещества требуется затратить 72 кДж теплоты. Чему равна энтальпия образования HBr?

Задача : При восстановлении 8,0 г оксида меди(II) водородом образовалась металлическая медь и пары воды и выделилось 7,9 кДж теплоты. Вычислите тепловой эффект и реакции восстановления оксида меди(II).

Итого урока , домашнее задание

1. При взаимодействии 1 моль водорода и 1 моль хлора выделяется 184 кДж. Чему равна

Любая химическая реакция сопровождается выделением или поглощением энергии в виде теплоты.

По признаку выделения или поглощения теплоты различают экзотермические и эндотермические реакции.

Экзотермические реакции – такие реакции, в ходе которых тепло выделяется (+Q).

Эндотермические реакции – реакции, при протекании которых тепло поглощается (-Q).

Тепловым эффектом реакции (Q) называют количество теплоты, которое выделяется или поглощается при взаимодействии определенного количества исходных реагентов.

Термохимическим уравнением называют уравнение, в котором указан тепловой эффект химической реакции. Так, например, термохимическими являются уравнения:

Также следует отметить, что термохимические уравнения в обязательном порядке должны включать информацию об агрегатных состояниях реагентов и продуктов, поскольку от этого зависит значение теплового эффекта.

Расчеты теплового эффекта реакции

Пример типовой задачи на нахождение теплового эффекта реакции:

При взаимодействии 45 г глюкозы с избытком кислорода в соответствии с уравнением

выделилось 700 кДж теплоты. Определите тепловой эффект реакции. (Запишите число с точностью до целых.)

Решение:

Рассчитаем количество вещества глюкозы:

Т.е. при взаимодействии 0,25 моль глюкозы с кислородом выделяется 700 кДж теплоты. Из представленного в условии термохимического уравнения следует, что при взаимодействии 1 моль глюкозы с кислородом образуется количество теплоты, равное Q (тепловой эффект реакции). Тогда верна следующая пропорция:

0,25 моль глюкозы — 700 кДж

1 моль глюкозы — Q

Из этой пропорции следует соответствующее ей уравнение:

Решая которое, находим, что:

Таким образом, тепловой эффект реакции составляет 2800 кДж.

Расчёты по термохимическим уравнениям

Намного чаще в заданиях ЕГЭ по термохимии значение теплового эффекта уже известно, т.к. в условии дается полное термохимическое уравнение.

Рассчитать в таком случае требуется либо количество теплоты, выделяющееся/поглощающееся при известном количестве реагента или продукта, либо же, наоборот, по известному значению теплоты требуется определить массу, объем или количество вещества какого-либо фигуранта реакции.

Пример 1

В соответствии с термохимическим уравнением реакции

образовалось 68 г оксида алюминия. Какое количество теплоты при этом выделилось? (Запишите число с точностью до целых.)

Решение

Рассчитаем количество вещества оксида алюминия:

В соответствии с термохимическим уравнением реакции при образовании 4 моль оксида алюминия выделяется 3330 кДж. В нашем же случае образуется 0,6667 моль оксида алюминия. Обозначив количество теплоты, выделившейся при этом, через x кДж составим пропорцию:

Данной пропорции соответствует уравнение:

4 / 0,667 = 3330 / x

Решая которое, находим, что x = 555 кДж

Т.е. при образовании 68 г оксида алюминия в соответствии с термохимическим уравнением в условии выделяется 555 кДж теплоты.

Пример 2

В результате реакции, термохимическое уравнение которой

выделилось 1655 кДж теплоты. Определите объем (л) выделившегося диоксида серы (н.у.). (Запишите число с точностью до целых.)

Решение

В соответствии с термохимическим уравнением реакции при образовании 8 моль SO₂ выделяется 3310 кДж теплоты. В нашем же случае выделилось 1655 кДж теплоты. Пусть количество вещества SO₂, образовавшегося при этом, равняется x моль. Тогда справедливой является следующая пропорция:

8 моль SO₂ — 3310 кДж

x моль SO₂ — 1655 кДж

Из которой следует уравнение:

8 / х = 3310 / 1655

Решая которое, находим, что:

Таким образом, количество вещества SO₂, образовавшееся при этом, составляет 4 моль. Следовательно, его объем равен:

V(SO₂) = V_m ∙ n(SO₂) = 22,4 л/моль ∙ 4 моль = 89,6 л ≈ 90 л (округляем до целых, т.к. это требуется в условии.)

Больше разобранных задач на тепловой эффект химической реакции можно найти здесь.

ХИМИЧЕСКИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2↑ + Q Признаками проводимой реакции будут выделение газа и теплоты. NH4NO3 + H2O ⇄ NH4OH + HNO3 – Q Признаком проводимой реакции будет поглощение теплоты.

Количество теплоты, которое выделяется или поглощается при химической реакции, называют тепловым эффектом реакции. Тепловой эффект обозначается Q и измеряется в Дж или кДж.

КЛАССИФИКАЦИЯ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ ПО ТЕПЛОВОМУ ЭФФЕКТУ идут с выделением энергии S + O 2 = SO 2 – Q идут с поглощением энергии N 2 + O 2 = 2NO – Q

Химические уравнения, в которых указывается тепловой эффект, называют термохимическими. Например: 2HgO —> 2Hg + O 2 – 180 кДж, С(тв) + O 2 (г) —> СO 2 (г) + 394 кДж

ГЕРМАН ИВАНОВИЧ ГЕСС -Российский академик -Основоположник термохимии Термохимия — раздел химии, в задачу которого входит определение и изучение тепловых эффектов реакции

АЛГОРИТМ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ПО ТЕРМОХИМИЧЕСКОМУ УРАВНЕНИЮ Кратко записать условия задачи (“дано”). Записать термохимическое уравнение реакции (ТХУ), одной чертой в уравнении реакции подчеркнуть то, что известно и то, что необходимо определить. Провести вспомогательные вычисления. m = M * v Составить пропорцию, используя вспомогательные вычисления и условия задачи, и решить ее. Записать ответ.

ЗАПОЛНИ ПРОПУСКИ 1. Реакции, протекающие с выделением теплоты и света называются реакциями ….. а) разложения; б) эндотермические; в) экзотермические г)замещения

2. Какие схемы можно назвать термохимическими уравнениями реакций? а) 2 H 2 (г) + O 2 (г) = 2 H 2 О(ж) + 572 кДж б) 2 H 2 + O 2 = 2 H 2 О + 572 кДж в) 2 H 2 (г) + O 2 (г) = 2 H 2 О(ж)

3. Какая запись, соответствует эндотермической реакции? а) С(тв) + O 2 (г) = СO 2 (г) + 394 кДж б) СаСO 3 = СO 2 + СаО – 310 кДж г) Н 2 + I 2 = 2HI – 52 кДж д) 3Fe + O 2 = Fe 3 O 4 + 118 кДж

4. Приведены уравнения реакций: 1. С+О 2 = СО 2 + 402,24кДж 2. 2HgO = 2Hg + О 2 -180кДж Определите тип, к которому относятся данные реакции. А) обе реакции экзотермические Б) обе реакции эндотермические В) А – эндотермическая, а Б – экзотермическая Г) А – экзотермическая, а Б – эндотермическая

Читайте также: