Что обязательно указывают при составлении термохимических уравнений эндотермических реакций
Тепловой эффект химической реакции. Термохимические уравнения. Расчеты теплового эффекта реакции.
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
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:
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:
Решая которое, находим, что:
Таким образом, количество вещества SO2, образовавшееся при этом, составляет 4 моль. Следовательно, его объем равен:
V(SO2) = Vm ∙ 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.
КАК ВЫЧИСЛИТЬ ТЕПЛОВОЙ ЭФФЕКТ РЕАКЦИИ И СОСТАВИТЬ ЕЕ ТЕРМОХИМИЧЕСКОЕ УРАВНЕНИЕ
Вычислить тепловой эффект реакции важно для того, чтобы правильно организовать многие процессы на промышленных производствах. Это необходимо там, где используется подача энергии или где, наоборот, требуется ее отведение. Поскольку одни виды энергии могут превращаться в другие, то применение теплового эффекта химического взаимодействия позволяет превратить внутреннюю энергию веществ в работу (механическую, электрическую и т.д.).
С выделением или поглощением тепла идут процессы в живых организмах. Точный расчет тепловых эффектов превращения белков, жиров, углеводов и других веществ позволяет организовать правильную диету спортсменам, людям с теми или иными заболеваниями.
Содержание:
Что такое тепловой эффект химической реакции
Химические реакции практически всегда сопровождаются какими-либо тепловыми явлениями.
Так, горение, нейтрализация кислоты щелочью, реакция металла (например, магния) с хлором и т.д. происходят с выделением достаточного количества тепла. А вот, чтобы разложить мел (карбонат кальция), необходимо все время его нагревать. Если нагревание (то есть подвод тепла) прекратить, то и реакция тоже прекратится. Это говорит о том, что разложение карбоната кальция идет с поглощением тепла.
В чем же дело? Любое вещество является продуктом взаимодействия частиц (атомов или ионов). В ходе образования вещества энергия взаимодействия как бы прячется в химических связях (ковалентных, ионных). Это так называемая внутренняя энергия, которая частично высвобождается в ходе химического взаимодействия. Она же – тепловой эффект реакции. Измеряя его, можно судить о том, как изменилась внутренняя энергия вещества.
Тепловой эффект химической реакции обозначают буквой Q и измеряют в кДж (или в ккал в случае, когда речь идет об обеспечении энергией живых организмов).
Как вычислить тепловой эффект реакции и
составить термохимическое уравнение
Например, обычное уравнение реакции:
А это уже термохимическое уравнение данной реакции:
Уравнение говорит о том, что при взаимодействии 1 моля PbO с 1 молем СО, идущем с образованием 1 моля Pb и 1 моля CO2, выделяется 64 кДж теплоты.
Особенности термохимических уравнений:
1) указывается агрегатное состояние веществ (однако, если все вещества находятся в одном агрегатном состоянии, то его могут не указывать);
2) указывается тепловой эффект реакции в соответствии с ее стехиометрией (то есть, в соответствии с правильно расставленными коэффициентами);
3) тепловой эффект записывается в левой части уравнения;
4) если речь идет о горении вещества, то уравнение составляется по отношению к 1 молю этого вещества; тепловой эффект такой реакции называется теплотой сгорания:
5) если речь идет об образовании вещества, то уравнение также составляется по отношению к 1 молю этого вещества; тепловой эффект такой реакции будет называться теплотой образования:
А теперь разберем несколько задач, требованием которых является составление термохимического уравнения.
Что нужно сделать для решения таких задач?
1) записать условие задачи;
2) составить уравнение реакции;
3) вычислить ее тепловой эффект;
4) записать полученное значение теплового эффекта в уравнение реакции.
Пример 1. Кальций массой 8 г сгорает с выделением 127 кДж теплоты. Напишите термохимическое уравнение (тху) реакции.
Пример 2. При разложении 6,86 г оксида ртути (II) тратится 3,64 кДж тепловой энергии. Напишите термохимическое уравнение (тху) реакции.
Пример 3. Реакция 6 г углерода с водородом приводит к выделению 37,42 кДж теплоты. Напишите термохимическое уравнение (тху) реакции образования метана.
Расчеты по термохимическим уравнениям
В термохимических расчетах чаще используются уже готовые термохимические уравнения. Требуется найти массы/объемы образующихся/исходных веществ, количество выделившейся/поглощенной теплоты.
Рассмотрим несколько примеров.
Пример 4. По термохимическому уравнению: N2(г.) + O2(г.) = 2NO(г.) – 180,7 кДж вычислите тепловой эффект реакции, в которой участвует азот объемом 5,6 л (при н.у.).
Поскольку реакция эндотермическая, то поглотится 45,2 кДж энергии.
Пример 5. Тепловой эффект реакции горения этилена составляет 1400 кДж (в расчете на 1 моль этилена). Сколько этилена (при н.у.) необходимо сжечь, чтобы получить 560 кДж теплоты?
Пример 6. Пользуясь термохимическим уравнением сгорания пропана
определите количество выделившейся теплоты, если в реакцию вступит кислород: а) массой 16 г; б) объемом 67,2 л; в) количеством вещества 2,5 моль. Сколько оксида углерода (IV) по объему и по массе получится, если при горении пропана выделится 277,5 кДж теплоты?
Если вы готовитесь к выпускному экзамену ( ЕГЭ по химии ), то имейте ввиду, что вычислить тепловой эффект реакции требует задание № 27 (версия 2022 года ).
Чтобы самыми первыми узнавать о новых публикациях на сайте, присоединяйтесь к нашей группе ВКонтакте.
Пожалуйста, оцените публикацию и оставьте свой комментарий. Ваше мнение для нас важно!
«Тепловой эффект реакции. Экзотермические и эндотермические реакции. Термохимические уравнения.»
Онлайн-конференция
«Современная профориентация педагогов
и родителей, перспективы рынка труда
и особенности личности подростка»
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
МУНИЦИПАЛЬНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «УЧЕБНО-ВОСПИТАТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС «ГАРМОНИЯ» ГОРОДА ДОНЕЦКА»
МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА ОТКРЫТОГО УРОКА
ПО ХИМИИ ДЛЯ 11 КЛАССА НА ТЕМУ:
«Тепловой эффект реакции. Экзотермические и эндотермические реакции. Термохимические уравнения.»
Дикань Ирина Владимировна
Учитель химии «Муниципального общеобразовательного учреждения
«Учебно-воспитательного комплекса «Гармония» г.Донецка»
ТЕМА УРОКА: ТЕПЛОВОЙ ЭФФЕКТ РЕАКЦИИ. ЭКЗОТЕРМИЧЕСКИЕ И ЭНДОТЕРМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ. ТЕРМОХИМИЧЕСКИЕ УРАВНЕНИЯ.
Обучающая цель – расширить представление о химических реакциях на примере эндотермических и экзотермических реакций. Ознакомить учеников с понятием «тепловой эффект химической реакции», термохимические уравнения.
Развивающая цель – развивать у учащихся умение наблюдать, анализировать природные явления и проводимый химический эксперимент; совершенствовать навыки ведения наблюдений, устанавливать причинно-следственные связи, делать выводы и заключения. развивать навыки и умения составлять термохимические уравнения реакций
Воспитательная цель – воспитывать у учащихся коммуникативных навыков,чувства товарищества и взаимопомощи, умение работать в парах. Выполняя лабораторные опыты соблюдать технику безопасности ; воспитывать бережливое отношение к окружающей среде, культуру общения и умения сотрудничать в коллективе.
Тип урока : комбинированный урок усвоения знаний, умений и навыков,и творческого приложения, их на практике.
Оборудование: Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева, таблица растворимости, ряд активности металлов, плакат с правилами техники безопасности в кабинете химии.
Демонстрация: Реакции екзотермические, ендотэрмические.
Проверка домашнего задания
Актуализация опорных знаний
Что такое степень окисления? Какие правила необходимо вспомнить, чтобы определить степень окисления атомов в веществе? Расставьте степень окисления в веществах. HN 3 ; NO ; N 2 O 3 ; NO 2 ; NHO 3 ; HNO 2 ; H 2 SO 4 ; K 2 MnO 4
Расставьте степень окисления атомов в веществах. Какие атомы являются окислителями, а какие восстановителями?
б) N 0 – 3 N +3 /восстановление /
Где идет процесс окисление,а где восстановление?
1.Расставьте коэффициенты в уравнениях реакций методом электронного баланса. Укажите окислители и восстановители.
2. Запишите уравнение реакций, укажите среди них уравнение ОВР. Последнее запишите в ионной форме.
3.Осуществите превращение. Укажите среди уравнения ОВР. Последнее уравнение запишите в ионной форме.
IV . Изучение нового материала.
Тепловой эффект химических реакций. Термохимические уравнения.
2 Mg + O 2 = 2 MgO + Q ;
2 HI + Cl 2 = I 2 +2 HCl + Q
N 2 + O 2 = 2 NO – 180 кДЖ
*Тепловой эффект показывает разницу между внутренней энергии исходных веществ и продуктов реакции:
*Термохимическое уравнение – уравнение в котором определенно тепловой эффект химической реакции:
V . Обобщение и систематизация полученных знаний.
Задача 1. Вычислите, какое количество тепла выделится при сжигании 3м 3 метана, если термохимическое уравнение горения метана:
V CH 4 =3м 3 134 моль – x кДж
Ответ: Q = 119394 кДж
Задача 2. Вычислите количество теплоты, которое нужно потратить на розложение NH 3 количеством вещества 6 моль, если тепловой эффект реакции составляет 92 кДж.
Задача 3. Какое количество теплоты выделится при сгорании 500 г угля, если тепловой эффект реакции 394 кДж?
Вариант № 1 Вычислите количество теплоты, которое выделится при горении серы массой 32 г, если тепловой эффект реакции 310 кДж.
Вариант № 3 Вычислите количество теплоты, которое выделится при горении водорода массой 100 г, если тепловой эффект реакции 484 кДж.
Вариант № 4 При сжигании 26 г ацетилена выделилось 1299,2 кДж теплоты. Найдите тепловой эффект реакции:
Задача № 5. Какой объем кислорода (при н.у.) выделится в результате реакции, термохимическое уравнение которой
2KClO3 = 2KCl + 3O2 – 91 кДж,
если на разложение бертолетовой соли было затрачено 182 кДж теплоты.
При выполнении работы осуществляется индивидуальная помощь учителя.
Первые 3 работы оцениваются.Устная проверка ( 2 ученика комментируют решение )
Что сегодня вам показалось самым интересным?
Что понравилось в нашей работе и что не понравилось?
По учебнику § 12 № 4,9,10.
1. Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г. Химия. 11 класс: учеб. для общеобразовательных организаций: базовый уровень. – М.: Просвещение, 2016. – 224 с.
2. Денисова В. Г. Химия 11 класс: Поурочные планы [Текст]: учеб. пособие для преподавателей / В. Г Денисова :- Волгоград.: «Учитель», 2003. – 208 с.
4. Материалы сети интернет.
Представьте себя химиком- технологом на заводе и охарактеризуйте химическую реакцию по всем известным вам признакам. Предложите условия, при которых скорость реакции будет максимальной.
Представьте себя химиком- технологом на заводе и охарактеризуйте химическую реакцию по всем известным вам признакам. Предложите условия, при которых скорость реакции будет максимальной.
Представьте себя химиком- технологом на заводе и охарактеризуйте химическую реакцию по всем известным вам признакам. Предложите условия,при которых скорость реакции будет максимальной.
Представьте себя химиком- технологом на заводе и охарактеризуйте химическую реакцию по всем известным вам признакам. Предложите условия,при которых скорость реакции будет максимальной.
Представьте себя химиком- технологом на заводе и охарактеризуйте химическую реакцию по всем известным вам признакам. Предложите условия,при которых скорость реакции будет максимальной.
2 Z n + O 2 = 2 Z n O + Q кДж ΔH
§ 19. Тепловые эффекты химических реакций
Сайт: | Профильное обучение |
Курс: | Химия. 11 класс |
Книга: | § 19. Тепловые эффекты химических реакций |
Напечатано:: | Гость |
Дата: | Четверг, 16 Декабрь 2021, 04:37 |
Оглавление
Протекание химических реакций всегда сопровождается выделением или поглощением энергии.
Тепловой эффект реакции — это количество теплоты Q, выделяющейся или поглощающейся в ходе превращения, если количества реагентов (моль) соответствуют стехиометрическим коэффициентам уравнения реакции.
От чего зависит величина теплового эффекта химической реакции?
В качестве примера определим значение теплового эффекта реакции образования оксида азота(II) из простых веществ:
Уравнение реакции | N2 | + | O2 | = | 2NO |
Стехиометрическое количество | 1 моль | 1 моль | 2 моль | ||
Энергия связи | 945 кДж/моль ∙ 1 моль | 494 кДж/моль ∙ 1 моль | 632 кДж/моль ∙ 2 моль | ||
Изменение энергии | Затрачено на разрыв связей 1443 кДж | Выделилось при образовании связей 1264 кДж |
Общий тепловой эффект реакции Q равен сумме тепловых эффектов Q1 и Q2:
Отрицательное значение теплового эффекта показывает, что данная реакция является эндотермической и протекает в соответствии с термохимическим уравнением:
Термохимическими называют уравнения, в которых указаны значения тепловых эффектов.
Для осуществления эндотермических реакций необходимо постоянно передавать системе энергию в виде теплоты, электромагнитного излучения (свет, ультрафиолетовое излучение), электричества и др. Так, эндотермические реакции либо протекают при высоких температурах (например, разложение карбонатов, нитратов и гидроксидов щёлочноземельных металлов), либо требуют подведения электрической энергии (электролиз, образование NO в грозовом разряде) или энергии света (образование озона в атмосфере под действием ультрафиолетового излучения). Эндотермическим процессом является фотосинтез, в котором энергия солнечного света поглощается и запасается в виде химической энергии продуктов — кислорода и глюкозы:
Экзотермические реакции либо не требуют нагревания, либо для начала реакции нужно небольшое нагревание: например, водород со фтором реагирует мгновенно, а для взаимодействия водорода с кислородом смесь газов необходимо нагреть.
Величина теплового эффекта реакции определяется экспериментально в специальном приборе — калориметре, уже знакомом вам по урокам физики в 8-м классе. Результаты измерений приводят к определённым условиям. Обычно это давление 100 кПа и температура 25 °С ( 298,15 K ), что необходимо для сравнения и обобщения экспериментальных данных.
Рассмотрим примеры термохимических расчётов.
Пример 1. Рассчитайте количество теплоты, выделяющейся в результате полного сгорания в кислороде метана объёмом 6,72 м 3 ( н. у. ) в соответствии с термохимическим уравнением:
Тепловой эффект химической реакции. Термохимические уравнения
Тепловой эффект химической реакции. Термохимические уравнения.
Химические реакции протекают либо с выделением теплоты, либо с поглощением теплоты.
Экзотермические реакции протекают с выделением теплоты (теплота указывается со знаком «+»). Эндотермические реакции – с поглощением теплоты (теплота Q указывается со знаком «–»).
Тепловой эффект химической реакции – это изменение внутренней энергии системы вследствие протекания химической реакции и превращения исходных веществ (реагентов) в продукты реакции в количествах, соответствующих уравнению химической реакции.
При протекании химических реакций наблюдаются некоторые закономерности, которые позволяют определить знак теплового эффекта химической реакции:
Например, после поджигания горение угля протекает самопроизвольно, реакция экзотермическая:
Например, разложение нитрата калия сопровождается поглощением теплоты:
Например, горение амиака (взаимодействие активных, неустойчивых веществ — аммиака и кислорода) приводит к образованию устойчивых веществ – азота и воды. Следовательно, реакция экзотермическая:
Количество теплоты обозначают буквой Q, измеряют в кДж (килоджоулях) или Дж (джоулях).
Количество теплоты, выделяющейся в результате реакции, пропорционально количеству вещества, вступившего в реакцию.
Например, рассмотрим термохимическое уравнение сгорания водорода:
Из термохимического уравнения видно, что 484 кДж теплоты выделяются при сгорании 2 моль водорода, 1 моль кислорода. Также можно сказать, что при образовании 2 моль воды выделяется 484 кДж теплоты.
Теплота образования вещества – количество теплоты, выделяющееся при образовании 1 моль данного вещества из простых веществ.
Например, при сгорании алюминия:
теплота образования оксида алюминия равна 1675 кДж/моль. Если мы запишем термохимическое уравнение без дробных коэффициентов:
теплота образования Al2O3 все равно будет равна 1675 кДж/моль, т.к. в термохъимическом уравнении приведен тепловой эффект образования 2 моль оксида алюминия.
Теплота сгорания – количество теплоты, выделяющееся при горении 1 моль данного вещества.
Например, при горении метана:
теплота сгорания метана равна 802 кДж/моль.
Разберемся, как решать задачи на термохимические уравнения (задачи на термохимию) из ЕГЭ. Для этого разберем несколько примеров термохимических задач.
1. В результате реакции, термохимическое уравнение которой:
получено 98 л (н.у.) оксида азота (II). Определите количество теплоты, которое затратили при этом (в кДж). (Запишите число с точностью до целых.).
Решение.
Из термохимического уравнения видно, что на образование 2 моль оксида азота (II) потребуется 180 кДж теплоты. 2 моль оксида азота при н.у. занимают объем 44,8 л. Составляем простую пропорцию:
на получение 44,8 л оксида азота (II) затрачено 180 кДж теплоты,
на получение 98 л оксида азота затрачено х кДж теплоты.
Отсюда х= 180*98/44,8 = 393,75 кДж. Округляем ответ до целых, как требуется в условии: Q=394 кДж.
Ответ: потребуется 394 кДж теплоты.
2. В результате реакции, термохимическое уравнение которой
выделилось 1452 кДж теплоты. Вычислите массу образовавшейся при этом воды (в граммах). (Запишите число с точностью до целых.)
Решение.
Из термохимического уравнения видно, что при образовании 2 моль воды выделится 484 кДж теплоты. Масса 2 моль воды равна 36 г. Составляем простую пропорцию:
при образовании 36 г воды выделится 484 кДж теплоты,
при образовании х г воды выделится 1452 кДж теплоты.
Отсюда х= 1452*36/484 = 108 г.
Ответ: образуется 108 г воды.
3. В результате реакции, термохимическое уравнение которой
израсходовано 80 г серы. Определите количество теплоты, которое выделится при этом (в кДж). (Запишите число с точностью до целых).
Решение.
Из термохимического уравнения видно, что при сгорании 1 моль серы выделится 296 кДж теплоты. Масса 1 моль серы равна 32 г. Составляем простую пропорцию:
при сгорании 32 г серы выделится 296 кДж теплоты,
при сгорании 80 г серы выделится х кДж теплоты.
Отсюда х= 80*296/32 = 740 кДж.
Ответ: выделится 740 кДж теплоты.