• Задачи на выделение теплоты химия


    Термохимические уравнения - Решение задач - Уроки химии - Классная комната

    Термохимические уравнения включают в себя кроме химических формул тепловой эффект реакции. Числовое значение в уравнении реакции строго соответствует количествам веществ, участников реакции, т.е.  коэффициентам. Благодаря этому соответствию, можно установить пропорциональные отношения между количеством вещества или массой и количеством теплоты в этой реакции.

     

    Например:  Термохимическое уравнение разложения малахита

     

    (CuOH)2 CO =      2CuO + H 2 O  + CO 2 - 47 кДж

     

    Мы видим, что на разложение 1 моля малахита необходимо израсходовать 47 кДж, при этом образуется 2 моля оксида меди, 1 моль воды и 1 моль углекислого газа. Если мы затратим энергии в 2 раза больше, мы сумеем разложить 2 моля малахита, при этом получим 4 моля оксида меди, 2 моля воды и 2 моля углекислого газа.

    Аналогично можно установить пропорциональные отношения,  используя коэффициенты и молярные массы участников реакции.  47 кДж энергии затратится на разложение 94 г малахита, при этом выделится 160 г оксида меди, 18 г воды и 44 г углекислого газа. Пропорция несложная, но,  используя массовые числа, учащиеся часто допускают расчетные ошибки, поэтому я рекомендую решать задачи с пропорциями через количество вещества.

     

    Решим задачи:

     

    Задача 1. Определите количество теплоты, которое выделится при образовании 120 г MgO  в результате реакции горения магния, с помощью термохимического уравнения.

     

    2 Mq + O2   = 2MqO + 1204  кДж

     

    Дано:

    m (Mg0) = 120г

    Найти:

    Q1 -?

    Решение:

    1) Определяем количества оксида магния, используя формулу для нахождения количества вещества через массу. 

     

    n = m /

    n(MqO) = 120г/ 40 г/моль = 3 моль

     

    2) Составляем пропорцию с учетом коэффициентов в уравнении реакции

    По уравнению   2 моля MqO -  1204 кДж

    По условию        3 моля MqO -  Q1

     

    Отсюда

     

     

    3 моль* 1204кДж

     

    Q1

    =

    -----------------------

    = 1803 кДж

     

     

    2моль

     

     

    Ответ: При образовании 120г  оксида магния выделится 1803 кДж энергии.

     

     

     

     

    Задача 2. В результате реакции, термохимическое уравнение которой 

     

    2 C2H2+ 5O2   = 4CO2 +2H2O + 2610  кДж

     

    выделилось 652,5 кДж теплоты. Определите массу сгоревшего ацетилена.

     

     

    Дано:

    Q1 = 652,5 кДж

    Найти:

    m(C2H2)-?

    Решение:

     

    1) Установим пропорциональные отношения между количеством вещества ацетилена и количеством теплоты.

    По уравнению   2 моль C2H2_----------  2610 кДж

    По условию        х моль        ----------  652,5 кДж

     

    Решаем пропорцию

     

     

     

    2 моль* 652,5кДж

     

    х

    =

    -----------------------

    = 0,5 моль

     

     

    2610 кДж

     

     

     

    2) Определяем массу ацетилена по  формуле  m= n * M

    m = 0,5 моль * 26 г/моль = 13 г.

     

    Ответ: масса сгоревшего ацетилена 13 г.

     

     

    Задача 3.  В результате горения 48 г метана выделилось 2406 кДж теплоты. Составьте термохимическое уравнение этой реакции.

     

    Дано:

    m(CH4)= 48г

    Q1 = 2406 кДж

    Найти:

    Q -?

     

    Решение:

    1. Запишем уравнение реакции горения метана в общем виде

     

     CH4+ 2O2   = CO2 +2H2O + Q

     

    2. Определим количество  48 г  метана

     

    n = m /

    n(CH4) = 48г/ 16 г/моль = 3 моль

     

    3. Составляем пропорцию с учетом коэффициентов в уравнении реакции

     

    По условию            3моля CH4   -  2406 кДж

    По уравнению        1 моль CH4    -    Q

     

    Решаем пропорцию

     

     

     

    1 моль* 2406 кДж

     

    х

    =

    -----------------------

    = 802 кДж

     

     

    3 моля

     

     

     

    Ответ:  термохимическое уравнение реакции горения метана

     

     CH4+ 2O2   = CO2 +2H2O + 802 кДж

     

     

    Задача 4. 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.

     

    Дано:

    Q1 = 91 кДж

     

    Найти:

    V (O2)-?

    Решение:

     

    1)Установим пропорциональные отношения между количеством вещества кислорода и количеством теплоты.

     

    По уравнению   3 моль O2    ----------  91 кДж

    По условию        х моль        ----------  182 кДж

     

    Решаем пропорцию

     

     

     

    3 моль* 182 кДж

     

    х

    =

    -----------------------

    = 6 моль

     

     

    91 кДж

     

     

    2) Вычислим  объем кислорода, согласно закону Авогадро

     (Vm = 22б4 л.моль)             V = n * Vm

     

    V(O2) =  6 моль * 22,4 л/моль =  134,4 л

     

     

    Ответ: объем выделившегося кислорода равен 134,4 л.

     

    Решите самостоятельно:

     

    1. Согласно термохимическому уравнению  реакции

     

     CH4+ 2O2   = CO2 +2H2O + 802 кДж

     

    определите количество теплоты, выделившейся при сжигании 24 г метана.

     

    2. Тепловой эффект реакции горения серы равен 297 кДж. Какая  масса серы сгорела, если выделилось 742,5 кДж теплоты.

     

    3. По термохимическому уравнению  H2+ Cl2   = 2HCl + 184,36 кДж  рассчитайте, какой объем затрачен  на образование  хлороводорода (при н.у.), если при этом выделилось 921,8 кДж теплоты.

     

     Проверьте решение на тренажере

    Тепловой эффект химической реакции. Термохимические уравнения.

    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

    C6H12O6(тв.) + 6O2(г) = 6CO2(г) + 6H2O(г) + Q

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

    Решение:

    Рассчитаем количество вещества глюкозы:

    n(C6H12O6) = m(C6H12O6) / M(C6H12O6) = 45 г / 180 г/моль = 0,25 моль

    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:

    0,25 / 1 = 700 / Q

    Решая которое, находим, что:

    Q = 2800 кДж

    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

    3Fe3O4(тв.) + 8Al(тв.) = 9Fe(тв.) + 4Al2O3(тв.) + 3330 кДж

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

    Решение

    Рассчитаем количество вещества оксида алюминия:

    n(Al2O3) = m(Al2O3) / M(Al2O3) = 68 г / 102 г/моль = 0,667 моль

    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:

    4 моль Al2O3 — 3330 кДж

    0,667 моль Al2O3 — x кДж

    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

    4FeS2(тв.) + 11O2(г) = 8SO2(г) + 2Fe2O3(тв.) + 3310 кДж

    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:

    x = 4 моль

    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.

    Практикум решения задач по химии на тему "Термохимические расчёты"(8 класс )

    8 класс. Практикум по решению задач «Термохимические расчёты»

    Задача 1. Определите количество теплоты, которое выделится при образовании

    120 граммов  оксида магния в результате реакции горения магния, если термохимическое уравнение: 2 Mg + O  = 2 MgO + 1204  кДж

    Задача 2. В результате реакции, термохимическое уравнение которой 

    2 C2H2+ 5O  = 4CO2 +2H2O + 2610  кДж 

    выделилось 652,5 кДж теплоты. Определите массу сгоревшего ацетилена.

    Задача 3.  В результате горения 48 г метана выделилось 2406 кДж теплоты. Составьте термохимическое уравнение этой реакции.

    Задача 4. При сжигании 6,5 г цинка выделилась теплота, равная 34,8 кДж. Составьте термохимическое уравнение реакции.

    Задача 5. Составьте термохимическое уравнение реакции, если известно, что при взаимодействии 7 г железа с серой выделяется 12,15 кДж теплоты.

    Задача 6. 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.

    Задача 7. Составьте термохимическое уравнение реакции, если известно, что при взаимодействии 0,5 моль натрия с хлором образуется хлорид натрия и выделяется 205 кДж теплоты.

    Задача 8. Согласно термохимическому уравнению  реакции

     CH4+ 2O  = CO2 +2H2O + 802 кДж

     определите количество теплоты, выделившейся при сжигании 24 г метана.

    Задача 9. Тепловой эффект реакции горения серы равен 297 кДж. Какая  масса серы сгорела, если выделилось 742,5 кДж теплоты.

    Задача 10. Составьте термохимическое уравнение реакции, если известно, что при сгорании 20 г водорода в кислороде выделяется 2860 кДж теплоты.

    Задача 11. По термохимическому уравнению  H2+ Cl  = 2HCl + 184,36 кДж  

    рассчитайте, какой объем водорода затрачен  на образование  хлороводорода (при н.у.), если при этом выделилось 921,8 кДж теплоты.

    Задача 12. Дано термохимическое уравнение: 3Н2 + N2 = 2NН3 + 92 кДж, выделилось 23 кДж теплоты. Чему равен объём полученного (при н.у.) аммиака ?

    Задача 13. Дано термохимическое уравнение: 2SО2 + О2 = 2SО3 + 198 кДж.

    В результате реакции выделилось 495 кДж теплоты. Какая масса оксида серы (IV) (в граммах) про­реагировала с кислородом?

    Задача 14. В результате реакции, термохимическое уравнение ко­торой

    2SO2 + О2 = 2SО3 + 198 кДж, выделилось 297 кДж теплоты. Вычислите объем израсходованного окси­да серы (1V).

    Задача 15. В реакции, протекающей в соответствии с термохимическим уравнением: 2Мg +O2 = 2МgО + 1204 кДж, выделилось 1806 кДж теплоты. Чему равна масса вступившего в реакцию магния ?

    Задача 16. Дано термохимическое уравнение: 2Мg + O2 = 2МgО + 1204 кДж. В результате реакции выделилось 903 кДж теплоты. Какая масса магния (в граммах) сгорела?

    Задача 17. В соответствии с термохимическим уравнением реакции

    2Са + О2 = 2СаО + 635,1 кДж

    Определите количество теплоты, выделяющееся при горении 10 г каль­ция.

    Задача 18. В реакцию, протекающую в соответствии с термохимическим уравнением 4Li + 2O2 = 2Li2O + 1198кДж, вступило 1 моль лития. Вычислите количество выделившейся теплоты.

    Задача 19. Термохимическое уравнение реакции: 4А1+3О2 =2А12О3+ 3350 кДж. Вычислите количество теплоты, выделившееся при окислении 54 г алюминия,

    Задача 20.Дано термохимическое уравнение: 2FеО + С = 2Fе + СО2 - 132 кДж.

    В результате реакции поглотилось 55 кДж теплоты. Какая масса оксида железа (П) в грам­мах прореагировала с углеродом?

    Задача 21. Дано термохимическое уравнение: 2NО + О2 = 2NО2 + 114 кДж. Сколько теплоты (в кДж) выделится при взаимодействии 100 г оксида азота (II) с избытком ки­слорода?

    Задача 22. В реакцию, протекающую в соответствии с термохимическим уравнением 2А1 + 3S = Аl2S3 + 509 кДж, вступило 108 г алюминия. Чему равно количество выделившейся теплоты?

    Задача 23. При соединении 4,2 г железа с серой выделилось 7,15 кДж теплоты. Составьте термохимическое уравнение реакции.

    Задача 24. Термохимическое уравнение реакции: 4Р + 5О2= 2Р2О5 + 3010 кДж. Сколько теплоты выделится при сгорании 310 г фосфора?

    Задача 25. В соответствии с термохимическим уравнением

    4Р + 5О2 = 2Р2О5 + 3010 кДж

    выделится 1505 кДж. Какая масса фосфора для этого потребуется ?

    Задача 26. Вычислите по термохимическому уравнению: С + O2 = CO2 + 402 кДж

    сколько грамм углерода сгорело, если выделилось 2412 кДж теплоты.

    Задача 27. В результате реакции, термохимическое уравнение которого С(графит) + О2(г) = СО2(г) + 393,5 кДж, выделилось 1967,5 кДж теплоты. Объем (н.у.) образовавше­гося при этом углекислого газа равен чему ?

    Задачи Химическая термодинамика и термохимия

    Задачи по теме химическая термодинамика и термохимия с решениями

    1. Задача Расчёт тепловых эффектов химической реакции.

    Рассчитать тепловой эффект реакции (ΔН р-ции) при гашении 100 кг извести (CaO) водой, если теплоты образования оксида кальция, воды и гидроксида кальция соответственно равны -635,1; -285,84 и -986,2 кДж/моль.

    Решение задачи. Термохимическое уравнение имеет вид:

    CaO(т) + h3O(ж) → Ca(OH)2(т), где т, ж – твёрдое и жидкое агрегатное состояние.

    Рассчитываем тепловой эффект реакции в стандартных условиях (ΔH°р-ции), используя следствие из закона Гесса:

    ΔH°р-ции = -986,2 – (-635,1 – 285,84) = -65,26 кДж/моль

    Рассчитаем тепловой эффект реакции с учётом количества вещества оксида кальция:

    ΔHр-ции = nCaO* ΔH°р-ции; nCaO = = 1,79*103 моль →

    ΔHр-ции = 1,79*103 * (-65,26) = -116,5*103 кДж.

    2. Задача Расчёт теплот образования веществ.

    При растворении 16 г карбида кальция (CaC2) в воде выделяется 31,3 кДж теплоты. Рассчитать теплоту образования гидроксида кальция (ΔH°Ca(OH)2), если теплоты образования (ΔH°) воды, карбида кальция, ацетилена (C2h3) соответственно равны – 285,84; -62,7; 226,75 кДж/моль.

    Решение задачи. Термохимическое уравнение имеет вид:

    CaC2(т) + 2h3O(ж) → Ca(OH)2(т) + C2h3(г), где т, ж и г – соответственно, твёрдое, жидкое и газообразное агрегатное состояние.

    Рассчитаем тепловой эффект реакции в стандартных условиях (ΔH°р-ции):

    ΔH°р-ции = →

    ΔH°р-ции = = -125,2 кДж/моль.

    Выразим и рассчитаем теплоту образования гидроксида кальция, используя следствие из закона Гесса:

    ΔH°р-ции = ΔH° Ca(OH)2 + ΔH° C2h3 – (ΔH° CaС2 – 2*ΔH° h3О), при этом учитываем стехиометрические коэффициенты в уравнении реакции.

    → ΔH° Ca(OH)2 = – 125,2 – 861,13 = - 986,33 кДж/моль.

    3. Задача Расчёт теплоты растворения.

    Рассчитать теплоту растворения кристаллогидрата сульфита натрия (Na2SO3 * 7H2O), если теплота растворения безводного сульфита натрия равна 11,34 кДж/моль, а теплота образования кристаллогидрата этой соли (теплота гидратации) равна 58,4 кДж/моль.

    Решение задачи. Теплота растворения безводного сульфита натрия складывается из теплоты, пошедшей на разрушение кристаллической решётки безводной соли, и теплоты, выделившейся при гидратации соли:

    Na2SO3 + 7h3O → Na2SO3 * 7h3O,

    ΔH° растворения = ΔH° разруш. крист. решётки + ΔH° гидратации;

    ΔH° кристаллогидрата = ΔH° разруш. крист. решётки = ΔH° растворения - ΔH° гидратации; →

    теплота растворения кристаллогидрата равна:

    ΔH° кристаллогидрата = - 11,34 – (-58,4) = 47,04 кДж/мол

    Задача Расчёт теплоты сгорания.

    Рассчитать стандартную теплоту сгорания этилового спирта, исходя из реакции биохимического брожения глюкозы:

    C6H12O6(т) → 2C2H5OH(ж) + 2СО2(г), ΔH°р-ции = -83,3 кДж/моль.

    Теплоты сгорания (ΔH°сгор.) глюкозы, спирта и углекислого газа равны соответственно -2817,1; -1366,9 и 0 кДж/моль.

    Решение задачи. Используем ещё одно следствие из закона Гесса: тепловой эффект реакции равен разности между суммами теплот сгорания исходных веществ и суммами теплот сгорания продуктов реакции: ΔH°р-ции = ΔH°сгор.С6Н12О6 – (2*ΔH°сгор.С2Н5ОН + 2ΔH°СО2). Поскольку углекислый газ уже не может окисляться, то его теплота сгорания (окисления) равна нулю.

    ΔH°сгор.С2Н5ОН = =

    = 866,9 кДж/моль.

    Задачи по теме Расчёт изменения внутренней энергии при химических реакциях и фазовых переходах.

    Задача 1. Рассчитать изменение внутренней энергии системы в стандартных условиях (ΔU°) при протекании реакции

    2Cl2 + 2H2O(г) → 4HCl(г) + O2, если станд. теплоты образования воды и хлороводорода (HCl) соответственно равны -241,84 и 92,3 кДж/моль.

    Решение. Изменение внутренней энергии рассчитывается по формуле ΔU=ΔH-A, для газов A (работа расширения) = Δn*R*T →

    ΔU = ΔH - Δn*R*T,

    где Δn - изменение числа моль газообразных продуктов реакции и исходных веществ. Для данной реакции Δn = 5-4 = 1 моль.

    Рассчитаем ΔH°р-ции, используя следствие из закона Гесса:

    ΔH°р-ции = 4*ΔH°HCl - 2ΔH° h3О = 4*(-92,3)-2*(-241,84)=114,48 кДж/моль; R – газовая постоянная, равна 8,3*10-3 кДж/моль*К; Т = 298 К (25°С).

    Рассчитываем изменение внутренней энергии:

    ΔU° = 114,48 – 1*8,3*10-3*298 = 112,0 кДж/моль.

    Следовательно, в процессе реакции внутренняя энергия увеличилась на 112 кДж/моль.

    Задача 2. Рассчитать изменение внутренней энергии при испарении 250 г воды при 20°С (пары подчиняются законам идеальных газов). Объёмом жидкости по сравнению с объёмом пара можно пренебречь. Удельная теплота парообразования воды равна 2451 Дж/г.

    Решение. При испарении воды (h3O ж → h3O пар) Δn = 1 моль (изменение количества газообразных веществ). Изменение внутренней энергии системы при испарении воды рассчитываем по формуле: ΔU = ΔH - Δn*R*T. Рассчитаем молярную теплоту парообразования воды по формуле:

    ΔH = 2451 Дж/г * 18 г/моль = 44,12 кДж/моль,

    n h3О(ж) = = 13,89 моль → ΔU = (ΔH - Δn*R*T)*13,89 = =(44,12-1*8,3*10-3*293)*13,89 = 579,0 кДж.

    Следовательно, внутренняя энергия системы увеличилась на 579,0 кДж.

     

    Примеры решения типовых задач по второму началу термодинамики.

    При решении задач указывать и учитывать агрегатное состояние веществ.

    Задачи по  Определение изменения энтропии в различных процессах.

    Особенностью химических и физико-химических превращений является участие в них большого числа частиц. Для таких систем наиболее вероятно состояние беспорядка (частицы менее связаны, менее упорядочены), которое характеризуется энтропией (S). Количественно изменение энтропии можно рассчитать на основе следствия закона Гесса. Чем большее увеличение энтропии в каком-либо процессе, тем этот процесс более вероятен. Качественно знак изменения энтропии можно оценить (определить), сопоставляя число частиц до и после реакции и агрегатное состояние исходных веществ и продуктов реакции.

    Энтропия связана с теплотой и возрастает при увеличении беспорядка:

    - переход из твёрдого состояния жидкое, из жидкого – в газообразное;

    - расширение газов;

    - растворение кристаллов;

    - увеличение числа частиц.

    Энтропия уменьшается при возрастании упорядоченности (взаимодействие частиц увеличивается):

    - конденсация паров, сжижение;

    - сжатие газа;

    - полимеризация, кристаллизация;

    - уменьшение числа частиц.

    Задача 1. Определить знак изменения энтропии в реакциях:

    1. NH4NO3 (т) → N2O + 2H2O (г)
    2. 2H2 (г) + O2 (г) = 2 H2O (ж)
    3. N2 + 3H2 → 2Nh4 или N2 + h3 → NH3

    Решение. Знак изменения энтропии можно установить по количеству частиц исходных и конечных веществ:

    Δn = nкон. – nисх., где Δn – изменение количества частиц; если Δn > 0, то энтропия возрастает; при Δn < 0 – энтропия уменьшается; если Δn = 0 - энтропия не изменяется. Кроме этого, учитывают агрегатное состояние исходных веществ и продуктов реакции.

    1. Δn = 3-1 = 2 → Δn > 0, → ΔS > 0, т.е. энтропия возрастает, тем более, что образуются газы.
    2. Δn = 2-3 = -1 → Δn < 0, → ΔS < 0, т.е. энтропия уменьшается, тем более, что газы (большой беспорядок) превращаются в жидкость (упорядоченность больше).
    3. Δn = 1 – (+) = -1, → Δn < 0, → ΔS < 0, т.е. энтропия убывает.

    Задача 2. Рассчитать изменение энтропии при реакции N2+ h3 → Nh4, если стандартные энтропии (S°) азота, водорода и аммиака соответственно равны 191,6; 130,6 и 192,8 Дж/моль*К.

    Решение. В соответствии со следствием из закона Гесса рассчитаем ΔS при реакции: ΔS°р-ции = S°Nh4 - S°N2 - S°h3, →

    ΔS°р-ции = 192,8 - * 191,6 - * 130,6 = -98,9 Дж/моль*К

    Следовательно, ΔS°р-ции < 0 и самопроизвольно реакция не идёт.

    Задача 3. Рассчитать изменение энтропии при плавлении 10 г льда, если уд. теплота плавления (q) равна 19,12 Дж/г.

    Решение. Плавление – фазовый переход – изотермический обратимый процесс → ΔS = ; tплавл. льда = 0°С или 273°К →

    ΔS==0,070 Дж/К*г, при плавлении 10г льда ΔS=0,070*10=0,7 Дж/К*г

    Задачи по тем Определение возможности и направления химических реакций.

    В неизолированных системах критерием самопроизвольного протекания реакции является убыль свободной энергии Гиббса (изобарно-изотермического потенциала), т.е. ΔG < 0. Чем меньше величина ΔG, тем больше вероятность протекания химической реакции.

    Задача 1. Возможно ли совместное хранение на складе этиленгликоля (антифризная жидкость) и калиевой селитры (удобрение)?

    Решение. Между указанными веществами может протекать реакция:

    3C2H6O2 + 10KNO3 → 6CO2 + 4H2O + 10NO + 10KOH

    Реакция возможна, если свободная энергия Гиббса уменьшается, т.е. ΔGр-ции < 0. Для расчёта ΔG используем следствие из закона Гесса:

    ΔG°р-ции = (6ΔG°CO2 + 4ΔG°h3O(г) + 10ΔG°NO + 10ΔG°KOH) – (3*ΔG°C2H6O2 - 10ΔGKNO3).

    Подставим справочные данные:

    ΔGр-ции = 6 * 394,6 + 4 * (-228,8) + 10 * 80,6 + 10 * (-379,3) –

    - (3 * (-319,4)) + 10 * (-393,4)) = -1377,6 (кДж).

    Рассчитаем ΔG в пересчёте на 1 моль этиленгликоля:

    ΔG°р-ции =-459,2 кДж/моль.

    В процессе реакции свободная энергия уменьшается, следовательно, реакция может протекать самопроизвольно при обычной температуре (25°С), поэтому совместное хранение этиленгликоля и калийной селитры недопустимо, т.к. может произойти самовозгорание.

    Задача 2. Рассчитать ΔG° для реакции Nh4(г) + HCl(г) → NH4Cl(т)

    Решение задачи.

    Используем формулу:

    ΔG°р-ции = ΔH° - T * ΔS°

    Для расчета ΔH° и ΔS° используем следствие из закона Теса:

    ΔH°р-ции = ΔH°Nh5Cl - ΔH°Nh4 - ΔH°HCl и

    ΔS°р-ции = ΔS°Nh5Cl - ΔS° Nh4 - ΔS°HCl , числовые значения ΔH° и ΔS° веществ берем из справочника.

    ΔH°р-ции = -315,39 – (- 46,19)- (-92,3) = -176,9 кДж

    ΔS°р-ции = 94,56 – 192,5 – 186,7 = -284,64 = 0,28464;

    Т = 273 + 25 = 298;

    ΔG°р-ции = -176,9 – 298 * (-0,28464) = -92,08

    Следовательно, ΔG°р-ции < 0 и в стандартных условиях реакция возможна.

    Задача 3. Рассчитать свободную энергию Гиббса для реакции

     2NO + O2 ↔ 2NO2 при температурах 1050, 1100, 1150и 1200К, построить график ΔG – Т, сделать вывод о направлении реакции при разных температурах.

    Решение.

    Запишем уравнение реакции в стандартном виде:

    NO + O2 ↔ NO2

    Используем следствие из закона Гесса, значения S° и ΔH° возьмем из справочника.

    Учесть что теплоты образования простых веществ (O2, N2, h3 и т.д.) приняты за ноль (ΔH° = 0),

    ΔS°р-ции = S°NO2 - S°NO - S° O2 = 240 -211 - * 161 = -51,5

    ΔH°р-ции = ΔH°NO2 - ΔH°NO = 33 – 91 = -58

    Вычислим температуру, при которой достигается равновесие (ΔGр-ции = 0):

    ΔG = ΔH° - Т * ΔS° → ТΔS° = ΔH°→T = = =1126 К

    рассчитаем ΔGр-ции при разных температурах (1050, 1100, 1150, 1200)

    ΔGр-ции = -58 + 51,5 * 10-3 * Т;

    ΔG1050 = -3,92; ΔG1100 = -1,35; ΔG1150 = 1,23 и ΔG1200 = 3,8

    На основании полученных данных построим график:

    При Т < Tравн преобладает прямая реакция, а при T > Tравн – обратная.

    Наступление равновесия возможно, если знак изменения функций ΔH и Δ S одинаков

    Задачи по расчету констант равновесия.

    Зависимость константы равновесия от свободной энергии Гиббса выражается уравнением:

    ΔG = -2,3 R * TlgK, где К – константа равновесия, R – универсальная газовая постоянная. В стандартных условиях lg298K = - 0,175 ΔG°298

    Задача. Константа равновесия реакции С(Т) + СО2(г)↔ 2СО (г) при 1700°К равна 2,4. Рассчитать ΔGр-ции при 1700°К и константу равновесия в стандартных условиях (298°К).

    Решение задачи.

    ΔG1700 = -2,3 * R * TlgK = -2.3 * 8.3 * 1700 * lg2.4 = - 123370Дж = -123,37 кДж;

    ΔG1700 < 0 → равновесие реакции сдвинуто вправо, т.е. в сторону прямой реакции.

    Находим константу равновесия при 298°K (стандартные условия):

    lgK298 = -0.175ΔG°298; необходимые данные берем из справочника.

    ΔG°р-ции = 2 * ΔG°СО - ΔG°СО2 = 2( - 137,1) – ( - 394,2) = 120;

    ΔG°р-ции = -2,3 * 8,3 *10-3 lgK * T = -2.3 * 8.3 *10-3 * 298 lgK,

    lgK = = -21,05 → К = 10-21,05 → К << 1

    При 298°К (25°С) реакция практически не идет, равновесие смещено влево.

    Задачи по термохимии - Химия

    Была в сети 02.11.2020 21:56

    ×

    Воропаева Инна Сергеевна

    Закрыть

    Воропаева Инна Сергеевна

    зам.директора по УВР

    29 лет

    Местоположение

    Россия, Ликино-Дулево

    Специализация

    Задачи на термохимические уравнения | Подготовка к ЦТ и ЕГЭ по химии

    Предлагаем вам задания-аналоги части В с подробными видео-объяснениями из ЦТ, РТ и ДРТ всех лет по теме: Термохимические уравнения.

    В начале страницы вы можете выполнить тест онлайн (после ввода ответа нажимайте кнопку «Проверить решение»: если ответ неверный, то у вас появится ссылка красного цвета, а если верный — то зелёного цвета. С помощью ссылки вы можете просмотреть подробное видео-объяснение этого задания, но помните, что ссылка неактивная, поэтому для просмотра видео-объяснения вам необходимо скопировать эту ссылку и вставить на новую страницу и нажать клавишу  Enter, как результат у вас откроется видео на YouTube). В середине страницы вы увидите текстовые условия заданий, для которых видео-объяснения даны сразу после каждого задания, а текстовые ответы представлены в конце страницы.


    1. Демо ЦТ по химии 2015/2016. В8. Химическая реакция протекает согласно термохимическому уравнению:

    BaO(т) + SO2(г) = BaSO3(т) + 65кДж. Установите соответствие:

    Количественные данные

    Количество выделившейся теплоты

    А. m(BaO) = 61,2 г

    Б. V(SO2) = 14,56 дм3

    В. m(BaSO3) = 26,04 г

    Г. N(O) в BaSO3 = 5,418∙1024

    1. 42,25

    2. 7,8

    3. 26

    4. 195

    Ответ запишите в виде сочетания букв и цифр, соблюдая алфавитную последовательность, например А2Б3В1Г4.

    2. ДРТ 2018/2019. В4. При сжигании метанола в кислороде, которое протекает по термохимическому уравнению 2CH3OH + 3O2 = 2CO2 + 4H2O + 1452 кДж, выделилось 174,24 кДж теплоты, причём непрореагировавшим остался кислород объёмом (н.у.) 11,2 дм3. Рассчитайте массовую долю (%) кислорода в первоначальной смеси.

    http://youtu.be/20qJlZEyNhc

    3. РТ по химии 2015/2016 (3 этап). В10. Разложение сульфита бария протекает согласно термохимическому уравнению:

    BaSO3 (т) = BaO (т) + SO2(г) –599,04кДж.

    Для разложения образца сульфита бария необходимо 46,8 кДж теплоты. Выделившейся при этом газ был полностью поглощён раствором гидроксида натрия массой 160 г с массовой долей щёлочи 1,75%. Рассчитайте массовую долю (%) соли в полученном растворе.

    4. РТ 2017/2018 (3 этап). В3. Превращение метана в метанол в промышленности осуществляют, сжигая часть метана до углекислого газа и используя выделяющееся тепло для превращения остальной части метана:

    СH4(г) + 2О2(г) = СО2(г) + 2Н2О(г) + 890 кДж,

    2СH4(г) + О2(г) = 2СН3ОН(г) – 174 кДж.

    Рассчитайте, какой максимальный объём метанола (дм3, в условиях опыта метанол – газ) можно получить из метана объёмом (н.у.) 2 м3 в этих условиях.

    5. РТ 2018/2019 (1 этап). В11. При полном сгорании ацетилена массой 31,2 г выделяется 1566 кДж теплоты, а при полном сгорании сероводорода массой 30,6 г – 506,52 кДж. Рассчитайте количество теплоты (кДж), которое выделится при полном сгорании смеси ацетилена с сероводородом объёмом (н.у.) 33,6 дм3, если объём ацетилена в 2 раза меньше объёма сероводорода.

    6. РТ 2018/2019 (2 этап). В10. Рассчитайте количество теплоты (кДж), которые выделилось в результате реакции, протекающей по уравнению 2Са (тв.) + О2 (г.) = 2СаО (тв.) + 1274 кДж, если для реакции взяли кальций и кислород общей массой 121,04 г, но кислород весь не прореагировал, так как был в избытке и его оставшийся объёмом составил 29,456 дм3 (н.у.).

    7. РТ 2019/2020 (2 этап). В2. Рассчитайте молярную массу (г/моль) смеси этана и пропана, при сжигании которой массой 200 г выделяется 10230 кДж. Также известно, что тепловой эффект сжигания этана равен 1560 кДж/моль, а пропана – 2220 кДж/моль.

    Ответы:

    1. А3Б1В2Г4

    2. 78

    3. 4

    4. 1822

    5. 1215

    6. 898

    7. 36


    Посмотреть видео-объяснения каждого задания ЦТ, РТ и ДРТ всех лет вы можете получив полный доступ к сайту кликнув здесь «Получить все материалы сайта»

    Материалы сайта (тесты, задания, задачи, видео) разработаны автором самостоятельно и не являются копией каких-либо других заданий, в том числе заданий, разработанных РИКЗом (Республиканским институтом контроля знаний). При составлении заданий использованы идеи, которые были использованы составителями ЦТ и РТ, что не является нарушением авторского права. Все материалы сайта используются исключительно в образовательных целях.
    В доказание вышесказанного, привожу выдержки из Закона Республики Беларусь «Об авторском праве и смежных правах»:
    Статья 7. Произведения, не являющиеся объектами авторского права
    Пункт 2. Авторское право не распространяется на собственно идеи, методы, процессы, системы, способы, концепции, принципы, открытия, факты, даже если они выражены, отображены, объяснены или воплощены в произведении.
    Статья 32. Свободное использование объектов авторского права и смежных прав
    Пункт 2. Допускается воспроизведение отрывков из правомерно обнародованных произведений (цитирование) в оригинале и переводе в исследовательских, образовательных, полемических, критических или информационных целях в том объеме, который оправдан целью цитирования.
    Статья 36. Свободное использование произведений в образовательных и исследовательских целях
    Пункт 2. Статьи и иные малообъемные произведения, правомерно опубликованные в сборниках, а также газетах, журналах и других печатных средствах массовой информации, отрывки из правомерно опубликованных литературных и иных произведений могут быть воспроизведены посредством репродуцирования и иного воспроизведения в образовательных и исследовательских целях.
    \ ominus_f \; (реагенты) \]

    Поскольку энтальпия является функцией состояния, теплота реакции зависит только от конечного и начального состояний, а не от пути, по которому идет реакция. Например, реакция \ (A \ rightarrow B \) проходит через промежуточные этапы (т.е. \ (C \ rightarrow D \)), но A и B остаются нетронутыми.

    Следовательно, можно измерить энтальпию реакции как сумму ΔH трех реакций, применив закон Гесса.

    Пример \ (\ PageIndex {1} \): сжигание ацетилена

    Вычислить изменение энтальпии при сгорании ацетилена (\ (\ ce {C2h3} \))

    Решение

    1) Первый шаг - убедиться, что уравнение сбалансировано и верно.Помните, что для сгорания углеводорода требуется кислород, что приводит к образованию углекислого газа и воды.

    \ [\ ce {2C2h3 (г) + 5O2 (г) -> 4CO2 (г) + 2h3O (г)} \]

    2) Затем найдите таблицу стандартных энтальпий образования, чтобы найти значения для компонентов реакции (таблица 7.2, текст Петруччи)

    3) Сначала найдите энтальпии продуктов:

    ΔHº f CO 2 = -393,5 кДж / моль

    Умножьте это значение на стехиометрический коэффициент, который в данном случае равен 4 молям.

    v p ΔH º f CO 2 = 4 моль (-393,5 кДж / моль)

    = -1574 кДж

    ΔH º f H 2 O = -241,8 кДж / моль

    Стехиометрический коэффициент этого соединения равен 2 молям. Итак,

    v p ΔH º f H 2 O = 2 моль (-241,8 кДж / моль)

    = -483,6 кДж

    Теперь сложите эти два значения, чтобы получить сумму произведений

    Сумма произведений (Σ v p ΔHº f (продукты)) = (-1574 кДж) + (-483.6 кДж) = -2057,6 кДж

    Теперь найдите энтальпии реагентов:

    ΔHº f C 2 H 2 = +227 кДж / моль

    Умножьте это значение на стехиометрический коэффициент, который в данном случае равен 2 молям.

    v p ΔHº f C 2 H 2 = 2 моль (+227 кДж / моль)

    = +454 кДж

    ΔHº f O 2 = 0,00 кДж / моль

    Стехиометрический коэффициент этого соединения равен 5 моль.Итак,

    v p ΔHº f O 2 = 5 моль (0,00 кДж / моль)

    = 0,00 кДж

    Сложите эти два значения, чтобы получить сумму реагентов

    Сумма реагентов (Δ v r ΔHº f (реагенты)) = (+454 кДж) + (0,00 кДж) = +454 кДж

    Сумму реагентов и продуктов теперь можно подставить в формулу:

    ΔHº = Δ v p ΔHº f (продукты) -? v r ΔHº f (реагенты)

    = -2057.6 кДж - +454 кДж

    = -2511,6 кДж

    .

    Учебник по химии тепла реакции

    Ключевые концепции

    • Энтальпия реакции (теплота реакции) - это тепло, выделяемое или поглощаемое при протекании химической реакции.
      При экзотермической реакции выделяется тепло, температура реакционной смеси повышается.

      Эндотермическая реакция поглощает тепло, температура реакционной смеси снижается.

    • Единицы энтальпии реакции или теплоты реакции составляют кДж моль -1 для указанного реагента или продукта.
    • Энтальпия реакции (теплота реакции) реакции нейтрализации известна как энтальпия нейтрализации (теплота нейтрализации).
    • Энтальпия реакции (теплота реакции) растворения растворенного вещества в растворителе известна как энтальпия растворения (теплота растворения).
    • Энтальпия реакции (теплота реакции) реакции осаждения известна как энтальпия осаждения (теплота осаждения).
    • Энтальпия реакции (теплота реакции) может быть измерена экспериментально с помощью калориметра.

    Пожалуйста, не блокируйте рекламу на этом сайте.
    Без рекламы = для нас нет денег = для вас нет бесплатных вещей!

    Измерение энтальпии (тепла) реакции экспериментально

    Стакан из пенополистирола (пенополистирол или стакан из пенополистирола) можно использовать в качестве калориметра, как показано на диаграмме справа, потому что пенополистирол является хорошим изолятором и предотвратит потерю тепла в результате реакции или тепла от окружение, входящее в реакционную смесь. 1

    1. Известное количество реагента помещается в хорошо изолированный сосуд (например, стакан из пенополистирола, то есть стакан из пенополистирола ™).
    2. Регистрируют начальную температуру этого реагента T i .
    3. Добавляют известное количество второго реагента, сосуд закрывают крышкой и реакционную смесь перемешивают.
    4. Регистрируют конечную температуру реакционной смеси, T f .
    5. Выделенное или поглощенное тепло (изменение тепла) q в джоулях (Дж) для реакции рассчитывается:
      изменение тепла = масса × удельная теплоемкость × изменение температуры

      q = m × c г × ΔT

    6. Изменение энтальпии, ΔH, в кДж на моль данного реагента для реакции вычисляется:

      ΔH = теплоотдача / 1000 ÷ моль

      ΔH = q / 1000 ÷ n

      Примечание:

      ⚛ экзотермические реакции: ΔH отрицательно

      ⚛ эндотермические реакции: ΔH положительно

    Общие допущения для реакционных смесей, состоящих из водных растворов:

    • Плотность водных растворов принимается такой же, как для воды, 1 г мл -1 при 25 ° C
      пример:
      Считается, что 100 мл водного раствора имеют массу 100 г.
    • предполагается аддитивность объемов реагентов в растворе.
      пример:
      100 мл «реагента a (водн.) » + 200 мл «реагента b (водн.) » = 300 мл «водного раствора»
    • удельная теплоемкость реакционной смеси принимается такой же, как у воды,
      то есть:
      удельная теплоемкость = 4.184 JK -1 г -1 = 4,184 Дж ° C -1 г -1
    • Тепло не теряется и не поглощается окружающей средой.

    Обычно расчет выделяемого или поглощенного тепла q при реакции водных растворов измеряется в джоулях (Дж):

    q = (масса в граммах «реагента а» + масса в граммах «реагента b») × 4,184 × (T конечный - T начальный )

    Энтальпия реакции (теплота реакции), ΔH, кДж моль -1 :

    ΔH = q / 1000 ÷ моль реагента

    ⚛ Для реакции с выделением тепла, экзотермической реакции, ΔH отрицательно.

    ⚛ Для реакции с поглощением тепла, эндотермической реакции, ΔH положительно.

    Энтальпия раствора (теплота растворения). Пример

    .

    В эксперименте 1,2 г гранул гидроксида натрия, NaOH (s) , растворяли в 100 мл воды при 25 ° C.

    Температура воды поднялась до 27,5 ° C.

    Рассчитайте изменение энтальпии (теплота растворения) реакции в кДж / моль -1 растворенного вещества.

    1. Рассчитайте выделившегося тепла , q, в джоулях (Дж), по реакции:

      q = масса (вода) × удельная теплоемкость (вода) × изменение температуры (раствор)
      q = м ( H 2 O (л) ) × c г ( H 2 O (л) ) × (T f - T i )
      q = 100 × 4,184 × (27,5 - 25) = 1046 Дж

    2. Рассчитайте количество молей растворенного вещества (NaOH (s) ):

      моль = масса ÷ молярная масса
      моль (NaOH) = 1.2 ÷ (22,99 + 16,00 + 1,008)
      n (NaOH) = 0,030 моль

    3. Вычислите изменение энтальпии, ΔH, в кДж / моль -1 растворенного вещества:

      ΔH = -q / 1000 ÷ n (растворенное вещество) = -1046/1000 ÷ 0,030 = -35 кДж моль -1
      ΔH отрицательно, потому что реакция экзотермическая (выделяется энергия, вызывающая повышение температуры раствора) .

    Для получения более подробных инструкций перейдите к руководству Heat of Solution

    Энтальпия нейтрализации (теплота нейтрализации). Пример

    .

    В эксперименте по определению изменения энтальпии ΔH для реакции нейтрализации:

    NaOH (водн.) + HCl (водн.) → NaCl (водн.) + H 2 O (л)

    Были получены следующие результаты:

    Масса 100 мл 0.50 моль л -1 HCl = м = 100 г
    Масса 100 мл 0,50 моль л -1 NaOH = м b = 100 г
    Начальная температура = Т и = 20,1 ° С
    Конечная температура = T f = 23.4 ° С
    Удельная теплоемкость растворов = с г = 4,184 Дж ° C -1 г -1

    Рассчитайте изменение энтальпии, ΔH, в кДж / моль -1 воды, образовавшейся в результате реакции.

    1. Рассчитайте тепла, выделившегося , q, в Джоулях (Дж) в результате реакции нейтрализации:

      q = масса (реакционная смесь) × удельная теплоемкость (вода) × изменение температуры (раствор)
      q = (m a + m b ) × c g × (T f - T i )
      q = (100 + 100) × 4.184 × (23,4 - 20,1)
      = 200 × 4,184 × 3,3
      = 2761,44 Дж

    2. Рассчитайте моли реагентов:

      моль = молярность × объем

      моль (NaOH) = 0,50 моль л -1 × (100 × 10 -3 ) л = 0,05 моль
      моль (HCl) = 0,50 моль л -1 × (100 × 10 -3 ) л = 0,05 моль

      NaOH (водн.) и HCl (водн.) находятся в мольном соотношении 1: 1, что является точным стехиометрическим соотношением, как показано уравнением нейтрализации.
      0,05 моль NaOH (водн.) Реагирует с 0,05 моль HCl (водн.) С образованием 0,05 моль воды.

    3. Рассчитайте энтальпию (теплоту) реакции ΔH в кДж. Моль -1

      Поскольку реагенты присутствуют в стехиометрическом соотношении 1: 1, 0,05 моль NaOH (водн.) Реагирует с 0,05 моль HCl (водн.) С образованием 0,05 моль воды,
      моль (H 2 O (л) ) = n (H 2 O (л) ) = 0,05 моль

      ΔH = -q / 1000 ÷ n (H 2 O (л) )
      = -2761.44/1000 ÷ 0,05
      = -55,2 кДж моль -1
      ΔH отрицательно, поскольку реакция экзотермична.

    Для получения более подробного руководства перейдите к руководству

    Heat of Neutralization.

    Энтальпия осаждения (теплота осаждения). Пример

    .

    50 мл 0,20 моль л. -1 раствора нитрата свинца (II), Pb (NO 3 ) 2 (водн.) , при 19,6 ° C добавляли к 30 мл раствора, содержащего избыток йодида калия, KI. (водн.) также на 19.6 ° С.

    Растворы прореагировали с образованием желтого осадка иодида свинца (II), PbI 2 (s) , и температура реакционной смеси повысилась до 22,2 ° C.

    Pb (NO 3 ) 2 (водн.) + 2KI (водн.) → PbI 2 (s) + 2KNO 3 (водн.)

    Рассчитайте изменение энтальпии на моль иодида свинца (II), осажденного в результате реакции.

    1. Рассчитайте тепла, выделившегося , q, в Джоулях (Дж), в результате реакции осаждения:

      q = масса × удельная теплоемкость × изменение температуры
      q = [m Pb (NO 3 ) 2 (водн.) + m KI (водн.) ] × c г × (T f - T i )
      q = [50 + 30] × 4.184 × (22,2 - 19,6)
      = 870,27 Дж

    2. Рассчитайте количество молей указанных видов, n (PbI 2 (s) ):

      Из уравнения, 1 моль Pb (NO 3 ) 2 (водн.) реагирует с избытком KI (водн.) с образованием 1 моль PbI 2 (с)
      моль Pb (NO 3 ) 2 (водн.) = моль PbI 2 (с)

      n (Pb (NO 3 ) 2 (водн.) ) = n (PbI 2 (s) )

      n (Pb (NO 3 ) 2 (водн.) ) = молярность × объем
      n = моль (Pb (NO 3 ) 2 (водн.) )
      = моль (PbI 2 (s) )
      = 0.20 × 50 × 10 -3
      = 0,010 моль

    3. Вычислить энтальпию осаждения (теплота осаждения), ΔH, в кДж / моль -1 PbI 2 (s) :

      ΔH = -q / 1000 ÷ n
      ΔH = -0,870 / 1000 ÷ 0,010
      = -87 кДж моль -1
      ΔH отрицательно, потому что реакция является экзотермической (высвобождается энергия, вызывающая повышение температуры).


    Сноски

    1.Альтернативный метод определения теплоты реакции (энтальпии реакции) реагентов в растворе описан в руководстве по калориметру.

    .

    Enthalpy Change Chemistry Tutorial

    Пожалуйста, не блокируйте рекламу на этом сайте.
    Без рекламы = для нас нет денег = для вас нет бесплатных вещей!

    Изменение энтальпии для экзотермических реакций

    Экзотермическая реакция определяется как химическая реакция или физическое изменение, при котором выделяется тепло.
    Когда химическая реакция выделяет тепло, температура системы повышается.
    Когда соляная кислота добавляется в воду, температура воды повышается, потому что тепло выделяется при растворении соляной кислоты в воде.Это пример экзотермической реакции.
    Точно так же, если вы растворяете гранулы гидроксида натрия в воде, температура воды повышается, так как тепло выделяется, когда гидроксид натрия растворяется в воде. Это тоже пример экзотермической реакции.
    Обычным повседневным примером экзотермических реакций является сжигание топлива. Когда мы сжигаем (или сжигаем) топливо, выделяется тепло. Мы можем использовать это тепло, чтобы согреться, например, когда мы сжигаем уголь или дрова в камине.Мы можем использовать это тепло для приготовления пищи, как сжигание (сжигание) древесного угля на барбекю. Мы можем использовать это тепло для работы за нас, как бензин (бензин) в машине.

    Возьмем сжигание (сжигание) угля или древесного угля в качестве примера экзотермической реакции.

    Когда уголь (древесный уголь) C (s) сгорает в избытке кислорода, образуется O 2 (г) , диоксид углерода, CO 2 (г) .
    Сбалансированное химическое уравнение этой реакции приведено ниже:

    реактивы товаров
    C (с) + O 2 (г) CO 2 (г)

    Мы знаем, что эта реакция выделяет (высвобождает или производит) тепло, потому что мы чувствуем, как «тепло» от огня согревает нас.
    «Тепло», следовательно, является продуктом реакции, поэтому мы можем включить его в «продукты» химической реакции:

    реактивы товаров
    C (с) + O 2 (г) CO 2 (г) + тепло

    Но Первый закон термодинамики говорит нам, что энергия сохраняется, то есть энергия не может быть ни создана, ни разрушена.
    Итак, откуда взялась эта тепловая энергия?

    Для сохранения энергии энергия, присутствующая на стороне реагента в химическом уравнении, должна быть такой же, как энергия, присутствующая на стороне продукта уравнения:

    Энергия реактивов = энергия продуктов
    C (с) + O 2 (г) CO 2 (г) + тепло

    «Энергия» каждого вида - это его энтальпия H, поэтому мы можем записать:

    энтальпия реагентов = энтальпия продуктов
    H (C (с) ) + H (O 2 (г) ) = H (CO 2 (г) ) + тепло

    Энтальпия реагентов H (C (s) ) + H (O 2 (г) ) больше энтальпии продукта H (CO 2 (г) ) на количество, равное теплу, выделяемому в результате химической реакции («тепло» в уравнении).

    Что мы могли бы схематично представить 5 как:

    энтальпия реагентов
    H (C (s) ) + H (O 2 (г) )
    = энтальпия продукта
    H (CO 2 (г) )
    + выделено тепло

    Таким образом, «выделяемое тепло» представляет собой изменение энтальпии, когда реагенты реагируют с образованием продуктов:

    выделено тепло = Изменение энтальпии реакции = ΔH
    энтальпия реагентов
    H (C (s) ) + H (O 2 (г) )
    = энтальпия продукта
    H (CO 2 (г) )
    + ΔH

    Таким образом, мы можем заменить «тепло» в нашем сбалансированном химическом уравнении изменением энтальпии (ΔH):

    реактивы товаров
    C (с) + O 2 (г) CO 2 (г) + ΔH

    Пока все хорошо.
    Однако член изменения энтальпии, ΔH, обычно не включается в химическое уравнение, он обычно отображается как отдельный член:

    C (с) + O 2 (г) → CO 2 (г) ΔH реакция =? кДж моль -1

    , а изменение энтальпии для реакции ΔH реакция определяется как:

    ΔH реакция = H продукты - H реагенты

    , и мы видели выше, что энтальпия продукта H (CO 2 (г) ) меньше энтальпии реагентов H (O (s) ) + H (O 2 (г) ),:

    H (CO 2 (г) ) <[H (C (c) ) + H (O 2 (г) )]

    , поэтому изменение энтальпии ΔH реакции будет иметь отрицательное значение:

    ΔH = H (CO 2 (г) ) - [H (C (c) ) + H (O 2 (г) )] = отрицательное число

    Мы можем посмотреть таблицу значений и обнаружить, что при сгорании 1 моля углерода выделяется 393.5 кДж тепловой энергии.
    Таким образом, мы можем записать ΔH = -393,5 кДж моль -1
    Обратите внимание, значение ΔH отрицательно (-), потому что реакция является экзотермической (выделяется тепло).

    Теперь мы можем представить горение этого углерода одним из двух способов:

    ΔH как произведение
    в уравнении:
    C (т) + O 2 (г) CO 2 (г) + 393.5 кДж моль -1
    ΔH как отдельный термин
    :
    C (т) + O 2 (г) CO 2 (г) ΔH = -393,5 кДж моль -1

    Изменение энтальпии для эндотермических реакций

    Химическая реакция или физическое изменение являются эндотермическими, если они поглощают энергию из окружающей среды.
    По мере поглощения тепла реакцией температура реакционной смеси будет снижаться.

    Эндотермические реакции могут быть очень полезными.
    Когда вы кладете в напиток кубик льда, чтобы он остыл, это пример эндотермической реакции. Тепло прохладного напитка поглощается кубиком льда, который сохраняет напиток прохладным, а поглощенное тепло используется для плавления кубика льда. Таяние кубика льда - это пример эндотермической реакции, когда тепло поглощается из окружающей среды.
    Если вы когда-либо получали травму во время занятий спортом, возможно, вы использовали одноразовый (или одноразовый) холодный компресс. В этом случае вы разрушаете барьер в холодном пакете, который позволяет нитрату аммония, NH 4 NO 3 (s) , растворяться в воде. Во время растворения он поглощает тепло из окружающей среды, так что температура реакционной смеси (холодного компресса) снижается, и он становится холодным. Это также пример эндотермической реакции, поскольку тепло поглощается из окружающей среды, позволяя нитрату аммония растворяться в воде.
    Термическое разложение некоторых соединений, таких как карбонат кальция и гидроксид кальция, требует поглощения тепла для разложения (разрушения) реагирующего соединения. Это также примеры эндотермических реакций.

    Гидроксид кальция, Ca (OH) 2 (s) , является важной промышленной базой. Его можно нагреть так, чтобы он разложился на воду H 2 O (г) и оксид кальция CaO (s) , который используется в производстве цемента.
    Сбалансированное химическое уравнение термического разложения гидроксида кальция приведено ниже:

    Ca (OH) 2 (с) → CaO (с) + H 2 O (г)

    Мы знаем, что реакция происходит только при нагревании, поэтому тепло должно быть реагентом:

    реактивы товаров
    Ca (OH) 2 (т) + нагрев CaO (т) + H 2 O (г)

    Первый закон термодинамики гласит, что энергия должна сохраняться во время химической реакции, то есть энергия не может быть ни создана, ни уничтожена, следовательно:

    Энергия реактивов = энергия продуктов
    Ca (OH) 2 (т) + нагрев CaO (т) + H 2 O (г)

    , и поскольку мы знаем, что «энергия реагентов» называется их энтальпией, а «энергия продуктов» - их энтальпией, мы можем написать:

    энтальпия реагентов = энтальпия продуктов
    H (Ca (OH) 2 (s) ) + нагрев = H (CaO (т) ) + H (H 2 O (г) )

    Энтальпия продуктов H (CaO (s) ) + H (H 2 O (г) ) должна быть больше энтальпии реагента H (Ca (OH) 2 ( s) ) на сумму, равную термину «тепло».

    Что мы могли бы схематично представить как:

    энтальпия реагента
    H (Ca (OH) 2 (s) )
    + поглощенное тепло
    = энтальпия продуктов
    H (CaO (s) ) + H (H 2 O (г) )

    «Теплота, поглощенная реакцией» - это изменение энтальпии реакции ΔH, т. Е.

    поглощенного тепла = H продуктов - H реагентов = ΔH

    , поэтому мы можем заменить «тепло» в нашей сбалансированной химической реакции на ΔH:

    Ca (OH) 2 (с) + ΔH → CaO (с) + H 2 O (г)

    Теперь, поскольку энтальпия продуктов больше, чем энтальпия реагентов в нашей реакции:

    H продукты > H реактивы

    значение ΔH будет положительным:

    ΔH = H продукты - H реагенты = положительное число

    Если мы посмотрим на таблицу значений, то обнаружим, что при разложении 1 моля гидроксида кальция поглощается 66 кДж тепловой энергии, то есть ΔH = +66 кДж / моль -1 (или ΔH = +66 кДж / моль )

    Мы могли бы включить это значение в качестве реагента в химическое уравнение, как показано ниже:

    Ca (OH) 2 (с) + 66 кДж моль -1 → CaO (с) + H 2 O (г)

    Или мы можем отделить термин изменения энтальпии от химической реакции, как показано ниже:

    Ca (OH) 2 (с) → CaO (с) + H 2 O (г) ΔH = +66 кДж моль -1

    .

    Тепло растворения Учебное пособие по химии

    1. Метод, обычно используемый на курсах средней школы.

    Предположим, что все растворенное вещество одновременно растворяется в растворителе, так что все тепло одновременно поглощается чистым растворителем или выделяется в него.

    м = масса растворителя в граммах
    Иногда указывается объем растворителя, а не масса. Преобразуйте объем в массу, используя плотность жидкости:
    плотность = масса ÷ объем
    так, масса (г) = плотность (г · мл -1 ) × объем (мл)
    плотность воды при 25 ° C и 101.3 кПа обычно принимается как 1 г · мл -1

    Так, c г = удельная теплоемкость растворителя в Дж ° C -1 г -1
    Для воды, c г = 4,18 Дж ° C -1 г -1

    ΔT = T конечный - T начальный дюйм ° C 7

    При расчете q выражается в джоулях (Дж).
    Вы можете преобразовать энергию из джоулей (Дж) в килоджоули (кДж), разделив количество джоулей на 1000.

    ИЛИ 2. Метод, обычно используемый на вводных курсах университета.

    Предположим, первая молекула или ион растворенного вещества растворяется в чистом растворителе, но каждая последующая молекула или ион растворяется в смеси растворенного вещества в растворителе (то есть в растворе). В этом случае конечная молекула или ион растворенного вещества растворяется в растворе с массой, приблизительно равной массе растворителя плюс масса растворенного вещества.

    м = масса растворителя + масса растворенного вещества в граммах

    Итак, c г = удельная теплоемкость раствора в Дж ° C -1 г -1
    И предполагается, что
    c г (раствор) = c г (растворитель) в Дж ° C -1 г -1

    ΔT = T конечный - T начальный дюйм ° C 7

    При расчете q выражается в джоулях (Дж).
    Вы можете преобразовать энергию из джоулей (Дж) в килоджоули (кДж), разделив количество джоулей на 1000.

    .

    ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ - Тематические тексты

    Главная → ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ - Тематические тексты

    Текст 1

    Органическая химия - это изучение соединений, содержащих углерод. Его называют «органическим», потому что раньше ученые считали, что эти соединения обнаружены только в живых существах или окаменелостях. Однако теперь огромное количество различных углеродсодержащих соединений может быть искусственно произведено в лабораториях и на фабриках для использования в промышленности. Например, лекарства, пластмассы и пестициды - все это синтетические органические вещества.Около 4. 5 миллионов из 5 миллионов известных сегодня соединений содержат углерод.

    Текст 2

    Углерод, важный неметаллический элемент, встречается в природе в трех формах, или аллотропах. Есть графит, алмаз и бакминстер-фуллерен. Углерод может образовывать миллионы различных соединений (комбинаций элементов). Это связано с тем, что атом углерода может связываться с четырьмя атомами (углерода или других элементов) и потому, что атомы углерода могут соединяться в цепочки и кольца разных размеров и форм.

    Текст 3 (96)

    Органические (углеродсодержащие) соединения можно разделить на две основные группы - алифатические и ароматические соединения - в зависимости от способа связи атомов углерода. В алифатических соединениях атомы углерода связаны в цепочки. Эти цепочки могут содержать от двух до многих тысяч атомов углерода, при этом к каждому атому углерода присоединены другие типы атомов. В ароматических соединениях атомы углерода объединены в кольцо.

    Текст 4 (94)

    Кислоты - это вещества, выделяющие в воду ионы водорода.Щелочи - это вещества, выделяющие в воду ионы гидроксида (ионы, состоящие из водорода и кислорода). Если смешать кислоты и щелочи, два типа ионов нейтрализуют друг друга, и образуется новое вещество, называемое химической солью. Кислотность или щелочность вещества можно измерить с помощью шкалы pH (потенциала водорода), которая находится в диапазоне от 1 до 14. Все кислоты имеют pH ниже 7; чем сильнее кислота, тем ниже pH. Все щелочи имеют pH больше 7; чем сильнее щелочь, тем выше ph.Нейтральные вещества, такие как вода, не являются ни кислотными, ни щелочными. У них pH 7.

    Текст 5 (93)

    Земля дает нам все необходимое сырье. Проблема состоит в том, чтобы отделить вещества, которые мы хотим, от смесей, в которых они существуют естественным образом. Химики используют множество различных методов разделения в зависимости от типа смеси и свойств содержащихся в ней веществ. Иногда нам нужно разделить вещества и дома. Например, в кофеварке фильтр отделяет молотые кофейные зерна от жидкого кофе.Это называется фильтрацией.

    Текст 6 (47)

    Разделение различных частей соединения с помощью электричества называется электролизом. Чтобы это работало, соединение должно быть либо в расплавленном виде, либо растворенным в воде, и оно должно содержать ионы. Две электропроводящие пластины (называемые электродами) помещаются в разделяемое соединение (называемое электролитом). Когда пластины подключаются к батарее, через соединение проходит электрический ток, который постепенно разделяется на две части.Это происходит потому, что отрицательный электрод (катод) имеет избыток отрицательно заряженных частиц, поэтому он притягивает положительные ионы соединения. Положительный электрод (анод) притягивает отрицательные ионы.

    Текст 7 (97)

    При превращении веществ в новые вещества происходит химическая реакция. Чтобы это произошло, связи между атомами и молекулами должны разорваться и переформироваться по-разному. Поскольку связи могут быть прочными, для начала реакции часто требуется энергия, обычно в виде тепла.Новые вещества (продукты) имеют свойства, отличные от свойств исходных веществ (реагентов). Химические реакции происходят не только в лабораториях; они случаются повсюду вокруг нас - например, когда ржавеют машины или когда готовится еда.

    Текст 8 (103)

    Раствор образуется, когда одно вещество (обычно твердое) растворяется в другом (обычно в жидкости). Твердое вещество (называемое растворенным веществом) распадается на крошечные частицы и распространяется по жидкости (растворителю), так что твердое вещество больше не видно.Решения всегда ясны; если смесь мутная, это суспензия. Твердые частицы распространяются по жидкости, но частицы больше, чем у раствора. Если оставить суспензию отстояться, большая часть твердых частиц в конечном итоге утонет. Таким образом раствор не отделится.

    Текст 9 (104)

    При комнатной температуре вода представляет собой прозрачную жидкость без вкуса и запаха. Он состоит из атомов водорода и кислорода, объединенных в молекулы. Молекулы соединяются на поверхности воды, образуя поверхностное натяжение, которое действует как своего рода кожа.Их также привлекают молекулы других веществ, поэтому вода «смачивает» вещи, например стаканы или наши тела, когда мы плаваем.

    .

    19 Классные химические реакции, доказывающие, что наука увлекательна

    Химия может быть одной из самых завораживающих, но также и опасных наук. Смешивание определенных химикатов может вызвать довольно неожиданные реакции, которые могут быть интересны для демонстрации. Хотя некоторые реакции можно наблюдать ежедневно, например, смешивание сахара с кофе, некоторые требуют контролируемых условий для визуализации эффектов. Но есть некоторые химические реакции, наблюдать за которыми просто потрясающе, и их легко провести в химических лабораториях.

    Тем не менее, для вашей безопасности самый простой выход - посмотреть видео с такими впечатляющими химическими реакциями, прежде чем вы подумаете о воспроизведении их, чтобы лучше понять уровень риска и необходимые меры безопасности.

    Вот список из 19 самых потрясающих химических реакций, которые доказывают, что наука всегда крута.

    1. Полиакрилат натрия и вода

    .

    Смотрите также