Как определить тепловой эффект реакции. Тепловой эффект реакции

Тепловой эффект химических реакций. Закон Гесса

Как определить тепловой эффект реакции. Тепловой эффект реакции

При протекании любых химических реакций происходит разрыв химических связей между атомами в молекулах одних веществ и образование химических связей между атомами в молекулах других веществ.

Разрыв химических связей связан с затратами энергии, а образование новых химических связей приводит к выделению энергии.

Суммы энергий всех разорванных и всех образованных связей не являются равными, поэтому все реакции проходят либо с выделением, либо с поглощением энергии. Энергия может выделяться или поглощаться в виде звуковых волн, света, работы расширения или сжатия и т.п.

В большинстве случаев энергия химической реакции выделяется или поглощается в виде тепла.
Выделение или поглощение теплоты при протекании химической реакции называют тепловым эффектом реакции и обозначают буквой Q. 

Реакции, при протекании которых теплота выделяется и передается окружающей среде, называютэкзотермическими, а те, при протекании которых теплота поглощается из окружающей среды, называют эндотермическими. Экзотермическим реакциям отвечает положительный тепловой эффект +Q, а эндотермическим – отрицательный тепловой эффект -Q .

Уравнения химических реакций, в которых приведен тепловой эффект реакции, называют термохимическими.

В термохимических уравнениях указывают агрегатное со­стояние веществ (кристаллическое, жидкое, газообразное и т. д.) и могут стоять дробные коэффициенты.

Тепловой эффект реакции зависит от температуры и давления, поэтому, как правило, его приводят для стандартных условий, т. е. тем­пературы 298 К и давления 101,3 кПа.

Тепловой эффект химической реакции рассчитывают по термохимическому уравнению.

Представленное ниже термохимическое уравнение реакции сгорания водорода в кислороде:
H2(г) + 1/2 O2(г) = H2О(ж) + 286 кДж
показывает, что на 1 моль сгоревшего водорода или на 1 моль образовавшейся воды выделяется 286 кДж теплоты (Q = 286 кДж,  Δ Н= -286 кДж). Эта реакция является экзотермической и характеризуется значительным тепловым эффектом. Недаром водород считается эффективным топливом будущего.

При образовании любого соединения выделяется (поглощается) столько же энергии, сколько поглощается (выделяется) при его распаде на исходные вещества.Поэтому реакция разложения воды электрическим током требует затрат энергии и является эндотермической:

H2О(ж) = H2(г) + 1/2 O2(г)  — 286 кДж (ΔH1 = + 286 кДж).

Это является следствием закона сохранения энергии.

Большинство термохимических расчетов основано на важнейшем законе термохимии, которым является закон Гесса. Этот закон, установленный русским ученым Г.И. Гессом в 1840 г., называют также основным  законом термохимии.

Этот закон гласит:
тепловой эффект химической реакции зависит только от начального и конечного состояний веществ и не зависит от промежуточных стадий процесса.

Например, тепловой эффект реакции окисления углерода (графит) в оксид углерода (IV) не зависит от того, проводится ли это окисление в одну стадию (при непосредственном сжигании углерода) до углекислого газа:

С(тв) + О2 (г)    =   СО2 (г) ,   ΔH1         реакция 1,

или реакция протекает через промежуточную стадию образования оксида углерода (II):

С(тв) + ½О2 (г)    =   СО (г) ,   ΔH2        реакция 2

с последующим дожиганием угарного газа в углекислый газ:

СО (г) + ½О2 (г)    =   СО2 (г) ,   ΔH3     реакция 3.

При обоих способах проведения процесса система переходит из одного и того же начального состояния (графит) в одно и то же конечное состояние оксид углерода (IV). В соответствии с законом Гесса тепловой эффект реакции 1 равен сумме тепловых эффектов реакций 2 и 3:

ΔH1= ΔH2 + ΔH3.

Используя закон Гесса можно вычислить тепловой эффект промежуточной стадии реакции, если известны общий тепловой эффект реакции и тепловые эффекты других ее промежуточных стадий.

Пример решения задачи на тепловой эффект.
Реакция окисления глюкозы в организме может протекать так:

С6Н12О6 (тв) + 6О2 (г) = 6СО2 (г) + 6Н2О (ж) + 2803 кДж.

Какое количество теплоты выделится при окислении 800 г глюкозы?

Решение.

М (С6Н12О6) = 180 г/моль.

ν(С6Н12О6) =m/M = 800г/180 г/моль  = 4,44 моль.

Q1= ν(С6Н12О6) · Q= 4,44 · 2803 = 12458 кДж.

Ответ. В результате окисления указанного количества глюкозы выделяется 12 458 кДж теплоты.

Источник: http://himege.ru/teplovoj-effekt-ximicheskix-reakcij-zakon-gessa/

Тепловой эффект химических реакций. Термохимические расчеты

Как определить тепловой эффект реакции. Тепловой эффект реакции

Любая химическая реакция сопровождается выделением или поглощением энергии обычно в виде теплоты. Раздел химической термодинамики, изучающий тепловые эффекты химических процессов, называется термохимией.Тепловые эффекты реакций можно определить как экспериментально, так и с помощью термохимических расчетов.

Тепловым эффектом химической реакции называется количество теплоты, выделенное или поглощенное в результате химического взаимодействия. Реакции, сопровождающиеся выделением теплоты, называются экзотермическими, сопровождающиеся поглощением теплоты – эндотермическими.

Подавляющее большинство химических реакций – изобарные процессы. Поэтому целесообразно оценивать энергетический или тепловой эффект реакции изменением энтальпии системы. Тепловой эффект реакции, протекающей при постоянном давлении, равен изменению энтальпии системы Qp = ΔH.

В экзотермических реакциях теплота выделяется в окружающее пространство, энтальпия или внутренняя энергия системы уменьшается и значения ΔH и ΔU для них отрицательны (ΔН < 0, ΔU < 0). В эндотермических реакциях теплота поглощается из окружающего пространства, энергосодержание системы увеличивается и изменения Δ H и ΔU положительны (ΔН > 0, ΔU > 0).

Уравнения химических реакций, в которых указаны тепловые эффекты и агрегатные состояния веществ называют термохимическими уравнениями.

В термохимических уравнениях указывается также фазовое состояние и полиморфная модификация реагирующих и образующихся веществ: (г) – газовое, (ж) – жидкое, (к) – кристаллическое, (т) – твердое, (р) – растворенное и др.

Например, термохимическое уравнение синтеза воды имеет вид

2Н2(г) + О2(г) = 2Н2О(ж) ; ΔH0298 = -571,6 кДж

из уравнения следует, что реакция является экзотермической (ΔН < 0) и при взаимодействии 2 моль водорода и 1 моль кислорода образуется 2 моль воды и выделяется 571,6 кДж теплоты.

По термохимическим уравнениям реакций можно проводить различные расчеты. Для решения задач по термохимическим уравнениям нужно записать уравнение протекающей реакции, затем на основе данных составить пропорцию и решить ее.

Пример №1. Вычислите по термохимическому уравнению

4Р(к) + 5О2(г) = 2Р2О5(к) ; ΔH= –3010кДж

количество телоты, выделяемой при сгорании 6,2 г фосфора.

Решение: Рассчитаем количество вещества фосфора:

n(P) = m(P)/M(P) = 6,2/31 = 0,2 моль

Составим пропорцию и найдем количество теплоты:

при сгорании 4 моль Р – выделяется 3010 кДж теплоты;

при сгорании 0,2 моль Р – выделяется X кДж теплоты;

4/0,2 = 3010/ X; X = (0,2 · 3010)/4 = 150,5 кДж.

Пример №2. Составьте термохимическое уравнение реакции горения магния, если известно, что при сгорании 6 г магния выделилось 153,6 кДж теплоты.

Решение.Рассчитаем количество вещества сгоревшего магния:

n(Mg) = m(Mg)/M(Mg) = 6/24 = 0,25 моль.

Составим уравнение реакции горения:

2Mg(т) + O2(г) = 2MgO(т)

найдем количество теплоты, которое выделяется при сгорании 2 моль:

при сгорании 0,25 моль магния – выделяется 153,6 кДж;

при сгорании 2 моль магния – выделяется X кДж теплоты;

0,25/2 = 153,6/X; X = (2 · 153,6)/0,254 = 1228,8 кДж.

Следовательно, термохимическое уравнение реакции имеет вид

2Mg(т) + O2(г) = 2MgO(т); ΔH = –1228,8 кДж

Пример №3.По термохимическому уравнению

С(т) + О2(г) = СО2 (г) ; ΔH = – 394 кДж

Определите, сколько литров оксида углерода (IV) (н.у.) образуется, если выделяется 591 кДж теплоты?

Решение.Рассчитаем, при образовании какого количества оксида углерода (IV) выделяется 591 кДж теплоты. Исходя из уравнения реакции составим пропорцию:

При образовании 1 моль СО2(н.у.) выделяется 394 кДж теплоты;

При образовании X моль СО2(н.у.) выделяется 591 кДж теплоты;

1/X = 394/591; X = 591/394 = 1,5 моль СО2(н.у.).

По следствию из закона Авогадро: 1 моль любого газа (при н.у.) занимает объем 22,4 л, составим пропорцию:

1 моль СО2(н.у.) занимает объем 22,4 л;

1,5 моль СО2(н.у.) занимают X л;

1/1,5 = 22,4/X; X = 1,5 · 22,4/1 = 33,6 л.

Для того, чтобы можно было сравнить тепловые эффекты различных процессов термохимические расчеты обычно относят к 1 моль вещества и стандартным состояниям и условиям.

За стандартные условия приняты: давление 101 325 Па и температура 25 0С (298 К). Стандартным состоянием вещества является состояние, устойчивое при стандартных условиях.

Тепловой эффект при стандартных условиях называется стандартным тепловым эффектом реакции и обозначается ΔH0298 или ΔH0.

Основным законом термохимии является закон Г.И.Гесса (1841г.): тепловой эффект химического процесса зависит только от начального и конечного состояния веществ и не зависит от пути процесса, т.е. числа и характера промежуточных стадий.

Так, процесс превращения исходных веществ (состояние 1) в продукты (состояние 2) может быть осуществлен несколькими путями, представленными на рис.3;

ΔH

τ

Рис.3. Изменение энтальпии реакции с течением времени

По закону Гесса тепловой эффект процесса может быть рассчитан следующим образом:

ΔH1 = ΔH2 + ΔH3 + ΔH4 + ΔH5 = ΔH6 + ΔH7

Согласно следствию из закона Гесса: тепловой эффект реакции равен разности суммы энтальпий образования продуктов реакции и суммы энтальпий образования исходных веществ с учетом стехиометрических коэффициентов:

ΔH0 = ∑ΔH0f прод – ∑ ΔH fисх.

Для расчета теплового эффекта реакции используют энтальпии (теплоты) образования веществ. Энтальпией образования называется тепловой эффект реакции образования 1 моль вещества из простых веществ.

Стандартные энтальпии образования обозначают ΔH0обр,298или ΔH0f,298 , где индекс fformation (образование).

Часто один из индексов опускают.

Стандартные энтальпии образования простых веществ, устойчивых в стандартных условиях (газообразный кислород O2(г), жидкий бром Br2(ж), кристаллический иод I2(к), ромбическая сера S(р) , углерод C(графит) и т.д.), равны нулю.

Стандартной энтальпией образования называется изменение энтальпии в реакции образования 1 моль химического соединения из простых веществ, измеренное в стандартных условиях.

С помощью термохимических расчетов можно определить тепловой эффект реакций, энергию химических связей, энергию кристаллической решетки, межмолекулярного взаимодействия, энтальпию растворения и сольватации (гидратации), энергетические эффекты фазовых превращений и т.д.

Значения стандартных энтальпий образования ряда веществ приведены в Приложении 1.

Пример №4.На основаниизначений стандартной энтальпии образования вычислите тепловой эффект реакции, сделайте вывод, экзотермической или эндотермической она является:

Сu2S(к) + 2 O2(г) = 2 CuO(к) + SO2(г)

Решение.Выпишем из Прил. 1 значения стандартных энтальпий образования веществ:

Соединение Cu2S(к) O2(г) CuO(к) SO2(г)
ΔH0f ,кДж/моль -82,01 -165,3 -296,9

Согласно следствию из закона Гесса:

ΔH0 = (2 ΔH0f, CuO(к) + ΔH0f, SO2(г)) – ( ΔH0f, Cu2S(к) + 2 ΔH0f, O2(г)) =

= [2(-165,3) + (-296,9)] – (-82,01 + 2 · 0) = -545,5 кДж.

Так как ΔH0 < 0, следовательно, реакция экзотермическая, сопровождается выделением 545,5 кДж тепла.

Пример №5.Рассчитайте тепловой эффект реакции взаимодействия кристаллического оксида алюминия и газообразного оксида серы (IV):

Al2O3(к) + 3 SO3(г) = Al2(SO4)3(к)

Решение.Выпишем из Прил. 1 значения стандартных энтальпий образования веществ:

Соединение Al2O3(к) SO3(г) Al2(SO4)3(к)  
ΔH0f ,кДж/моль -1676,0 -396,1 -3442,2

Тепловой эффект реакции в стандартных условиях определяется:

ΔH0 = ΔH0f, Al2(SO4)3(к) – ( ΔH0f, Al2O3(к) + 3 ΔH0f, SO3(г)) =

= (-3442,2) – [(1676,0 + 3(-396,1)] = -577,9 кДж.

Так как ΔH0 < 0, следовательно, реакция экзотермическая, сопровождается выделением 577,9 кДж энергии.

Пример №6.Рассчитать тепловой эффект реакции образования сероуглерода CS2 и паров воды из газообразных сероводорода и оксида углерода (IV).

2H2S(г) + CO2(г) = CS2(г) + 2H2O(г)

Решение.Выпишем из Прил. 1 значения стандартных энтальпий образования веществ

Соединение H2S(г) СO2(г) CS2(г) H2O(г)  
ΔH0f ,кДж/моль -20,15 -393,51 115,28 -241,88

Тепловой эффект реакции в стандартных условиях определяется:

ΔH0 = [ ΔH0f,CS2 (г) + 2ΔH0f,H2O (г)] – [2ΔH0f,H2S (г)+ ΔH0f,CO2 (г) ]=

= [115,28 +2(-241,88)] – [2(-20,15) + (-393,51)] = 65,33 кДж

Тепловой эффект реакции составляет ΔH0 = 65,33 кДж, так как ΔH0 > 0, следовательно, реакция эндотермическая, протекает с поглощением тепла.

Пример №7.Определить тепловой эффект растворения КОН.

КОН (к) = К+(р) + ОН-(р)

Решение.Выпишем из Прил. 1 значения стандартных энтальпий образования веществ

Соединение КОН(к) К+(р) ОН-(р)  
ΔH0f ,кДж/моль -425,8 -251,2 -230,2

ΔH0раств. = (ΔH0f ,К(к)+ + ΔH0f,ОН(р)-) – ΔH0f,КОН(к)) =[(-251,2) + (230,2)] – (-425,8) = -55,6 кДж

Процесс растворения щелочи экзотермический, сопровождается выделением 55,6 кДж.

Пример №8.Определитетепловой эффект фазового перехода:

SO3(ж) = SO3(г)

Решение:Выпишем из Прил. 1 значения стандартных энтальпий образования.

Соединение…………. SO3 (ж) SO3 (г)

ΔH0f ,кДж/моль…….. -439,0 -396,1

Тепловой эффект фазового перехода рассчитывается по уравнению:

ΔH0исп. = (ΔH0f ,SO3 (г) ) – (ΔH0f ,SO3 (ж)) =(-396,1) – (-439,0) = 42,9 кДж

Процесс испарения оксида серы (VI) эндотермический, требует затраты энергии в 42,9 кДж.

Источник: https://studopedia.su/11_60910_teplovoy-effekt-himicheskih-reaktsiy-termohimicheskie-rascheti.html

Тепловой эффект химических реакций

Как определить тепловой эффект реакции. Тепловой эффект реакции

Описание презентации по отдельным слайдам:

1 слайдОписание слайда:

Классификация химических реакций по виду энергии, инициирующей реакцию

2 слайдОписание слайда:

Классификация химических реакций по виду энергии, инициирующей реакцию Фотохимические реакции. Их инициирует световая энергия Радиационные реакции. Они инициируются излучениями большой энергии – рентгеновскими лучами, ядерными излучениями Электрохимические реакции. Их инициирует электрический ток. Термохимические реакции. Их инициирует тепловая энергия.

3 слайдОписание слайда:

Тепловой эффект химических реакций

4 слайдОписание слайда:

Тепловой эффект химических реакций Количество теплоты, которое выделяется или поглощается в результате реакции, называют тепловым эффектом данной реакции. обычно обозначают символом Q. Q р = Q кон.- Q исх. выражают в Дж или кДж 2Н2(г) + О2(г) = 2Н2О(ж) + 484 кДж

5 слайдОписание слайда:

идут с выделением энергии S + O2 = SO2 + Q идут с поглощением энергии N2 + O2 = 2NO – Q

6 слайдОписание слайда:

от греческого «эндо-» «экзо-» внутрь наружу

7 слайдОписание слайда:

С + O2 → СO2 +394 кДж

8 слайдОписание слайда:

В термохимических уравнениях необходимо указывать агрегатные состояния веществ с помощью буквенных индексов

9 слайдОписание слайда:

Раздел химии, занимающийся изучением превращения энергии в химических реакциях, называется ТЕРМОХИМИЕЙ. Существует два важнейших закона термохимии. Первый из них, закон Лавуазье–Лапласа, формулируется следующим образом:

10 слайдОписание слайда:

закон Лавуазье–Лапласа Тепловой эффект прямой реакции всегда равен тепловому эффекту обратной реакции с противоположным знаком.

11 слайдОписание слайда:

Второй закон термохимии был сформулирован в 1840 г российским академиком Г. И. Гессом: Тепловой эффект реакции зависит только от начального и конечного состояния веществ и не зависит от промежуточных стадий процесса.

12 слайдОписание слайда:

 Сульфат натрия Na2SO4 можно получить двумя путями из едкого натра NaOH.

Первый путь (одностадийный): 2 NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + 2 H2O + 131 кДж; Второй путь (двухстадийный): а) NaOH + H2SO4 = NaНSO4 + H2O + 62 кДж б) NaHSO4 + NaOH = Na2SO4 + H2O + 69 кДж складывая тепловые эффекты двух последовательных реакций в способе (2) мы получаем тот же тепловой эффект, что и для способа (1): 65 кДж + 69 кДж = 131 кДж

13 слайдОписание слайда:

Энтальпия Энтальпия – это определенное свойство вещества, оно является мерой энергии, накапливаемой веществом при его образовании. Величина, характеризующая теплосодержание –  ∆ Н

14 слайдОписание слайда:

Энтальпия и тепловой эффект противоположны по знаку При экзотермических реакциях, когда тепло выделяется, ∆Н отрицательно. При эндотермических реакциях (тепло поглощается) и ∆H положительно.

15 слайдОписание слайда:

H2(г) + Cl2(г)=2HCl(г) EH-H = 436 кДж/моль, ЕCl-Cl = 240 кДж/моль, EH-Cl=430 кДж/моль, Qp = 2 ∙ 430 – (1 ∙ 436 + 1 ∙ 240) = 184 кДж. Qкон. Qисх.

16 слайдОписание слайда:

Для расчета тепловых эффектов реакций используют значения величин теплот образования всех участвующих в реакции химических соединений( исходных веществ и продуктов реакции). Теплота образования соединения (Q обр.) – это тепловой эффект реакции образования одного моля соединения из простых веществ, устойчивых в стандартных условиях ( 25 ˚С, 1 атм.)

17 слайдОписание слайда:

Как вычислить тепловой эффект реакции Тепловой эффект химической реакции равен разности суммы теплот образования продуктов реакции и суммы теплот образования исходных веществ (суммирование проводится с учетом числа молей веществ, участвующих в реакции, т. е. стехиометрических коэффициентов в уравнении протекающей реакции): ∆H = Hкон.- Hисх. 

18 слайдОписание слайда:

Задача При соединении 18 г алюминия с кислородом выделяется 547 кДж теплоты. Составьте термохимическое уравнение этой реакции. Решение Составить уравнение. 3О2 + 4Аl = 2Аl2О3 + Х кДж Вычислить количество вещества содержащего 18 г алюминия.

n = m/M n (Аl) = 18г : 27г/моль =0,67 моль Составить и решить пропорцию. При окислении 0,67 моль алюминия выделяется 547 кДж теплоты При окислении 4 моль алюминия выделяется Х кДж теплоты Х = 4 •547 : 0,67 = 3265,67 кДж Составим термохимическое уравнение этой реакции.

3О2 + 4Аl = 2Аl2О3 + 2365 кДж

19 слайдОписание слайда:

Задачи При сгорании 7 г этилена выделяется 350 кДж теплоты. Определите тепловой эффект реакции. Термохимическое уравнение реакции полного сгорания ацетилена: 2С2Н2 + 5 О2 = 4 СО2 + 2 Н2О + 2610 кДж. Сколько теплоты выделяется при сгорании 1,12 ацетилена? На основании того, что при сжигании 6,5 г цинка выделяется теплота, равная 34,8 кДж, определите теплоту образования оксида цинка.

20 слайдОписание слайда:

Домашнее задание Изучить материал учебника параграф 12, выполнить задания № 4 с. 79;

Скрыть

Важно! Узнайте, чем закончилась проверка учебного центра “Инфоурок”?

Краткое описание документа:

Общая информация

Источник: https://infourok.ru/teplovoy-effekt-himicheskih-reakciy-290294.html

Тепловой эффект химической реакции. Термохимические уравнения. Расчеты теплового эффекта реакции

Как определить тепловой эффект реакции. Тепловой эффект 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

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.)

Тепловой эффект реакции – Химия

Как определить тепловой эффект реакции. Тепловой эффект реакции

Почему происходит химическая реакция?

Химическая реакция заключается в разрыве одних и образовании других связей,поэтому она сопровождается выделением или поглощением энергии в виде теплоты,света, работы расширения образовавшихся газов.

По признаку выделения или поглощения теплоты реакции делятся на экзотермические и эндотермические.

Экзотермическая реакция — химическая реакция, при которой происходит выделение теплоты.

Например, в реакции горения метана

СН4(г)+ 2О2(г) = СО2(г) + 2Н2О(г)

выделяется столько теплоты, что метан используется как топливо.

Тот факт, что в этой реакции выделяется теплота, можно отразить в уравненииреакции:

СН4(г)+ 2О2(г) = СО2(г) + 2Н2О(г) + Q.

Это так называемое термохимическое уравнение. Здесь символ «+Q» означает,что при сжигании метана выделяется теплота. Эта теплота называется тепловымэффектом реакции.

Термохимическое уравнение реакции — уравнение реакции, включающее тепловой эффект реакции, рассчитанный на количества вещества, задаваемые коэффициентами этого уравнения.

Эндотермическая реакция — химическая реакция, при которой происходит поглощение теплоты

Тепловой эффект таких реакций отрицательный.

Например:

CaCO3(кр)= CaO(кр) +CO2(г) — Q,

2HgO(кр)= 2Hg(ж) + O2(г) — Q,

2AgBr(кр)= 2Ag(кр) + Br2(г) – Q.

Наряду с тепловым эффектом термохимические процессы очень часто характеризуют разностью энтальпий ∆H продуктов реакции и исходных веществ.

Энтальпия Н — это определенное свойство вещества, оно является мерой энергии, накапливаемойвеществом при его образовании.

Процессы, протекающие при постоянном давлении,встречаются гораздо чаще, чем те, которые протекают при постоянном объеме, так как большинство из них проводится в открытых сосудах. Доказано, что в химических процессах, протекающих при постоянном давлении, выделившееся (или поглощенное) тепло есть мера уменьшения (или соответственно увеличения) энтальпии реакции ∆ H.

При экзотермических реакциях , когда тепло выделяется, ∆Н отрицательно. При эндотермических реакциях (тепло поглощается) и ΔH положительно.

Термохимические уравнения

На первых этапах изучения химии вы часто пользовались равным по абсолютной величине и противоположным по знаку обозначением,например:

где Q — количество выделенной теплоты. Если использовать энтальпию (характеристику энергосодержания системы), то это уравнение следует записать иначе:

В справочных таблицах обычно приводят не значениявеличины Q, а значения величины ∆H, измеренные приопределенных условиях (чаще всего при 298 К); их обозначают ∆H0.

Теплота образования химических соединений

Теплотой образования соединения называется количество теплоты, которое выделяется или поглощаетсяпри образовании одного моля химического соединения из простых веществ пристандартных условиях (р = 105 Па, T = 298 К).

Тепловые эффекты химической реакции. Основные законы термохимии

Количество теплоты, которое выделяется или поглощается врезультате реакций между определенными количествами реагентов, называют тепловым эффектом химическойреакции и обычно обозначают символом Q.

Она измеряется в кДж/моль. Согласно этому определению , теплота образования простого вещества при стандартныхусловиях равна О.

Теплотой сгорания вещества называется тепловой эффект сгорания 1 моля этого вещества

Изменение энтальпии ∆Н зависит отдавления и температуры. Поэтому для того, чтобы облегчить сравнениетермохимических данных для различных реакций, были приняты определенныестандартные состояния (условия).

При написании термохимических уравнений твердое вещество, жидкость и газобязательно обозначаются символами (тв), (ж) и (г) соответственно, посколькуизменение энтальпии зависит от агрегатного состояния реагирующих веществ ипродуктов реакции.

Стандартное состояние:

для газа — состояние чистого газа при 105 Па;

для жидкости — состояние чистой жидкости при 105 Па;

для твердого вещества — наиболее устойчивое при давлении 105 Па кристаллическое состояние, например графит у углерода, ромбическая сера у серы и т. п.

Стандартное состояние всегда относится к 298 К.

Так, например,термохимическое уравнение образования воды из водорода и кислорода записываетсяследующим образом:
Значение 286 кДж является теплотой образования воды встандартных условиях и означает, что при образовании 1 моля воды выделяется 286 кДж теплоты: Отметим, что значение теплоты образования газообразнойводы уже будет иным.

Закон Гесса и его следствия

Важнейшим законом, на котором основано большинство термохимических расчетов, является закон Гесса (его называют также законом суммы тепловых эффектов).

Тепловой эффект химической реакции зависит от состояния исходных веществ и продуктов реакции, но не зависит от промежуточных стадий 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.

Тепловой эффект химической реакции. Термохимия

Как определить тепловой эффект реакции. Тепловой эффект реакции

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:

  • Реакции, которые протекают самопроизвольно при обыных условиях, скорее всего экзотермические. Для запуска экзотермических реакций может потребоваться инициация – нагревание и др.

Например, после поджигания горение угля протекает самопроизвольно, реакция экзотермическая:

C + O2 = CO2 + Q

  •  Реакции образования устойчивых веществ из простых веществ экзотермические, реакции разложения чаще всего – эндотермические.

Например, разложение нитрата калия сопровождается поглощением теплоты:

2KNO3 → 2KNO2 + O2 – Q

  • Реакции, в ходе которых из менее устойчивых веществ образуются более устойчивые, чаще всего экзотермические. И наоборот, образование более устойчивых веществ из менее устойчивых сопровождается поглощением теплоты. Устойчивость можно примерно определить по активности и стабильности вещества при обычных условиях. Как правило, в быту нас окружают вещества сравнительно устойчивые.

Например, горение амиака (взаимодействие активных, неустойчивых веществ — аммиака и кислорода) приводит к образованию устойчивых веществ – азота и воды. Следовательно, реакция экзотермическая:

4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6H2O + Q

   Количество теплоты обозначают буквой Q, измеряют в кДж (килоджоулях) или Дж (джоулях).

    Количество теплоты, выделяющейся в результате реакции, пропорционально количеству вещества, вступившего в реакцию.

В термохимии используются термохимические уравнения. Это  уравнение реакции с указанием количества теплоты, выделившейся в ней (на число моль вещества, равное коэффициентам в уравнении).

Например, рассмотрим термохимическое уравнение сгорания водорода: 

2H2(г) + O2(г) = 2H2O(г) + 484 кДж,

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:

2Аl + 3/2О2 → Аl2О3 + 1675 кДж

теплота образования оксида алюминия равна 1675 кДж/моль. Если мы запишем термохимическое  уравнение без дробных коэффициентов: 

4Аl + 3О2 → 2Аl2О3 + 3350 кДж

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:

СН4 + 2О2 → СО2 + 2Н2О + 802 кДж 

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:

N2 + O2 → 2NО – 180 кДж

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 

2H2(г) + O2(г) = 2H2O(г) + 484 кДж,

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.

m (H2O)=108 г.

Ответ: образуется 108 г воды.

3. В результате реакции, термохимическое уравнение которой 

S(ромб) + O2(г) = SO2(г) + 296 кДж,

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.

Q = 740 кДж.

Ответ: выделится 740 кДж теплоты.

Источник: https://chemege.ru/termochemistry/

WikiMedForum.Ru
Добавить комментарий