Термохімічні рівняння реакцій

 
 

§ 19. Термохімічні рівняння реакцій

Поняття про термохімічні рівняння реакцій

Рівняння хімічних реакцій, у яких наведено тепловий ефект, називають термохімічними рівняннями. Тепловий ефект наводять як значення зміни ентальпії реакції ΔΗ. У термохімічних рівняннях, на відміну від звичайних хімічних рівнянь, обов’язково вказують агрегатні стани речовин (рідкий «р.», твердий «тв.» або газоподібний «г.»). Це пов’язане з тим, що одна й та сама речовина в різних агрегатних станах має різну ентальпію. Тому хімічна реакція за участі однакових речовин, але в різному агрегатному стані має різний тепловий ефект.

Тепловий ефект реакції в термохімічних рівняннях позначають двома способами:

1) указують тільки знак ΔΗ — якщо потрібно зазначити, є реакція екзо- чи ендотермічною:

2Nа(тв.) + 2Н2O(р.) = 2NaОH(тв.) + Н2(г.); ΔΗ < 0 (екзотермічна)

СаСO3(тв.) = СаО(тв.) + СO2(г.); ΔΗ > 0 (ендотермічна)

2) указують кількісне значення — за необхідності проведення розрахунків:

2Na(тв.) + 2Н2O(р.) = 2NaОH(тв.) + Н2(г.); ΔΗ = -281 кДж/моль

СаСO3(тв.) = СаО(тв.) + СO2(г.); ΔΗ = +177 кДж/моль

Зміна ентальпії, наведена в термохімічному рівнянні, — це така сама частина хімічного рівняння, як і формули речовин, і тому підпорядковується тим самим співвідношенням. Наприклад, для рівняння горіння етану:

2Н6(г.) + 7O2(г.) = 4СO2(г.) + 6Н2O(р.); ΔΗ = -3120 кДж/моль

Для інших кількостей реагентів або продуктів кількість теплоти пропорційно зміниться.

Часто для полегшення користування термохімічними рівняннями коефіцієнти в них скорочують так, щоб перед формулами речовин, за якими ведуть розрахунки, стояв коефіцієнт 1. Звісно, що в такому разі інші коефіцієнти можуть стати дробовими, при цьому необхідно пропорційно зменшувати й значення зміни ентальпії. Так, для реакції взаємодії натрію з водою, наведеної вище, можна записати термохімічне рівняння:

Складання термохімічних рівнянь реакцій

Приклад 1. Під час реакції азоту кількістю 1 моль з киснем з утворенням нітроген(II) оксиду поглинається 181,8 кДж енергії. Складіть термохімічне рівняння реакції.

Розв’язання. Оскільки енергія поглинається, то ΔΗ є додатним числом. Термохімічне рівняння виглядатиме так:

N2(г.) + O2(г.) = 2NO(г.); ΔΗ = +181,8 кДж/моль.

Приклад 2. Для реакції синтезу гідроген йодиду з простих газуватих речовин ΔΗ = +52 кДж/моль. Складіть термохімічне рівняння розкладання гідроген йодиду до простих речовин.

Розв’язання. Реакції синтезу гідроген йодиду та його розкладання — це протилежні реакції. Аналізуючи малюнок 18.4, можна зробити висновок, що в цьому випадку речовини, а отже, і їхні ентальпії однакові. Різниця тільки в тому, яка з речовин є продуктом реакції, а яка — реагентом. Зважаючи на це, робимо висновок, що у протилежних процесів ΔΗ однакові за значенням, але різні за знаком.

Отже, для реакції синтезу гідроген йодиду:

Н2(г.) + І2(г.) = 2HI(г.); ΔΗ = +52 кДж/моль,

а для реакції його розкладання:

2НІ(г.) = Н2(г.) + І2(г.); ΔΗ = -52 кДж/моль.

Оскільки на практиці вимірюють масу або об'єм речовин, то є необхідність складати термохімічні рівняння, використовуючи саме ці дані.

Приклад. Під час утворення рідкої води масою 18 г із простих речовин виділилося 241,8 кДж теплоти. Складіть термохімічне рівняння цієї реакції.

Розв'язання. Вода масою 18 г відповідає кількості n(H2O) = m/М = 18 г/18 г/моль = 1 моль. А в рівнянні реакції утворення води з простих речовин перед формулою води коефіцієнт 2. Отже, у термохімічному рівнянні необхідно зазначити зміну ентальпії під час утворення води кількістю 2 моль, тобто 241,8 · 2 = 483,6:

2(г.) + O2(г.) = 2Н2O(р.); ΔΗ = -483,6 кДж/моль.

На етикетках продуктів харчування обов'язково наводять дані про енергетичну цінність цих продуктів, що часто називають калорійністю. Більшість людей інформацію про калорійність продуктів використовують для міркувань: «на скільки я погладшаю, якщо я це з'їм». Насправді цифри, що наведено на етикетці, — це тепловий ефект реакції повного згоряння 100 г цього продукту до вуглекислого газу та води. Цей тепловий ефект наводять у застарілих одиницях вимірювання теплоти — калоріях або кілокалоріях (1 кал = 4,18 Дж, 1 ккал = 4,18 кДж), звідки й пішов термін «калорійність».

Ключова ідея

Зміна ентальпії — кількісна характеристика виділеної або поглинутої теплоти під час хімічних реакцій.

Завдання для засвоєння матеріалу

210. Які рівняння реакцій називають термохімічними?

211. Визначте, які з наведених термохімічних рівнянь відповідають екзотермічним процесам? ендотермічним?

а) 4Р(тв.) + 5O2(г.) = 2Р2O5(тв.); ΔΗ = -2984 кДж/моль;

б) 2Аl(тв.) + Fе2O3(тв.) = Аl2O3(тв.) + 2Fе(тв.); ΔΗ = -850 кДж/моль;

в) S(тв.) + O2(г.) = SO2(г.); ΔΗ = -297 кДж/моль;

г) 2НgO(тв.) = 2Hg(р.) + O2(г.); ΔΗ = +362 кДж;

д) Н2(г.) + Сl2(г.) = 2НСl(г.); ΔΗ = -185,6 кДж/моль;

е) С6Н12O6(тв.) + 6O2(г.) = 6СO2(г.) + 6Н2O(р.); ΔΗ = -2800 кДж/моль.

212. За термохімічним рівнянням синтезу амоніаку обчисліть, скільки теплоти виділиться під час: а) витрачання азоту кількістю речовини 1 моль; б) утворення амоніаку кількістю 2 моль.

N2(г.) + 3Н2(г.) = 2NН3(г.); ΔΗ = -92 кДж/моль.

213. Зміна ентальпії реакції згоряння вугілля дорівнює 393,5 кДж/моль. Складіть термохімічне рівняння цієї реакції.

214. Під час згоряння метану кількістю 1 моль виділилося 890 кДж енергії. Складіть термохімічне рівняння цієї реакції.

215. Ферум(II) оксид відновлюється карбон(ІІ) оксидом до заліза. Ця реакція супроводжується виділенням 1318 кДж теплоти під час добування 1 моль заліза. Складіть термохімічне рівняння цієї реакції.

216. Під час взаємодії водню з йодом утворився гідроген йодид кількістю речовини 2 моль. При цьому поглинулося 101,6 кДж енергії. Складіть термохімічне рівняння цієї реакції.

217. За термохімічними рівняннями в завданні 211 складіть термохімічні рівняння реакцій: а) утворення меркурій(ІІ) оксиду з простих речовин; б) розкладу гідроген хлориду; в) утворення глюкози в процесі фотосинтезу.

218. У реакції згоряння карбон(ІІ) оксиду кількістю 2 моль виділилося 566 кДж енергії. Складіть термохімічне рівняння цієї реакції.

219. На розкладання барій карбонату масою 197 г витратилося 272 кДж теплоти. Складіть термохімічне рівняння цієї реакції.

220. Під час взаємодії заліза масою 56 г із сіркою виділилося 95 кДж теплоти. Складіть термохімічне рівняння цієї реакції.

221. Порівняйте наведені термохімічні рівняння і поясніть відмінності у зміні ентальпії:

СН4(г.) + 2O2(г.) = СO2(г.) + 2Н2O(г.); ΔΗ = -802 кДж/моль;

СН4(г.) + 2O2(г.) = СO2(г.) + 2Н2O(р.); ΔΗ = -890 кДж/моль.

222*. Зміна ентальпії реакції нейтралізації хлоридної кислоти натрій гідроксидом дорівнює -56,1 кДж/моль, а калій гідроксидом становить -56,3 кДж/моль. У реакції нітратної кислоти з літій гідроксидом зміна ентальпії дорівнює -55,8 кДж/моль. Як ви вважаєте, чому теплові ефекти реакцій між наведеними речовинами майже збігаються?

скачать dle 11.0фильмы бесплатно

Популярне з Хімії за 9 клас

Добавити коментар

Автору дуже потрібно знати, чи Вам допоміг даний матеріал?!

    • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
      heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
      winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
      worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
      expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
      disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
      joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
      sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
      neutral_faceno_mouthinnocent
оновити, якщо не видно коду

Коментарів 0


Ми створили сайт TEXTBOOKS з метою розміщення матеріалів (шкільних підручників) Міністерства Освіти України, для покращення освітнього процесу учнів у школах та вузах України.
Онлайн перегляд шкільного матеріалу допоможе Вам знайти якісну відповідь на поставлені питання вчителя.
Використовуйте Наш ресур для підготовки до ЗНО 2021, адже у нас присутні підготовчі курси з математики, української мови та літератури, англіської мови та історії України.