Термохимические уравнения реакций

 
 

§ 19. Термохимические уравнения реакций

Понятие о термохимических уравнениях реакций

Уравнения химических реакций, в которых указан тепловой эффект, называют термохимическими уравнениями. Тепловой эффект приводят как значение изменения энтальпии реакции ΔΗ. В термохимических уравнениях, в отличие от обычных химических уравнений, обязательно указывают агрегатные состояния веществ (жидкое «ж.», твердое «тв.» или газообразное «г.»). Это связано с тем, что одно и то же вещество в разных агрегатных состояниях обладает разной энтальпией. Поэтому химическая реакция с участием одинаковых веществ, но в разном агрегатном состоянии характеризуется разным тепловым эффектом.

Тепловой эффект реакции в термохимических уравнениях обозначают двумя способами:

1) указывают только знак ΔΗ — если нужно просто отметить, является реакция экзо- или эндотермической:

2Na(тв.) + 2Н2О(ж.) = 2NaOH(тв.) + Н2(г.); ΔΗ < 0 (экзотермическая)

СаСО3(тв.) = СаО(тв.) + CO2(г.); ΔΗ > 0 (эндотермическая)

2) указывают количественное значение — при необходимости проведения расчетов:

2Na(тв.) + 2Н2О(ж.) = 2NaOH(тв.) + H2(г.); ΔΗ = -281 кДж/моль

СаСО3(тв.) = СаО(тв.) + CO2(г.); ΔΗ = +177 кДж/моль

Изменение энтальпии, приведенное в термохимическом уравнении, — это такая же часть химического уравнения, как и формулы веществ, и поэтому подчиняется тем же самым соотношениям. Например, для уравнения горения этана:

2C2H6(г.) + 7О2(г.) = 4CO2(г.) + 6Н2О(ж.); ΔΗ = -3120 кДж/моль

Расходуется:

Образуется:

Выделяется теплоты:

2 моль С2Н6

3120 кДж

7 моль О2

3120 кДж

4 моль СО2

3120 кДж

6 моль Н2О

3120 кДж

Для других количеств реагентов или продуктов количество теплоты пропорционально изменится.

Часто для облегчения пользования термохимическими уравнениями коэффициенты в них сокращают так, чтобы перед формулами веществ, по которым ведутся расчеты, стоял коэффициент 1. Конечно, в таком случае другие коэффициенты могут получиться дробными, при этом необходимо пропорционально уменьшать и значение изменения энтальпии. Так, для реакции взаимодействия натрия с водой, приведенной выше, можно записать термохимическое уравнение:

Составление термохимических уравнений реакций

Пример 1. При реакции азота количеством вещества 1 моль с кислородом с образованием нитроген(ІІ) оксида поглощается 181,8 кДж энергии. Составьте термохимическое уравнение реакции.

Решение. Поскольку энергия поглощается, то ΔΗ является положительным числом. Термохимическое уравнение будет выглядеть так:

N2(г.) + О2(г.) = 2NO(г.); ΔΗ = +181,8 кДж/моль.

Пример 2. Для реакции синтеза гидроген йодида из простых газообразных веществ ΔΗ = +52 кДж/моль. Составьте термохимическое уравнение разложения гидроген йодида до простых веществ.

Решение. Реакции синтеза гидроген йодида и его разложения — это противоположные реакции. Анализируя рисунок 18.4, можно сделать вывод, что в этом случае вещества, а следовательно, и их энтальпии одинаковы. Разница только в том, какое из веществ является продуктом реакции, а какое — реагентом. Основываясь на этом, делаем вывод, что в противоположных процессах ΔΗ одинаковы по значению, но разные по знаку. Итак, для реакции синтеза гидроген йодида:

Н2(г.) + I2(г.) = 2НI(г.); ΔΗ = +52 кДж/моль,

а для реакции его разложения:

2НI(г.) = Н2(г.) + I2(г.); ΔΗ = -52 кДж/моль.

Поскольку на практике измеряют массу или объем веществ, то есть необходимость составлять термохимические уравнения, используя именно эти данные. Пример. При образовании жидкой воды массой 18 г из простых веществ выделилось 241,8 кДж теплоты. Составьте термохимическое уравнение этой реакции. Решение. Вода массой 18 г соответствует количеству вещества n(Н2О) = m/M = 18 г / 18 г/моль = 1 моль. А в уравнении реакции образования воды из простых веществ перед формулой воды стоит коэффициент 2. Значит, в термохимическом уравнении необходимо отметить изменение энтальпии при образовании воды количеством вещества 2 моль, т. е. 241,8 · 2 = 483,6:

2(г.) + О2(г.) = 2Н2О(р.); ΔΗ = -483,6 кДж/моль

На этикетках продуктов питания обязательно приводят данные об их энергетической ценности, которую часто называют калорийностью. Большинство людей информация о калорийности продуктов наводит на размышления: «На сколько я поправлюсь, если я это съем?» На самом деле цифры, которые указаны на этикетке, — это тепловой эффект реакции полного сгорания 100 г этого продукта до углекислого газа и воды. Этот тепловой эффект часто приводят в устаревших единицах измерения теплоты — калориях или килокалориях (1 кал = 4,18 Дж, 1 ккал = 4,18 кДж), откуда и произошел термин «калорийность».

Ключевая идея

Изменение энтальпии — количественная характеристика выделенной или поглощенной теплоты в процессе химической реакции.

Задания для усвоения материала

210. Какие уравнения реакций называют термохимическими?

211. Определите, какие из приведенных термохимических уравнений соответствуют экзотермическим процессам? эндотермическим процессам?

  • а) 4Р(тв.) + 5О2(г.) = 2Р2О5(тв.); ΔΗ = -2984 кДж/моль;
  • б) 2Аl(тв.) + Fе2О3(тв.) = Аl2О3(тв.) + 2Fe(тв.); ΔΗ = -850 кДж/моль;
  • в) S(тв.) + О2(г.) = SO2(г.); ΔΗ = -297 кДж/моль;
  • г) 2НgО(тв.) = 2Нg(ж.) + О2(г.); ΔΗ = +362 кДж;
  • д) Н2(г.) + Сl2(г.) = 2НСl(г.); ΔΗ = -185,6 кДж/моль;
  • е) С6Н12О6(тв.) + 6О2(г.) = 6СО2(г.) + 6Н2О(ж.); ΔΗ = -2800 кДж/моль.

212. По термохимическому уравнению синтеза аммиака вычислите, сколько теплоты выделится: а) при расходовании азота количеством вещества 1 моль; б) образовании аммиака количеством вещества 2 моль. N2(г.) + 3Н2(г.) = 2NH3(г.); ΔΗ = -92 кДж/моль.

213. Изменение энтальпии реакции сгорания угля равно 393,5 кДж/моль. Составьте термохимическое уравнение этой реакции.

214. При сгорании метана количеством вещества 1 моль выделилось 890 кДж энергии. Составьте термохимическое уравнение этой реакции.

215. Феррум(ІІ) оксид восстанавливается карбон(ІІ) оксидом до железа. Эта реакция сопровождается выделением 1318 кДж теплоты при получении 1 моль железа. Составьте термохимическое уравнение этой реакции.

216. При взаимодействии водорода с йодом образовался гидроген йодид количеством вещества 2 моль. При этом поглотилось 101,6 кДж энергии. Составьте термохимическое уравнение этой реакции.

217. По термохимическим уравнениям в задании 211 составьте термохимические уравнения реакций: а) образования меркурий(ІІ) оксида из простых веществ; б) разложения гидроген хлорида; в) образования глюкозы в процессе фотосинтеза.

218. При сгорании карбон(ІІ) оксида количеством вещества 2 моль выделилось 566 кДж энергии. Составьте термохимическое уравнение реакции.

219. На разложение барий карбоната массой 197 г расходуется 272 кДж теплоты. Составьте термохимическое уравнение этой реакции.

220. При взаимодействии железа массой 56 г с серой выделилось 95 кДж теплоты. Составьте термохимическое уравнение этой реакции.

221. Сравните приведенные термохимические уравнения и объясните различия в изменении энтальпии:

СН4(г.) + 2О2(г.) = СО2(г.) + 2Н2О(г.); ΔΗ = -802 кДж/моль;

СН4(г.) + 2О2(г.) = СО2(г.) + 2Н2О(ж.); ΔΗ = -890 кДж/моль.

222*. Изменение энтальпии реакции нейтрализации хлоридной кислоты натрий гидроксидом равно -56,1 кДж/моль, а калий гидроксидом — -56,3 кДж/моль. При реакции нитратной кислоты с литий гидроксидом изменение энтальпии равно -55,8 кДж/моль. Как вы считаете, почему тепловые эффекты этих реакций почти совпадают?

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.