Главная | Случайная
Обратная связь

ТОР 5 статей:

Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия

Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века

Ценовые и неценовые факторы

Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка

Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы

КАТЕГОРИИ:






ТЕПЛОВОЙ ЭФФЕКТ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ




Большинство химических реакций протекает либо с выделением, либо с поглощением энергии. Если в результате реакции выделяется тепловая энергия, то образующиеся вещества будут обладать меньшим запасом химической энергии, чем вступающие в реакцию. Теплосодержание (энтальпия) системы будет уменьшаться. Такие реакции называются экзотермическими. Если же в результате химической реакции теплота поглощается, то образующиеся вещества будут обладать большим запасом внутренней энергии, теплосодержание системы увеличивается. Такие реакции называются эндотермическими.

Раздел химии, изучающий энергетические эффекты химических реакций, называется термохимией.

Единицей измерения теплоты является калория (количество теплоты, необходимое для нагрева одного грамма воды на один градус Цельсия). В системе СИ (интернациональная система) в качестве основной единицы для измерения теплоты установлен джоуль. 1 кал = 4,18 Дж или 1 Дж = 0,239 кал. Обозначается теплота буквой Q, изменение внутренней энергии обозначается ∆U, изменение энтальпии (теплосодержания) − ∆Н.

Химические процессы, происходящие при постоянном объеме,

называются изохорными, а при постоянном давлении – изобарными.

В реакциях с участием жидких и твердых тел работа при расширении или сжатии очень мала. Ею можно пренебречь. Поэтому в таких системах ∆U = ∆Н, т. е. QV = Qp. То же будет наблюдаться в реакции с газами, если не происходит изменения числа реагирующих молекул.

Символы QV и Qp приняты в термохимической системе, а ∆U и ∆Н − в термодинамической. Их численные значения равны,

но противоположны по знаку, т. е. ∆Н = − Q или Q = − ∆Н.

В термохимических уравнениях выделяющаяся энергия записывается в правой части равенства со знаком «+» (+ Q) или «−» (−∆Н), а поглощаемая энергия со знаком «−» (– Q) или «+» (+ ∆Н).

Пример термохимического уравнения реакции образования оксида азота (II):

 

 

N2(г) + O2(г) 2 NО(г); ΔН = 180,5 кДж.

 

 

При образовании 2 моль оксида азота (II) из азота и кислорода поглощается 180,5 кДж. Это эндотермическая реакция.

В термохимическом уравнении в скобках указывается агрегатное состояние каждого вещества, а также допускаются дробные коэффициенты, так как расчеты ведутся на моли вещества.

Энергетическое состояние каждого сложного вещества может быть охарактеризовано теплотой образования этого вещества.

Теплотой образования сложного вещества называется

количество энергии, выделяемое или поглощаемое при образовании одного моля сложного вещества из простых веществ. Теплота

образования простых веществ условно принята равной нулю.

Все термохимические расчеты основаны на двух законах термохимии:

1 Закон Лавуазье-Лапласа: теплота образования сложного вещества равна по абсолютной величине теплоте его разложения, но обратна по знаку.

2 Закон Гесса: тепловой эффект химической реакции зависит

только от начального и конечного состояний реагирующих веществ и не зависит от промежуточных стадий процессов.

Отсюда следует, что общий тепловой эффект процесса равен сумме тепловых эффектов промежуточных стадий или что общий тепловой эффект химической реакции равен разности между суммой тепловых эффектов образования получающихся веществ и суммой тепловых эффектов образования исходных веществ с учетом стехиометрических коэффициентов уравнения реакции.

Термохимия помогает также рассчитать тепловые эффекты, сопровождающие растворение веществ. Растворение – это сложный физико-химический процесс. При растворении кристаллического вещества требуется энергия на разрушение кристаллической решетки. Это процесс эндотермический. Одновременно протекает и экзотермический процесс, обусловленный взаимодействием частиц растворенного вещества с молекулами растворителя. Это явление получило название сольватации (или гидратации, если растворителем является вода). Суммарный тепловой эффект может быть величиной как положительной, так и отрицательной. Все зависит от того, какой из вышеназванных процессов преобладает. Количество тепловой энергии, выделяемой или поглощаемой при растворении одного моля вещества в определенном количестве растворителя, называется теплотой растворения. Тепловые эффекты растворения выражаются так же, как и тепловые эффекты химических реакций.

Изменение энтальпии ∆Н будет иметь положительное значение, если процесс растворения сопровождается поглощением энергии, и отрицательное, если энергия выделяется.

При растворении в воде безводной соли, способной к образованию гидратов, протекают последовательно два процесса: собственное растворение и гидратация. Теплотой гидратации называется количество тепловой энергии, выделяющейся при образовании одного моля гидрата из безводной соли и воды.

Задачи

1 Напишите термохимическое уравнение реакции образования оксида алюминия, если известно, что сжигание 9 г алюминия сопровождается выделением 279,2 кДж теплоты.

 

2 Учитывая термохимическое уравнение реакции:

 

2H2S(г) + 3О2 (г) = 2SO2 (г) + 2Н2О + 857,3 кДж,

 

вычислите, сколько теплоты выделяется при сжигании 17 г сероводорода.

 

3 При взаимодействии 13 г цинка с серой выделилось 40 кДж теплоты. Определить теплоту образования сульфата цинка.

4 Теплота образования оксида железа (III) равна 821,3 кДж.

Сколько теплоты выделится при сжигании 1,4 г железной проволоки?

 

5 Сколько теплоты выделится при сгорании 24 г графита с образованием СО2?

 

6 При восстановлении 100 г оксида железа (III) алюминием выделяется 476 кДж теплоты. Определить тепловой эффект реакции.

 

7 Определить количество теплоты, которое выделится при сгорании 38 г сероуглерода (СS2) с образованием СО2(г) и SO2(г).

 

8 Реакция протекает по уравнению:

 

Н2(г) + СО2(г) = СО(г) + Н2О(ж).

 

Определить изменение стандартной энтальпии и энтропии данной реакции.

 

9 При восстановлении 12,7 г оксида меди (II) углем с образованием СО(г) поглощается 8,24 кДж теплоты. Определить стандартную энтальпию образования СО.

 

10 При сгорании газообразного аммиака образуются пары воды и оксид азота (II). Определить, сколько теплоты выделится в результате этой реакции, если получено 44,8 л NO (нормальные условия).

 

11 Стандартная энтальпия растворения NH4NO3 в воде равна 26,7 кДж. Определить, насколько градусов понизится температура при растворении 20 г NH4NO3 в 180 г Н2О. Удельная теплоемкость раствора 3,76 Дж/г · К.

 

12 На основании значений стандартных энтропий и энтальпий

образования веществ определить возможность самопроизвольного протекания реакции при стандартных условиях:

 

Fe2O3(к) + 3 СО(г) = 2 Fe(к) + 3СО2(г).

 

Ответ мотивировать расчетом Δг G0 (298 К).

 

13 При растворении 8 г CuSO4 в 192 г воды температура

повысилась на 3,95 °С. Определить стандартную энтальпию образования CuSO4 · 5 Н2О из безводной соли и воды, если стандартная энтальпия растворения кристаллогидрата составляет 11,7 кДж, а удельная теплоемкость раствора 4,18 Дж / г · К.

 

14 При растворении 1 моль Н2SO4 в 800 г воды температура повысилась на 22,4 °С. Определить стандартную энтальпию растворения Н2SO4, если удельная теплоемкость раствора

3,76 Дж/г · К.

 

15 Определить, какие из перечисленных оксидов (ZnO, NiO, SnO2) могут быть восстановлены алюминием при 293 К. Ответ мотивировать расчетом Δг G0 (298 К).

 

16 Стандартная энтальпия растворения в воде Na2SO4 · 10 H2O равна 78,6 кДж. Определить, на сколько градусов понизится температура при растворении 0,5 моль этой соли в 1000 г воды, удельная теплоемкость раствора 4,18 Дж/г · К.

 

17 Определите стандартную энтальпию образования гидроксида кальция исходя из следующих термохимических уравнений:

 

1) 2 Са(к) + О2 (г) = 2 СаО(к), Δr Н0 (298 К,1) = − 1271,2 кДж;

 

2) 2 Н2(г) + О2 (г) = 2 Н2О(ж), Δr Н0 (298 К,2) = − 571,68 кДж;

 

3) СаО(к) + Н2О(ж) = Са(ОН)2 (к), Δr Н0 (298 К,3) = −65,06 кДж.

 

18 При растворении в воде 10 г безводного СаСl выделяется

6,82 кДж теплоты, а при растворении в воде 10 г кристаллогидрата СаСl · 6Н2О поглотилось 0,87 кДж теплоты. Определить стандартную энтальпию образования кристаллогидрата из безводной соли и воды.

 

19 Определить стандартную энтальпию образования этана, исходя из следующих термических уравнений:

 

1) С2Н6 (г) + 7/2О2 (г) = 2 СО2(г) + 3 Н2О(ж), Δr Н0 (298 К,1) = −1559 кДж;

 

 

2) С(к) + О2(г) = СО2(г), Δr Н0 (298 К,2) = –393,51 кДж;

 

 

3) 2 Н2(г) + О2(г) = 2 Н2О(ж), Δr Н0 (298 К,3) = – 571,68 кДж.

 

20 Термохимическое уравнение реакции разложения карбоната кальция:

 

СаСО3 = СаО + СО2; Δr Н0 (298 К,3) = 157 кДж.

 

Какое количество теплоты расходуется на разложение 325 г СаСО3?

 

21 Написать термохимическое уравнение реакции образования одного моля метана (СН4) из оксида углерода СО2 и водорода. Сколько теплоты выделится в результате этой реакции?

 

22 Газообразный этиловый спирт С2Н5ОН можно получить при взаимодействии этилена С2Н4(г) и водяных паров. Напишите термохимическое уравнение этой реакции, вычислите тепловой эффект.

 

23 Вычислите, какое количество теплоты выделится при

восстановлении Fe2O3 металлическим алюминием, если было получено 335,1 г железа?

 

24 При образовании газообразных сероводородов и диоксида углерода образуются пары воды и сероуглерод СS2 (г). Напишите термохимическое уравнение этой реакции, вычислив ее тепловой эффект.




Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:

vikidalka.ru - 2015-2019 год. Все права принадлежат их авторам! Нарушение авторских прав | Нарушение персональных данных