Методический материал на тему: «Расчеты по термохимическим уравнениям» (8–9 классы)

Методический материал на тему:  «Расчеты по термохимическим уравнениям» (8–9 классы) Химические   реакции   сопровождаются   выделением   или   поглощением теплоты. Реакции,   протекающие   с   выделением   теплоты,   называются экзотермическими. Реакции,   протекающие   с   поглощением   теплоты,   называются эндотермическими. Количество теплоты, которое выделяется или поглощается в результате реакции,   называют   тепловым   эффектом   реакции,   который   обозначают символом Q и выражают в кДж. Для экзотермических реакций Q > 0 (+Q), для эндотермических Q < 0 (– Q). В настоящее время для единообразия с термодинамикой тепловой эффект реакции обозначают ∆ Н (изменение энтальпии). Энтальпия   (Н)   –   это   величина,   которая   характеризует   запас энергии в веществе. Для экзотермических реакций запас энергии в продуктах реакции меньше, чем в исходных веществах, поэтому изменение энтальпии ∆ H < 0 (–∆ H). Для эндотермических реакций запас энергии в продуктах реакции больше, чем в исходных веществах, поэтому изменение энтальпии ∆ H > 0 (+∆ H). Следовательно, связь между ∆ Н и Q выражается уравнением: ∆ Н = –Q. Химические   уравнения,   в   которых   указаны   тепловые   эффекты реакций,   называются   термохимическими.   В   термохимических уравнениях   обязательно   указывают   агрегатное   состояние   исходных веществ   и   продуктов   реакции:  г   –  газообразное,   ж –  жидкое,   к   – кристаллическое, тв – твердое. В   зависимости   от   обозначения   теплового   эффекта   (Q   или   ∆   Н) термохимические   уравнения   экзотермической   реакции   сгорания   2 моль водорода (а) и эндотермической реакции образования оксида азота (II) (б) записываются следующим образом: а) 2H2 (г) + О2 (г) = 2Н2О (ж) + 571,6 кДж или 2H2 (г) + О2 (г) = 2Н2О (ж); ∆ Н = –571,6 кДж, б) N2 (г) + О2 (г) = 2NO (г) – 180,8 кДж или N2 (г) + О2 (г) = 2NO (г); ∆ Н = 180,8 кДж. По   термохимическим   уравнениям   реакций   можно   проводить   различные расчеты. Для решения задач по термохимическим уравнениям нужно записать само   уравнение;   затем,   на   основании   имеющихся   данных,   составляют пропорцию и решают ее. П р и м е р   1. Составьте термохимическое уравнение реакции горения магния,   если   известно,   что   при   сгорании   магния   массой   12 г   выделилось теплоты количеством 307,2 кДж. Решение. 1. Вычислим количество вещества сгоревшего магния: )Mg(m )Mg(M  12 24 = 0,5 (моль). ν (Mg) =  2. Составим уравнение реакции горения магния: 2Mg + О2 = 2MgO. Вычислим   количество   теплоты,   которая   выделилась   бы   при   сгорании 2 моль магния: ; x 2,   307 307 x  22, 5,0 = 1228,8 кДж. при сгорании 0,5 моль магния выделяется 307,2 кДж, при сгорании 2 моль магния – х кДж 5,0 2 3. Записываем термохимическое уравнение реакции: 2Mg (к) + О2 (г) = 2MgО (к) + 1228,8 кДж или 2Mg (к) + О2 (г) = 2MgО (к); ∆ Н = –1228,8 кДж. П р и м е р 2. Вычислите по термохимическому уравнению количество теплоты, выделяющейся при сгорании 31 г фосфора, если термохимическое уравнение реакции имеет вид: 4Р (к) + 5О2 (г) = 2Р2О5 (к) + 3010 кДж или 4Р (к) + 5О2 (г) = 2Р2О5 (к); ∆ Н = –3010 кДж. Решение. 1. Вычисляем количество вещества фосфора: )P(m )P(M  31 31 ν (Р) =  2.   Вычисляем   количество   теплоты,   которая   выделяется   при   сгорании = 1 (моль). 1 моль фосфора: при сгорании 4 моль фосфора выделяется 3010 кДж, при сгорании 1 моль фосфора – х кДж 4 1  1 3010 4 3010 = 752,5 кДж.   x x ; П р и м е р 3. По термохимическому уравнению: CaCO3 (к) = СаО (к) + СО2 (г) – 157 кДж или CaCO3 (к) = СаО (к) + СО2 (г); ∆ Н = 157 кДж вычислите  массу  разложившегося  известняка,  если  известно,  что  на  его разложение затрачено 1570 кДж. Решение. 1. Вычисляем количество вещества разложившегося известняка: если затрачено 157 кДж, то разлагается 1 моль CaCO3 если затрачено 1570 кДж – х моль CaCO3 157 1570 2. Определяем массу разложившегося известняка: m (CaCO3) = ν (CaCO3) ∙ M (CaCO3) = 10 ∙ 100 = 1000 г, или 1 кг. = 10 (моль).  1570 157 1 x  x ; 1  Реши самостоятельно: 1.   При   сгорании   кальция   массой   8 г   выделилась   теплота   количеством 127 кДж. Составьте термохимическое уравнение реакции. 2.   На   разложение   оксида   ртути   (II)   массой   8,68 г   затрачена   теплота количеством 3,64 кДж. Составьте термохимическое уравнение реакции. 3. По термохимическому уравнению  2С2Н2 (г) + 5О2 (г) =  4СО2 (г) + 2Н2О (г) + 2610 кДж вычислите   количество   теплоты,   выделяемой   при   сгорании:   а) 13 г ацетилена,   б) 1,12 л   ацетилена,   в) 1 моль   ацетилена.   (а) 652,5 кДж,   б) 65,25 кДж, в) 1305 кДж.) 4. По термохимическому уравнению С2Н4 (г) + 3О2 (г) = 2СО2 (г) + 2Н2О (г); ∆ Н = –1400 кДж определите объем этилена, который нужно сжечь, чтобы получить теплоту количеством 70 кДж. (1,12 л.) 5. По термохимическому уравнению 2KNO3 (к) = 2KNO2 (к) + О2 (г) – 255 кДж вычислите   количество   теплоты,   которая   поглотится   при   получении кислорода (н. у.) объемом 6,72 л. (76,5 кДж.) 6. По термохимическому уравнению 2NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + 2H2O + 290 кДж вычислите   массу   гидроксида   натрия,   вступившего   в   реакцию,   если известно,   что   при   его   нейтрализации   выделилась   теплота   количеством 725 кДж. (200 г.) 7. По термохимическому уравнению 2NH3 (г) = 3Н2 (г) + N2 (г); ∆ Н = 92 кДж вычислите   количество   теплоты,   которая   необходима   для   разложения аммиака количеством вещества 5 моль. Определите тепловой эффект реакции образования   аммиака   количеством   вещества   1 моль   из   простых   веществ. (230 кДж; 46 кДж.) 8. При действии воды на оксид серы (VI) массой 40 г, содержащий 20 %  примесей, выделилась теплота количеством 272,8 кДж. Определите тепловой  эффект и составьте термохимическое уравнение реакции. (682 кДж.)