Uppgift 1.
Vid förbränning av 560 ml (N.O.) acetylen enligt den termokemiska ekvationen:
2C 2 H 2 (G) + 5O 2 (g) \u003d 4CO 2 (G) + 2H 2 O (G) + 2602,4 kJ
stog ut:
1) 16,256 kJ; 2) 32,53 kJ; 3) 32530 kJ; 4) 16265kJ
Given:
volym acetylen: V (C 2 H 2) \u003d 560 ml.
Hitta: mängden frigjord värme.
Lösning:
För att välja rätt svar är det mest praktiskt att beräkna värdet som söks i problemet och jämföra det med de föreslagna alternativen. Beräkningen enligt den termokemiska ekvationen skiljer sig inte från beräkningen enligt den vanliga reaktionsekvationen. Ovanför reaktionen anger vi data i tillståndet och de önskade värdena, under reaktionen - deras förhållanden enligt koefficienterna. Värme är en av produkterna, så vi betraktar dess numeriska värde som en koefficient.
Jämför vi det mottagna svaret med de föreslagna alternativen ser vi att svar nr 2 är lämpligt.
Ett litet knep som ledde ouppmärksamma elever till fel svar nr 3 var enheterna för acetylenvolym. Den volym som anges i villkoret i milliliter måste ha omvandlats till liter, eftersom molvolymen mäts i (l / mol).
Ibland finns det problem där den termokemiska ekvationen måste sammanställas oberoende av värdet av bildningsvärmen för ett komplext ämne.
Uppgift 1.2.
Värmen för bildning av aluminiumoxid är 1676 kJ/mol. Bestäm den termiska effekten av reaktionen där växelverkan mellan aluminium och syre ger
25,5 g A12O3.
1) 140 kJ; 2) 209,5 kJ; 3) 419 kJ; 4) 838kJ.
Given:
bildningsvärme av aluminiumoxid: Qobr (A1 2 O 3) = = 1676 kJ/mol;
massa av den erhållna aluminiumoxiden: m (A1 2 O 3) \u003d 25,5 g.
Hitta: termisk effekt.
Lösning:
Den här typen av problem kan lösas på två sätt:
Jag sätt
Enligt definitionen är värmen för bildning av ett komplext ämne värmeeffekten av den kemiska reaktionen av bildningen av 1 mol av detta komplexa ämne från enkla ämnen.
Vi skriver ner reaktionen för bildningen av aluminiumoxid från A1 och O 2. När vi ordnar koefficienterna i den resulterande ekvationen tar vi hänsyn till att före A1 2 O 3 bör det finnas en koefficient "ett"
, vilket motsvarar mängden ämne i 1 mol. I det här fallet kan vi använda bildningsvärmen som ges i tillståndet:
2A1 (TV) + 3 / 2O 2 (g) -----> A1 2 O 3 (TV) + 1676 kJ
Vi har fått fram en termokemisk ekvation.
För att koefficienten framför A1 2 O 3 ska förbli lika med "1" måste koefficienten framför syre vara fraktionerad.
När man skriver termokemiska ekvationer är bråkkoefficienter tillåtna.
Vi beräknar mängden värme som kommer att frigöras under bildandet av 25,5 g A1 2 O 3:
Vi gör en proportion:
vid mottagande av 25,5 g A1 2 O 3 x kJ frigörs (enligt tillstånd)
vid mottagande av 102 g A1 2 O 3 frigörs 1676 kJ (enligt ekvationen)
Lämpligt svar är #3.
När man löste det sista problemet under villkoren för Unified State Examination var det möjligt att inte upprätta en termokemisk ekvation. Låt oss överväga denna metod.
II sätt
Enligt definitionen av bildningsvärme frigörs 1676 kJ under bildningen av 1 mol Al 2 O 3 . Massan av 1 mol A1 2 O 3 är 102 g, därför är det möjligt att göra en proportion:
1676 kJ frigörs under bildandet av 102 g A1 2 O 3
x kJ frisätts under bildningen av 25,5 g A1 2 O 3
Lämpligt svar är #3.
Svar: Q = 419kJ.
Uppgift 1.3.
Vid bildning av 2 mol CuS från enkla ämnen frigörs 106,2 kJ värme. Under bildandet av 288 g CuS frigörs värme i mängden:
1) 53,1 kJ; 2) 159,3 kJ; 3) 212,4 kJ; 4) 26,6 kJ
Lösning:
Hitta massan av 2 mol CuS:
m(CuS) = n(CuS) . M(CuS) = 2. 96 = 192
I villkorstexten, istället för värdet på mängden av ämnet CuS, ersätter vi massan av 2 mol av detta ämne och får den färdiga andelen:
vid bildning av 192 g CuS frigörs 106,2 kJ värme
vid bildning av 288 g CuS frigörs värme i mängden X kJ.
Lämpligt svar nummer 2.
Den andra typen av problem kan lösas både enligt lagen om volymetriska relationer och utan dess användning. Låt oss titta på båda lösningarna med ett exempel.
Uppgifter för att tillämpa lagen om volymetriska relationer:
Uppgift 1.4.
Bestäm volymen syre (n.o.s.) som krävs för att bränna 5 liter kolmonoxid (o.s.).
1) 5 1; 2) 10 1; 3) 2,5 1; 4) 1,5 l.
Given:
kolmonoxidvolym (n.o.): VCO) = 5 l.
Hitta: syrevolym (n.o.): V (O 2) \u003d?
Lösning:
Först och främst måste du skriva en ekvation för reaktionen:
2CO + O 2 \u003d 2CO
n = 2 mol n = 1 mol
Vi tillämpar lagen om volymförhållanden:
Vi finner förhållandet genom reaktionsekvationen, och
V(CO) kommer att tas från villkoret. Genom att ersätta alla dessa värden i lagen om volymetriska förhållanden får vi:
Därför: V (O 2) \u003d 5/2 \u003d 2,5 l.
Lämpligt svar är #3.
Utan att använda lagen om volymförhållanden löses problemet genom att beräkna enligt ekvationen:
Vi gör en proportion:
5 l CO2 interagerar med chl O2 (enligt tillståndet) 44,8 l CO2 interagerar med 22,4 l O2 (enligt ekvationen):
Vi fick samma svarsalternativ nummer 3.
Uppgift 88.
Den termiska effekten av vilken reaktion är lika med värmen från bildning av metan? Beräkna värmen för bildning av metan från följande termokemiska ekvationer:
A) H2 (g) + 1/2O2 (g) \u003d H2O (g); = -285,84 kJ;
b) C (c) + O2 (g) \u003d CO2 (g); = -393,51 kJ;
c) CH4 (g) + 2O2 (g) \u003d 2H2O (g) + CO2 (g); = -890,31 kJ.
Svar: -74,88 kJ.
Lösning:
.
105 Pa). Bildandet av metan från väte och kol kan representeras på följande sätt:
C (grafit) + 2H2 (g) \u003d CH4 (g); = ?
Baserat på dessa ekvationer, enligt problemets tillstånd, givet att väte brinner till vatten, kol till koldioxid, metan till koldioxid och vatten, och, baserat på Hess-lagen, kan termokemiska ekvationer användas på samma sätt som med algebraiska. För att erhålla det önskade resultatet måste du multiplicera väteförbränningsekvationen (a) med 2 och sedan subtrahera summan av väte (a) och kol (b) förbränningsekvationerna från metanförbränningsekvationen (c):
CH 4 (g) + 2O 2 (g) - 2 H 2 (g) + O 2 (g) - C (c) + O 2 (g) \u003d
\u003d 2H2O (g) + CO2 - 2H2O - CO2;
= -890,31 – [-393,51 + 2(-285,84).
CH4 (g) \u003d C (c) + 2H2 (c); = +74,88 kJ.2
Eftersom bildningsvärmen är lika med nedbrytningsvärmen med motsatt tecken, alltså
(CH 4) \u003d -74,88 kJ.
Svar: -74,88 kJ.
Uppgift 89.
Den termiska effekten av vilken reaktion är lika med värmen från bildning av kalciumhydroxid? Beräkna värmen för bildning av kalciumhydroxid från följande termokemiska ekvationer:
Ca (k) + 1 / 2O (g) \u003d CaO (k); = -635,60 kJ;
H2 (g) + 1/2O2 (g) \u003d H2O (g); = -285,84 kJ;
CaO (c) + H2O (g) \u003d Ca (OH)2 (c); = -65,06 kJ.
Svar: -986,50 kJ.
Lösning:
Standardbildningsvärmet är lika med bildningsvärmet för 1 mol av detta ämne från enkla ämnen under standardförhållanden (T = 298 K; p = 1,0325 .
105 Pa). Bildningen av kalciumhydroxid från enkla ämnen kan representeras enligt följande:
Ca (c) + O2 (g) + H2 (g) \u003d Ca (OH) 2 (c); = ?
Baserat på de ekvationer som ges enligt problemets tillstånd och, givet att väte brinner till vatten, och kalcium, som reagerar med syre, bildar CaO, så kan termokemiska ekvationer, utifrån Hess lag, drivas på samma sätt som med algebraiska. För att få det önskade resultatet måste du lägga till alla tre ekvationerna:
CaO (c) + H 2 O (g) + Ca (c) + 1/2O (g) + H 2 (g) + 1/2O 2 (g \u003d (OH) 2 (c) + CaO (c) + H2O (g);
= -65,06 + (-635,60) + (-285,84) = -986,50 kJ.
Eftersom standardvärmen för bildning av enkla ämnen villkorligt tas lika med noll, kommer värmen för bildning av kalciumhydroxid att vara lika med värmeeffekten av reaktionen av dess bildning från enkla ämnen (kalcium, väte och syre):
== (Ca (OH)2 = -986,50 kJ.2
Svar: -986,50 kJ.
Uppgift 90.
Den termiska effekten av förbränningsreaktionen av flytande bensin med bildandet av vattenånga och koldioxid är -3135,58 kJ. Gör en termokemisk ekvation för denna reaktion och beräkna bildningsvärmet för C 6 H 6 (g). Svar: +49,03 kJ.
Lösning:
Reaktionsekvationer där deras aggregationstillstånd eller kristallin modifiering anges nära symbolerna för kemiska föreningar, såväl som det numeriska värdet av termiska effekter, kallas termokemiska. I termokemiska ekvationer, om inte annat anges, indikeras värdena för termiska effekter vid konstant tryck Qp lika med förändringen i systemets entalpi. Värdet anges vanligtvis på höger sida av ekvationen, åtskilda av ett kommatecken eller semikolon. Följande förkortningar för ett ämnes aggregerade tillstånd accepteras: g - gasformig, g - flytande, k - kristallin. Dessa symboler utelämnas om det aggregerade tillståndet för ämnen är uppenbart, till exempel O 2, H 2, etc.
Den termokemiska reaktionsekvationen har formen:
C6H6 (g) + 7/2O2 \u003d 6CO2 (g) + 3H2O (g); = -3135,58 kJ.
Värdena för standardvärmen för bildning av ämnen anges i speciella tabeller. Med tanke på att värmen för bildning av enkla ämnen tas villkorligt lika med noll. Den termiska effekten av reaktionen kan beräknas med hjälp av följden e från Hess-lagen:
6 (CO 2) + 3 \u003d 0 (H 2 O) - (C 6 H 6)
(C6H6) \u003d -;
(C6H6) \u003d - (-3135,58) \u003d + 49,03 kJ.
Svar:+49,03 kJ.
Formationsvärme
Uppgift 91.
Räkna ut hur mycket värme som kommer att frigöras vid förbränning av 165 l (n.o.) acetylen C 2 H 2 om förbränningens produkter är koldioxid och vattenånga? Svar: 924,88 kJ.
Lösning:
Reaktionsekvationer där deras aggregationstillstånd eller kristallin modifiering anges nära symbolerna för kemiska föreningar, såväl som det numeriska värdet av termiska effekter, kallas termokemiska. I termokemiska ekvationer, om inte annat anges, indikeras värdena för termiska effekter vid konstant tryck Qp lika med förändringen i systemets entalpi. Värdet anges vanligtvis på höger sida av ekvationen, åtskilda av ett kommatecken eller semikolon. Följande förkortningar för materiens aggregerade tillstånd accepteras: G- gasformig, och- flytande något, till- kristallint. Dessa symboler utelämnas om det aggregerade tillståndet för ämnen är uppenbart, till exempel O 2, H 2, etc.
Reaktionsekvationen är:
C2H2 (g) + 5/2O2 (g) \u003d 2CO2 (g) + H2O (g); = ?
2(CO2)+ (H2O)-(C2H2);
= 2(-393,51) + (-241,83) - (+226,75) = -802,1 kJ.
Värmen som frigörs vid förbränning av 165 liter acetylen i denna reaktion bestäms från proportionen:
22,4: -802,1 = 165: x; x \u003d 165 (-802,1) / 22,4 \u003d -5908,35 kJ; Q = 5908,35 kJ.
Svar: 5908,35 kJ.
Uppgift 92.
Förbränning av gasformig ammoniak producerar vattenånga och kväveoxid. Hur mycket värme kommer att frigöras under denna reaktion om 44,8 liter NO erhålls i normala förhållanden? Svar: 452,37 kJ.
Lösning:
Reaktionsekvationen är:
NH3 (g) + 5/4O2 = NO (g) + 3/2H2O (g)
Värdena för standardvärmen för bildning av ämnen anges i speciella tabeller. Med tanke på att värmen för bildning av enkla ämnen tas villkorligt lika med noll. Den termiska effekten av en reaktion kan beräknas med hjälp av följden från Hess lag:
\u003d (NO) + 3/2 (H2O) - (NH3);
= +90,37 +3/2 (-241,83) - (-46,19) = -226,185 kJ.
Den termokemiska ekvationen kommer att se ut så här:
Värmen som frigörs vid förbränning av 44,8 liter ammoniak kan beräknas från proportionen:
22,4: -226,185 = 44,8: x; x \u003d 44,8 (-226,185) / 22,4 \u003d -452,37 kJ; Q = 452,37 kJ.
Svar: 452,37 kJ
Termokemiska ekvationer. Mängd värme. som frigörs eller absorberas som ett resultat av reaktionen mellan vissa mängder reagens, givna av stökiometriska koefficienter, kallas värmen från en kemisk reaktion och betecknas vanligtvis med symbolen Q. Exotermiska och endotermiska reaktioner. Hesses termokemiska lag Reaktioner som fortskrider med frigörandet av energi i form av värme kallas exotermiska; reaktioner som fortskrider med absorption av energi i form av värme är endotermiska. Det är bevisat att i isobariska kemiska processer är den frigjorda (eller absorberade) värmen ett mått på minskningen (eller, respektive ökningen) av entalpin för LA-reaktionen. Sålunda, i exoterma reaktioner, när värme frigörs, är AH negativ. Vid endotermiska reaktioner (värme absorberas) är AH positiv. Storleken på den termiska effekten av en kemisk reaktion beror på arten av de ursprungliga ämnena och reaktionsprodukterna, deras aggregationstillstånd och temperatur. Reaktionsekvationen, på vars högra sida, tillsammans med reaktionsprodukterna, förändringen i entalpin AH eller den termiska effekten av reaktionen Qp anges, kallas termokemisk. Ett exempel på en exoterm reaktion är reaktionen vid vattenbildning: 2Н2(Г) + 02(g)=2Н20(Г) . Å andra sidan frigör bildningen av en O - H-bindning 462 kJ/mol energi. Den totala mängden energi (1848 kJ) som frigörs under bildandet av O - H-bindningar är större än den totala mängden energi (1364 kJ) som går åt för att bryta bindningarna H - H och O \u003d O, därför är reaktionen exoterm, d.v.s. under bildningen kommer två mol ångvatten att frigöra 484 kJ energi. Reaktionsekvationen för bildandet av vatten, skriven med hänsyn till förändringen i entalpi Exotermiska och endotermiska reaktioner. Hesses termokemiska lag kommer redan att vara en termokemisk reaktionsekvation. Ett exempel på en endoterm reaktion är bildningen av kväveoxid (II) För att genomföra denna reaktion är det nödvändigt att förbruka energi för att bryta bindningarna N = N och 0 = 0 i molekylerna av utgångsämnena. De är lika med 945 respektive 494 kJ/mol. När N = O-bindningen bildas frigörs energi i mängden 628,5 kJ/mol. Den totala mängden energi som krävs för att bryta bindningar i molekylerna av utgångsämnena är 1439 kJ och mer än den frigjorda energin för bindningsbildning i reaktionsproduktens molekyler (1257 kJ). Därför är reaktionen endoterm och kräver absorption av energi i mängden 182 kJ från omgivningen. Termokemiska ekvationer Exotermiska och endotermiska reaktioner. Hesses termokemiska lag Detta förklarar att kväveoxid (II) bildas endast vid höga temperaturer, till exempel i bilavgaser, vid blixtnedslag och inte bildas under normala förhållanden.
Från lektionsmaterialet får du lära dig vilken ekvation av en kemisk reaktion som kallas termokemisk. Lektionen ägnas åt studiet av beräkningsalgoritmen för den termokemiska reaktionsekvationen.
Ämne: Ämnen och deras omvandlingar
Lektion: Beräkningar med termokemiska ekvationer
Nästan alla reaktioner fortgår med frigöring eller absorption av värme. Mängden värme som frigörs eller absorberas under en reaktion kallas termisk effekt av en kemisk reaktion.
Om den termiska effekten skrivs i ekvationen för en kemisk reaktion, så kallas en sådan ekvation termokemisk.
I termokemiska ekvationer, i motsats till konventionella kemiska ekvationer, anges nödvändigtvis tillståndet för aggregation av ett ämne (fast, flytande, gasformigt).
Till exempel ser den termokemiska ekvationen för reaktionen mellan kalciumoxid och vatten ut så här:
CaO (t) + H 2 O (l) \u003d Ca (OH) 2 (t) + 64 kJ
Mängden värme Q som frigörs eller absorberas under en kemisk reaktion är proportionell mot mängden av ämnet i reaktanten eller produkten. Därför kan olika beräkningar göras med hjälp av termokemiska ekvationer.
Tänk på exempel på problemlösning.
Uppgift 1:Bestäm mängden värme som spenderas på sönderdelningen av 3,6 g vatten i enlighet med TCA för reaktionen av vattensönderdelning:
Du kan lösa detta problem med hjälp av proportionen:
under sönderdelningen av 36 g vatten absorberades 484 kJ
vid sönderdelning av 3,6 g vatten absorberat x kJ
Således kan ekvationen för reaktionen ritas upp. Den fullständiga lösningen av problemet visas i Fig.1.
Ris. 1. Formulering av lösningen av problem 1
Problemet kan formuleras så att du kommer att behöva skriva en termokemisk reaktionsekvation. Låt oss överväga ett exempel på en sådan uppgift.
Uppgift 2: Interaktionen mellan 7 g järn och svavel frigjorde 12,15 kJ värme. Baserat på dessa data, gör en termokemisk ekvation för reaktionen.
Jag uppmärksammar er på det faktum att svaret på detta problem är själva termokemiska reaktionsekvationen.
Ris. 2. Formulering av lösningen av problem 2
1. Samling av uppgifter och övningar i kemi: årskurs 8: till lärobok. P.A. Orzhekovsky och andra. "Kemi. Betyg 8 / P.A. Orzhekovsky, N.A. Titov, F.F. Hegel. - M.: AST: Astrel, 2006. (s. 80-84)
2. Kemi: oorganiskt. kemi: lärobok. för 8kl. allmän inst. /G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. - M.: Enlightenment, JSC "Moscow textbooks", 2009. (§23)
3. Encyklopedi för barn. Volym 17. Kemi / Kapitel. redigerad av V.A. Volodin, ledande. vetenskaplig ed. I. Leenson. - M.: Avanta +, 2003.
Ytterligare webbresurser
1. Problemlösning: beräkningar enligt termokemiska ekvationer ().
2. Termokemiska ekvationer ().
Läxa
1) med. 69 uppgifter №№ 1,2 från läroboken "Kemi: inorgan. kemi: lärobok. för 8kl. allmän inst.» /G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. - M .: Utbildning, JSC "Moskva läroböcker", 2009.
2) s. 80-84 nr 241, 245 från Samlingen av uppgifter och övningar i kemi: årskurs 8: till lärobok. P.A. Orzhekovsky och andra. "Kemi. Betyg 8 / P.A. Orzhekovsky, N.A. Titov, F.F. Hegel. - M.: AST: Astrel, 2006.
Ekvationerna för kemiska reaktioner, där deras termiska
effekter kallas termokemiska ekvationer.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Termokemiska ekvationer har ett antal funktioner:
a) Eftersom systemets tillstånd beror på ämnens aggregerade tillstånd
i allmänhet i termokemiska ekvationer med hjälp av bokstavsindex
(j), (g), (p) och (d) anger tillstånden för ämnen (kristallina, flytande, lösta och gasformiga). Till exempel,
b) För att den termiska effekten av reaktionen ska uttryckas i kJ/mol av en av utgångsämnena eller reaktionsprodukterna, i termokemiska ekvationer
bråkodds är tillåtna. Till exempel,
\u003d −46,2 kJ / mol.
c) Ofta skrivs reaktionsvärmen (termisk effekt) som ∆H
Det övre indexet 0 betyder standardvärdet för den termiska effekten (det värde som erhålls under standardförhållanden, det vill säga vid ett tryck på 101 kPa), och det lägre betyder temperaturen vid vilken interaktionen äger rum.
En egenskap hos termokemiska ekvationer är att när man arbetar med dem är det möjligt att överföra formlerna för ämnen och storleken på termiska effekter från en del av ekvationen till en annan. Som regel är det omöjligt att göra detta med de vanliga ekvationerna för kemiska reaktioner.
Termisk addition och subtraktion av termokemiska ekvationer är också tillåten. Detta kan vara nödvändigt för att fastställa de termiska effekterna av reaktioner som är svåra eller omöjliga att mäta experimentellt.
11. Formulera Hess lag och konsekvensen av Hess lag.
Hess lag är formulerad på följande sätt: den termiska effekten av en kemisk reaktion beror inte på vägen för dess uppkomst, utan beror endast på utgångsämnenas och reaktionsprodukternas natur och fysikaliska tillstånd (entalpi).
Konsekvens 1. Värmeeffekten av reaktionen är lika med skillnaden mellan summan av bildningsvärmen för reaktionsprodukterna och bildningsvärmen för utgångsämnena, med hänsyn tagen till deras stökiometriska koefficienter.
Resultat 2. Om de termiska effekterna av ett antal reaktioner är kända, är det möjligt att bestämma den termiska effekten av en annan reaktion, som inkluderar ämnen och föreningar som ingår i ekvationerna för vilka den termiska effekten är känd. Samtidigt, med termokemiska ekvationer, kan du utföra en mängd olika aritmetiska operationer (addition, subtraktion, multiplikation, division) som med algebraiska ekvationer.
12. Vilken är standardentalpin för bildning av ett ämne?
Standardentalpin för bildning av ett ämne är värmeeffekten av reaktionen vid bildning av 1 mol av ett givet ämne från motsvarande mängd enkla ämnen under standardförhållanden.
13. Vad är entropi? vad mäts det i?
Entropi- termodynamisk funktion av systemets tillstånd, och dess värde beror på mängden av det aktuella ämnet (massa), temperatur, aggregationstillstånd.
Enheter J/K
14. Formulera termodynamikens 2 och 3 lagar.
Termodynamikens andra lag
I isolerade system (Q= 0, A= 0, U= const) går spontant
endast de processer som åtföljs av en ökning av systemets entropi, dvs S>0.
Den spontana processen avslutas när den maximala temperaturen uppnås.
givna entropiförhållanden S max, dvs när ∆S= 0.
Således, i isolerade system, är kriteriet för en spontan process ökningen av entropi, och gränsen för en sådan process är ∆S= 0.
Termodynamikens tredje lag
Entropin för varje kemiskt element i ett idealiskt kristallint tillstånd vid en temperatur nära absolut noll är nära noll.
Entropin för imperfekta kristaller är större än noll, eftersom de kan övervägas
som blandningar med blandningens entropi. Detta gäller även för kristaller med defekter i kristallstrukturen. Av detta följer principen
ouppnåelighet av absolut nolltemperatur. För närvarande uppnådd
lägsta temperatur 0,00001 K.
