Сайт учителя биологии и географии Лотоцкой Е. Г.

Теория ОГЭ и ЕГЭ

Главная » 2017 » Июнь » 26 » Блок 1. Теоретические основы химии (часть 10)

---

19:37 Блок 1. Теоретические основы химии (часть 10)

Блок 1. Теоретические основы химии 1.4. Химическая реакция 1.4.2. Тепловой эффект химической реакции. Термохимические уравнения Подобно тому, как одной из физических характеристик человека является физическая сила, важнейшей характеристикой любой химической связи является сила связи, т.е. её энергия. Напомним, что энергия химической связи – эта та энергия, которая выделяется при образовании химической связи или та энергия, которую нужно истратить, чтобы эту связь разрушить. Химическая реакция в общем случае – это превращение одних веществ в другие. Следовательно, в ходе химической реакции происходит разрыв одних связей и образование других, т.е. превращения энергии. Фундаментальный закон физики гласит, что энергия не возникает из ничего и не исчезает бесследно, а лишь переходит из одного вида в другой. В силу своей универсальности данный принцип, очевидно, применим и к химической реакции. Тепловым эффектом химической реакции называется количество теплоты, выделившееся (или поглотившееся) в ходе реакции и относимое к 1 моль прореагировавшего (или образовавшегося) вещества. Тепловой эффект обозначается буквой Q и, как правило, измеряется в кДж/моль или в ккал/моль. Если реакция происходит с выделением тепла (Q > 0), она называется экзотермической, а если с поглощением тепла (Q < 0) – эндотермической. Если схематично изобразить энергетический профиль реакции, то для эндотермических реакций продукты находятся выше по энергии, чем реагенты, а для экзотермических – наоборот, продукты реакции располагаются ниже по энергии (более стабильны), чем реагенты. Ясно, что чем больше вещества прореагирует, тем большее количество энергии выделится (или поглотится), т.е. тепловой эффект прямо пропорционален количеству вещества. Поэтому отнесение теплового эффекта к 1 моль вещества обусловлено нашим стремлением сравнивать между собой тепловые эффекты различных реакций. Пример 1. При восстановлении 8,0 г оксида меди(II) водородом образовалась металлическая медь и пары воды и выделилось 7,9 кДж теплоты. Вычислите тепловой эффект реакции восстановления оксида меди (II). Решение. Уравнение реакции CuO (тв.) + H2 (г.) = Cu (тв.) + H2O (г.) +Q (*) В реакцию вступило ν =m / M =8,0 / 63,5 +16 = 0,1 моль оксида меди (II). Составим пропорцию при восстановлении 0,1 моль – выделяется 7,9 кДж                                  при восстановлении 1 моль – выделяется x кДж Откуда x = + 79 кДж/моль. Уравнение (*) принимает вид CuO (тв.) + H2 (г.) = Cu (тв.) + H2O (г.) +79 кДж Термохимическое уравнение – это уравнение химической реакции, в котором указаны агрегатное состояние компонентов реакционной смеси (реагентов и продуктов) и тепловой эффект реакции. Изменение агрегатного состояния вещества также обычно сопряжено с тепловыми эффектами. Наиболее известные Вам примеры связаны с изменением агрегатного состояния воды. Так, чтобы расплавить лед или испарить воду, требуется затратить определенные количества теплоты, тогда как при замерзании жидкой воды или конденсации водяного пара такие же количества теплоты выделяются. Именно поэтому нам холодно, когда мы выходим из воды (испарение воды с поверхности тела требует затрат энергии), а потоотделение является биологическим защитным механизмом от перегрева организма. Напротив, морозильник замораживает воду и нагревает окружающее помещение, отдавая ему избыточное тепло. Разумеется, возможны процессы сублимации, когда твердое вещество переходит в газовую фазу, минуя жидкое состояние и обратные процессы осаждения (кристаллизации) из газовой фазы, для них также возможно рассчитать или измерить тепловой эффект. Ясно, что в каждом веществе есть химические связи, следовательно, каждое вещество обладает некоторым запасом энергии. Однако далеко не все вещества можно превратить друг в друга одной химической реакцией. Поэтому договорились о введении стандартного состояния. Стандартное состояние вещества – это агрегатное состояние вещества при температуре 298 К, давлении 1 атмосфера в наиболее устойчивой в этих условиях аллотропной модицикации. Стандартные условия – это температура 298 К и давление 1 атмосфера. Стандартные условия (стандартное состояние) обозначается индексом0. Стандартной теплотой образования соединения называется тепловой эффект химической реакции образования данного соединения из простых веществ, взятых в их стандартном состоянии. Теплота образования соединения обозначается символом Q0 Для множества соединений стандартные теплоты образования приведены в справочниках физикохимических величин. Стандартные теплоты образования простых веществ равны 0. Например, Q0обр,298 (O2, газ) = 0, Q0обр,298 (C, тв., графит) = 0. Пример 2. Вычислите тепловой эффект конденсации воды массой 5,8г. Решение. Процесс конденсации описывается термохимическим уравнением H2O (г.) = H2O (ж.) + Q – конденсация обычно экзотермический процесс Теплота конденсации воды при 25oC 37 кДж/моль (справочник). Количество вещества ν = m / M = 5,8 / 18 = 0,32 моль Следовательно, Q = 37 × 0,32 = 11,84 кДж. В 19 веке русским химиком Гессом, изучавшим тепловые эффекты реакций, был экспериментально установлен закон сохранения энергии применительно к химическим реакциям – закон Гесса. Тепловой эффект химической реакции не зависит от пути процесса и определяется только разностью конечного и начального состояний. С точки зрения химии и математики данный закон означает, что мы вольны для расчета процесса выбрать любую «траекторию расчета», ведь результат от нее не зависит. По этой причине очень важный закон Гесса имеет невероятно важное следствие закона Гесса. Тепловой эффект химической реакции равен сумме теплот образования продуктов реакции за вычетом суммы теплот образования реагентов (с учетом стехиометрических коэффициентов). С точки зрения здравого смысла данное следствие соответствует процессу, в котором сначала все реагенты превратились в простые вещества, которые затем собрались по-новому,так что получились продукты реакции. Поскольку стандартные теплоты образования многих веществ а) сведены в специальные таблицы или б) могут быть определены экспериментально, то становится возможным предсказать (рассчитать) тепловой эффект очень большого количества реакций с достаточно высокой точностью.

1 2 3 4 5 Категория: ЕГЭ по химии | Просмотров: 346 | Добавил: konechnoya | Рейтинг: 0.0/0

Некоторые файлы и информация, находящиеся на данном сайте, были найдены в сети ИНТЕРНЕТ, как свободно распространяемые, присланы пользователями сайта или найдены в альтернативных источниках, также использованы собственные материалы. Автор сайта не претендует на авторство ВСЕХ материалов. Если Вы являетесь правообладателем той или иной продукции или информации, и условия, на которых она представлена на данном ресурсе, не соответствуют действительности, просьба немедленно сообщить с целью устранения правонарушения.