Экзотермические и эндотермические реакции термохимическое уравнение которой

Тепловой эффект химической реакции. Термохимические уравнения

Тепловой эффект химической реакции. Термохимические уравнения.

Химические реакции протекают либо с выделением теплоты, либо с поглощением теплоты.

Экзотермические реакции протекают с выделением теплоты (теплота указывается со знаком «+»). Эндотермические реакции – с поглощением теплоты (теплота Q указывается со знаком «–»).

Тепловой эффект химической реакции – это изменение внутренней энергии системы вследствие протекания химической реакции и превращения исходных веществ (реагентов) в продукты реакции в количествах, соответствующих уравнению химической реакции.

При протекании химических реакций наблюдаются некоторые закономерности, которые позволяют определить знак теплового эффекта химической реакции:

• Реакции, которые протекают самопроизвольно при обыных условиях, скорее всего экзотермические. Для запуска экзотермических реакций может потребоваться инициация – нагревание и др.

Например, после поджигания горение угля протекает самопроизвольно, реакция экзотермическая:

• Реакции образования устойчивых веществ из простых веществ экзотермические, реакции разложения чаще всего – эндотермические.

Например, разложение нитрата калия сопровождается поглощением теплоты:

• Реакции, в ходе которых из менее устойчивых веществ образуются более устойчивые, чаще всего экзотермические. И наоборот, образование более устойчивых веществ из менее устойчивых сопровождается поглощением теплоты. Устойчивость можно примерно определить по активности и стабильности вещества при обычных условиях. Как правило, в быту нас окружают вещества сравнительно устойчивые.

Например, горение амиака (взаимодействие активных, неустойчивых веществ — аммиака и кислорода) приводит к образованию устойчивых веществ – азота и воды. Следовательно, реакция экзотермическая:

Количество теплоты обозначают буквой Q, измеряют в кДж (килоджоулях) или Дж (джоулях).

Количество теплоты, выделяющейся в результате реакции, пропорционально количеству вещества, вступившего в реакцию.

В термохимии используются термохимические уравнения . Это уравнение реакции с указанием количества теплоты, выделившейся в ней (на число моль вещества, равное коэффициентам в уравнении).

Например, рассмотрим термохимическое уравнение сгорания водорода:

Из термохимического уравнения видно, что 484 кДж теплоты выделяются при сгорании 2 моль водорода, 1 моль кислорода. Также можно сказать, что при образовании 2 моль воды выделяется 484 кДж теплоты.

Теплота образования вещества – количество теплоты, выделяющееся при образовании 1 моль данного вещества из простых веществ.

Например, при сгорании алюминия:

теплота образования оксида алюминия равна 1675 кДж/моль. Если мы запишем термохимическое уравнение без дробных коэффициентов:

теплота образования Al₂O₃ все равно будет равна 1675 кДж/моль, т.к. в термохъимическом уравнении приведен тепловой эффект образования 2 моль оксида алюминия.

Теплота сгорания – количество теплоты, выделяющееся при горении 1 моль данного вещества.

Например, при горении метана:

теплота сгорания метана равна 802 кДж/моль.

Разберемся, как решать задачи на термохимические уравнения (задачи на термохимию) из ЕГЭ. Для этого разберем несколько примеров термохимических задач.

1. В результате реакции, термохимическое уравнение которой:

получено 98 л (н.у.) оксида азота (II). Определите количество теплоты, которое затратили при этом (в кДж). (Запишите число с точностью до целых.).

Решение.

Из термохимического уравнения видно, что на образование 2 моль оксида азота (II) потребуется 180 кДж теплоты. 2 моль оксида азота при н.у. занимают объем 44,8 л. Составляем простую пропорцию:

на получение 44,8 л оксида азота (II) затрачено 180 кДж теплоты,

на получение 98 л оксида азота затрачено х кДж теплоты.

Отсюда х= 180*98/44,8 = 393,75 кДж. Округляем ответ до целых, как требуется в условии: Q=394 кДж.

Ответ: потребуется 394 кДж теплоты.

2. В результате реакции, термохимическое уравнение которой

выделилось 1452 кДж теплоты. Вычислите массу образовавшейся при этом воды (в граммах). (Запишите число с точностью до целых.)

Решение.

Из термохимического уравнения видно, что при образовании 2 моль воды выделится 484 кДж теплоты. Масса 2 моль воды равна 36 г. Составляем простую пропорцию:

при образовании 36 г воды выделится 484 кДж теплоты,

при образовании х г воды выделится 1452 кДж теплоты.

Отсюда х= 1452*36/484 = 108 г.

Ответ: образуется 108 г воды.

3. В результате реакции, термохимическое уравнение которой

израсходовано 80 г серы. Определите количество теплоты, которое выделится при этом (в кДж). (Запишите число с точностью до целых).

Решение.

Из термохимического уравнения видно, что при сгорании 1 моль серы выделится 296 кДж теплоты. Масса 1 моль серы равна 32 г. Составляем простую пропорцию:

при сгорании 32 г серы выделится 296 кДж теплоты,

при сгорании 80 г серы выделится х кДж теплоты.

Отсюда х= 80*296/32 = 740 кДж.

Ответ: выделится 740 кДж теплоты.

Экзотермические и эндотермические реакции.

Химическая реакция заключается в разрыве одних и образовании других связей,поэтому она сопровождается выделением или поглощением энергии в виде теплоты,света, работы расширения образовавшихся газов.

По признаку выделения или поглощения теплоты реакции делятся на экзотермические и эндотермические.

— химическая реакция, при которой происходит выделение теплоты.

Например, в реакции горения метана

выделяется столько теплоты, что метан используется как топливо.

Тот факт, что в этой реакции выделяется теплота, можно отразить в уравненииреакции:

Это так называемое

Здесь символ «+Q» означает,что при сжигании метана выделяется теплота. Эта теплота называется

Термохимическое уравнение реакции

— уравнение реакции, включающее тепловой эффект реакции, рассчитанный на количества вещества, задаваемые коэффициентами этого уравнения.

Эндотермическая реакция — химическая реакция, при которой происходит поглощение теплоты.

Тепловой эффект таких реакций отрицательный.

Наряду с тепловым эффектом термохимические процессы очень часто характеризуют разностью энтальпий ∆H продуктов реакции и исходных веществ.

— это определенное свойство вещества, оно является мерой энергии, накапливаемойвеществом при его образовании.

Процессы, протекающие при постоянном давлении,встречаются гораздо чаще, чем те, которые протекают при постоянном объеме, так как большинство из них проводится в открытых сосудах. Доказано, что в химических процессах, протекающих при постоянном давлении, выделившееся (или поглощенное) тепло есть мера уменьшения (или соответственно увеличения) энтальпии реакции ∆ H.

При экзотермических реакциях , когда тепло выделяется, ∆Н отрицательно. При эндотермических реакциях (тепло поглощается) и ΔH положительно.

Термохимические уравнения.

На первых этапах изучения химии вы часто пользовались равным по абсолютной величине и противоположным по знаку обозначением,например:

где Q — количество выделенной теплоты. Если использовать энтальпию (характеристику энергосодержания системы), то это уравнение следует записать иначе:

В справочных таблицах обычно приводят не значениявеличины Q, а значения величины ∆H, измеренные приопределенных условиях (чаще всего при 298 К); их обозначают ∆H₀.

Теплота образования химических соединений.

Теплотой образования соединения называется количество теплоты, которое выделяется или поглощаетсяпри образовании одного моля химического соединения из простых веществ пристандартных условиях (р = 10 5 Па, T = 298 К).

Тепловые эффекты химической реакции. Основные законы термохимии.

Количество теплоты, которое выделяется или поглощается врезультате реакций между определенными количествами реагентов, называют тепловым эффектом химическойреакции и обычно обозначают символом Q.

Она измеряется в кДж/моль. Согласно этому определению , теплота образования простого вещества при стандартныхусловиях равна О.

вещества называется тепловой эффект сгорания 1 моля этого вещества

Изменение энтальпии ∆Н зависит отдавления и температуры. Поэтому для того, чтобы облегчить сравнениетермохимических данных для различных реакций, были приняты определенныестандартные состояния (условия).

При написании термохимических уравнений твердое вещество, жидкость и газобязательно обозначаются символами (тв), (ж) и (г) соответственно, посколькуизменение энтальпии зависит от агрегатного состояния реагирующих веществ ипродуктов реакции.

для газа — состояние чистого газа при 10 5 Па;

для жидкости — состояние чистой жидкости при 10 5 Па;

для твердого вещества — наиболее устойчивое при давлении 10 5 Па кристаллическое состояние, например графит у углерода, ромбическая сера у серы и т. п.

Стандартное состояние всегда относится к 298 К.

Так, например,термохимическое уравнение образования воды из водорода и кислорода записываетсяследующим образом:
Значение 286 кДж является теплотой образования воды встандартных условиях и означает, что при образовании 1 моля воды выделяется 286 кДж теплоты: Отметим, что значение теплоты образования газообразнойводы уже будет иным.

Закон Гесса и его следствия.

Важнейшим законом, на котором основано большинство термохимических расчетов, является закон Гесса (его называют также законом суммы тепловых эффектов).

Тепловой эффект химической реакции зависит от состояния исходных веществ и продуктов реакции, но не зависит от промежуточных стадий реакций.

Энергия в химических реакциях

Содержание:

Энергия Гиббса (или потенциал Гиббса) — это величина, показывающая изменение энергии в ходе химической реакции. G = U + PV — TS, где U — внутренняя энергия, P — давление, V — объем, T — абсолютная температура, S — энтропия. В химических процессах одновременно действуют два противоположных фактора — энтропийный (T·ΔтS) иэнтальпийный (ΔтH).

На странице -> решение задач по химии собраны решения задач и заданий с решёнными примерами по всем темам химии.

Энергия в химических реакциях

Химическая энергия — потенциал вещества трансформируется в химической реакции или трансформирует другие вещества.

Горение топлива и выделение энергии

Вспомните: топливо, горение, окисление, медленное окисление, пожары. В
каких регионах Казахстана добывают газ, каменный уголь и нефть?

Топливо – горючие вещества, основным компонентом которых является углерод. Топливо используется для получения при его сжигании тепловой энергии, а также в качестве сырья в химической промышленности.

По агрегатному состоянию топливо делится на твердое, жидкое и газообразное; по происхождению – на природное и искусственное.

Природные виды топлива используются в том виде, в каком они добываются. К ним относятся каменные и бурые угли, природные газы, древесина, горючие сланцы, торф. К другой подгруппе топлива (искусственные) относятся продукты переработки природных топлив (бензин, керосин, лигроин, мазут).

Все виды топлива состоят из одних и тех же элементов. Разница в них заключается в процентном содержании этих элементов. Топливо состоит из двух групп элементов. В первую группу входят элементы, которые горят или же поддерживают горение, такие как: углерод, водород, сера, кислород. А во вторую входит элемент – азот, который и не горит и не поддерживает горение.

При сжигании любого вида топлива образуются оксиды. Например, при сгорании угля и углеродсодержащего топлива образуется углекислый газ, оксид углерода (II) и другие вещества:

где Q – тепловая энергия.

Виды топлива отличаются друг от друга по количеству выделяемого тепла при полном сгорании. Основным качественным показателем любого топлива является теплотворная способность топлива.

Теплотворной способностью топлива называется количество тепла, которое выделяется при полном сгорании 1 м3 газообразного или 1 кг твердого топлива. Теплотворная способность каменного угля 7000 ккал/кг, мазута –10 000 ккал/кг, природного газа – до 15 000 ккал/ При сжигании 1 кг угля выделяется в 3 раза, нефти в 4 раза, водорода в 10 раз больше тепла
по сравнению с древесиной такой же массы. Чем выше теплотворная способность топлива, тем оно ценнее, так как для получения одного и того же количества тепла его потребуется меньше.

Все виды топлива можно рассматривать как продукт разложения (в отсутствие воздуха), и преобразования растительного и животного мира под воздействием высокого давления толстого слоя земли.

Твердое топливо

К естественным твердым видам топлива относятся: древесина, каменный уголь, антрацит, торф, сланец. К искусственным – кокс, пылевидный уголь, древесный уголь.

При обработке каменного угля в специальных печах без доступа воздуха при температуре 1000 – 1100°С получают кокс. Кокс является топливом в металлургических доменных печах. Древесный уголь получают в специальных печах. Он является лучшим топливом для кузнечных горнов. В нем не содержится золы и практически отсутствует сера.

Жидкое топливо

К естественным жидким видам топлива относят нефть.
Но сырую нефть, как топливо в печах не применяют. А применяют продукты
переработки:

легкий бензин, авиационное топливо.
тяжелый бензин (топливо для автотранспорта).
керосин (дизельное, котельное топливо и для реактивных самолетов).
мазут – остаток перегонки нефти, применяют как котельное топливо.

Газовое топливо – выделяется из земли через естественные выходы буровых скважин. В настоящее время они находят широкое применение в промышленности и в быту.

А искусственное газовое топливо получают путем газификации твердых видов топлива в газогенераторах или как побочный продукт при коксовании угля. Теплотворная способность генераторного газа зависит от вида твердого топлива, из которого получен газ, и от способа газификации. Например, у торфяного генераторного газа теплотворная способность от 1500 до 1600 ккал/, а у каменноугольного генераторного газа – от 1200 до 1400 ккал/.

Водород – топливо будущего, он имеет массу преимуществ по сравнению с другими видами топлива.

Водород сгорает намного эффективнее, не имеет вредных выбросов. Самое главное – при сгорании водорода образуется природное вещество – вода. Природа не получит никакого вреда, т. е. он кроме эффективности еще и экологичен!

Водород – легко возобновляемое топливо, т. к. его можно получить из воды.
Он может быть использован во всех без исключения отраслях современного производства и транспорта.

Тогда почему же он не получил широкого внедрения и применения? Этому есть серьезные причины:

– технология получения (электролиз);
– способность хранения (занимают большой объем);
– взрывоопасен (дает «гремучую смесь» с кислородом).
Глобальное потепление – это постепенный подъем температуры на Земле.

Глобальное потепление является результатом скопления в атмосфере избыточного количества углекислого газа. Этот газ удерживает солнечное тепло и повышает температуру на Земле.

Земная атмосфера состоит из газов, которые удерживают тепловую энергию, приходящую от Солнца. Без этих газов солнечное тепло попросту уходило бы в Космос и на Земле было бы гораздо холоднее. Эти газы еще называют парниковыми, поскольку они удерживают тепло в атмосфере во многом так же, как тепло накапливается в парнике (парниковый эффект).

Однако равновесие этих газов было нарушено человеческой деятельностью, например, сжиганием горючих ископаемых (каменного угля и нефти), и сейчас в атмосфере гораздо больше углекислого газа. Он удерживает больше тепла, чем требуется Земле.

Ученые предсказывают, что к 2100 году средняя температура земной поверхности повысится на 1–5 градусов по Цельсию. Это глобальное потепление станет следствием парникового эффекта – образования газового слоя, задерживающего солнечную энергию в атмосфере Земли. Повышение температуры, в свою очередь, может повлечь за собой повышение уровня Мирового океана и помимо наводнений привести к очень резким переменам погоды на нашей планете.

Природные горючие богатства отличаются исчерпаемостью и не восстанавливаются. К тому же применение топлива в таких больших масштабах приводит к парниковому эффекту, потеплению и изменению климата. Поэтому человечество обеспокоено состоянием в этой области и собирается переходить на возобновляемые виды энергии солнца, ветра, воды. Глобальному вопросу современности была посвящена Всемирная выставка в Астане
(ЭКСПО–2017), которая прошла с 10 июня по 10 сентября 2017 года. На ней все страны-участницы продемонстрировали свои инновационные технологии и достижения в этой сфере.

Экзотермические и эндотермические реакции, термохимические уравнения

Вспомните о реакциях, где выделяется тепло.

Все химические реакции протекают в различных условиях. Некоторые реакции идут с выделением теплоты, самопроизвольно (например горение бензина, керосина, газа), а некоторые требуют постоянного притока тепла (например, приготовление пищи).

Реакции, идущие с выделением тепла, называются экзотермическими, а с поглощением тепла – эндотермическими (от греческого экзо – внешний, эндо – внутренний).

Количество тепла, выделяющегося или поглощающегося при химической реакции, называется тепловым эффектом. Единицей его измерения является джоуль (Дж) или килоджоуль (кДж). Уравнения химических реакций, в которых указаны значения тепловых эффектов называются термохимическими. Тепловые эффекты реакций зависят от агрегатного состояния веществ, которое в термохимических уравнениях указывается в скобках.

Зная значения тепловых эффектов реакций, можно управлять ходом этих реакций.

Рассмотрим величины теплоты образования 1 моля воды в жидком и газообразном состояниях:

Теплота образования – это тепло, которое выделяется или поглощается при образовании 1 моля сложного вещества из простых веществ:

Из этого примера видно, что величина теплоты образования воды в разных агрегатных состояниях различна. Эти значения даны при стандартных условиях (t = 25°С, p = 101,3 кПа).

Каждое вещество располагает определенным запасом энергии, которая называется химической энергией. В химических реакциях она может превращаться в другие виды энергии (тепловую, световую, электрическую и т. д.) всегда в соответствии с законом сохранения и превращения энергии.

Изменение энергии с точки зрения кинетической теории частиц

Химические реакции протекают с выделением или поглощением тепла. А теплота является мерой хаотического движения частиц. Кинетическая теория исследует процессы, происходящие в веществе за счет движений частиц. Эта идея была предложена еще 460–360 лет до н. э. древнегреческим философом Демокритом.

Все вещества до реакции обладают определенным запасом внутренней энергии. А эта энергия слагается из кинетической и потенциальной энергии частиц. Кинетическая энергия обусловлена энергией поступательного, вращательного движения молекул, а потенциальная энергия – силами притяжения и отталкивания частиц.

Химическая реакция происходит за счет разрыва одних связей и образования новых. Происходит перегруппировка частиц, составляющих исходные вещества, что сопровождается выделением или поглощением энергии в виде тепла.

Экзотермическая, эндотермическая реакции, тепловой эффект, теплота образования.

Лабораторный опыт №4
Химические реакции, сопровождающиеся изменением энергии

Цель: исследовать химические процессы, которые идут с изменением

Обратите внимание: Будьте осторожны при работе с растворами кислот и щелочей.

Опыт А. Экзотермические реакции.

Ход работы:
1. Отмерьте в цилиндре по 25 мл растворов гидроксида натрия и соляной кислоты.
2. Измерьте их температуру.
3. Быстро налейте их в химический стакан и отметьте максимальную температуру.

Опыт б. Эндотермические реакции.

Свежеприготовленный осадок осторожно нагревают на пламени спиртовки.

Расчеты по термохимическим уравнениям

Термохимические уравнения широко используются при выполнении термохимических расчётов для того, чтобы: определить количество теплоты, выделяющейся или поглощающейся в результате реакции, если известны её тепловой эффект и химическое количество (масса, объём) одного из участников реакции.

Определение количества выделяемого или поглощаемого тепла по массе (количеству, объему) вещества

1. Если при окислении 1 моль глюкозы в организме человека выделилось 2870 кДж тепла, какое количество тепла выделится при окислении 40 г глюкозы?

Определение массы вещества, вступившего в реакцию, по количеству выделившегося или поглощенного тепла

1. Какая масса карбоната кальция разложилась и сколько образовалось оксида кальция и диоксида углерода, если в результате реакции поглотилось 1064,4 кДж тепла

Составление термохимического уравнения реакции по массе реагирующих веществ и по количеству поглощенного или выделившегося тепла

Составьте термохимическое уравнение реакции, если в результате горения 16 г серы выделилось 148,5 кДж тепла.

При сгорании 16 г серы выделяется 148,5 кДж теплоты.
При сгорании 32 г серы выделяется х кДж теплоты.
16 г S : 148,5 кДж = 32 г S : х кДж

• 1. Реакции, идущие с выделением тепла, называются экзотермическими, а с поглощением — эндотермическими.
• 2. Термохимические уравнения — это химические уравнения, в которых указаны значения тепловых эффектов (Q).
• 3. Теплота образования — это тепло, которое выделяется или поглощается при образовании 1 моль сложного вещества из простых веществ.

Услуги по химии:

Лекции по химии:

Лекции по неорганической химии:

Лекции по органической химии:

Присылайте задания в любое время дня и ночи в ➔

Официальный сайт Брильёновой Натальи Валерьевны преподавателя кафедры информатики и электроники Екатеринбургского государственного института.

Все авторские права на размещённые материалы сохранены за правообладателями этих материалов. Любое коммерческое и/или иное использование кроме предварительного ознакомления материалов сайта natalibrilenova.ru запрещено. Публикация и распространение размещённых материалов не преследует за собой коммерческой и/или любой другой выгоды.

Сайт предназначен для облегчения образовательного путешествия студентам очникам и заочникам по вопросам обучения . Наталья Брильёнова не предлагает и не оказывает товары и услуги.