1. feladat.
szerinti 560 ml (n.s.) acetilén égetésekor termokémiai egyenlet:
2C 2H 2 (G) + 5O 2 (G) = 4CO 2 (G) + 2H 2 O (G) + 2602,4 kJ
állt ki:
1) 16,256 kJ; 2) 32,53 kJ; 3) 32530 kJ; 4) 16265 kJ
Adott:
acetilén térfogata: V(C 2 H 2) = 560 ml.
Keresse: a felszabaduló hőmennyiség.
Megoldás:
A helyes válasz kiválasztásához a legkényelmesebb a feladatban keresett mennyiség kiszámítása és összehasonlítása a javasolt lehetőségekkel. A termokémiai egyenlet segítségével történő számítás nem különbözik a hagyományos reakcióegyenlet segítségével történő számítástól. A reakció felett feltüntetjük az állapotbeli adatokat és a szükséges mennyiségeket, a reakció alatt - ezek összefüggéseit az együtthatók szerint. A hő az egyik szorzat, ezért ennek számértékét együtthatónak tekintjük.
A kapott választ a javasolt lehetőségekkel összevetve azt látjuk, hogy a 2. számú válasz megfelelő.
Egy kis trükk, amely a figyelmetlen tanulókat a 3. számú helytelen válaszhoz vezette, az acetilén térfogatának mértékegységei voltak. A feltételben milliliterben megadott térfogatot literre kellett átszámítani, mivel a moláris térfogatot (l/mol) mérték.
Időnként előfordulnak olyan problémák, amikor a termokémiai egyenletet önállóan kell összeállítani a képződéshő értékével összetett anyag.
Probléma 1.2.
Az alumínium-oxid képződéshője 1676 kJ/mol. Határozza meg annak a reakciónak a termikus hatását, amelyben, amikor az alumínium kölcsönhatásba lép az oxigénnel,
25,5 g A1 2 O 3.
1) 140 kJ; 2) 209,5 kJ; 3) 419 kJ; 4) 838 kJ.
Adott:
alumínium-oxid képződési hője: Qrev (A1 2 O 3) = = 1676 kJ/mol;
a kapott alumínium-oxid tömege: m(A1 2 O 3) = 25,5 g.
Find: termikus hatás.
Megoldás:
Az ilyen típusú problémákat kétféleképpen lehet megoldani:
I. módszer
A definíció szerint egy összetett anyag képződéshője a hőhatás kémiai reakció ennek az összetett anyagnak 1 móljának képződése egyszerű anyagokból.
Felírjuk az alumínium-oxid képződésének reakcióját A1-ből és O2-ből. Az együtthatók elrendezésénél a kapott egyenletben figyelembe vesszük, hogy az A1 2 O 3 előtt kell lennie egy együtthatónak "1"
, ami az 1 mólban lévő anyag mennyiségének felel meg. Ebben az esetben a feltételben megadott képződéshőt használhatjuk:
2A1 (TV) + 3/2O 2(g) -----> A1 2 O 3 (TV) + 1676 kJ
Termokémiai egyenletet kaptunk.
Ahhoz, hogy az A1 2 O 3 együtthatója „1” maradjon, az oxigén együtthatójának törtnek kell lennie.
Termokémiai egyenletek írásakor a törtegyütthatók megengedettek.
Kiszámoljuk azt a hőmennyiséget, amely 25,5 g A1 2 O 3 képződése során szabadul fel:
Készítsünk arányt:
25,5 g A1 2 O 3 átvételekor x kJ szabadul fel (állapottól függően)
102 g A1 2 O 3 befogadásakor 1676 kJ szabadul fel (az egyenlet szerint)
A 3-as válasz megfelelő.
Az utolsó feladat megoldása során az Egységes Államvizsga feltételei között nem lehetett termokémiai egyenletet létrehozni. Tekintsük ezt a módszert.
II módszer
A képződéshő meghatározása szerint 1 mol A1 2 O 3 keletkezésekor 1676 kJ szabadul fel. 1 mól A1 2 O 3 tömege 102 g, ezért az arány kiszámítható:
102 g A1 2 O 3 keletkezésekor 1676 kJ szabadul fel
x kJ szabadul fel, ha 25,5 g A1 2 O 3 képződik
A 3-as válasz megfelelő.
Válasz: Q = 419 kJ.
Probléma 1.3.
Ha egyszerű anyagokból 2 mol CuS keletkezik, 106,2 kJ hő szabadul fel. Amikor 288 g CuS képződik, hő szabadul fel a következő mennyiségben:
1) 53,1 kJ; 2) 159,3 kJ; 3) 212,4 kJ; 4) 26,6 kJ
Megoldás:
Keresse meg a 2 mol CuS tömegét:
m(СuS) = n(СuS) . M(CuS) = 2. 96 = 192 g.
A feltétel szövegében a CuS anyag mennyiségének értéke helyett ennek az anyagnak 2 mól tömegét helyettesítjük, és megkapjuk a kész arányt:
amikor 192 g CuS képződik, 106,2 kJ hő szabadul fel
288 g CuS keletkezésekor hő szabadul fel a mennyiségben x kJ.
A 2-es számú válasz megfelelő.
A második típusú probléma megoldható a térfogati viszonyok törvényével és anélkül is. Nézzük meg mindkét megoldást egy példa segítségével.
Feladatok a térfogati viszonyok törvényének alkalmazásához:
Probléma 1.4.
Határozza meg az oxigén térfogatát (n.o.), amely 5 liter szén-monoxid elégetéséhez szükséges (n.o.).
1) 5 liter; 2) 10 liter; 3) 2,5 liter; 4) 1,5 l.
Adott:
szén-monoxid térfogata (n.s.): VCO) = 5 l.
Keresse meg: oxigén térfogata (nem): V(O 2) = ?
Megoldás:
Először is létre kell hoznia egy egyenletet a reakcióhoz:
2CO + O 2 = 2CO
n = 2 mol n = 1 mol
Alkalmazzuk a térfogati viszonyok törvényét:
Az összefüggést a reakcióegyenletből megtaláljuk, és
V(CO)-t vesszük a feltételből. Mindezeket az értékeket behelyettesítve a térfogati viszonyok törvényébe, kapjuk:
Tehát: V(O 2) = 5/2 = 2,5 l.
A 3-as válasz megfelelő.
A térfogati összefüggések törvényének alkalmazása nélkül a probléma az egyenlet segítségével történő számítással megoldható:
Készítsünk arányt:
5 l CO2 kölcsönhatásba lép x l O2-vel (az állapotnak megfelelően) 44,8 l CO2 lép kölcsönhatásba 22,4 l O2-vel (az egyenlet szerint):
Ugyanezt a 3. számú válaszlehetőséget kaptuk.
A leckék anyagaiból megtudhatja, melyik kémiai reakcióegyenletet nevezzük termokémiainak. A leckét a termokémiai reakcióegyenlet számítási algoritmusának tanulmányozására szánjuk.
Téma: Anyagok és átalakulásaik
Lecke: Számítások termokémiai egyenletekkel
Szinte minden reakció hő felszabadulásával vagy elnyelésével megy végbe. A reakció során felszabaduló vagy elnyelt hőmennyiséget ún kémiai reakció termikus hatása.
Ha a hőhatást egy kémiai reakció egyenletébe írjuk, akkor egy ilyen egyenletet nevezünk termokémiai.
A termokémiai egyenletekben a közönséges kémiai egyenletekkel ellentétben meg kell jelölni az összesítés állapota anyagok (szilárd, folyékony, gáznemű).
Például a kalcium-oxid és a víz közötti reakció termokémiai egyenlete így néz ki:
CaO (s) + H 2 O (l) = Ca (OH) 2 (s) + 64 kJ
A kémiai reakció során felszabaduló vagy elnyelt Q hő mennyisége arányos a reaktáns vagy termék anyagmennyiségével. Ezért termokémiai egyenletek segítségével különféle számítások végezhetők.
Nézzünk példákat a problémamegoldásra.
1. feladat:Határozza meg a 3,6 g víz lebontására fordított hőmennyiséget a vízbomlási reakció TCA-ja szerint:
Ezt a problémát a következő arányokkal oldhatja meg:
36 g víz lebontása során 484 kJ nyelődött el
a bomlás során 3,6 g víz nyelődött el x kJ
Ily módon felírható a reakció egyenlete. A probléma teljes megoldását az 1. ábra mutatja.
Rizs. 1. Az 1. feladat megoldásának megfogalmazása
A probléma úgy is megfogalmazható, hogy a reakcióhoz létre kell hozni egy termokémiai egyenletet. Nézzünk egy példát egy ilyen feladatra.
2. probléma: Ha 7 g vas kölcsönhatásba lép a kénnel, 12,15 kJ hő szabadul fel. Ezen adatok alapján alkossa meg a reakció termokémiai egyenletét.
Felhívom a figyelmet arra, hogy erre a problémára a válasz maga a reakció termokémiai egyenlete.
Rizs. 2. A 2. feladat megoldásának formalizálása
1. Feladat- és gyakorlatgyűjtemény kémiából: 8. évfolyam: tankönyvekhez. P.A. Orzsekovszkij és mások: „Kémia. 8. osztály” / P.A. Orzsekovszkij, N.A. Titov, F.F. Hegel. - M.: AST: Astrel, 2006. (80-84. o.)
2. Kémia: szervetlen. kémia: tankönyv. 8. osztály számára Általános oktatás létesítése /G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. - M.: Oktatás, OJSC „Moszkva Tankönyvek”, 2009. (§23)
3. Enciklopédia gyerekeknek. 17. kötet Kémia / Fejezet. ed.V.A. Volodin, Ved. tudományos szerk. I. Leenson. - M.: Avanta+, 2003.
További webes források
1. Feladatok megoldása: számítások termokémiai egyenletekkel ().
2. Termokémiai egyenletek ().
Házi feladat
1) p. 69 feladat 1.,2 a „Kémia: szervetlen” tankönyvből. kémia: tankönyv. 8. osztály számára Általános oktatás intézmény." /G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. - M.: Oktatás, OJSC „Moszkva Tankönyvek”, 2009.
2) 80-84. o., 241., 245. sz a Kémia feladat- és gyakorlatgyűjteményéből: 8. évfolyam: tankönyvekhez. P.A. Orzsekovszkij és mások: „Kémia. 8. osztály” / P.A. Orzsekovszkij, N.A. Titov, F.F. Hegel. - M.: AST: Astrel, 2006.
Probléma 10.1. A termokémiai egyenlet segítségével: 2H 2 (g) + O 2 (g) = 2H 2 O (g) + 484 kJ, határozza meg a keletkező víz tömegét, ha 1479 kJ energia szabadul fel.
Megoldás. A reakcióegyenletet a következő formában írjuk fel:
Nekünk van
x = (2 mol 1479 kJ) / (484 kJ) = 6,11 mol.
Ahol
m(H2O) = v M = 6,11 mol 18 g/mol = 110 g
Ha a problémafelvetés nem jelzi a reagens mennyiségét, hanem csak egy bizonyos mennyiség (tömeg vagy térfogat) változását jelzi, amely általában anyagkeverékre vonatkozik, akkor célszerű egy további kifejezést bevezetni. ennek a változásnak megfelelő reakcióegyenletbe.
10.2 probléma. 10 literes (N.O.) etán és acetilén elegyhez 10 liter (N.O.) hidrogént adunk. Az elegyet melegített platina katalizátoron engedjük át. Miután a reakciótermékeket a kezdeti feltételekre hoztuk, a keverék térfogata 16 liter lett. Határozza meg tömeghányad acetilént a keverékben.
Megoldás. A hidrogén reagál az acetilénnel, de nem az etánnal.
C 2 H 6 + H 2 2 ≠
C 2 H 2 + 2 H 2 → C 2 H 6
Ebben az esetben a rendszer hangereje eggyel csökken
ΔV = 10 + 10 – 16 = 4 l.
A térfogatcsökkenés annak köszönhető, hogy a termék térfogata (C 2 H 6) kisebb, mint a reagensek (C 2 H 2 és H 2) térfogata.
Írjuk fel a reakcióegyenletet a ΔV kifejezés bevezetésével.
Ha 1 liter C 2 H 2 és 2 liter H 2 reagál, és 1 liter C 2 H 6 képződik, akkor
ΔV = 1 + 2 – 1 = 2 l.
Az egyenletből egyértelmű, hogy
V(C 2 H 2) = x = 2 l.
Akkor
V(C 2 H 6) = (10 - x) = 8 l.
A kifejezésből
m/M = V/V M
nekünk van
m = M V / V M
m(C 2 H 2) = M V / V M= (26 g/mol 2l) / (22,4 l/mol) = 2,32 g,
m(C2H6) = M V / V M,
m(keverék) = m(C2H2) + m(C2H6) = 2,32 g + 10,71 g = 13,03 g,
w (C 2 H 2) = m (C 2 H 2) / m (keverék) = 2,32 g / 13,03 g = 0,18.
10.3. probléma. Egy 52,8 g tömegű vaslemezt réz(II)-szulfát-oldatba helyezünk. Határozza meg az oldott vas tömegét, ha a lemez tömege 54,4 g lesz.
Megoldás. A lemez tömegének változása egyenlő:
Δm = 54,4-52,8 = 1,6 g.
Írjuk fel a reakcióegyenletet. Látható, hogy ha 56 g vas kioldódik a lemezről, akkor 64 g réz rakódik le a lemezen, és a lemez 8 g-mal nehezebb lesz: 
Ez egyértelmű
m(Fe) = x = 56 g 1,6 g / 8 g = 11,2 g.
10.4. probléma. 100 g sósav és salétromsav keverékét tartalmazó oldatban legfeljebb 24,0 g réz(II)-oxidot oldunk. Az oldat bepárlása és a maradék kalcinálása után tömege 29,5 g Írja fel a lezajló reakciók egyenleteit és határozza meg a sósav tömeghányadát az eredeti oldatban!
Megoldás.Írjuk fel a reakcióegyenleteket:
СuО + 2НCl = СuСl 2 + Н 2 O (1)
CuO + 2HNO 3 = Cu(NO 3) 2 + H 2 O (2)
2Сu(NO 3) 2 = 2СuО + 4NO 2 + O 2 (3)
Látható, hogy a 24,0 g-ról 29,5 g-ra való tömegnövekedés csak az első reakcióhoz kapcsolódik, mivel a (2) reakció szerint salétromsavban oldott réz-oxid a (3) reakció során ismét a szövet réz-oxidjává alakult. azonos tömegű. Ha az (1) reakció során 1 mól 80 g tömegű CuO és 1 mól 135 g tömegű CuCl 2 képződik, akkor a tömeg 55 g-mal nő. írjuk fel újra az (1) egyenletet, hozzáadva a Δm kifejezést.
Ez egyértelmű
m(HCl) = x = 73 g 5,5 g / 55 g = 7,3 g.
Keresse meg a sav tömeghányadát:
w(HCl) = m(HCl) / m oldat =
= 7,3 g/100 g = 0,073.
Válasz: 618,48 kJ
Írjuk fel a reakcióegyenletet:
CO (g) + 3H 2 (g) > CH 4 (g) + H 2 O (g)
Számítsuk ki ennek a reakciónak az entalpiájának változását:
Így az egyenlet a következőképpen alakul:
CO(g) + 3H2(g) > CH4(g) + H2O(g) + 206,16 kJ
Ez az egyenlet 1 mol vagy 22,4 liter (n.s.) metán képződésére érvényes. Ha 67,2 liter vagy 3 mol metán keletkezik, az egyenlet a következőképpen alakul:
Válasz: a) 118,78 J/(mol K); b) - 3,25 J/(mol K)
a) Amikor a víz gőzzé alakul, megnő a rendszer entrópiája.
Max Planck 1911-ben a következő posztulátumot javasolta: egy tiszta anyag megfelelően kialakított kristályának entrópiája abszolút nullánál nulla. Ez a posztulátum a statisztikai termodinamikával magyarázható, amely szerint az entrópia egy rendszer mikroszintű rendezetlenségének mértéke:
ahol W a rendszer adott körülmények között rendelkezésére álló különböző állapotok száma, vagy a rendszer makroállapotának termodinamikai valószínűsége; R = 1,38,10-16 erg/deg - Boltzmann-állandó.
Nyilvánvaló, hogy a gáz entrópiája jelentősen meghaladja a folyadék entrópiáját. Ezt a számítások is alátámasztják:
H2O(l)< H2O(г)
Cgraph. > Salm.
S°prot. = 2,44-5,69 = -3,25 J/mol*K
Az entrópia mennyiségi változására vonatkozó következtetés a fázis- és allotróp átalakulások során, mivel az entrópia jellemzi a rendszer rendezetlenségét, majd allotróp transzformációk során, ha a rendszer rendezettebbé válik (in ebben az esetben a gyémánt keményebb és erősebb, mint a grafit), akkor a rendszer entrópiája csökken. Fázisátalakítások során: amikor egy anyag szilárd, folyékony fázisból gáznemű fázisba megy át, a rendszer kevésbé rendeződik, az entrópia megnő és fordítva.
