Tarefa 1.
Ao queimar 560 ml (n.s.) de acetileno de acordo com equação termoquímica:
2C 2 H 2 (G) + 5O 2 (G) = 4CO 2 (G) + 2H 2 O (G) + 2.602,4 kJ
destacou-se:
1) 16,256kJ; 2) 32,53kJ; 3) 32.530 kJ; 4) 16265kJ
Dado:
volume de acetileno: V(C 2 H 2) = 560 ml.
Encontre: a quantidade de calor liberada.
Solução:
Para selecionar a resposta correta, é mais conveniente calcular a quantidade procurada no problema e compará-la com as opções propostas. O cálculo usando uma equação termoquímica não é diferente do cálculo usando uma equação de reação convencional. Acima da reação indicamos os dados da condição e as quantidades necessárias, abaixo da reação - suas relações de acordo com os coeficientes. O calor é um dos produtos, por isso consideramos seu valor numérico como um coeficiente.

Comparando a resposta recebida com as opções propostas, vemos que a resposta nº 2 é adequada.
Um pequeno truque que levou alunos desatentos à resposta incorreta nº 3 foram as unidades de medida do volume de acetileno. O volume indicado na condição em mililitros teve que ser convertido para litros, pois o volume molar é medido em (l/mol).

Ocasionalmente existem problemas em que a equação termoquímica deve ser compilada independentemente usando o valor do calor de formação substância complexa.

Problema 1.2.
O calor de formação do óxido de alumínio é 1676 kJ/mol. Determine o efeito térmico da reação na qual, quando o alumínio interage com o oxigênio,
25,5 g de A1 2 O 3.
1) 140kJ; 2) 209,5kJ; 3) 419kJ; 4) 838kJ.
Dado:
calor de formação de óxido de alumínio: Qrev (A1 2 O 3) = = 1676 kJ/mol;
massa do óxido de alumínio resultante: m(A1 2 O 3) = 25,5 g.
Encontrar: efeito térmico.
Solução:
Este tipo de problema pode ser resolvido de duas maneiras:
Método I
De acordo com a definição, o calor de formação de uma substância complexa é o efeito térmico reação química formação de 1 mol desta substância complexa a partir de substâncias simples.
Anotamos a reação de formação do óxido de alumínio a partir de A1 e O2. Ao organizar os coeficientes na equação resultante, levamos em consideração que antes de A1 2 O 3 deve haver um coeficiente "1" , que corresponde à quantidade de substância em 1 mol. Neste caso, podemos utilizar o calor de formação especificado na condição:
2A1 (TV) + 3/2O 2(g) -----> A1 2 O 3(TV) + 1676 kJ
Obtivemos a equação termoquímica.
Para que o coeficiente de A1 2 O 3 permaneça igual a “1”, o coeficiente de oxigênio deve ser fracionário.
Ao escrever equações termoquímicas, são permitidos coeficientes fracionários.
Calculamos a quantidade de calor que será liberada durante a formação de 25,5 g de A1 2 O 3:

Vamos fazer uma proporção:
ao receber 25,5 g de A1 2 O 3, x kJ é liberado (conforme condição)
ao receber 102 g de A1 2 O 3, 1676 kJ são liberados (de acordo com a equação)

A resposta número 3 é adequada.
Ao resolver o último problema nas condições do Exame Estadual Unificado, foi possível não criar uma equação termoquímica. Vamos considerar este método.
Método II
De acordo com a definição de calor de formação, 1.676 kJ são liberados quando 1 mol de A1 2 O 3 é formado. A massa de 1 mol de A1 2 O 3 é 102 g, portanto, a proporção pode ser feita:
1676 kJ são liberados quando 102 g de A1 2 O 3 são formados
x kJ é liberado quando 25,5 g de A1 2 O 3 são formados

A resposta número 3 é adequada.
Resposta: Q = 419 kJ.

Problema 1.3.
Quando 2 moles de CuS são formados a partir de substâncias simples, 106,2 kJ de calor são liberados. Quando 288 g de CuS são formados, o calor é liberado na quantidade de:
1) 53,1kJ; 2) 159,3kJ; 3) 212,4kJ; 4) 26,6kJ
Solução:
Encontre a massa de 2 mol CuS:
m(СuS) = n(СuS) . M(CuS) = 2. 96 = 192g.
No texto da condição, em vez do valor da quantidade da substância CuS, substituímos a massa de 2 moles desta substância e obtemos a proporção final:
quando 192 g de CuS são formados, 106,2 kJ de calor são liberados
quando 288 g de CuS são formados, o calor é liberado na quantidade X kJ.

A resposta número 2 é adequada.

O segundo tipo de problema pode ser resolvido tanto com a ajuda da lei das relações volumétricas quanto sem usá-la. Vejamos ambas as soluções usando um exemplo.

Tarefas para aplicação da lei das relações volumétricas:

Problema 1.4.
Determine o volume de oxigênio (n.o.) que será necessário para queimar 5 litros de monóxido de carbono (n.o.).
1) 5 litros; 2) 10 litros; 3) 2,5 litros; 4) 1,5 litros.
Dado:
volume de monóxido de carbono (n.s.): VCO) = 5 l.
Encontre: volume de oxigênio (não): V(O 2) = ?
Solução:
Primeiro de tudo, você precisa criar uma equação para a reação:
2CO + O 2 = 2CO
n = 2 mols n = 1 mol
Aplicamos a lei das relações volumétricas:

Encontramos a relação a partir da equação de reação, e
Tiramos V(CO) da condição. Substituindo todos esses valores na lei das relações volumétricas, obtemos:

Portanto: V(O 2) = 5/2 = 2,5 l.
A resposta número 3 é adequada.
Sem usar a lei das relações volumétricas, o problema é resolvido por cálculo usando a equação:

Vamos fazer uma proporção:
5 l de CO2 interagem com x l de O2 (de acordo com a condição) 44,8 l de CO2 interagem com 22,4 l de O2 (de acordo com a equação):

Recebemos a mesma opção de resposta nº 3.

Com os materiais da lição você aprenderá qual equação de reação química é chamada de termoquímica. A lição é dedicada ao estudo do algoritmo de cálculo da equação de uma reação termoquímica.

Tópico: Substâncias e suas transformações

Lição: Cálculos usando equações termoquímicas

Quase todas as reações ocorrem com liberação ou absorção de calor. A quantidade de calor liberada ou absorvida durante uma reação é chamada efeito térmico de uma reação química.

Se o efeito térmico estiver escrito na equação de uma reação química, então tal equação é chamada termoquímico.

Nas equações termoquímicas, diferentemente das químicas comuns, é necessário indicar estado de agregação substâncias (sólidas, líquidas, gasosas).

Por exemplo, a equação termoquímica para a reação entre o óxido de cálcio e a água é assim:

CaO (s) + H 2 O (l) = Ca (OH) 2 (s) + 64 kJ

A quantidade de calor Q liberada ou absorvida durante uma reação química é proporcional à quantidade de substância do reagente ou produto. Portanto, utilizando equações termoquímicas, vários cálculos podem ser feitos.

Vejamos exemplos de resolução de problemas.

Tarefa 1:Determine a quantidade de calor gasta na decomposição de 3,6 g de água de acordo com o TCA da reação de decomposição da água:

Você pode resolver esse problema usando a proporção:

durante a decomposição de 36 g de água, 484 kJ foram absorvidos

durante a decomposição 3,6 g de água foram absorvidos x kJ

Desta forma, uma equação para a reação pode ser escrita. A solução completa do problema é mostrada na Fig.

Arroz. 1. Formulação da solução do problema 1

O problema pode ser formulado de tal forma que será necessário criar uma equação termoquímica para a reação. Vejamos um exemplo de tal tarefa.

Problema 2: Quando 7 g de ferro interagem com o enxofre, são liberados 12,15 kJ de calor. Com base nesses dados, crie uma equação termoquímica para a reação.

Chamo a atenção para o fato de que a resposta para esse problema é a própria equação termoquímica da reação.

Arroz. 2. Formalização da solução do problema 2

1. Coleção de problemas e exercícios de química: 8ª série: para livros didáticos. PA Orzhekovsky e outros “Química. 8ª série” / P.A. Orzhekovsky, N.A. Titov, F.F. Hegel. - M.: AST: Astrel, 2006. (p.80-84)

2. Química: inorgânica. química: livro didático. para a 8ª série Educação geral estabelecimento /G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. - M.: Educação, OJSC “Moscow Textbooks”, 2009. (§23)

3. Enciclopédia para crianças. Volume 17. Química / Capítulo. ed.V.A. Volodin, Ved. científico Ed. Eu.Leenson. - M.: Avanta+, 2003.

Recursos adicionais da web

1. Resolução de problemas: cálculos utilizando equações termoquímicas ().

2. Equações termoquímicas ().

Trabalho de casa

1) pág. 69 problemas nº 1,2 do livro “Química: inorgânica. química: livro didático. para a 8ª série Educação geral instituição." /G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. - M.: Educação, OJSC “Moscow Textbooks”, 2009.

2) pp. 80-84 nº 241, 245 da Coleção de problemas e exercícios de química: 8ª série: para livros didáticos. PA Orzhekovsky e outros “Química. 8ª série” / P.A. Orzhekovsky, N.A. Titov, F.F. Hegel. - M.: AST: Astrel, 2006.

Problema 10.1. Usando a equação termoquímica: 2H 2 (g) + O 2 (g) = 2H 2 O (g) + 484 kJ, determine a massa de água formada se 1.479 kJ de energia forem liberados.

Solução. Escrevemos a equação da reação na forma:

Nós temos
x = (2 mol 1479 kJ) / (484 kJ) = 6,11 mol.
Onde
m(H 2 O) = v M = 6,11 mol 18 g/mol = 110 g
Se a definição do problema não indicar a quantidade do reagente, mas apenas relatar uma alteração em uma determinada quantidade (massa ou volume), que, via de regra, se refere a uma mistura de substâncias, então é conveniente introduzir um termo adicional na equação de reação correspondente a esta mudança.

Problema 10.2. A uma mistura de 10 L (N.O.) de etano e acetileno, foram adicionados 10 L (N.O.) de hidrogênio. A mistura foi passada sobre um catalisador de platina aquecido. Depois de levar os produtos da reacção às condições iniciais, o volume da mistura passou para 16 litros. Definir fração de massa acetileno na mistura.

Solução. O hidrogênio reage com o acetileno, mas não com o etano.
C 2 H 6 + H2 2 ≠
C 2 H 2 + 2 H 2 → C 2 H 6
Neste caso, o volume do sistema diminui em
ΔV = 10 + 10 – 16 = 4 l.
A diminuição do volume se deve ao fato do volume do produto (C 2 H 6) ser menor que o volume dos reagentes (C 2 H 2 e H 2).
Vamos escrever a equação da reação introduzindo a expressão ΔV.
Se 1 litro de C 2 H 2 e 2 litros de H 2 reagem e 1 litro de C 2 H 6 é formado, então
ΔV = 1 + 2 – 1 = 2 eu.


Da equação fica claro que
V(C 2 H 2) = x = 2 eu.
Então
V(C 2 H 6) = (10 - x) = 8 eu.
Da expressão
m / M = V / V M
Nós temos
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(C 2 H 6) = M V / V M,
m(mistura) = m(C 2 H 2) + m(C 2 H 6) = 2,32 g + 10,71 g = 13,03 g,
w(C 2 H 2) = m(C 2 H 2) / m(mistura) = 2,32 g / 13,03 g = 0,18.

Problema 10.3. Uma placa de ferro pesando 52,8 g foi colocada em uma solução de sulfato de cobre (II). Determine a massa de ferro dissolvido se a massa da placa for 54,4 g.

Solução. A mudança na massa da placa é igual a:
Δm = 54,4 - 52,8 = 1,6g.
Vamos escrever a equação da reação. Pode-se observar que se 56 g de ferro se dissolverem da placa, então 64 g de cobre serão depositados na placa e a placa ficará 8 g mais pesada:


Está claro que
m(Fe) = x = 56 g 1,6 g / 8 g = 11,2 g.

Problema 10.4. Em 100 g de uma solução contendo uma mistura de ácidos clorídrico e nítrico, dissolvem-se no máximo 24,0 g de óxido de cobre (II). Após a evaporação da solução e calcinação do resíduo, sua massa é de 29,5 g. Escreva as equações para as reações que ocorrem e determine a fração mássica do ácido clorídrico na solução original.

Solução. Vamos escrever as equações de reação:
СuО + 2НCl = СuСl 2 + Н 2 O (1)
CuO + 2HNO 3 = Cu(NO 3) 2 + H 2 O (2)
2Сu(NÃO 3) 2 = 2СuО + 4NO 2 + O 2 (3)
Pode-se observar que o aumento de massa de 24,0 ga 29,5 g está associado apenas à primeira reação, pois o óxido de cobre, dissolvido em ácido nítrico conforme a reação (2), durante a reação (3) voltou a se transformar em óxido de cobre do mesma massa. Se durante a reação (1) 1 mol de CuO pesando 80 g reagir e 1 mol de CuCl 2 pesando 135 g for formado, então a massa aumentará em 55 g Considerando que a massa de 2 moles de HCl é 73 g, iremos. escreva a equação (1) novamente, adicionando a expressão Δm.

Está claro que
m(HCl) = x = 73 g 5,5 g / 55 g = 7,3 g.
Encontre a fração de massa do ácido:
w(HCl) = m(HCl) / m solução =
= 7,3g/100g = 0,073.

Escreva a equação termoquímica para a reação entre CO (g) e hidrogênio, como resultado da formação de CH4 (g) e H2O (g). Quanto calor será liberado durante esta reação se 67,2 litros de metano forem obtidos em condições normais

Resposta: 618,48 kJ

Vamos escrever a equação da reação:

CO (g) + 3H 2 (g) > CH 4 (g) + H 2 O (g)

Vamos calcular a mudança na entalpia desta reação:

Assim, a equação se torna:

CO(g) + 3H2(g) > CH4(g) + H2O(g) + 206,16 kJ

Esta equação é válida para a formação de 1 mol ou 22,4 litros (n.s.) de metano. Quando são formados 67,2 litros ou 3 mol de metano, a equação assume a forma:

• 3CO (g) + 9H 2 (g) > 3CH 4 (g) + 3H 2 O (g) + 618,48 kJ
• 3. A entropia diminui ou aumenta durante as transições: a) água em vapor; b) grafite em diamante? Por que? Calcule ?S°298 para cada transformação. Tire uma conclusão sobre a mudança quantitativa na entropia durante as transformações de fase e alotrópicas

Resposta: a) 118,78 J/(mol K); b) - 3,25 J/(mol K)

a) Quando a água se transforma em vapor, a entropia do sistema aumenta.

Em 1911, Max Planck propôs o seguinte postulado: a entropia de um cristal adequadamente formado de uma substância pura no zero absoluto é zero. Este postulado pode ser explicado pela termodinâmica estatística, segundo a qual a entropia é uma medida da desordem de um sistema no nível micro:

onde W é o número de diferentes estados do sistema disponíveis sob determinadas condições, ou a probabilidade termodinâmica do macroestado do sistema; R = 1,38,10-16 erg/deg - constante de Boltzmann.

É óbvio que a entropia do gás excede significativamente a entropia do líquido. Isso é confirmado pelos cálculos:

H2O(l)< H2O(г)

• ?S°prot. = 188,72 - 69,94 = 118,78 J/mol*K
• b) Quando o grafite se transforma em diamante, a entropia do sistema diminui, pois o número de diferentes estados do sistema diminui. Isso é confirmado pelos cálculos:

Cgráfico. > Salmo.

S°prot. = 2,44 - 5,69 = -3,25 J/mol*K

A conclusão sobre a mudança quantitativa da entropia durante as transformações de fase e alotrópicas, uma vez que a entropia caracteriza a desordem do sistema, então durante as transformações alotrópicas, se o sistema se tornar mais ordenado (em nesse caso o diamante é mais duro e mais forte que o grafite), então a entropia do sistema diminui. Durante as transformações de fase: quando uma substância passa de uma fase sólida líquida para uma fase gasosa, o sistema torna-se menos ordenado e a entropia aumenta e vice-versa.