Тепловые эффекты химических реакций • По каким признакам судят о протекании химической реакции?ес • Вспомните из курса физики, как называют прибор для измерения поводны количества теплоты. • Как рассчитать молярную массу вещества? Одним из признаков протекания химической реакции является выде- ление тепла и света, например, при горении — взаимодействии с ки- слородом (рис. 1). Для начала горения требуется предварительное нагре- вание (нагревание служит как бы толчком), а затем реакция протекает самопроизвольно и выделяется большое количество теплоты. Определение Реакции, протекающие с выделением теплоты, называют ЭКЗОТЕРМИ- ЧЕСКИМИ РЕАКЦИЯМИ (от греч. «экзо» - наружу). Известны и такие реакции, которые протекают с поглощением тепло- ты или другого вида энергии. Например, известняк СаСО3 превращает- ся в жжёную известь СаО при непрерывном нагревании в течение всего процесса разложения. Вода разлагается в результате притока элек- трической энергии, которая необходима не только для возникновения реакции, но и для её дальнейшего протекания. Определение Реакции, протекающие с поглощением энергии, называют ЭНДОТЕРМИ- ЧЕСКИМИ РЕАКЦИЯМИ (от греч. «эндо» - внутрь). На практике химические реакции использу- ют не только для получения различных ве- ществ, но и как источник энергии. Поэтому необходимо научиться рассчитывать количест- во выделяющейся или поглощающейся в виде теплоты энергии по уравнениям химических реакций с учётом экспериментальных данных. При составлении химических уравнений выделение или поглощение теплоты условно обозначают знаком 2: С(тв.) + 02(г.) = С02(г.) + Q Q - Рис. 1. Горение магния 2HgO(TB.) = 2Hg(x.) + O2(r.) Определение Количество теплоты, которое выделяется или поглощается при химической реакции, называют ТЕПЛОВЫМ ЭФФЕКТОМ РЕАКЦИИ. Тепловой эффект реакции может быть измерен с помощью калори- метра. Вместо в уравнение реакции можно подставить численное зна- чение теплового эффекта: С(тв.) + 02(г.) = СО2(г.) + 402,24 кДж 2HgO(TB.) = 2Hg(x.) + O2(r.) · - 180 кДж Определение Химические уравнения, в которых указывается тепловой эффект, называют ТЕРМОХИМИЧЕСКИМИ УРАВНЕНИЯМИ. В термохимических уравнениях, в отличие от обычных химических уравнений, обязательно указывают агрегатное состояние вещества (твёрдое, жидкое, газообразное). Расчёты по термохимическим уравнениям. Используя данные о тепловых эффектах химических реакций, можно производить различные расчёты. Задача. При взаимодействии 7 г железа с избытком серы выделилось 12,15 кДж. На основании этих данных составьте термохимическое урав- нение реакции. Решение. Находим, сколько выделяется теплоты при взаимодей- ствии 1 моль железа (M(Fe) = 56 г/моль) с серой. При взаимодействии 7 г Fe выделилось 12,15 кДж. При взаимодействии 56 г Fe выделилось х кДж. 7 г : 56 г = 12,15 кДж : х кДж x= 56 12,15 7 = 97,2 (кДж) Записываем термохимическое уравнение: Ге(тв.) + Ѕ(тв.) = FeS(тв.) + 97,2 кДж Превращение и сохранение энергии при химических реакциях. Вам уже известно, что под действием постоянного тока вода разлагается. В виде термохимического уравнения этот процесс можно записать так: постоянный ток 2Н20(ж.) 2Н2(г.)1 + 02(г.)↑ - 484 кДж Энергия, которая в этом процессе поглощается, не исчезает. Она ак- кумулируется в образующихся веществах — в кислороде и водороде. Это означает, что полученные кислород О2 и водород Н2 на 484 кДж богаче энергией, чем исходное вещество - вода Н2О. В том, что это действи- тельно так, можно убедиться, проделав обратную реакцию, т. е. путём сжигания водорода получить воду. При этом выделяется такое же коли- чество энергии, которое было затрачено на разложение воды: 2Н2(г.) + 02(г.) = 2Н20(г.) + 484 кДж В соответствии с законом сохранения и превращения энергии выде- ляющаяся при химических реакциях энергия может быть преобразована в другие виды энергии. Так, при сжигании топлива на теплоэлектро- станциях часть выделяющейся энергии преобразуется в электрическую. Реакции экзотермические и эндотермические. Тепловой эффект реакции. Термохимические уравнения реакций. Закон сохранения и превращения энергиини найтеп • Подумай, ответь, выполни... 1. Составьте краткий план-конспект параграфа. XNXT Tox 2. Какие данные нужно обязательно указывать при составлении тер- мохимических уравнений? Поясните на конкретных примерах. 3. Какое количество теплоты выделится при сжигании 100 л водоро- да, взятого при нормальных условиях, в избытке кислорода? Термохи- мическое уравнение реакции: 2Н2(г.) + 02(г.) = 2H2O(г.) + 484 кДж 4. Вычислите, сколько сгорело угля, если при этом выделилось 33 520 кДж теплоты.