Тепловой эффект химической реакции. Термохимические уравнения. Расчеты теплового эффекта реакции.Любая химическая реакция сопровождается выделением или поглощением энергии в виде теплоты. По признаку выделения или поглощения теплоты различают экзотермические и эндотермические реакции. Экзотермические реакции – такие реакции, в ходе которых тепло выделяется (+Q). Эндотермические реакции – реакции, при протекании которых тепло поглощается (-Q). Тепловым эффектом реакции (Q) называют количество теплоты, которое выделяется или поглощается при взаимодействии определенного количества исходных реагентов. Термохимическим уравнением называют уравнение, в котором указан тепловой эффект химической реакции. Так, например, термохимическими являются уравнения: Также следует отметить, что термохимические уравнения в обязательном порядке должны включать информацию об агрегатных состояниях реагентов и продуктов, поскольку от этого зависит значение теплового эффекта. Расчеты теплового эффекта реакции Пример типовой задачи на нахождение теплового эффекта реакции: При взаимодействии 45 г глюкозы с избытком кислорода в соответствии с уравнением C6H12O6(тв.) + 6O2(г) = 6CO2(г) + 6H2O(г) + Q выделилось 700 кДж теплоты. Определите тепловой эффект реакции. (Запишите число с точностью до целых.) Решение: Рассчитаем количество вещества глюкозы: n(C6H12O6) = m(C6H12O6) / M(C6H12O6) = 45 г / 180 г/моль = 0,25 моль Т.е. при взаимодействии 0,25 моль глюкозы с кислородом выделяется 700 кДж теплоты. Из представленного в условии термохимического уравнения следует, что при взаимодействии 1 моль глюкозы с кислородом образуется количество теплоты, равное Q (тепловой эффект реакции). Тогда верна следующая пропорция: 0,25 моль глюкозы — 700 кДж 1 моль глюкозы — Q Из этой пропорции следует соответствующее ей уравнение: 0,25 / 1 = 700 / Q Решая которое, находим, что: Q = 2800 кДж Таким образом, тепловой эффект реакции составляет 2800 кДж. Расчёты по термохимическим уравнениям Намного чаще в заданиях ЕГЭ по термохимии значение теплового эффекта уже известно, т.к. в условии дается полное термохимическое уравнение. Рассчитать в таком случае требуется либо количество теплоты, выделяющееся/поглощающееся при известном количестве реагента или продукта, либо же, наоборот, по известному значению теплоты требуется определить массу, объем или количество вещества какого-либо фигуранта реакции. Пример 1 В соответствии с термохимическим уравнением реакции 3Fe3O4(тв.) + 8Al(тв.) = 9Fe(тв.) + 4Al2O3(тв.) + 3330 кДж образовалось 68 г оксида алюминия. Какое количество теплоты при этом выделилось? (Запишите число с точностью до целых.) Решение Рассчитаем количество вещества оксида алюминия: n(Al2O3) = m(Al2O3) / M(Al2O3) = 68 г / 102 г/моль = 0,667 моль В соответствии с термохимическим уравнением реакции при образовании 4 моль оксида алюминия выделяется 3330 кДж. В нашем же случае образуется 0,667 моль оксида алюминия. Обозначив количество теплоты, выделившейся при этом, через x кДж составим пропорцию: 4 моль Al2O3 — 3330 кДж 0,667 моль Al2O3 — x кДж Данной пропорции соответствует уравнение: 4 / 0,667 = 3330 / x Решая которое, находим, что x = 555 кДж Т.е. при образовании 68 г оксида алюминия в соответствии с термохимическим уравнением в условии выделяется 555 кДж теплоты. Пример 2 В результате реакции, термохимическое уравнение которой 4FeS2(тв.) + 11O2(г) = 8SO2(г) + 2Fe2O3(тв.) + 3310 кДж выделилось 1655 кДж теплоты. Определите объем (л) выделившегося диоксида серы (н.у.). (Запишите число с точностью до целых.) Решение В соответствии с термохимическим уравнением реакции при образовании 8 моль SO2 выделяется 3310 кДж теплоты. В нашем же случае выделилось 1655 кДж теплоты. Пусть количество вещества SO2, образовавшегося при этом, равняется x моль. Тогда справедливой является следующая пропорция: 8 моль SO2 — 3310 кДж x моль SO2 — 1655 кДж Из которой следует уравнение: 8 / х = 3310 / 1655 Решая которое, находим, что: x = 4 моль Таким образом, количество вещества SO2, образовавшееся при этом, составляет 4 моль. Следовательно, его объем равен: V(SO2) = Vm ∙ n(SO2) = 22,4 л/моль ∙ 4 моль = 89,6 л ≈ 90 л (округляем до целых, т.к. это требуется в условии.) Больше разобранных задач на тепловой эффект химической реакции можно найти здесь.
