Aus den Unterrichtsmaterialien erfahren Sie, welche Gleichung einer chemischen Reaktion thermochemisch genannt wird. Die Lektion ist dem Studium des Berechnungsalgorithmus für die thermochemische Reaktionsgleichung gewidmet.

Thema: Stoffe und ihre Umwandlungen

Lektion: Berechnungen mit thermochemischen Gleichungen

Fast alle Reaktionen laufen unter Abgabe oder Aufnahme von Wärme ab. Die bei einer Reaktion freigesetzte oder aufgenommene Wärmemenge wird als Wärme bezeichnet thermische Wirkung einer chemischen Reaktion.

Wenn der thermische Effekt in die Gleichung einer chemischen Reaktion geschrieben wird, dann wird eine solche Gleichung aufgerufen thermochemisch.

In thermochemischen Gleichungen wird im Gegensatz zu herkömmlichen chemischen Gleichungen zwangsläufig der Aggregatzustand eines Stoffes (fest, flüssig, gasförmig) angegeben.

Die thermochemische Gleichung für die Reaktion zwischen Calciumoxid und Wasser sieht beispielsweise so aus:

CaO (t) + H 2 O (l) \u003d Ca (OH) 2 (t) + 64 kJ

Die bei einer chemischen Reaktion freigesetzte oder aufgenommene Wärmemenge Q ist proportional zur Stoffmenge des Reaktanten oder Produkts. Daher können unter Verwendung thermochemischer Gleichungen verschiedene Berechnungen durchgeführt werden.

Betrachten Sie Beispiele zur Problemlösung.

Aufgabe 1:Bestimmen Sie die Wärmemenge, die für die Zersetzung von 3,6 g Wasser gemäß der TCA der Reaktion der Wasserzersetzung aufgewendet wird:

Sie können dieses Problem mit dem Verhältnis lösen:

bei der Zersetzung von 36 g Wasser wurden 484 kJ aufgenommen

bei der Zersetzung von 3,6 g Wasser absorbiert x kJ

Damit kann die Reaktionsgleichung aufgestellt werden. Die vollständige Lösung des Problems ist in Abb. 1 dargestellt.

Reis. 1. Formulierung der Lösung von Problem 1

Das Problem kann so formuliert werden, dass Sie eine thermochemische Reaktionsgleichung aufstellen müssen. Betrachten wir ein Beispiel für eine solche Aufgabe.

Aufgabe 2: Die Wechselwirkung von 7 g Eisen mit Schwefel setzte 12,15 kJ Wärme frei. Stellen Sie basierend auf diesen Daten eine thermochemische Gleichung für die Reaktion auf.

Ich mache Sie darauf aufmerksam, dass die Antwort auf dieses Problem die thermochemische Reaktionsgleichung selbst ist.

Reis. 2. Formulierung der Lösung von Problem 2

1. Sammlung von Aufgaben und Übungen in Chemie: 8. Klasse: zum Lehrbuch. PA Orzhekovsky und andere: „Chemie. Klasse 8 / P.A. Orzhekovsky, N.A. Titow, F.F. Hegel. - M.: AST: Astrel, 2006. (S. 80-84)

2. Chemie: anorganisch. Chemie: Lehrbuch. für 8kl. Allgemeines inst. /G.E. Rudzitis, F.G. Feldmann. - M.: Aufklärung, JSC "Moskauer Lehrbücher", 2009. (§23)

3. Enzyklopädie für Kinder. Band 17. Chemie / Kapitel. bearbeitet von V.A. Wolodin, führend. wissenschaftlich ed. I. Leenson. - M.: Avanta+, 2003.

Zusätzliche Webressourcen

1. Problemlösung: Berechnungen nach thermochemischen Gleichungen ().

2. Thermochemische Gleichungen ().

Hausaufgaben

1) mit. 69 Aufgaben №№ 1,2 aus dem Lehrbuch "Chemie: Anorgan. Chemie: Lehrbuch. für 8kl. Allgemeines inst.» /G.E. Rudzitis, F.G. Feldmann. - M .: Bildung, JSC "Moskauer Lehrbücher", 2009.

2) S.80-84 Nr. 241, 245 aus der Aufgaben- und Übungssammlung Chemie: 8. Klasse: zum Lehrbuch. PA Orzhekovsky und andere: „Chemie. Klasse 8 / P.A. Orzhekovsky, N.A. Titow, F.F. Hegel. - M.: AST: Astrel, 2006.

Algorithmus II. Berechnungen nach thermochemischen Gleichungen

Aufgabe II.1.

Welche Wärmemenge wird gemäß der thermochemischen Gleichung bei der Verbrennung von Methan mit einem Volumen von 4,48 Litern (n.o.) freigesetzt?

CH4 +2O2 = CO2 +2 Std2 О+878 kJ

Notieren Sie kurz die Ursache des Problems

Gegeben:Q= +878 kJ

v(CH4 ) = 4,48 l

Finden:Q 1 - ?

CH 4 +2O2 = CO2 +2 Std2 Ö+ Q

4,48 lQ1

CH 4 +2O2 = CO2 +2 Std2 Ach +Q

1 Maulwurf878 kJ

22,4l/Mol

Finden Sie die Menge an Methansubstanz, die ein Volumen von 4,48 Litern einnimmt

n= v/ Vm

n( CH4 )= 4,48l/ 22,4 l / Mol \u003d 0,2 Mol

Berechnen Sie die bei der Verbrennung von Methan freigesetzte Wärmemenge mit einer Stoffmenge von 0,2 mol

Nach der Gleichung:

878 kJ - 1 mol CH4

Nach Bedingung:

Q1 - 0,2 molCH4

Q1 = 175,6 kJ

Formulieren Sie eine Antwort

Bei der Verbrennung von Methan mit einem Volumen von 4,48 l (n.c.) werden 175,6 kJ Wärme freigesetzt

Aufgabe II.2.

Gegeben:Q= +2700 kJ

v(AUS2 H2 ) = 224

Finden:Q 1 - ?

Schreiben Sie die Reaktionsgleichung, unterstreichen Sie die Formeln der Substanzen, die in der Lösung verwendet werden

2 C 2 H 2 + 5 Ö2 = 4 C Ö 2 + 2H2 Ö + Q

Notieren Sie die Daten des Problems und die gesuchten über den Formeln, unter den Formeln - die quantitativen Merkmale, die für Berechnungen gemäß der Gleichung erforderlich sind

224 lQ1

2 C 2 H 2 + 5 Ö2 = 4 CÖ2 + 2 Std2 Ö + Q

1 Maulwurf2700 kJ

44,8 l/mol

Finden Sie die Menge an Acetylensubstanz, die ein Volumen von 224 Litern einnimmt

n= v/ Vm

n( C2 H2 )= 224 l/ 44,8/Mol = 5 Mol

Berechnen Sie die bei der Verbrennung von Acetylen freigesetzte Wärmemenge mit einer Stoffmenge von 5 mol

Nach der Gleichung:

2700 kJ - 1 Mol C2 H2

Nach Bedingung:

Q1 - 5 Mol C2 H2

Q1 = 13500 kJ

Formulieren Sie eine Antwort

Bei der Verbrennung von Acetylen mit einem Volumen von 224 l (n.o.) werden 13500 kJ Wärme freigesetzt

Aufgabe II.3.

Gegeben:Q= +1642 kJ

Finden:m( CH3 COH) - ?

V(CO2 ) - ?

Schreiben Sie die Reaktionsgleichung, unterstreichen Sie die Formeln der Substanzen, die in der Lösung verwendet werden

C H 3 COH + 2 Ö2 = 2 C Ö 2 + 2 Std2 Ö + Q

Notieren Sie die Daten des Problems und die gesuchten über den Formeln, unter den Formeln - die quantitativen Merkmale, die für Berechnungen gemäß der Gleichung erforderlich sind

m - ? 1642 kJ

C H 3 COH + 2 Ö2 = 2 C Ö 2 + 2 Std2 Ö + Q 1 1 Maulwurf2 Maulwurf

Finden Sie relative Molekülmassen, Molmassen von Substanzen, die zur Lösung des Problems verwendet werden

Herr(CH3 COOH) = 12+3*1+12+16*2+1=60

M(CH3 COOH) = 60G/ Maulwurf

Herr(CO2 ) = 12+16*2= 44

M(CO2) = 44 G/ Maulwurf

Berechnen wir die Menge an Essigsäure, bei deren Verbrennung 1642 kJ Wärme freigesetzt wurden

Nach der Gleichung:

821 kJ - 1 molCH3 COH

Nach Bedingung:

1642 kJ - 2molCH3 COH

Berechnen Sie die Masse der Essigsäure, deren Stoffmenge 2 Mol beträgt

m( CH3 COH) = n* M

m( CH3 COH) = 2 mol * 60 g/mol = 120 g

Berechnen Sie die Menge an Kohlenmonoxid (IV), die während der Reaktion gebildet wird

Nach der Gleichung:

2 MolCO2 - 1 molCH3 COH

Nach Bedingung:

4molCO2 - 2molCH3 COH

Lassen Sie uns berechnen, welches Volumen an Kohlenmonoxid (IV) während der Reaktion freigesetzt wurde

V(CO2 ) = Vm*n (CO2)

V(CO2 ) = 22,4*4 Maulwurf= 89,6 l

Formulieren Sie eine Antwort

120 g Essigsäure werden erhalten, wenn 1642 kJ Wärme als Ergebnis der Reaktion freigesetzt werden, das Volumen an Kohlenmonoxid (IV) beträgt 89,6 Liter

Aufgaben zur selbstständigen Lösung.

Aufgabe II.4. Welche Wärmemenge wird bei der Verbrennung von Essigsäure mit einem Volumen von 2,24 Litern (n.o.) gemäß der thermochemischen Gleichung freigesetzt?

CH3 COH + 2 Ö2 = 2 CÖ2 + 2 Std2 Ö+ 821 kJ

Aufgabe II.5. Welche Wärmemenge wird gemäß der thermochemischen Gleichung bei der Verbrennung von Ethen mit einem Volumen von 22,24 l (n.o.) freigesetzt?

C2 H4 + 3 Ö2 = 2 CÖ2 + 2 Std2 Ö+ 1500 kJ

Aufgabe II.6. Welche Wärmemenge wird bei der Verbrennung von 1 Liter Methan (gemessen bei n.c.) freigesetzt, wenn die Wärmewirkung dieser Reaktion 801 kJ beträgt?

Aufgabe II.7 Beim Verbrennen von 1 Mol Acetylen werden 1350 kJ Wärme freigesetzt. Wie viel Wärme wird bei der Verbrennung von 10 Litern Acetylen (n.c.) freigesetzt?

Aufgabe II.8. Beim Verbrennen von 5 mol Ethanol werden 1248 kJ Wärme freigesetzt. Welche Masse Ethanol muss verbrannt werden, um 624 kJ Wärme freizusetzen?

Aufgabe II.9. Beim Verbrennen von 2 mol Acetylen werden 1350 kJ Wärme freigesetzt. Welche Masse Acetylen muss verbrannt werden, um 200 kJ Wärme freizusetzen?

Aufgabe II.10. Beim Verbrennen von 10 mol Methan werden 1600 kJ Wärme freigesetzt. Welche Menge Methan muss verbrannt werden, um 3000 kJ Wärme freizusetzen?

Aufgabe 88.

Der thermische Effekt welcher Reaktion ist gleich der Bildungswärme von Methan? Berechnen Sie die Bildungswärme von Methan aus den folgenden thermochemischen Gleichungen:

A) H 2 (g) + 1/2 O 2 (g) \u003d H 2 O (g); = -285,84 kJ;
b) C (c) + O 2 (g) \u003d CO 2 (g); = -393,51 kJ;
c) CH 4 (g) + 2O 2 (g) \u003d 2H 2 O (g) + CO 2 (g); = -890,31 kJ.
Antwort: -74,88 kJ.

Lösung:
. 105 Pa). Die Bildung von Methan aus Wasserstoff und Kohlenstoff lässt sich wie folgt darstellen:

C (Graphit) + 2H 2 (g) \u003d CH 4 (g); = ?

Basierend auf diesen Gleichungen, je nach Problemstellung, da Wasserstoff zu Wasser, Kohlenstoff zu Kohlendioxid, Methan zu Kohlendioxid und Wasser verbrennt, und basierend auf dem Hess-Gesetz können thermochemische Gleichungen auf die gleiche Weise wie betrieben werden mit algebraischen. Um das gewünschte Ergebnis zu erhalten, müssen Sie die Wasserstoffverbrennungsgleichung (a) mit 2 multiplizieren und dann die Summe der Wasserstoff- (a) und Ko(b) von der Methanverbrennungsgleichung (c) subtrahieren:

CH 4 (g) + 2O 2 (g) - 2 H 2 (g) + O 2 (g) - C (c) + O 2 (g) \u003d
\u003d 2H 2 O (g) + CO 2 - 2H 2 O - CO 2;
= -890,31 – [-393,51 + 2(-285,84).

CH 4 (g) \u003d C (c) + 2H 2 (c); = +74,88 kJ.2

Da die Bildungswärme gleich der Zersetzungswärme mit umgekehrtem Vorzeichen ist, dann

(CH 4) \u003d -74,88 kJ.

Antwort: -74,88 kJ.

Aufgabe 89.
Der thermische Effekt welcher Reaktion ist gleich der Bildungswärme von Calciumhydroxid? Berechnen Sie die Bildungswärme von Calciumhydroxid aus den folgenden thermochemischen Gleichungen:

Ca (k) + 1 / 2O (g) \u003d CaO (k); = -635,60 kJ;
H 2 (g) + 1/2 O 2 (g) \u003d H 2 O (g); = -285,84 kJ;
CaO (c) + H 2 O (g) \u003d Ca (OH) 2 (c); = -65,06 kJ.
Antwort: -986,50 kJ.

Lösung:
Die Standardbildungswärme ist gleich der Bildungswärme von 1 Mol dieser Substanz aus einfachen Substanzen unter Standardbedingungen (T = 298 K; p = 1,0325 . 105 Pa). Die Bildung von Calciumhydroxid aus einfachen Stoffen lässt sich wie folgt darstellen:

Ca (c) + O 2 (g) + H 2 (g) \u003d Ca (OH) 2 (c); = ?

Basierend auf den Gleichungen, die je nach Problemstellung gegeben sind und vorausgesetzt, dass Wasserstoff zu Wasser verbrennt und Calcium mit Sauerstoff reagiert und CaO bildet, können thermochemische Gleichungen auf der Grundlage des Hessschen Gesetzes auf die gleiche Weise betrieben werden wie bei algebraischen. Um das gewünschte Ergebnis zu erhalten, müssen Sie alle drei Gleichungen addieren:

CaO (c) + H 2 O (g) + Ca (c) + 1/2O (g) + H 2 (g) + 1/2O 2 (g \u003d (OH) 2 (c) + CaO (c) + H20 (g);
= -65,06 + (-635,60) + (-285,84) = -986,50 kJ.

Da die Standardbildungswärme einfacher Substanzen bedingt gleich Null genommen wird, ist die Bildungswärme von Calciumhydroxid gleich der Wärmewirkung der Reaktion seiner Bildung aus einfachen Substanzen (Calcium, Wasserstoff und Sauerstoff):

== (Ca(OH)2 = -986,50 kJ.2

Antworten: -986,50 kJ.

Aufgabe 90.
Die thermische Wirkung der Verbrennungsreaktion von flüssigem Benzin unter Bildung von Wasserdampf und Kohlendioxid beträgt -3135,58 kJ. Stellen Sie eine thermochemische Gleichung für diese Reaktion auf und berechnen Sie die Bildungswärme von C 6 H 6 (g). Antwort: +49,03 kJ.
Lösung:
Reaktionsgleichungen, in denen ihre Aggregatzustände oder kristallinen Modifikationen in der Nähe der Symbole chemischer Verbindungen sowie der Zahlenwert thermischer Effekte angegeben sind, werden als thermochemisch bezeichnet. In thermochemischen Gleichungen werden, sofern nicht anders angegeben, die Werte der thermischen Effekte bei konstantem Druck Qp gleich der Änderung der Enthalpie des Systems angegeben. Der Wert wird normalerweise auf der rechten Seite der Gleichung angegeben, getrennt durch ein Komma oder Semikolon. Folgende Abkürzungen für den Aggregatzustand eines Stoffes werden akzeptiert: g - gasförmig, g - flüssig, k - kristallin. Diese Symbole entfallen, wenn der Aggregatzustand von Stoffen offensichtlich ist, z. B. O 2, H 2 usw.
Die thermochemische Reaktionsgleichung hat die Form:

C 6 H 6 (g) + 7 / 2O 2 \u003d 6CO 2 (g) + 3H 2 O (g); = -3135,58 kJ.

Die Werte der Standardbildungswärmen von Stoffen sind in speziellen Tabellen angegeben. In Anbetracht dessen, dass die Bildungswärmen einfacher Substanzen bedingt gleich Null genommen werden. Der thermische Effekt der Reaktion kann mit dem Korollar e aus dem Hess-Gesetz berechnet werden:

6 (CO 2) + 3 \u003d 0 (H 2 O) - (C 6 H 6)

(C 6 H 6) \u003d -;
(C 6 H 6) \u003d - (-3135,58) \u003d + 49,03 kJ.

Antworten:+49,03 kJ.

Formationswärme

Aufgabe 91.
Berechnen Sie, wie viel Wärme bei der Verbrennung von 165 l (n.o.) Acetylen C 2 H 2 freigesetzt wird, wenn die Verbrennungsprodukte Kohlendioxid und Wasserdampf sind? Antwort: 924,88 kJ.
Lösung:
Reaktionsgleichungen, in denen ihre Aggregatzustände oder kristallinen Modifikationen in der Nähe der Symbole chemischer Verbindungen sowie der Zahlenwert thermischer Effekte angegeben sind, werden als thermochemisch bezeichnet. In thermochemischen Gleichungen werden, sofern nicht anders angegeben, die Werte der thermischen Effekte bei konstantem Druck Qp gleich der Änderung der Enthalpie des Systems angegeben. Der Wert wird normalerweise auf der rechten Seite der Gleichung angegeben, getrennt durch ein Komma oder Semikolon. Folgende Abkürzungen für den Aggregatzustand werden akzeptiert: G- gasförmig, und- etwas flüssig, zu- kristallin. Diese Symbole entfallen, wenn der Aggregatzustand von Stoffen offensichtlich ist, z. B. O 2, H 2 usw.
Die Reaktionsgleichung lautet:

C 2 H 2 (g) + 5 / 2O 2 (g) \u003d 2CO 2 (g) + H 2 O (g); = ?

2(CO 2) + (H 2 O) – (C 2 H 2);
= 2(-393,51) + (-241,83) - (+226,75) = -802,1 kJ.

Die bei der Verbrennung von 165 Liter Acetylen bei dieser Reaktion freigesetzte Wärme bestimmt sich aus dem Anteil:

22,4: -802,1 = 165: x; x \u003d 165 (-802,1) / 22,4 \u003d -5908,35 kJ; Q = 5908,35 kJ.

Antworten: 5908,35 kJ.

Aufgabe 92.
Bei der Verbrennung von gasförmigem Ammoniak entstehen Wasserdampf und Stickoxide. Wie viel Wärme wird bei dieser Reaktion freigesetzt, wenn unter Normalbedingungen 44,8 Liter NO erhalten würden? Antwort: 452,37 kJ.
Lösung:
Die Reaktionsgleichung lautet:

NH 3 (g) + 5/4 O 2 = NO (g) + 3/2 H 2 O (g)

Die Werte der Standardbildungswärmen von Stoffen sind in speziellen Tabellen angegeben. In Anbetracht dessen, dass die Bildungswärmen einfacher Substanzen bedingt gleich Null genommen werden. Der thermische Effekt einer Reaktion kann mit der Folgerung aus dem Hessschen Gesetz berechnet werden:

\u003d (NO) + 3/2 (H 2 O) - (NH 3);
= +90,37 +3/2 (-241,83) - (-46,19) = -226,185 kJ.

Die thermochemische Gleichung sieht folgendermaßen aus:

Die bei der Verbrennung von 44,8 Liter Ammoniak freigesetzte Wärme errechnet sich aus dem Anteil:

22,4: -226,185 = 44,8: x; x \u003d 44,8 (-226,185) / 22,4 \u003d -452,37 kJ; Q = 452,37 kJ.

Antworten: 452,37 kJ

Schreiben Sie die thermochemische Gleichung für die Reaktion zwischen CO (g) und Wasserstoff, die zur Bildung von CH4 (g) und H2O (g) führt. Wie viel Wärme wird bei dieser Reaktion freigesetzt, wenn unter normalen Bedingungen 67,2 Liter Methan gewonnen werden?

Antwort: 618,48 kJ

Schreiben wir die Reaktionsgleichung:

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

Berechnen wir die Änderung der Enthalpie dieser Reaktion:

Somit wird die Gleichung:

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

Diese Gleichung gilt für die Bildung von 1 mol oder 22,4 l (n.o.) Methan. Bei der Bildung von 67,2 l oder 3 mol Methan nimmt die Gleichung die Form an:

• 3CO (g) + 9H 2 (g) > 3CH 4 (g) + 3H 2 O (g) + 618,48 kJ
• 3. Die Entropie nimmt ab oder zu während der Übergänge: a) Wasser in Dampf; b) Graphit zu Diamant? Wieso den? Berechnen Sie?S°298 für jede Transformation. Ziehen Sie eine Schlussfolgerung über die quantitative Änderung der Entropie bei Phasen- und allotropen Umwandlungen

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

a) Wenn Wasser zu Dampf wird, steigt die Entropie des Systems.

1911 stellte Max Planck folgendes Postulat auf: Die Entropie eines korrekt geformten Kristalls einer reinen Substanz beim absoluten Nullpunkt ist Null. Dieses Postulat lässt sich durch die statistische Thermodynamik erklären, wonach die Entropie ein Maß für die Zufälligkeit eines Systems auf Mikroebene ist:

wobei W die Anzahl verschiedener Zustände des Systems ist, die ihm unter gegebenen Bedingungen zur Verfügung stehen, oder die thermodynamische Wahrscheinlichkeit des Makrozustands des Systems; R \u003d 1.38.10-16 erg / deg - Boltzmann-Konstante.

Es ist offensichtlich, dass die Entropie des Gases die Entropie der Flüssigkeit deutlich übersteigt. Dies wird durch die Berechnungen bestätigt:

H2O(l)< H2O(г)

• ?S°proz. \u003d 188,72 - 69,94 \u003d 118,78 J / mol * K
• b) Wenn Graphit in Diamant übergeht, nimmt die Entropie des Systems ab, weil die Zahl der unterschiedlichen Zustände des Systems nimmt ab. Dies wird durch die Berechnungen bestätigt:

Graf. > Salm.

S°Prozent \u003d 2,44 - 5,69 \u003d -3,25 J / mol * K

Die Schlussfolgerung über die quantitative Änderung der Entropie bei Phasen- und allotropen Umwandlungen, da Entropie die Unordnung des Systems charakterisiert, dann bei allotropen Umwandlungen, wenn das System geordneter wird (in diesem Fall ist Diamant härter und stärker als Graphit), dann die Die Entropie des Systems nimmt ab. Bei Phasenumwandlungen: Wenn ein Stoff von einer festen, flüssigen Phase in ein gasförmiges System übergeht, wird das System ungeordneter und die Entropie steigt und umgekehrt.