Dari materi pelajaran, Anda akan mempelajari persamaan reaksi kimia yang disebut termokimia. Pelajaran ini dikhususkan untuk mempelajari algoritma perhitungan untuk persamaan reaksi termokimia.

Topik: Zat dan transformasinya

Pelajaran: Perhitungan menggunakan persamaan termokimia

Hampir semua reaksi berlangsung dengan pelepasan atau penyerapan panas. Banyaknya kalor yang dilepaskan atau diserap selama reaksi disebut efek termal dari reaksi kimia.

Jika efek termal ditulis dalam persamaan reaksi kimia, maka persamaan seperti itu disebut termokimia.

Dalam persamaan termokimia, berbeda dengan persamaan kimia konvensional, keadaan agregasi suatu zat (padat, cair, gas) harus ditunjukkan.

Misalnya, persamaan termokimia untuk reaksi antara kalsium oksida dan air terlihat seperti ini:

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

Jumlah kalor Q yang dilepaskan atau diserap selama reaksi kimia sebanding dengan jumlah zat reaktan atau produk. Oleh karena itu, dengan menggunakan persamaan termokimia, berbagai perhitungan dapat dibuat.

Perhatikan contoh pemecahan masalah.

Tugas 1:Tentukan jumlah kalor yang dihabiskan untuk penguraian 3,6 g air sesuai dengan TCA reaksi penguraian air:

Anda dapat memecahkan masalah ini menggunakan proporsi:

selama penguraian 36 g air, 484 kJ diserap

dalam penguraian 3,6 g air yang diserap x kJ

Dengan demikian, persamaan reaksi dapat dibuat. Solusi lengkap dari masalah ini ditunjukkan pada Gambar.1.

Beras. 1. Rumusan solusi masalah 1

Masalahnya dapat dirumuskan sedemikian rupa sehingga Anda perlu menulis persamaan reaksi termokimia. Mari kita pertimbangkan contoh tugas semacam itu.

Tugas 2: Interaksi 7 g besi dengan belerang melepaskan kalor sebesar 12,15 kJ. Berdasarkan data tersebut, buatlah persamaan termokimia untuk reaksi tersebut.

Saya menarik perhatian Anda pada fakta bahwa jawaban untuk masalah ini adalah persamaan reaksi termokimia itu sendiri.

Beras. 2. Rumusan solusi dari masalah 2

1. Kumpulan tugas dan latihan kimia: kelas 8: ke buku teks. P.A. Orzhekovsky dan lainnya. Kelas 8 / P.A. Orzhekovsky, N.A. Titov, F.F. Hegel. - M.: AST: Astrel, 2006. (hal. 80-84)

2. Kimia: anorganik. kimia: buku teks. untuk 8kl. umum inst. /G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. - M.: Pencerahan, JSC "buku teks Moskow", 2009. (§23)

3. Ensiklopedia untuk anak-anak. Jilid 17. Kimia / Bab. diedit oleh V.A. Volodin, memimpin. ilmiah ed. I.Leenson. - M.: Avanta +, 2003.

Sumber daya web tambahan

1. Pemecahan masalah: perhitungan menurut persamaan termokimia ().

2. Persamaan termokimia ().

Pekerjaan rumah

1) dengan. 69 tugas 1,2 dari buku teks "Kimia: inorgan. kimia: buku teks. untuk 8kl. umum inst.» /G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. - M .: Pendidikan, JSC "buku teks Moskow", 2009.

2) hal.80-84 nomor 241, 245 dari Kumpulan tugas dan latihan kimia: kelas 8: hingga buku teks. P.A. Orzhekovsky dan lainnya. Kelas 8 / P.A. Orzhekovsky, N.A. Titov, F.F. Hegel. - M.: AST: Astrel, 2006.

Algoritma II. Perhitungan menurut persamaan termokimia

Tugas II.1.

Berapa kalor yang akan dilepaskan selama pembakaran metana dengan volume 4,48 liter (n.o.) sesuai dengan persamaan termokimia

CH4 +2O2 = CO2 +2H2 +878 kJ

Tuliskan secara singkat kondisi masalah

Diberikan:Q= +878 kJ

V(CH4 ) = 4,48l

Menemukan:Q 1 - ?

CH 4 +2O2 = CO2 +2H2 HAI+ Q

4,48 akuQ1

CH 4 +2O2 = CO2 +2H2 Oh +Q

1 tahi lalat878 kJ

22.4l/mol

Hitunglah jumlah zat metana yang menempati volume 4,48 liter

n= V/ Vm

n( CH4 ) = 4.48l/ 22,4 l / mol \u003d 0,2 mol

Hitung jumlah panas yang dilepaskan selama pembakaran metana dengan jumlah zat 0,2 mol

Menurut persamaan:

878 kJ - 1 mol CH4

Dengan kondisi:

Q1 - 0,2 mol CH4

Q1 = 175,6 kJ

Merumuskan jawaban

Saat membakar metana dengan volume 4,48 l (n.c.), 175,6 kJ panas akan dilepaskan

Tugas II.2.

Diberikan:Q= +2700 kJ

V(DARI2 H2 ) = 224

Menemukan:Q 1 - ?

Tulis persamaan reaksi, garis bawahi rumus zat-zat yang digunakan dalam larutan

2 C 2 H 2 + 5 HAI2 = 4 C HAI 2 + 2H2 HAI + Q

Tuliskan data masalah dan yang dicari di atas rumus, di bawah rumus - karakteristik kuantitatif yang diperlukan untuk perhitungan sesuai dengan persamaan

224 akuQ1

2 C 2 H 2 + 5 HAI2 = 4 CHAI2 + 2H2 HAI + Q

1 tahi lalat2700 kJ

44,8 l/mol

Hitunglah jumlah zat asetilen yang menempati volume 224 liter

n= V/ Vm

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

Hitung jumlah kalor yang dilepaskan selama pembakaran asetilena dengan jumlah zat 5 mol

Menurut persamaan:

2700 kJ - 1 mol C2 H2

Dengan kondisi:

Q1 - 5 mol C2 H2

Q1 = 13500 kJ

Merumuskan jawaban

Selama pembakaran asetilena dengan volume 224 l (no) 13500 kJ panas akan dilepaskan

Tugas II.3.

Diberikan:Q= +1642 kJ

Menemukan:m( CH3 COOH) - ?

V(CO2 ) - ?

Tulis persamaan reaksi, garis bawahi rumus zat-zat yang digunakan dalam larutan

C H 3 COOH + 2 HAI2 = 2 C HAI 2 + 2H2 HAI + Q

Tuliskan data masalah dan yang dicari di atas rumus, di bawah rumus - karakteristik kuantitatif yang diperlukan untuk perhitungan sesuai dengan persamaan

m - ? 1642 kJ

C H 3 COOH + 2 HAI2 = 2 C HAI 2 + 2H2 HAI + Q 1 1 tahi lalat2 tahi lalat

Temukan massa molekul relatif, massa molar zat yang digunakan dalam memecahkan masalah

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

M(CH3 COOH) = 60G/ tahi lalat

Pak(BERSAMA2 ) = 12+16*2= 44

M(BERSAMA2) = 44 G/ tahi lalat

Mari kita hitung jumlah zat asam asetat, selama pembakaran yang melepaskan 1642 kJ panas

Menurut persamaan:

821 kJ - 1 molCH3 COOH

Dengan kondisi:

1642 kJ - 2 molCH3 COOH

Hitung massa asam asetat, yang jumlah zatnya 2 mol

m( CH3 COOH) = n* M

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

Hitung jumlah zat karbon monoksida (IV) yang terbentuk selama reaksi!

Menurut persamaan:

2 molBERSAMA2 - 1 molCH3 COOH

Dengan kondisi:

4 molBERSAMA2 - 2 molCH3 COOH

Mari kita hitung berapa volume karbon monoksida (IV) yang dilepaskan selama reaksi

V(BERSAMA2 ) = Vm*n (CO2)

V(BERSAMA2 ) = 22,4*4 tahi lalat= 89,6 aku

Merumuskan jawaban

120 g asam asetat akan diperoleh jika 1642 kJ panas dilepaskan sebagai hasil dari reaksi, volume karbon monoksida (IV) akan menjadi 89,6 liter

Tugas untuk solusi independen.

Tugas II.4. Berapa kalor yang akan dilepaskan selama pembakaran asam asetat dengan volume 2,24 l (n.o.) sesuai dengan persamaan termokimia

CH3 COOH + 2 HAI2 = 2 CHAI2 + 2H2 HAI+ 821 kJ

Tugas II.5. Berapa kalor yang akan dilepaskan selama pembakaran etena dengan volume 22,24 l (n.o.) sesuai dengan persamaan termokimia

C2 H4 + 3 HAI2 = 2 CHAI2 + 2H2 HAI+ 1500 kJ

Tugas II.6. Berapa kalor yang akan dilepaskan selama pembakaran 1 liter metana (diukur pada n.c.), jika efek kalor dari reaksi ini adalah 801 kJ?

Soal II.7 Saat membakar 1 mol asetilena, 1350 kJ panas akan dilepaskan. Berapa kalor yang akan dilepaskan jika 10 liter asetilena (n.c.) dibakar?

Tugas II.8. Ketika membakar 5 mol etanol, 1248 kJ panas dilepaskan. Berapa massa etanol yang harus dibakar untuk melepaskan panas 624 kJ?

Tugas II.9. Saat membakar 2 mol asetilena, 1350 kJ panas dilepaskan. Berapa massa asetilena yang harus dibakar untuk melepaskan 200 kJ kalor?

Tugas II.10. Saat membakar 10 mol metana, 1600 kJ panas dilepaskan. Berapa volume metana yang harus dibakar untuk melepaskan 3000 kJ kalor?

Tugas 88.

Efek termal dari reaksi mana yang sama dengan panas pembentukan metana? Hitung panas pembentukan metana dari persamaan termokimia berikut:

A) H 2 (g) + 1/2O 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.
Jawaban: -74,88 kJ.

Larutan:
. 105 Pa). Pembentukan metana dari hidrogen dan karbon dapat direpresentasikan sebagai berikut:

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

Berdasarkan persamaan ini, sesuai dengan kondisi masalah, mengingat bahwa hidrogen terbakar menjadi air, karbon menjadi karbon dioksida, metana menjadi karbon dioksida dan air, dan, berdasarkan hukum Hess, persamaan termokimia dapat dioperasikan dengan cara yang sama seperti dengan yang aljabar. Untuk mendapatkan hasil yang diinginkan, Anda perlu mengalikan persamaan pembakaran hidrogen (a) dengan 2, dan kemudian mengurangi jumlah persamaan pembakaran hidrogen (a) dan karbon (b) dari persamaan pembakaran metana (c):

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

Karena panas pembentukan sama dengan panas penguraian dengan tanda yang berlawanan, maka

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

Jawaban: -74,88 kJ.

Tugas 89.
Efek termal dari reaksi mana yang sama dengan panas pembentukan kalsium hidroksida? Hitung panas pembentukan kalsium hidroksida dari persamaan termokimia berikut:

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

Larutan:
Panas pembentukan standar sama dengan panas pembentukan 1 mol zat ini dari zat sederhana dalam kondisi standar (T = 298 K; p = 1,0325 . 105 Pa). Pembentukan kalsium hidroksida dari zat sederhana dapat direpresentasikan sebagai berikut:

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

Berdasarkan persamaan yang diberikan sesuai dengan kondisi masalah dan, mengingat hidrogen terbakar menjadi air, dan kalsium, bereaksi dengan oksigen, membentuk CaO, maka, berdasarkan hukum Hess, persamaan termokimia dapat dioperasikan dengan cara yang sama seperti dengan yang aljabar. Untuk mendapatkan hasil yang diinginkan, Anda perlu menjumlahkan ketiga persamaan:

CaO (c) + H 2 O (g) + Ca (c) + 1/2O (g) + H 2 (g) + 1/2O 2 (g \u003d (OH) 2 (c) + CaO (c) + H2O (g);
= -65,06 + (-635,60) + (-285,84) = -986,50 kJ.

Karena panas standar pembentukan zat sederhana secara kondisional diambil sama dengan nol, maka panas pembentukan kalsium hidroksida akan sama dengan efek panas dari reaksi pembentukannya dari zat sederhana (kalsium, hidrogen dan oksigen):

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

Menjawab: -986,50 kJ.

Tugas 90.
Efek termal dari reaksi pembakaran bensin cair dengan pembentukan uap air dan karbon dioksida adalah -3135,58 kJ. Buatlah persamaan termokimia untuk reaksi ini dan hitung kalor pembentukan C 6 H 6 (g). Jawaban: +49,03 kJ.
Larutan:
Persamaan reaksi di mana keadaan agregasi atau modifikasi kristalnya, serta nilai numerik efek termal, ditunjukkan di dekat simbol senyawa kimia, disebut termokimia. Dalam persamaan termokimia, kecuali ditentukan lain, nilai efek termal pada tekanan konstan Qp ditunjukkan sama dengan perubahan entalpi sistem. Nilai biasanya diberikan di sisi kanan persamaan, dipisahkan dengan koma atau titik koma. Singkatan berikut untuk keadaan agregat suatu zat diterima: g - gas, g - cair, k - kristal. Simbol-simbol ini dihilangkan jika keadaan agregat zat jelas, misalnya, O 2, H 2, dll.
Persamaan reaksi termokimia memiliki bentuk:

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

Nilai panas pembentukan standar zat diberikan dalam tabel khusus. Mempertimbangkan bahwa kalor pembentukan zat sederhana secara kondisional diambil sama dengan nol. Efek termal dari reaksi dapat dihitung menggunakan akibat wajar e dari hukum Hess:

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.

Menjawab:+49,03 kJ.

Panas Pembentukan

Tugas 91.
Hitung berapa banyak panas yang akan dilepaskan selama pembakaran 165 l (n.o.) asetilena C 2 H 2 jika produk pembakaran adalah karbon dioksida dan uap air? Jawaban: 924,88 kJ.
Larutan:
Persamaan reaksi di mana keadaan agregasi atau modifikasi kristalnya, serta nilai numerik efek termal, ditunjukkan di dekat simbol senyawa kimia, disebut termokimia. Dalam persamaan termokimia, kecuali ditentukan lain, nilai efek termal pada tekanan konstan Qp ditunjukkan sama dengan perubahan entalpi sistem. Nilai biasanya diberikan di sisi kanan persamaan, dipisahkan dengan koma atau titik koma. Singkatan berikut untuk keadaan agregat materi diterima: G- gas, dan- sesuatu yang cair, ke- kristal. Simbol-simbol ini dihilangkan jika keadaan agregat zat jelas, misalnya, O 2, H 2, dll.
Persamaan reaksinya adalah:

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.

Panas yang dilepaskan selama pembakaran 165 liter asetilena dalam reaksi ini ditentukan dari proporsi:

22.4: -802.1 = 165: x; x \u003d 165 (-802.1) / 22,4 \u003d -5908,35 kJ; Q = 5908,35 kJ.

Menjawab: 5908,35 kJ.

Tugas 92.
Pembakaran gas amonia menghasilkan uap air dan nitrogen oksida. Berapa banyak panas yang akan dilepaskan selama reaksi ini jika 44,8 liter NO diperoleh dalam kondisi normal? Jawaban: 452,37 kJ.
Larutan:
Persamaan reaksinya adalah:

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

Nilai panas pembentukan standar zat diberikan dalam tabel khusus. Menimbang bahwa kalor pembentukan zat sederhana secara kondisional diambil sama dengan nol. Efek termal dari suatu reaksi dapat dihitung menggunakan akibat wajar dari hukum Hess:

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

Persamaan termokimia akan terlihat seperti:

Panas yang dilepaskan selama pembakaran 44,8 liter amonia dapat dihitung dari proporsi:

22.4: -226.185 = 44,8: x; x \u003d 44,8 (-226,185) / 22,4 \u003d -452,37 kJ; Q = 452,37 kJ.

Menjawab: 452,37 kJ

Tulis persamaan termokimia untuk reaksi antara CO (g) dan hidrogen, yang menghasilkan pembentukan CH4 (g) dan H2O (g). Berapa banyak panas yang akan dilepaskan selama reaksi ini jika 67,2 liter metana diperoleh dalam kondisi normal?

Jawaban: 618,48 kJ

Mari kita tulis persamaan reaksinya:

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

Mari kita hitung perubahan entalpi reaksi ini:

Dengan demikian, persamaan menjadi:

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

Persamaan ini berlaku untuk pembentukan 1 mol atau 22,4 l (no) metana. Dengan pembentukan 67,2 l atau 3 mol metana, persamaannya menjadi:

• 3CO (g) + 9H 2 (g) > 3CH 4 (g) + 3H 2 O (g) + 618,48 kJ
• 3. Entropi menurun atau meningkat selama transisi: a) air menjadi uap; b) grafit menjadi berlian? Mengapa? Hitung?S°298 untuk setiap transformasi. Buatlah kesimpulan tentang perubahan kuantitatif entropi selama fase dan transformasi alotropik

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

a) Ketika air berubah menjadi uap, entropi sistem meningkat.

Pada tahun 1911, Max Planck mengajukan postulat berikut: entropi kristal zat murni yang terbentuk dengan benar pada nol mutlak adalah nol. Postulat ini dapat dijelaskan dengan termodinamika statistik, yang menurutnya entropi adalah ukuran keacakan suatu sistem pada tingkat mikro:

di mana W adalah jumlah keadaan berbeda dari sistem yang tersedia untuknya dalam kondisi tertentu, atau probabilitas termodinamika keadaan makro sistem; R \u003d 1.38.10-16 erg / deg - konstanta Boltzmann.

Jelas bahwa entropi gas secara signifikan melebihi entropi cairan. Ini dikonfirmasi oleh perhitungan:

H2O(l)< H2O(г)

• ?S°prok. \u003d 188,72 - 69,94 \u003d 118,78 J / mol * K
• b) Ketika grafit masuk ke dalam intan, entropi sistem berkurang, karena jumlah keadaan yang berbeda dari sistem berkurang. Ini dikonfirmasi oleh perhitungan:

Graf. > Salam.

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

Kesimpulan tentang perubahan kuantitatif entropi selama transformasi fase dan alotropik, karena entropi mencirikan ketidakteraturan sistem, maka selama transformasi alotropik, jika sistem menjadi lebih teratur (dalam hal ini, berlian lebih keras dan lebih kuat daripada grafit), maka entropi sistem berkurang. Selama transformasi fase: ketika suatu zat berpindah dari fase padat, cair ke sistem gas, sistem menjadi kurang teratur dan entropi meningkat dan sebaliknya.