Nos materiais da lição, você aprenderá qual equação de uma reação química é chamada termoquímica. A lição é dedicada ao estudo do algoritmo de cálculo para a equação termoquímica de reações.

Tópico: Substâncias e suas transformações

Lição: Cálculos usando equações termoquímicas

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

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

Nas equações termoquímicas, ao contrário das equações químicas convencionais, o estado de agregação de uma substância (sólido, líquido, gasoso) é necessariamente indicado.

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

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

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

Considere exemplos de resolução de problemas.

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

Você pode resolver este problema usando a proporção:

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

na decomposição de 3,6 g de água absorvida x kJ

Assim, a equação para a reação pode ser elaborada. A solução completa do problema é mostrada na Fig.1.

Arroz. 1. Formulação da solução do problema 1

O problema pode ser formulado de tal forma que você precisará escrever uma equação de reação termoquímica. Vamos considerar um exemplo de tal tarefa.

Tarefa 2: A interação de 7 g de ferro com enxofre liberou 12,15 kJ de calor. Com base nesses dados, faça uma equação termoquímica para a reação.

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

Arroz. 2. Formulação da solução do problema 2

1. Recolha de tarefas e exercícios de química: 8º ano: ao livro de texto. P.A. Orzhekovsky e outros.“Química. Grau 8 / P.A. Orzhekovsky, N.A. Titov, F. F. Hegel. - M.: AST: Astrel, 2006. (p. 80-84)

2. Química: inorgânica. química: livro. por 8kl. em geral inst. /G.E. Rudzitis, F. G. Feldman. - M.: Iluminismo, JSC "Livros de Moscou", 2009. (§23)

3. Enciclopédia para crianças. Volume 17. Química / Capítulo. editado por V. A. Volodin, liderando. científico ed. I. Leeson. - M.: Avanta+, 2003.

Recursos adicionais da Web

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

2. Equações termoquímicas ().

Trabalho de casa

1) com. 69 tarefas №№ 1,2 do livro "Química: inorgan. química: livro. por 8kl. em geral inst.» /G.E. Rudzitis, F. G. Feldman. - M.: Educação, JSC "Moscou livros didáticos", 2009.

2) p.80-84 nos. 241, 245 da Coleção de tarefas e exercícios em química: 8ª série: ao livro didático. P.A. Orzhekovsky e outros.“Química. Grau 8 / P.A. Orzhekovsky, N.A. Titov, F. F. Hegel. - M.: AST: Astrel, 2006.

Algoritmo II. Cálculos de acordo com equações termoquímicas

Tarefa II.1.

Que quantidade de calor será liberada durante a combustão do metano com um volume de 4,48 litros (N.O.) de acordo com a equação termoquímica

CH4 +2O2 = CO2 +2H2 О+878 kJ

Anote brevemente a condição do problema

Dado:Q= +878kJ

V(CH4 ) = 4,48l

Achar:Q 1 - ?

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

4,48 euQ1

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

1 toupeira878 kJ

22,4l/mol

Encontre a quantidade de substância metano que ocupa um volume de 4,48 litros

n= V/ Vm

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

Calcule a quantidade de calor liberada durante a combustão do metano com uma quantidade de substância 0,2 mol

De acordo com a equação:

878 kJ - 1 mol CH4

Por condição:

Q1 - 0,2 mol CH4

Q1 = 175,6 kJ

Formule uma resposta

Ao queimar metano com um volume de 4,48 l (n.c.), 175,6 kJ de calor serão liberados

Tarefa II.2.

Dado:Q= +2700 kJ

V(A PARTIR DE2 H2 ) = 224

Achar:Q 1 - ?

Escreva a equação da reação, sublinhe as fórmulas das substâncias que são usadas na solução

2 C 2 H 2 + 5 O2 = 4 C O 2 + 2H2 O + Q

Anote os dados do problema e aqueles procurados acima das fórmulas, sob as fórmulas - as características quantitativas necessárias para os cálculos de acordo com a equação

224 euQ1

2 C 2 H 2 + 5 O2 = 4 CO2 + 2H2 O + Q

1 toupeira2700 kJ

44,8 l/mol

Encontre a quantidade de substância acetileno que ocupa um volume de 224 litros

n= V/ Vm

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

Calcule a quantidade de calor liberada durante a combustão do acetileno com uma quantidade de substância 5 mol

De acordo com a equação:

2700 kJ - 1 mol C2 H2

Por condição:

Q1 - 5 molC2 H2

Q1 = 13.500 kJ

Formule uma resposta

Durante a combustão do acetileno com um volume de 224 l (n.o.) 13.500 kJ de calor serão liberados

Tarefa II.3.

Dado:Q= +1642 kJ

Achar:m( CH3 COOH) - ?

V(CO2 ) - ?

Escreva a equação da reação, sublinhe as fórmulas das substâncias que são usadas na solução

C H 3 COOH + 2 O2 = 2 C O 2 + 2H2 O + Q

Anote os dados do problema e aqueles procurados acima das fórmulas, sob as fórmulas - as características quantitativas necessárias para os cálculos de acordo com a equação

m - ? 1642 kJ

C H 3 COOH + 2 O2 = 2 C O 2 + 2H2 O + Q 1 1 toupeira2 toupeira

Encontre massas moleculares relativas, massas molares de substâncias usadas para resolver o problema

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

M(CH3 COOH) = 60G/ toupeira

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

M(CO2) = 44 G/ toupeira

Vamos calcular a quantidade de substância de ácido acético, durante a combustão da qual 1642 kJ de calor foram liberados

De acordo com a equação:

821 kJ - 1 molCH3 COOH

Por condição:

1642 kJ - 2 molCH3 COOH

Calcule a massa de ácido acético, cuja quantidade de substância é 2 mol

m( CH3 COOH) = n* M

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

Calcule a quantidade de substância monóxido de carbono (IV) formada durante a reação

De acordo com a equação:

2 molCO2 - 1 molCH3 COOH

Por condição:

4 molCO2 - 2 molCH3 COOH

Vamos calcular qual volume de monóxido de carbono (IV) foi liberado durante a reação

V(CO2 ) = Vm*n (CO2)

V(CO2 ) = 22,4*4 toupeira= 89,6 eu

Formule uma resposta

120 g de ácido acético serão obtidos se 1642 kJ de calor forem liberados como resultado da reação, o volume de monóxido de carbono (IV) será de 89,6 litros

Tarefas para solução independente.

Tarefa II.4. Que quantidade de calor será liberada durante a combustão do ácido acético com um volume de 2,24 l (n.o.) de acordo com a equação termoquímica

CH3 COOH + 2 O2 = 2 CO2 + 2H2 O+ 821 kJ

Tarefa II.5. Que quantidade de calor será liberada durante a combustão do eteno com um volume de 22,24 l (n.o.) de acordo com a equação termoquímica

C2 H4 + 3 O2 = 2 CO2 + 2H2 O+ 1500 kJ

Tarefa II.6. Que quantidade de calor será liberada durante a combustão de 1 litro de metano (medido em n.c.), se o efeito do calor dessa reação for de 801 kJ?

Problema II.7 Ao queimar 1 mol de acetileno, 1350 kJ de calor serão liberados. Quanto calor será liberado ao queimar 10 litros de acetileno (n.c.)?

Tarefa II.8. Ao queimar 5 mols de etanol, 1248 kJ de calor são liberados. Que massa de etanol deve ser queimada para liberar 624 kJ de calor?

Tarefa II.9. Ao queimar 2 mols de acetileno, 1350 kJ de calor são liberados. Que massa de acetileno deve ser queimada para liberar 200 kJ de calor?

Tarefa II.10. Ao queimar 10 mol de metano, 1600 kJ de calor são liberados. Que volume de metano deve ser queimado para liberar 3.000 kJ de calor?

Tarefa 88.

O efeito térmico de qual reação é igual ao calor de formação do metano? Calcule o calor de formação do metano a partir das seguintes equações termoquímicas:

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.
Resposta: -74,88 kJ.

Solução:
. 105 Pa). A formação de metano a partir de hidrogênio e carbono pode ser representada da seguinte forma:

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

Com base nessas equações, de acordo com a condição do problema, dado que o hidrogênio se transforma em água, o carbono em dióxido de carbono, o metano em dióxido de carbono e água, e, com base na lei de Hess, as equações termoquímicas podem ser operadas da mesma forma que com algébricas. Para obter o resultado desejado, você precisa multiplicar a equação de combustão de hidrogênio (a) por 2 e, em seguida, subtrair a soma das equações de combustão de hidrogênio (a) e carbono (b) da equação de combustão de metano (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

Como o calor de formação é igual ao calor de decomposição com o sinal oposto, então

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

Resposta: -74,88 kJ.

Tarefa 89.
O efeito térmico de qual reação é igual ao calor de formação do hidróxido de cálcio? Calcule o calor de formação do hidróxido de cálcio a partir das seguintes equações termoquímicas:

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.
Resposta: -986,50 kJ.

Solução:
O calor padrão de formação é igual ao calor de formação de 1 mol desta substância a partir de substâncias simples sob condições padrão (T = 298 K; p = 1,0325 . 105 Pa). A formação de hidróxido de cálcio a partir de substâncias simples pode ser representada da seguinte forma:

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

Com base nas equações que são dadas de acordo com a condição do problema e, dado que o hidrogênio se queima em água, e o cálcio, reagindo com o oxigênio, forma CaO, então, com base na lei de Hess, as equações termoquímicas podem ser operadas da mesma forma que com algébricas. Para obter o resultado desejado, você precisa adicionar todas as três equações:

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.

Como os calores padrão de formação de substâncias simples são condicionalmente iguais a zero, o calor de formação do hidróxido de cálcio será igual ao efeito do calor da reação de sua formação a partir de substâncias simples (cálcio, hidrogênio e oxigênio):

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

Responda: -986,50 kJ.

Tarefa 90.
O efeito térmico da reação de combustão da gasolina líquida com a formação de vapor d'água e dióxido de carbono é de -3135,58 kJ. Faça uma equação termoquímica para esta reação e calcule o calor de formação de C 6 H 6 (g). Resposta: +49,03 kJ.
Solução:
As equações de reação em que seu estado de agregação ou modificação cristalina, bem como o valor numérico dos efeitos térmicos, são indicados perto dos símbolos dos compostos químicos, são chamadas de termoquímicas. Nas equações termoquímicas, a menos que especificado de outra forma, os valores dos efeitos térmicos a pressão constante Qp são indicados iguais à mudança na entalpia do sistema. O valor geralmente é dado no lado direito da equação, separado por uma vírgula ou ponto e vírgula. São aceitas as seguintes abreviações para o estado agregado da matéria: g - gasoso, g - líquido, k - cristalino. Esses símbolos são omitidos se o estado agregado das substâncias for óbvio, por exemplo, O 2, H 2, etc.
A equação da reação termoquímica tem a forma:

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

Os valores dos calores padrão de formação de substâncias são fornecidos em tabelas especiais. Considerando que os calores de formação de substâncias simples são condicionalmente tomados iguais a zero. O efeito térmico da reação pode ser calculado usando o corolário e da lei de 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.

Responda:+49,03 kJ.

Calor de Formação

Tarefa 91.
Calcule quanto calor será liberado durante a combustão de 165 l (n.o.) de acetileno C 2 H 2 se os produtos da combustão forem dióxido de carbono e vapor de água? Resposta: 924,88 kJ.
Solução:
As equações de reação em que seu estado de agregação ou modificação cristalina, bem como o valor numérico dos efeitos térmicos, são indicados perto dos símbolos dos compostos químicos, são chamadas de termoquímicas. Nas equações termoquímicas, a menos que especificado de outra forma, os valores dos efeitos térmicos a pressão constante Qp são indicados iguais à mudança na entalpia do sistema. O valor geralmente é dado no lado direito da equação, separado por uma vírgula ou ponto e vírgula. As seguintes abreviações para o estado agregado da matéria são aceitas: G- gasoso, e- algo líquido, para- cristalino. Esses símbolos são omitidos se o estado agregado das substâncias for óbvio, por exemplo, O 2, H 2, etc.
A equação da reação é:

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

2(CO2) + (H2O)- (C2H2);
= 2(-393,51) + (-241,83) - (+226,75) = -802,1 kJ.

O calor liberado durante a combustão de 165 litros de acetileno nesta reação é determinado a partir da proporção:

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

Responda: 5908,35 kJ.

Tarefa 92.
A combustão da amônia gasosa produz vapor de água e óxido de nitrogênio. Quanto calor será liberado durante esta reação se 44,8 litros de NO forem obtidos em condições normais? Resposta: 452,37 kJ.
Solução:
A equação da reação é:

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

Os valores dos calores padrão de formação de substâncias são fornecidos em tabelas especiais. Considerando que os calores de formação de substâncias simples são condicionalmente tomados iguais a zero. O efeito térmico de uma reação pode ser calculado usando o corolário da lei de Hess:

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

A equação termoquímica será semelhante a:

O calor liberado durante a combustão de 44,8 litros de amônia pode ser calculado a partir da proporção:

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

Responda: 452,37 kJ

Escreva a equação termoquímica para a reação entre CO (g) e hidrogênio, que resulta na formação de CH4 (g) e H2O (g). Quanto calor será liberado durante esta reação se 67,2 litros de metano foram 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 variação da entalpia desta reação:

Assim, a equação fica:

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

Esta equação é válida para a formação de 1 mol ou 22,4 l (n.o.) de metano. Com a formação de 67,2 l 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 para diamante? Por quê? 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 formado corretamente 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 aleatoriedade de um sistema no nível micro:

onde W é o número de diferentes estados do sistema disponíveis para ele sob determinadas condições, ou a probabilidade termodinâmica do macroestado do sistema; R \u003d 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°proc. \u003d 188,72 - 69,94 \u003d 118,78 J / mol * K
• b) Quando o grafite passa para o diamante, a entropia do sistema diminui, porque o número de estados diferentes do sistema diminui. Isso é confirmado pelos cálculos:

Gráfico > Sal.

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

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