Az Orosz Föderáció Oktatási és Tudományos Minisztériuma

Szentpétervári Állam fióktelepe

tengerészeti műszaki egyetem

SEVMASHVTUZ

Környezetvédelmi Mérnöki Tanszék

környezet és berendezés felújítás"

Belozerova T.I.

Oktatási és módszertani kézikönyv

gyakorlati órákra

Téma: "Hőkémiai számítások. Hess-törvény.

Szeverodvinszk

UDC 546(076.1)

Belozerova T.I.

"Hőkémiai számítások. Hess-törvény.

Kémiai egyensúly. Le Chatelier szabálya.

MÓDSZERTANI ÚTMUTATÓ

gyakorlati órákra

az "Általános és szervetlen kémia" tudományágban

Ügyvezető szerkesztő Gulyaeva T.G.

Lektorok: a műszaki tudományok kandidátusa, a Fizika Tanszék docense Gorin S.V.

a biológiai tudományok kandidátusa, a Környezetvédelmi Mérnöki Tanszék docense

Kamysheva E.A.

A módszertani kézikönyv a 330200 „Környezetvédelmi mérnöki” szak 1. éves hallgatói számára készült.

A módszertani kézikönyv a kémiai folyamatokat kísérő energiahatásokról, azok spontán előfordulásának irányairól, határairól tartalmaz információkat. Figyelembe veszik a termokémia alapjait, a kémiai reakciók irányát és a kémiai egyensúlyt.

Kiadói engedély

Sevmashvtuz, 2004

Termokémiai számítások. Hess törvénye. Kémiai egyensúly. Le Chatelier szabálya.

A módszertani kézikönyv 1. éves hallgatóknak készült, 330200 „Környezetvédelmi mérnöki” szak.

A módszertani kézikönyv általános információkat tartalmaz a kémiai folyamatokat kísérő energiahatásokról, azok spontán előfordulásának irányáról és határairól. Figyelembe veszik a termokémia alapjait, a kémiai reakciók irányát és a kémiai egyensúlyt.

I. Termokémiai számítások. Hess törvénye.

A különféle típusú energiák kölcsönös átalakulásának tudományát ún termodinamika . A termodinamika kémiai reakciók hőhatásait vizsgáló ágát ún termokémia . Azokat a reakciókat, amelyek hőkibocsátással járnak, ún hőtermelő , és azok, amelyek hőelnyeléssel járnak, endotermek.

Változások a rendszer energiájában áramlás közben kémiai reakció feltéve, hogy a rendszer a bővítési munkákon kívül más munkát nem végez, hívjuk hőhatás kémiai reakció.

Jellegzetes funkció

ahol V a rendszer térfogata, U pedig belső energia, a rendszer entalpiájának nevezzük.

Entalpia – a rendszerállapot funkciója. Állandó nyomáson a reakció termikus hatása megegyezik a reakció ΔH entalpiaváltozásával.

Exoterm reakcióhoz ΔH<0 (Q p >0) – a rendszer entalpiája csökken.

Endoterm reakciók esetén ΔH>0 (Q p<0).

Egy adott anyag képződése során bekövetkező entalpiaváltozásokat egyszerű anyagaik standardállapotában, standard halmazállapotban is standard képződésentalpiának nevezzük ΔH 0 298. A termikus hatás a hőmérséklettől függ, ezért a hőmérséklet (298 K) az indexben jelezve.

Termokémiainak nevezzük azoknak a folyamatoknak az egyenletét, amelyekben termikus hatások jelentkeznek

H 2 + 1/2O 2 = H 2 O (l) ΔH 0 298 = -285,8 kJ

Ahhoz, hogy az entalpiát egy mól anyaghoz viszonyítsák, a termokémiai egyenletek törtegyütthatókkal rendelkeznek.

A termokémiai egyenletekben az anyagok aggregált állapotait is felírják: G-gáz, L-folyékony, T-szilárd, K-kristályos.

A képződés entalpiája (hő). – 298 K hőmérsékleten és 100 kPa nyomáson stabil egyszerű anyagokból 1 mól összetett anyag keletkezésének hőhatása. Jelölve: ΔH 0 arr vagy ΔH 0 f.

Hess törvénye – a reakció termikus hatása a kiindulási anyagok és végtermékek jellegétől és állapotától függ, de nem függ a reakcióúttól, pl. a köztes szakaszok számáról és jellegéről.

A termokémiai számításokban a Hess-törvény egy következményét használjuk:

A reakció termikus hatása egyenlő a reakciótermékek képződéshőinek (ΔH 0 arr) összegével mínusz a kiindulási anyagok képződéshőinek összege, figyelembe véve az ezek képlete előtti együtthatókat. anyagok a reakcióegyenletekben

ΔНх.р. = ∑Δ Н arr. folyt. - ∑ΔН 0 arr. ref. (2)

A ΔН 0 298 képződés standard entalpiáinak értékeit a táblázat tartalmazza (1. sz. melléklet).

1. példa Számítsuk ki a propán C 3 H 8 képződésének standard entalpiáját, ha égési reakciójának hőhatása

C 3 H 8 + 5O 2 = 3CO 2 + 4H 2 O (g)

egyenlő ΔН h.r. = -2043,86 kJ/mol

Megoldás: A (2) egyenlet szerint

ΔНх.р. = (3ΔH 0 (CO 2) + 4ΔH 0 (H 2 0) g) – (ΔH 0 (C 3 H 8) + 5ΔH 0 (O 2)) =

= ΔН 0 arr (C 3 Н 8) = 3ΔН 0 (СО 2) – 5ΔН 0 (О 2) – ΔН 0 х.р. + 4ΔH 0 (H20)g

A ΔН érték behelyettesítése 0 h.r. és referencia adatok, az egyszerű anyagok entalpiája nulla ΔH 0 O 2 = 0

ΔH 0 C 3 H 8 = 3 (-393,51) + 4 (-241,82) - 5 * 0 - (2043,86) = -103,85 kJ/mol

Válasz: a propán képződési entalpiája exoterm folyamatokra utal.

2. példa Az etil-alkohol égési reakcióját a termokémiai egyenlet fejezi ki:

C 2H 5OH (l) + ZO 2 (g) = 2CO 2 (g) + ZH 2O (l);

Számítsa ki a reakció termikus hatását, ha ismert, hogy a C 2 H 5 OH (l) moláris entalpiája + 42,36 kJ és ismert a C 2 H 5 OH képződési entalpiája (g); CO 2 (g); H 2 O(l) (lásd 1. táblázat).

Megoldás: a reakció ∆H meghatározásához ismerni kell a C 3 H 5 OH képződéshőjét (l). Ez utóbbit találjuk a feladat adataiból:

C2H5OH (l) = C2H5OH (g); ΔH = +42,36 kJ + 42,36 = -235,31 – ΔH C 2 H 5 OH (l)

ΔH C 2 H 5OH (l) = -235,31 - 42,36 = -277,67 kJ

Most kiszámítjuk a reakció ΔН értékét a Hess-törvényből származó következmény segítségével:

ΔН h.r.

= 2 (-393,51) + 3 (-285,84) + 277,67 = -1366,87 kJ 3. példa

Egy mol vízmentes szóda Na 2 CO 3 kellően nagy mennyiségű vízben történő feloldódása 25,10 kJ hő felszabadulásával jár, míg a Na 2 CO 3 * 10H 2 O kristályos hidrát feloldásakor 66,94 kJ hő. felszívódik. Számítsa ki a Na 2 CO 3 hidratációs hőjét (kristályhidrát képződés entalpiája).

Megoldás: a megfelelő reakciókra termokémiai egyenleteket állítunk össze:

A) Na 2CO 3 + aq = Na 2CO 3 * aq; ΔН = -25,10 kJ

B) Na 2CO 3* 10H 2O+ aq = Na 2CO 3* aq; ΔН = +66,94 kJ

Most, ha kivonjuk a B) egyenletet az A) egyenletből, megkapjuk a választ:

Na 2CO 3 + 10H 2O = Na 2CO 3* 10H 2O;

ΔН = -92,04 kJ, azok. amikor Na 2 CO 3 * 10H 2 O képződik, 92,04 kJ hő szabadul fel.

4. példa

A víz és a vízgőz képződési entalpiájának ismeretében (lásd 1. táblázat) számítsuk ki a víz párolgási entalpiáját!

Megoldás: a feladatot a 3. és 4. példában leírtakhoz hasonlóan oldjuk meg:

A) H2 (g) + 1/2O 2 (g) = H20 (g); ΔН = -241,83 kJ

B) H2 (g) + 1/2O 2 (g) = H20 (1); ΔН = -285,84 kJ

Ha kivonjuk a (B) egyenletet az (A) egyenletből, megkapjuk a választ:

H20 (l) = H20 (g); ΔН = -241,83 + 285,84 = + 44,01 kJ, azok. A víz gőzzé alakításához 44,01 kJ hőt kell felhasználni.

5. példa.

Amikor a reakció során hidrogén-klorid képződik

H2+Cl2=2HCl

184,6 kJ hő szabadul fel. Mekkora a HCl képződési entalpiája?

Megoldás: A képződés entalpiája 1 mol-hoz viszonyított, és az egyenlet szerint 2 mol HCl keletkezik.

ΔН 0 НCl = -184,6 / 2 = -92,3 kJ/mol

Termokémiai egyenlet: 1/2H2 + 1/2Cl2 = HCl; ΔН = -92,3 kJ/mol

6. példa.

Számítsa ki az ammónia égésének termikus hatását!

2NH3 (g) + 3/2O 2 (g) = N 2 (g) + 3H 2O (g)

Megoldás: a Hess-törvény következményei alapján megvan

ΔН = ∑Δ Н 0 kon - ∑ΔН 0 ki. = (ΔH 0 (N 2) + 3ΔH 0 (H 2 0)) - (2ΔH 0 (NH 3) + 3/2ΔH 0 (O 2))

Mivel az egyszerű anyagok entalpiája 0 (ΔH 0 (N 2) = 0; ΔH 0 (0 2) = 0)

ΔН 0 (NH 3) = -45,94 kJ

ΔH 0 (H 2O) = -241,84 kJ

ΔН = 3 (-241,84) – 2 (-45,94) = -633,4 kJ

7. példa. Számítsa ki az égési reakció termikus hatását!

A) 11,2 liter acetilén

B) 52 kg acetilén

1. Írja fel az acetilén égésének termokémiai egyenletét!

C 2 H 2 (g) + 5/2O 2 (g) = 2CO 2 (g) + H 2 O (g) + ΔH

2. Írjon egy kifejezést a reakció standard termikus hatásának kiszámításához a Hess-törvényből származó következmény segítségével

ΔН 0 óra óra = (2ΔH 0 (CO 2) + ΔH 0 (H 2 O) (g) – ΔH 0 (C 2 H 2)

Helyettesítsük be ebbe a kifejezésbe az anyagok képződésének standard entalpiáinak táblázatos értékeit:

ΔН 0 óra óra = 2 (-393,5) + (-241,8) - 226,8 = -802,0 kJ

3. A reakció termokémiai egyenletéből kitűnik, hogy 1 mol acetilén (22,4 l vagy 26 g) elégetésekor felszabaduló hőmennyiség.

A hőmennyiség egyenesen arányos az égésben részt vevő anyag mennyiségével. Ezért arányt alkothatunk:

1 p 6 körül:

a) 22,4 l C 2 H 2 - (-802,0 kJ)

11,2 l C 2 H 2 - x

x = -401,0 kJ

B) 26 g C 2 H 2 - (802,0 kJ)

52*10 3 C 2 N 2 - x

x = 52*10 3 *(-802) = - 1604 * 103 kJ

2. út:

Határozza meg az acetilén móljainak számát!

٧(C2H2) = m(C 2 H 2 ) =V(C 2 H 2 )

A) ٧(C 2 H 2) = 11,2 = 0,5 mol

0,5 mol C 2 H 2 - x

x = -401,0 kJ

B) ٧(C 2 H 2) = 52*10 3 = 2*10 3 mol

1 mol C 2 H 2 - (- 802,0 kJ)

2 x 10 3 mol C 2 H 2 - x

x = 2*10 3 *(-802) = - 1604*10 3 kJ

8. példa. Határozza meg az acetilén képződésének standard entalpiáját, ha az égés 11,2 liter. 401 kJ hőt bocsátott ki.

Megoldás: C 2 H 2 (g) + 5/2O 2 = 2CO 2 + H 2 O (g) ΔНх.р.

1. Határozza meg egy kémiai reakció termikus hatását!

a) ν(C 2 H 2) = 11,2 l/22,4 l/mol = 0,5 mol

b) 0,5 mol C 2 H 2 - - 401 kJ

1 mol C 2 H 2 - - x

x = 1*(-401) = -802 kJ - ΔН c.r.

2. A Hess-törvényből származó következmény felhasználásával meghatározzuk a képződés standard entalpiáját ΔH 0 (C 2 H 2):

ΔНх.р. = (2ΔH 0 (CO 2) + ΔH 0 (H 2 0)) – (ΔH 0 (C 2 H 2) + 5/2 ΔH 0 (O 2))

ΔH 0 C 2 H 2 = 2ΔH 0 (CO 2) + ΔH 0 (H 2 O)g – ΔH hideg. + 5/2 ΔH 0 (O 2)

Helyettesítsük be ebbe a kifejezésbe az anyagok képződésének standard halpiáinak táblázatos értékeit:

ΔН 0 С 2 Н 2 = 2 (-393) + (-241,8) - (-802) - 0 = 226 kJ

Válasz: ΔH 0 C 2 H 2 = 226 kJ/mol

Önállóan megoldandó problémák

1. Számítsa ki egy mól Fe 2 O 3 fém alumíniummal való redukciós reakciójának termikus hatását!

Válasz: -817,7 kJ.

2. Gáznemű etil-alkohol C 2 H 5 OH etilén C 2 H 4 (g) és vízgőz kölcsönhatásával állítható elő. Írja fel ennek a reakciónak a termokémiai egyenletét, és számítsa ki a hőhatását!

Válasz: -45,76 kJ.

Számítsa ki a vas-oxid (+ 2) hidrogénnel való redukciós reakciójának termikus hatását a következő termokémiai egyenletek alapján:

FeO (k) + CO (g) = Fe (k) + CO 2 (g); ΔН = -13,18 kJ;

CO (g) -1/2O 2 (g) = CO 2 (g);

ΔН = -283,0 kJ;

H2 (g) + 1/2O 2 (g) = H20;

ΔН = -241,83 kJ.

Válasz: -27,99 kJ.

3. A gázhalmazállapotú hidrogén-szulfid és szén-dioxid kölcsönhatása során vízgőz és szén-diszulfid CS 2 (g) keletkezik. Írja fel ennek a reakciónak a termokémiai egyenletét, és számítsa ki a hőhatást!

Válasz: + 65,57 kJ.

Írja fel a szén-monoxidból CO (g) és hidrogénből egy mól metán CH 4 (g) keletkezésének termokémiai egyenletét! Mennyi hő szabadul fel a reakció eredményeként? Válasz: 206,1 kJ.

Amikor metángázok kölcsönhatásba lépnek kénhidrogénnel, szén-diszulfid CS 2 (g) és hidrogén képződik. Írja fel ennek a reakciónak a termokémiai egyenletét, és számolja ki a hőhatását!

Válasz: +230,43 kJ

4. Kristályos ammónium-klorid ammóniagázok és hidrogén-klorid reakciójával keletkezik. Írja fel ennek a reakciónak a termokémiai egyenletét! Mennyi hő szabadul fel, ha normál körülmények között számolva 10 liter ammónia fogy el a reakcióban?

Válasz: 79,82 kJ.

Számítsa ki a metán képződéshőjét a következő termokémiai egyenletek alapján:

H2 (g) + 1/20 2 (g) = H20 (1); ΔH = -285,84 kJ;

C(k) + O 2 (g) = CO 2 (g); ΔН = -393,51 kJ;

CH4 (g) + 2O 2 (g) = 2H 2O (1) + CO 2 (g); ΔH = -890,31 kJ;

Válasz: - 74,88 kJ.

5. Írja fel egy mól etil-alkohol égési reakciójának termokémiai egyenletét, melynek eredményeként vízgőzök és szén-dioxid keletkeznek! Számítsa ki a C 2 H 5 OH képződési entalpiáját (l), ha ismert, hogy égés közben 11,5 g! 308,71 kJ hőt bocsátott ki.

Válasz: - 277,67 kJ.

6. A benzol égési reakcióját a termokémiai egyenlet fejezi ki:

C 6H 6 (1) + 7½O 2 (g) = 6CO 2 (g) + 3H 2O (g); ΔН = ?

Számítsa ki ennek a reakciónak a termikus hatását, ha ismert, hogy a benzol moláris párolgáshője -33,9 kJ.

Válasz: 3135,58 kJ

7. Írja fel egy mol etán C 2 H 6 (g) égési reakciójának termokémiai egyenletét, amelynek eredményeként vízgőz és szén-dioxid képződik! Normál körülmények között számolva mennyi hő szabadul fel 1 m 3 etán elégetésekor?

Válasz: 63742,86 kJ.

8. Az ammónia égési reakcióját a termokémiai egyenlet fejezi ki:

4NH3 (g) + ZO 2 (g) = 2N2 (g) + 6H20 (1);

ΔН = -1580,28 kJ.

9. A vízmentes stroncium-klorid SrCl 2 oldódási entalpiája - 47,70 kJ, az SrCl2 * 6H 2 O kristályos hidrát oldódási hője pedig +30,96 kJ. Számítsa ki az SrCl 2 hidratációs hőjét!

Válasz: -78,66 kJ.

10. A réz-szulfát CuSO 4 és a réz-szulfát CuSO 4 *5H 2 O oldódási hője rendre - 66,11 kJ és + 11,72 kJ. Számítsuk ki a CuSO 4 hidratációs hőjét!

Válasz: -77,83 kJ.

Ha egy gramm ekvivalens kalcium-hidroxidot állítanak elő CaO(c)-ból és H 2 O(l)-ből, 32,53 kJ hő szabadul fel. Írja fel ennek a reakciónak a termokémiai egyenletét, és számítsa ki a kalcium-oxid képződéshőjét!

1.1. Példák a megoldásokkal kapcsolatos problémákra

1. feladat.Írja fel a reakció termokémiai egyenletét, ha ismert, hogy ha egyszerű anyagokból standard körülmények között 1 mol hidrogén-klorid gáz HCl képződik, 92 kJ hő szabadul fel.

Megoldás

A termokémiai egyenletek a kémiai reakciók felírt egyenletei, amelyek jelzik a DH (kJ) entalpia értékét és a reakcióban részt vevő anyagok aggregációs állapotát.

A reakció entalpiája DH 0 = Q p = -92 kJ, a (-) előjel megjelenése abból adódik, hogy az exoterm reakciók entalpiái negatívnak minősülnek.

Termokémiai reakcióegyenlet

1/2H 2 (g) + 1/2Cl 2 (g) = HCl (g), ∆H 0 = – 92 kJ.

Egy másik lehetséges válasz az egyenlet megkettőzésével érhető el:

H 2 (g) + Cl 2 (g) = 2HCl (g), ∆H 0 = – 184 kJ.

Feladat2 . Számítsa ki az Al 2 O 3(t) képződés standard entalpiáját, ha ismert a termokémiai egyenlet

4Al (t) + 3O 2 (g) = 2Al 2 O 3 (t), DH 0 = – 3340 kJ.

Megoldás

Egy anyag képződési entalpiája annak a reakciónak az entalpiája, amikor egy adott anyag 1 mólnyi mennyiségben képződik egyszerű anyagokból, amelyek normál körülmények között stabilak. A fenti reakció egyenlete 2 mol alumínium-oxid képződésének felel meg egyszerű anyagokból - alumíniumból és oxigénből. A termokémiai egyenletekkel egyszerű matematikai eljárásokat hajthat végre: összeadhat, kivonhat, szorozhat vagy oszthat tetszőleges számmal. Ossza el a reakcióegyenletet kettővel úgy, hogy 1 mol anyag keletkezésének feleljen meg (arányosan csökkentjük az entalpia értékét):

2Al (t) + 3/2O 2 (g) = Al 2 O 3 (t) , .

Válasz: az alumínium-oxid képződésének standard entalpiája

Feladat3 . Rendezd az anyagok képleteit (lásd a táblázatot) a stabilitás növelésének sorrendjében!

Megoldás

Motiválja válaszát. A képződési entalpiák értékei lehetővé teszik az összehasonlítást Minél alacsonyabb a képződés entalpiája, annál stabilabb a vegyület. Az anyagok képleteinek elrendezése a stabilitás növelése érdekében

H 2 Te (g) H 2 Se (g) H 2 S (g) H 2 O (g).

Feladat4 . Írja fel, milyen összefüggés van a DH 1, DH 2 és DH 3 reakciók entalpiája között, ha ismertek a termokémiai egyenletek!

1) C (grafit) + O 2 (g) = CO 2 (g), DH 1;

2) C (grafit) + 1/2O 2 (g) = CO (g), DH 2;

3) CO (g) + 1/2O 2 (g) = CO 2 (g), DH 3.

Megoldás

A termokémiai egyenletek összeadhatók és kivonhatók stb. Az (1) egyenletet a (2) és (3) egyenlet összeadásával kaphatjuk meg, azaz.

Válasz:

5. feladat. Határozza meg a reakció standard entalpiáját a referenciaadatokból!

C 2H 5OH (l) + 3O 2 (g) = 2CO 2 (g) + 3H 2O (g).

Megoldás

A reakció entalpiáját a Hess-törvény első következményével találjuk meg

Válasz:

6. feladat. Számítsa ki a felszabaduló (vagy elnyelt) hőmennyiséget 1 kg mész oltásakor normál körülmények között. Az anyagok képződésének standard entalpiájának értékeit a táblázat tartalmazza.

Megoldás

A mész oltási reakció egyenlete:

CaO (s) + H 2O (l) = Ca(OH) 2 (s).

A reakció hőhatása megegyezik a reakció entalpiájával, amelynek értékét a Hess-törvény első következménye határozza meg:

A reakció entalpiája negatív, i.e. A mész oltásakor hő szabadul fel. A Q = H 0 = -66 kJ hőmennyiség 1 mol CaO kioltásának felel meg. Kiszámoljuk az 1 kg kalcium-oxidban lévő anyag mennyiségét:

1 kg mész oltásakor felszabaduló hőmennyiség a

Válasz: 1 kg mész normál körülmények között történő oltásakor 1175 kJ hő szabadul fel.

Probléma 10.1. A termokémiai egyenlet segítségével: 2H 2 (g) + O 2 (g) = 2H 2 O (g) + 484 kJ, határozza meg a keletkező víz tömegét, ha 1479 kJ energia szabadul fel.

Megoldás. A reakcióegyenletet a következő formában írjuk fel:

megvan
x = (2 mol 1479 kJ) / (484 kJ) = 6,11 mol.
Ahol
m(H2O) = v M = 6,11 mol 18 g/mol = 110 g
Ha a problémafelvetés nem jelzi a reagens mennyiségét, hanem csak egy bizonyos mennyiség (tömeg vagy térfogat) változását jelzi, amely általában anyagkeverékre vonatkozik, akkor célszerű egy további kifejezést bevezetni. ennek a változásnak megfelelő reakcióegyenletbe.

10.2 probléma. 10 literes (N.O.) etán és acetilén elegyhez 10 liter (N.O.) hidrogént adunk. Az elegyet melegített platina katalizátoron engedjük át. Miután a reakciótermékeket a kezdeti feltételekre hoztuk, a keverék térfogata 16 liter lett. Határozzuk meg az acetilén tömeghányadát a keverékben.

Megoldás. A hidrogén reagál az acetilénnel, de nem az etánnal.
C 2 H 6 + H 2 2 ≠
C 2 H 2 + 2 H 2 → C 2 H 6
Ebben az esetben a rendszer hangereje eggyel csökken
ΔV = 10 + 10 – 16 = 4 l.
A térfogatcsökkenés annak köszönhető, hogy a termék térfogata (C 2 H 6) kisebb, mint a reagensek (C 2 H 2 és H 2) térfogata.
Írjuk fel a reakcióegyenletet a ΔV kifejezés bevezetésével.
Ha 1 liter C 2 H 2 és 2 liter H 2 reagál, és 1 liter C 2 H 6 képződik, akkor
ΔV = 1 + 2 – 1 = 2 l.


Az egyenletből egyértelmű, hogy
V(C 2 H 2) = x = 2 l.
Majd
V(C 2 H 6) = (10 - x) = 8 l.
A kifejezésből
m/M = V/V M
van
m = M V / V M
m(C 2 H 2) = M V / V M= (26 g/mol 2l) / (22,4 l/mol) = 2,32 g,
m(C2H6) = M V / V M,
m(keverék) = m(C2H2) + m(C2H6) = 2,32 g + 10,71 g = 13,03 g,
w (C 2 H 2) = m (C 2 H 2) / m (keverék) = 2,32 g / 13,03 g = 0,18.

10.3. probléma. Egy 52,8 g tömegű vaslemezt réz(II)-szulfát-oldatba helyezünk. Határozza meg az oldott vas tömegét, ha a lemez tömege 54,4 g lesz.

Megoldás. A lemez tömegének változása egyenlő:
Δm = 54,4-52,8 = 1,6 g.
Írjuk fel a reakcióegyenletet. Látható, hogy ha 56 g vas kioldódik a lemezről, akkor 64 g réz rakódik le a lemezen, és a lemez 8 g-mal nehezebb lesz:


Egyértelmű, hogy
m(Fe) = x = 56 g 1,6 g / 8 g = 11,2 g.

10.4. probléma. 100 g sósav és salétromsav keverékét tartalmazó oldatban legfeljebb 24,0 g réz(II)-oxidot oldunk. Az oldat bepárlása és a maradék kalcinálása után a tömege 29,5 g. Írja fel a lezajló reakciók egyenleteit, és határozza meg a sósav tömeghányadát az eredeti oldatban!

Megoldás.Írjuk fel a reakcióegyenleteket:
СuО + 2НCl = СuСl 2 + Н 2 O (1)
CuO + 2HNO 3 = Cu(NO 3) 2 + H 2 O (2)
2Сu(NO 3) 2 = 2СuО + 4NO 2 + O 2 (3)
Látható, hogy a 24,0 g-ról 29,5 g-ra való tömegnövekedés csak az első reakcióhoz kapcsolódik, mivel a (2) reakció szerint salétromsavban oldott réz-oxid a (3) reakció során ismét a szövet réz-oxidjává alakult. azonos tömegű. Ha az (1) reakció során 1 mol 80 g tömegű CuO reagál és 1 mol 135 g tömegű CuCl 2 képződik, akkor a tömeg 55 g-mal növekszik Tekintettel arra, hogy 2 mol HCl tömege 73 g írjuk fel újra az (1) egyenletet, hozzáadva a Δm kifejezést.

Egyértelmű, hogy
m(HCl) = x = 73 g 5,5 g / 55 g = 7,3 g.
Keresse meg a sav tömeghányadát:
w(HCl) = m(HCl) / m oldat =
= 7,3 g/100 g = 0,073.

A leckék anyagaiból megtudhatja, melyik kémiai reakcióegyenletet nevezzük termokémiainak. A leckét a termokémiai reakcióegyenlet számítási algoritmusának tanulmányozására szánjuk.

Téma: Anyagok és átalakulásaik

Lecke: Számítások termokémiai egyenletekkel

Szinte minden reakció hő felszabadulásával vagy elnyelésével megy végbe. A reakció során felszabaduló vagy elnyelt hőmennyiséget ún kémiai reakció termikus hatása.

Ha a hőhatást egy kémiai reakció egyenletébe írjuk, akkor egy ilyen egyenletet nevezünk termokémiai.

A termokémiai egyenletekben a közönséges kémiai egyenletektől eltérően az anyag halmazállapotát (szilárd, folyékony, gáznemű) kell feltüntetni.

Például a kalcium-oxid és a víz közötti reakció termokémiai egyenlete így néz ki:

CaO (s) + H 2 O (l) = Ca (OH) 2 (s) + 64 kJ

A kémiai reakció során felszabaduló vagy elnyelt Q hő mennyisége arányos a reaktáns vagy termék anyagmennyiségével. Ezért termokémiai egyenletek segítségével különféle számítások végezhetők.

Nézzünk példákat a problémamegoldásra.

1. feladat:Határozza meg a 3,6 g víz lebontására fordított hőmennyiséget a vízbomlási reakció TCA-ja szerint:

Ezt a problémát a következő arányokkal oldhatja meg:

36 g víz lebontása során 484 kJ nyelődött el

a bomlás során 3,6 g víz nyelődött el x kJ

Ily módon a reakcióegyenlet felírható. A probléma teljes megoldását az 1. ábra mutatja.

Rizs. 1. Az 1. feladat megoldásának megfogalmazása

A probléma úgy is megfogalmazható, hogy a reakcióhoz létre kell hozni egy termokémiai egyenletet. Nézzünk egy példát egy ilyen feladatra.

2. probléma: Ha 7 g vas kölcsönhatásba lép a kénnel, 12,15 kJ hő szabadul fel. Ezen adatok alapján alkossa meg a reakció termokémiai egyenletét.

Felhívom a figyelmet arra, hogy erre a problémára a válasz magának a reakciónak a termokémiai egyenlete.

Rizs. 2. A 2. feladat megoldásának formalizálása

1. Feladat- és gyakorlatgyűjtemény kémiából: 8. évfolyam: tankönyvekhez. P.A. Orzhekovszkij és mások „Kémia. 8. osztály” / P.A. Orzsekovszkij, N.A. Titov, F.F. Hegel. - M.: AST: Astrel, 2006. (80-84. o.)

2. Kémia: szervetlen. kémia: tankönyv. 8. osztály számára általános műveltség létesítése /G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. - M.: Oktatás, OJSC „Moszkva Tankönyvek”, 2009. (§23)

3. Enciklopédia gyerekeknek. 17. kötet Kémia / Fejezet. ed.V.A. Volodin, Ved. tudományos szerk. I. Leenson. - M.: Avanta+, 2003.

További webes források

1. Feladatok megoldása: számítások termokémiai egyenletekkel ().

2. Termokémiai egyenletek ().

Házi feladat

1) p. 69 feladat 1.,2 a „Kémia: szervetlen” tankönyvből. kémia: tankönyv. 8. osztály számára általános műveltség intézmény." /G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. - M.: Oktatás, OJSC „Moszkva Tankönyvek”, 2009.

2) 80-84. o., 241., 245. sz a Kémia feladat- és gyakorlatgyűjteményéből: 8. évfolyam: tankönyvekhez. P.A. Orzhekovszkij és mások „Kémia. 8. osztály” / P.A. Orzsekovszkij, N.A. Titov, F.F. Hegel. - M.: AST: Astrel, 2006.

Gyakorlat 81.
Számítsa ki a Fe redukciója során felszabaduló hőmennyiséget! 2 O 3 fémes alumínium, ha 335,1 g vasat kaptunk. Válasz: 2543,1 kJ.
Megoldás:
Reakció egyenlet:

= (Al 2 O 3) - (Fe 2 O 3) = -1669,8-(-822,1) = -847,7 kJ

A 335,1 g vas befogadásakor felszabaduló hőmennyiség kiszámítása a következő arányból történik:

(2 . 55,85) : -847,7 = 335,1 : X; x = (0847.7 . 335,1)/ (2 . 55,85) = 2543,1 kJ,

ahol 55,85 atomtömeg vas.

Válasz: 2543,1 kJ.

A reakció termikus hatása

82. feladat.
Gáznemű etil-alkohol C2H5OH etilén C 2 H 4 (g) és vízgőz kölcsönhatásával állítható elő. Írja fel ennek a reakciónak a termokémiai egyenletét, miután először kiszámította a hőhatását! Válasz: -45,76 kJ.
Megoldás:
A reakcióegyenlet a következő:

C2H4 (g) + H2O (g) = C2H5OH (g); = ?

Az anyagok szabványos képződéshőinek értékei speciális táblázatokban vannak megadva. Figyelembe véve, hogy az egyszerű anyagok képződési hőjét hagyományosan nullának tekintjük. Számítsuk ki a reakció termikus hatását a Hess-törvény következményével, kapjuk:

= (C 2 H 5 OH) – [ (C 2 H 4) + (H 2 O)] =
= -235,1 -[(52,28) + (-241,83)] = -45,76 kJ

Termokémiainak nevezzük azokat a reakcióegyenleteket, amelyekben a kémiai vegyületek szimbólumai mellett aggregációs vagy kristálymódosulási állapotukat, valamint a termikus hatások számértékét tüntetik fel. A termokémiai egyenletekben, hacsak nincs külön feltüntetve, a Q p állandó nyomású hőhatások értéke megegyezik a rendszer entalpiaváltozásával. Az értéket általában az egyenlet jobb oldalán adjuk meg, vesszővel vagy pontosvesszővel elválasztva. Az anyag aggregáltsági állapotára a következő rövidített megnevezések elfogadottak: G- gáznemű, és- folyékony, To

Ha egy reakció eredményeként hő szabadul fel, akkor< О. Учитывая сказанное, составляем термохимическое уравнение данной в примере реакции:

C2H4 (g) + H2O (g) = C2H5OH (g); = -45,76 kJ.

Válasz:- 45,76 kJ.

83. feladat.
Számítsa ki a vas(II)-oxid hidrogénnel való redukciós reakciójának termikus hatását az alábbi termokémiai egyenletek alapján:

a) EO (k) + CO (g) = Fe (k) + CO 2 (g); = -13,18 kJ;
b) CO (g) + 1/2O 2 (g) = CO 2 (g); = -283,0 kJ;
c) H2 (g) + 1/2O 2 (g) = H20 (g); = -241,83 kJ.
Válasz: +27,99 kJ.

Megoldás:
A vas(II)-oxid hidrogénnel történő redukciójának reakcióegyenlete a következő:

EeO (k) + H2 (g) = Fe (k) + H 2O (g); = ?

= (H2O) – [ (FeO)

A víz képződéshőjét az egyenlet adja meg

H2 (g) + 1/2O 2 (g) = H20 (g); = -241,83 kJ,

a vas(II)-oxid képződéshője pedig úgy számítható ki, hogy az (a) egyenletet kivonjuk a (b) egyenletből.

=(c) - (b) - (a) = -241,83 – [-283.o – (-13,18)] = +27,99 kJ.

Válasz:+27,99 kJ.

84. feladat.
A gázhalmazállapotú hidrogén-szulfid és szén-dioxid kölcsönhatása során vízgőz és szén-diszulfid CS 2 (g) képződik. Írja fel ennek a reakciónak a termokémiai egyenletét, és először számítsa ki a hőhatást! Válasz: +65,43 kJ.
Megoldás:
G- gáznemű, és- folyékony, To-- kristályos. Ezeket a szimbólumokat elhagyjuk, ha az anyagok aggregált állapota nyilvánvaló, például O 2, H 2 stb.
A reakcióegyenlet a következő:

2H 2S (g) + CO 2 (g) = 2H 2O (g) + CS 2 (g); = ?

Az anyagok szabványos képződéshőinek értékei speciális táblázatokban vannak megadva. Figyelembe véve, hogy az egyszerű anyagok képződési hőjét hagyományosan nullának tekintjük. A reakció hőhatása a Hess-törvény következményével számítható ki:

= (H 2 O) + (СS 2) – [(H 2 S) + (СO 2)];
= 2(-241,83) + 115,28 – = +65,43 kJ.

2H 2S (g) + CO 2 (g) = 2H 2O (g) + CS 2 (g); = +65,43 kJ.

Válasz:+65,43 kJ.

Termokémiai reakcióegyenlet

85. feladat.
Írja fel a CO (g) és a hidrogén reakciójának termokémiai egyenletét, melynek eredményeként CH 4 (g) és H 2 O (g) keletkezik! Mennyi hő szabadul fel a reakció során, ha normál körülmények között 67,2 liter metán keletkezik? Válasz: 618,48 kJ.
Megoldás:
Termokémiainak nevezzük azokat a reakcióegyenleteket, amelyekben a kémiai vegyületek szimbólumai mellett aggregációs vagy kristálymódosulási állapotukat, valamint a termikus hatások számértékét tüntetik fel. A termokémiai egyenletekben, hacsak nincs külön feltüntetve, a Q p állandó nyomáson a hőhatások értékei, amelyek megegyeznek a rendszer entalpiaváltozásával. Az értéket általában az egyenlet jobb oldalán adjuk meg, vesszővel vagy pontosvesszővel elválasztva. Az anyag aggregáltsági állapotára a következő rövidített megnevezések elfogadottak: G- gáznemű, és- valami, To- kristályos. Ezeket a szimbólumokat elhagyjuk, ha az anyagok aggregált állapota nyilvánvaló, például O 2, H 2 stb.
A reakcióegyenlet a következő:

CO (g) + 3H 2 (g) = CH4 (g) + H20 (g); = ?

Az anyagok szabványos képződéshőinek értékei speciális táblázatokban vannak megadva. Figyelembe véve, hogy az egyszerű anyagok képződési hőjét hagyományosan nullának tekintjük. A reakció hőhatása a Hess-törvény következményével számítható ki:

= (H20) + (CH4) – (CO)];
= (-241,83) + (-74,84) - (-110,52) = -206,16 kJ.

A termokémiai egyenlet a következő lesz:

22,4 : -206,16 = 67,2 : X; x = 67,2 (-206,16)/22?4 = -618,48 kJ; Q = 618,48 kJ.

Válasz: 618,48 kJ.

Képződési hő

86. feladat.
Mely reakció hőhatása megegyezik a képződés hőjével. Számítsa ki az NO képződési hőjét a következő termokémiai egyenletek alapján:
a) 4NH3 (g) + 5O 2 (g) = 4NO (g) + 6H20 (l); = -1168,80 kJ;
b) 4NH3 (g) + 3O 2 (g) = 2N2 (g) + 6H20 (1); = -1530,28 kJ
Válasz: 90,37 kJ.
Megoldás:
A standard képződéshő megegyezik azzal a reakcióhővel, amely 1 mól anyagból egyszerű anyagokból normál körülmények között (T = 298 K; p = 1,0325,105 Pa) keletkezik. Az NO képződése egyszerű anyagokból a következőképpen ábrázolható:

1/2N 2 + 1/2O 2 = NEM

Adott az (a) reakció, amely 4 mol NO-t, és adott (b) reakció, amely 2 mol nitrogént termel. Az oxigén mindkét reakcióban részt vesz. Ezért az NO standard képződéshőjének meghatározásához a következő Hess-ciklust állítjuk össze, azaz ki kell vonnunk az (a) egyenletet a (b) egyenletből:

így 1/2N2 + 1/2O2 = NO; = +90,37 kJ.

Válasz: 618,48 kJ.

87. feladat.
A kristályos ammónium-klorid ammónia és hidrogén-klorid gázok reakciójával jön létre. Írja fel ennek a reakciónak a termokémiai egyenletét, miután először kiszámította a hőhatását! Mennyi hő szabadul fel, ha normál körülmények között számolva 10 liter ammónia fogy el a reakcióban? Válasz: 78,97 kJ.
Megoldás:
Termokémiainak nevezzük azokat a reakcióegyenleteket, amelyekben a kémiai vegyületek szimbólumai mellett aggregációs vagy kristálymódosulási állapotukat, valamint a termikus hatások számértékét tüntetik fel. A termokémiai egyenletekben, hacsak nincs külön feltüntetve, a Q p állandó nyomáson a hőhatások értékei, amelyek megegyeznek a rendszer entalpiaváltozásával. Az értéket általában az egyenlet jobb oldalán adjuk meg, vesszővel vagy pontosvesszővel elválasztva. A következőket fogadták el: To-- kristályos. Ezeket a szimbólumokat elhagyjuk, ha az anyagok aggregált állapota nyilvánvaló, például O 2, H 2 stb.
A reakcióegyenlet a következő:

NH3 (g) + HCl (g) = NH4CI (k). ;

Az anyagok szabványos képződéshőinek értékei speciális táblázatokban vannak megadva. Figyelembe véve, hogy az egyszerű anyagok képződési hőjét hagyományosan nullának tekintjük. A reakció hőhatása a Hess-törvény következményével számítható ki:

= ?
= (NH4Cl) – [(NH 3) + (HCl)];

A termokémiai egyenlet a következő lesz:

= -315,39 – [-46,19 + (-92,31) = -176,85 kJ.

22,4 : -176,85 = 10 : A reakcióban 10 liter ammónia reakciója során felszabaduló hőt a következő arányból határozzuk meg:

Válasz: X; x = 10 (-176,85)/22,4 = -78,97 kJ; Q = 78,97 kJ.