- •3. Химическая реакция
- •3.1. Тепловой эффект химической реакции. Сохранение и превращение энергии при химических реакциях
- •1. На выбор экзо- или эндотермического процесса по предложенным уравнениям реакций
- •2. На подсчет теплового эффекта реакции по термохимическому уравнению
- •1) Выделяется 129,6 кДж теплоты 3) выделяется 64,8 кДж теплоты
- •2) Поглощается 129,6 кДж теплоты 4) поглощается 64,8 кДж теплоты
- •3. Расчетные задачи по термохимическим уравнениям
- •1) Выделяется 1665 кДж теплоты; 3) поглощается 1665 кДж теплоты;
- •2) Выделяется 3330 кДж теплоты; 4) поглощается 3330 кДж теплоты.
- •3.2. Понятие о скорости химической реакции. Факторы, влияющие на изменение скорости химической реакции
- •1. На зависимость скорости химической реакции от различных факторов
- •2. На вскрытие причин зависимости скорости химической реакции от различных факторов
- •1) Увеличение числа столкновений молекул; 3) уменьшение энергии активации процесса;
- •2) Увеличение энергии молекул; 4) изменение концентрации веществ.
- •1) Увеличении температуры; 2) увеличении давления; 3) увеличении концентрации хлора?
- •3. На закон действующих масс
- •4. На правило Вант-Гоффа
- •1) 9 Раз; 2) 6 раз; 3) 3 раза; 4) 1,5 раза.
- •3.3. Обратимые необратимые химические реакции. Химическое равновесие и условия его смещения
- •1. На выбор обратимой или необратимой реакции по предложенным уравнениям или заданным условиям
- •2. На применение принципа Ле Шателье
- •3.4. Электролитическая диссоциация неорганических и органических кислот, щелочей, солей. Степень диссоциации. Понятие о протолитах
- •1. На выбор процесса диссоциации из числа предложенных уравнений
- •2. На ступенчатость процесса диссоциации
- •3. На степень электролитической диссоциации
- •1) Кремниевая 2) сероводородная 3) хлороводородная 4) уксусная
- •4. На смещение химического равновесия процесса диссоциации
- •5. На знание протолитической теории кислот и оснований
- •1) Температуры 2) концентрации 3) объема раствора 4) природы кислоты
- •1) Уменьшается 2) изменяется периодически 3) не изменяется 4) усиливается
- •3.5. Реакции ионного обмена
- •1. На определение реагентов и продуктов по сокращенному ионному уравнению и наоборот
- •2. На определение возможности протекания реакции между ионами
- •3. На подсчет суммы коэффициентов в сокращенном ионном или молекулярном уравнении реакции
- •1) Разложения 2) замещения 3) нейтрализации 4) соединения
- •3.6. Реакции окислительно-восстановительные
- •1. На выбор окислительно-восстановительной реакции
- •2. На определение в реакции окислителя и восстановителя, их степеней окисления, процессов окисления и восстановления
- •3. На определение коэффициентов перед формулами окислителя и восстановителя и подсчет суммы коэффициентов в уравнениях окислительно-восстановительных реакций
- •4. На установление соответствия между реагентами и схемами превращений элементов
- •3.7. Гидролиз солей
- •1. На определение солей, подвергающихся или не подвергающихся гидролизу
- •2. На определение среды раствора при гидролизе солей
- •1) Ацетата алюминия 2) нитрата калия 3) сульфата алюминия 4) фосфата натрия
- •1) Ацетата калия 2) сульфата цинка 3) карбоната натрия 4) нитрата калия
- •3. На определение типа гидролиза и продуктов взаимодействия солей с водой
- •1) Ацетат натрия 2) сульфат калия 3) фосфат калия 4) хлорид железа (III)
- •1) Фиолетовый 2) синий 3) красный 4) зеленый
- •1) Нитрита калия 2) гипохлорита натрия 3) хлорида железа (II) 4) нитрата калия
- •3.8. Электролиз расплавов и растворов солей
- •1. На определение процессов, протекающих на катоде и аноде
- •2. На определение продуктов электролиза
- •1) Сульфата натрия 2) бромида натрия 3) нитрата натрия 4) перхлората натрия
- •3. На написание уравнений электролиза
- •1) Азот 2) водород 3) медь 4) кислород
- •3.9. Виды коррозии металлов. Способы предупреждения коррозии
- •1. На определение коррозионно-активных компонентов
- •2. На определение процессов, протекающих при коррозии металлов, и способов защиты от коррозии
- •1) Свинца 2) олова 3) цинка 4) алюминия
- •1) Фосфор 2) хром 3) кремний 4) углерод
- •2.15. Особенности химического и электронного строения алканов, алкенов, алкинов. Понятие о циклических углеводородах
- •2.16. Ароматические углеводороды. Бензол, его электронное строение. Гомологи бензола
- •3.10. Характерные реакции углеводородов различных классов
- •3Нссн (Синтез н.Д. Зелинского, б.А. Казанского, 1922 г.).
- •1. Реакции замещения
- •2. Реакции присоединения
- •1) Этаном 2) этеном 3) этином 4) этандиолом
- •1) Муравьиный альдегид 2) уксусный альдегид 3) муравьиная кислота 4) этиловый спирт
- •3. Реакции полимеризации
- •1) Пропен 2) пропан 3) циклопропан 4) циклогексан
- •1) Изомеризации 2) поликонденсации 3) полимеризации 4) гидратации
- •4. Реакции окисления (горения)
- •1) Бутен-2 2) этанол 3) этилен 4) бутадиен-1,2
- •1) Пропан 2) бутадиен-1,3 3) аминокапроновая кислота 4) метиламин
- •3.11. Механизмы реакций замещения и присоединения в органической химии. Правило в. В. Марковникова
- •1. На механизм реакций присоединения и правило в. В. Марковникова
- •1) Пропанол-1 2) пропанол-2 3) уксусная кислота 4) ацетон
- •2. На механизм реакций замещения
- •1) Этанол 2) этаналь 3) этилен 4) этилацетат
- •1) Пропен 2) гексан 3) циклопропан 4) 2,3-диметилбутан
- •1) Пропеном 2) бензолом 3) гексаном 4) метилциклопентаном
- •3.12. Реакции, подтверждающие взаимосвязь углеводородов и кислородсодержащих органических соединений
- •1. На получение кислородсодержащих органических соединений из углеводородов
- •2. На получение углеводородов из кислородсодержащих органических соединений
- •1) Этаналя 2) этана 3) этанола 4) хлорэтана
- •3. На установление генетических связей между углеводородами и кислородсодержащими органическими соединениями
- •1) Этилен 2) хлорэтан 3) 1,2-дихлорэтан 4) хлорвинил
- •3.13. Реакции, подтверждающие взаимное влияние атомов в молекулах органических соединений
- •– Образование сложных эфиров (этерификация):
- •1. На правила ориентации в бензольном ядре
- •2. На взаимное влияние функциональных групп и углеводородных радикалов
- •1) Усиливаются 2) ослабевают 3) не изменяются
- •4) Сначала увеличиваются, потом уменьшаются
- •1) Пропаном 2) бензолом 3) этанолом 4) анилином
3. Химическая реакция
3.1. Тепловой эффект химической реакции. Сохранение и превращение энергии при химических реакциях
Если окинуть мысленным взором разнообразные процессы (синтез химических соединений, их разложение, горение веществ, различные взаимодействия между ними, растворение, агрегатные превращения веществ и др.), то можно прийти к выводу, что каждый из них сопровождается изменением (выделением или поглощением) энергии (как правило, в виде теплоты).
В каждом теле, в каждом веществе заключена энергия – внутренняя энергия U. Чем выше содержание энергии в системе, тем она менее устойчива. Системы с большим содержанием энергии стремятся перейти в более устойчивое состояние, выделяя избыток энергии в окружающую среду (принцип минимума энергии). Абсолютное значение внутренней энергии вещества измерить нельзя, т. к. она включает целый ряд различных видов энергии, в том числе энергию поступательного, вращательного и колебательного движения молекул, энергию связи между молекулами, энергию связи атомов в молекулах, энергию, зависящую от распределения электронов по атомным и молекулярным орбиталям, энергию связи протонов и нейтронов в ядре и другие виды энергии, пока еще не известные науке.
Рассмотрим реакцию металла с кислотой, например, Zn(к) + H2SO4(р-р) = ZnSO4(р-р) + H2(г) .
В ходе этой реакции выделяется теплота и совершается работа (работа расширения, т. к. выделяется газ).
Будем проводить реакцию в сосуде, закрытом неподвижным поршнем и помещенном в больший сосуд с водой (рис. 1). В этом случае объем системы не будет изменяться (V = const), а давление в сосуде будет повышаться.
Измеряя температуру воды до начала реакции и в момент ее окончания и воспользовавшись значением теплоемкости воды (с = 4,184 Дж/(гК)), вычислим количество теплоты, полученной водой: q = mc(t2 – t1).
Это и будет то количество теплоты, которое выделяется при взаимодействии цинка с раствором серной кислоты. В пересчете на 1 моль веществ оно составляет 165,7 кДж:
Zn(к) + H2SO4(р-р) = ZnSO4(р-р) + H2(г) + 165,7 кДж.
Уравнение реакции, записанное в таком виде (с указанием количества выделенной или поглощенной теплоты) называется термохимическим. В них обязательно указываются агрегатные состояния веществ, так как переход вещества из одного агрегатного состояния в другое сопровождается дополнительными энергетическими изменениями
Количество выделенной или поглощенной теплоты – это тепловой эффект реакции Q. Тепловой эффект, измеренный при постоянном объеме (изохорные условия), называется изохорным тепловым эффектом QV.
Химические реакции, сопровождающиеся выделением теплоты (положительным тепловым эффектом), называются экзотермическими, а сопровождающиеся поглощением теплоты – эндотермическими.
В данной реакции выделилось определенное количество теплоты за счет изменения внутренней энергии при переходе системы из начального состояния с энергией U1 в конечное с энергией U2. Изменение внутренней энергии U = (U2 – U1) равно, но противоположно по знаку изохорному тепловому эффекту, поскольку U – это характеристика системы, а QV – окружающей среды: U = –QV. Если в уравнении реакции записывается значение изменения внутренней энергии системы, то уравнение называется термодинамическим:
Zn (к) + H2SO4(р-р) = ZnSO4(р-р) + H2(г); U = –165,7 кДж.
Изменим эксперимент так, чтобы поршень мог легко, без трения, перемещаться и был бы невесомым, т.е. будем проводить опыт при постоянном давлении (р = const) и меняющемся объеме системы (изобарные условия, рис. 2). В этом случае газ будет совершать некоторую работу, перемещая поршень от отметки h1 в начале реакции к h2 в конце процесса: А = F (h2 – h1) = F h,
где F – сила, с которой внешнее давление действует на систему.
Сила F равна произведению внешнего давления, преодолеваемого поршнем, на площадь поперечного сечения поршня S, тогда:
А = F h = p S h.
Но S h есть изменение объема системы при прохождении реакции, поэтому А = рV (работа расширения).
Очевидно, что тепловой эффект реакции при постоянном давлении (изобарный тепловой эффект Qp) будет меньше изохорного за счет работы расширения: Qp = QV – A = QV – рV, или:
Qp = – U – A = – U – рV.
Сумму U + A называют изменением энтальпии Н.
Энтальпия (от греч. enthalpō – нагреваю) – это энергия, которой обладает система, находящаяся при постоянном давлении, то есть это общее энергосодержание системы; энтальпия численно равна сумме внутренней и потенциальной энергий: Н = U + pV.
Очевидно, что измерить абсолютное значение энтальпии невозможно, а ее изменение в химической реакции равно изменению внутренней энергии плюс работа, совершаемая системой, или же изобарному тепловому эффекту, взятому с противоположным знаком: Н = U + pV, или Н = –Qp.
В вышеприведенной реакции при стандартной температуре (298 К) и при взаимодействии 1 моль цинка с 1 моль серной кислоты Н = –163,2 кДж/моль: Znк + H2SO4,р-р = ZnSO4,р-р + H2,г; Н = –163,2 кДж.
Чаще всего химические эксперименты, природные и технологические процессы совершаются при постоянном давлении, поэтому чаще используют значения изменения энтальпии (или изобарного теплового эффекта).
Уравнения U = –QV, Qp = – U – A и H = –Qp являются математическими выражениями первого начала термодинамики соответственно для изохорного и изобарного процессов.
Первое начало1 термодинамики: Вся теплота, подводимая к системе, расходуется на совершение работы и изменение внутренней энергии. Первое начало термодинамики – это одно из выражений закона сохранения энергии: энергия не возникает из ничего и не исчезает бесследно, а только превращается из одной формы в другую в эквивалентных (равноценных) количествах.
Виды заданий ЕГЭ