Тема 4. Основные закономерности протекания химических реакций

Занятие 22. Классификация химических реакций

 Повторите. Определение понятий: химическое и термохимическое уравнения.

& Вопросы для самостоятельной подготовки

1. Что называют тепловым эффектом реакции?

2. Как подразделяются реакции по тепловому эффекту?

3. В каких единицах выражается тепловой эффект реакции?

4. Что называют стандартным тепловым эффектом? Какие условия называются стандартными?

5. Что характеризует энтальпия?



Энергия

Н = –Q

1 кал = 4,19 Дж

Типовые задачи с решениями

Задача № 1

При взаимодействии 10 г оксида натрия с водой выделяется 36,46 кДж теплоты. Какое количество теплоты (кДж) выделилось, если в результате реакции образовалось 200 г гидроксида натрия?

Решение:

1. Запишем термохимическое уравнение реакции:

Na₂O + H₂O = 2NaOH +Q

2. Определяем количество оксида натрия:

; моль.

3. Определяем количество гидроксида натрия, образовавшегося при растворении 10 г Na₂O: n(Na₂O) : n(NaOН) = 1 : 2 (по уравнению),

следовательно, n(NaOН) = 2n(Na₂O);n(NaOН) = 2×0,16 = 0,32 моль.

4. Определяем количество гидроксида натрия, соответствующего 200 г NaOH:

5. Определяем количество теплоты, выделившейся при образовании 5 моль NaOH:

при образовании 0,32 моль NaOH выделится 36,46 кДж,

а при образовании 5 моль NaOH выделится х кДж, что составляет:

Ответ: 569,7 кДж

Задача № 2

Термохимическое уравнение реакции горения углерода: С(к)+О₂(г)=СО₂(г) + 393,5 кДж/моль. Какова масса (г) сгоревшего углерода, если в результате реакции выделилось 167600 кДж теплоты?

Решение:

1. Из анализа термохимического уравнения следует, что при сгорании 1 моль углерода выделяется 393,5 кДж, а по условию задачи, в результате реакции выделилось167600 кДж.

2. Обозначим количество вещества сгоревшего углерода х моль и определим его:

моль.

3. Рассчитаем массу сгоревшего углерода по формуле m(C) = n(С) ×M(С):

m(C) = 425,9×12 = 5111 (г).

Ответ: 5111 г.

Задача № 3

Магний массой 6,08 г сожгли в кислороде. При этом выделилось 150,5 кДж теплоты. Определите энтальпию образования оксида магния, запишите термохимическое и термодинамическое уравнения.

Решение:

1. Запишем химическое уравнение реакции горения магния:

2Mg + O₂ = 2MgO.

2. Находим количество вещества магния:

n(Mg) = ; n(Mg) = = 0,25 моль.

3. Для определения энтальпии образования оксида магния необходимо рассчитать количество теплоты, которое выделяется при сгорании 1 моль магния, а, следовательно, при образовании 1 моль оксида магния:

Q = кДж/моль.

Теплота реакции равна энтальпии с обратным знаком DН_обр(MgO)= –Q.

4. Запишем термохимическое и термодинамическое уравнения данной реакции:

Mg (к) + 1/2О₂ (г) = MgO(к) +602 кДж/моль;

Mg (к) + 1/2О₂ (г) = MgO(к)_, DН° = –602 кДж/моль.

Ответ: DН°_обр(MgO)(к) = –602 кДж/моль.

Упражнения и задачи для самостоятельного решения

1. По каждой из возможных классификаций определите типы реакций:

а) N_2(г) + 3Н_2(г) ((;(( 2NH_3(г), Н^о = – 92 кДж

б) N_2(г) + О_2(г) ((;(( 2NO_(г) – 180 кДж

в) 2SO_2(г) + О_2(г) (((;; (((;V2O5 2SO_3(г), Н  0

г) Н_2(г) + Сl_2(г) ((;(( 2HCl + 184,5 кДж.

2. При сгорании 1 г серы выделяется 9,3 кДж тепла. Составьте термохимическое уравнение горения серы до оксида серы(IV) и рассчитайте стандартную теплоту образования оксида серы(IV).

(Ответ: –297,6 кДж)

3. Исходя из термохимического уравнения реакции горения угля

С + О₂  СО₂+394 кДж, сосчитайте сколько теплоты выделится при образовании 220 г оксида углерода(IV). (Ответ: –1970 кДж)

4. Сколько теплоты выделится при участии в реакции 14,2 г хлора по уравнению: Н₂ + Сl₂ = 2НСl + 184,5 кДж? (Ответ: 36,9 кДж)

5. При сжигании 3,6 г алюминия в кислороде выделяется 111,3 кДж теплоты. Вычислите стандартную теплоту образования оксида алюминия из простых веществ. (Ответ: –1661 кДж)

6. Сколько кДж теплоты выделится при сгорании1120 г оксида углерода(II) по уравнению: СО_(г) + 1/2О_2(г) = СО_2(г) + 283 кДж?

(Ответ: –11320 кДж)

7. По термохимическому уравнению 2Na+Cl₂ = 2NaCl + 822 кДж, рассчитайте объем вступившего в реакцию хлора (н.у.), если выделилось 2055 кДж теплоты. (Ответ: 56 л)

Дополнительные задания

1. По термохимическому уравнению С+О₂=СО₂+401 кДж вычислите, сколько теплоты выделится при сжигании 1 кг антрацита, в котором массовая доля негорючих примесей 4%. (Ответ: 3,210⁴ кДж)

2. Какой объем метана (СН₄) надо сжечь, чтобы выделившейся теплоты хватило для получения 440 г оксида углерода(IV) из карбоната кальция? Реакции протекают по уравнениям:

СН_4(г)+2О_2(г)=СО_2(г)+2Н₂О_(пар)+982 кДж;

СаСО_3(тв)=СаО_(тв)+СО_2(г)–180 кДж. (Ответ: 41 л)

3. При сжигании 1,2 г магния в кислороде выделилось 30,1 кДж теплоты. Вычислите тепловой эффект и напишите термохимическое уравнение реакции горения магния в кислороде. (Ответ: 1204 кДж)

4. Исходя из термохимического уравнения 2Mg+O₂ = 2MgO + 1200 кДж, рассчитайте, сколько сгорело магния, если выделилось 900 кДж теплоты. (Ответ: 36 г)

5. Определите, сколько теплоты выделится при взаимодействии 40,5 г ZnO с избытком алюминия по термохимическому уравнению:

3ZnO + 2Al = 3Zn + Al₂O₃ + 624 кДж). (Ответ: 104 кДж)

6. При образовании 1 моль CuO из простых веществ выделяется 154,5 кДж теплоты. Сколько выделится теплоты при образовании 320 г CuO? (Ответ: 618 кДж)