Тепловой эффект реакции
Теория к заданию 27 из ЕГЭ по химии
Реакции, протекающие с выделением теплоты, называются экзотермическими.
Если перед числом, выражающим теплоту реакции, стоит знак "+", значит, энергия выделяется.
Реакции, протекающие с поглощением теплоты, называются эндотермическими.
Если перед числом, выражающим теплоту реакции, стоит знак "-", значит, энергия поглощается.
Теплоту реакции записывают обычно в конце уравнения, ее еще называют тепловым эффектом химической реакции и обозначают буквой $Q$ (Дж, кДж).
Химические уравнения, в которых указывается тепловой эффект, называются термохимическими.
$2H_2+O_2=2H_2O$ - эндотермическая реакция.
$S+O_2=SO_2+297$ кДж - экзотермическая реакция.
Для термохимического уравнения:
$aA+bB=cC+dD+Q$
существует прямо пропорциональная зависимость между количеством исходного вещества $A-nA$ и количеством выделившейся или поглощенной теплоты $Q_1$:
${a}/{n(A)}={Q}/{Q_1}$ или ${c}/{n(C)}={Q}/{Q_1}$.
Задача 1. Вычислите по термохимическому уравнению количество теплоты, выделившейся при сгорании $1$ кг угля: $C+O_2=CO_2+402.24$ кДж.
Дано:
$m(C)-1$кг
$Q=402.24$кДж
$Q_1=?$
Решение:
Данное термохимическое уравнение показывает, что при сгорании $1$ моль угля ($12$г) выделилось $402.24$ кДж. Можно составить пропорцию:
$12$г угля - $402.24$ кДж
$1000$г угля - $Q_1$
${12}/{1000}={402.24}/{Q_1}=; Q_1={1000·402.24}/{12}=33520$кДж
Ответ: $33 520$ кДж выделяется при сгорании $1$ кг угля.
Задача 2. При взаимодействии алюминия массой $9$ г с кислородом выделилось $274.44$ кДж теплоты. Составьте термохимическое уравнение реакции.
Дано:
$m(Al)-9$г
$Q_1=+274.44$кДж
$Q=?$
Решение:
1. Определяем количество вещества алюминия, взятого для реакции:
$n(Al)={m(Al)}/{M(Al)}={9г}/{27г/{моль}}=0.33$моль
2. Составляем уравнение реакции горения алюминия:
$4Al+3O_2=2Al_2O_3$.
3. Применяем формулу ${a}/{n(A)}={Q}/{Q_1}$ к уравнению реакции и находим количество выделившейся теплоты, если в реакцию вступило $4$ моль алюминия:
${4}/{0.33}={Q}/{Q_1}; Q={4моль·Q_1}/{0.33моль}={4·274.44}/{0.33}=3326.56$кДж
4. Термохимическое уравнение реакции имеет следующий вид:
$4Al+3O_2=2Al_2O_3+3326.56$ кДж.
