Тепловой эффект реакции

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 $\mathit{Q}$ (Дж, кДж).

Химические уравнения, в которых указывается тепловой эффект, называются термохимическими.

$2{\mathit{H}}_2+{\mathit{O}}_2=2{\mathit{H}}_2\mathit{O}$ - эндотермическая реакция.

$\mathit{S}+{\mathit{O}}_2=\mathit{S}{\mathit{O}}_2+297$ кДж - экзотермическая реакция.

Для термохимического уравнения:

$\mathit{a}\mathit{A}+\mathit{b}\mathit{B}=\mathit{c}\mathit{C}+\mathit{d}\mathit{D}+\mathit{Q}$

существует прямо пропорциональная зависимость между количеством исходного вещества $\mathit{A}-\mathit{n}\mathit{A}$ и количеством выделившейся или поглощенной теплоты ${\mathit{Q}}_1$:

$\frac{\mathit{a}}{\mathit{n}\left(\mathit{A}\right)}=\frac{\mathit{Q}}{{\mathit{Q}}_1}$ или $\frac{\mathit{c}}{\mathit{n}\left(\mathit{C}\right)}=\frac{\mathit{Q}}{{\mathit{Q}}_1}$.

Задача 1. Вычислите по термохимическому уравнению количество теплоты, выделившейся при сгорании $1$ кг угля: $\mathit{C}+{\mathit{O}}_2=\mathit{C}{\mathit{O}}_2+402.24$ кДж.

Дано:

$\mathit{m}\left(\mathit{C}\right)-1$кг

$\mathit{Q}=402.24$кДж

${\mathit{Q}}_1=?$

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 - ${\mathit{Q}}_1$

$\frac{12}{1000}=\frac{402.24}{{\mathit{Q}}_1}=;{\mathit{Q}}_1=\frac{1000·402.24}{12}=33520$кДж

Ответ: $33520$ 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:

$\mathit{m}\left(\mathit{A}\mathit{l}\right)-9$г

${\mathit{Q}}_1=+274.44$кДж

$\mathit{Q}=?$

Решение:

1. Определяем количество вещества алюминия, взятого для реакции:

$\mathit{n}\left(\mathit{A}\mathit{l}\right)=\frac{\mathit{m}\left(\mathit{A}\mathit{l}\right)}{\mathit{M}\left(\mathit{A}\mathit{l}\right)}=\frac{9\mathit{г}}{27\frac{\mathit{г}}{\mathit{м}\mathit{о}\mathit{л}\mathit{ь}}}=0.33$моль

2. Составляем уравнение реакции горения алюминия:

$4\mathit{A}\mathit{l}+3{\mathit{O}}_2=2\mathit{A}{\mathit{l}}_2{\mathit{O}}_3$.

3. Применяем формулу $\frac{\mathit{a}}{\mathit{n}\left(\mathit{A}\right)}=\frac{\mathit{Q}}{{\mathit{Q}}_1}$ к уравнению реакции и находим количество выделившейся теплоты, если в реакцию вступило $4$ моль алюминия:

$\frac{4}{0.33}=\frac{\mathit{Q}}{{\mathit{Q}}_1};\mathit{Q}=\frac{4\mathit{м}\mathit{о}\mathit{л}\mathit{ь}·{\mathit{Q}}_1}{0.33\mathit{м}\mathit{о}\mathit{л}\mathit{ь}}=\frac{4·274.44}{0.33}=3326.56$кДж

4. Термохимическое уравнение реакции имеет следующий вид:

$4\mathit{A}\mathit{l}+3{\mathit{O}}_2=2\mathit{A}{\mathit{l}}_2{\mathit{O}}_3+3326.56$ кДж.