Тема заняття: Розрахунки по термохимическим рівнянням
Тип заняття: урок вивчення нового матеріалу
розглянути хімічні процеси з точки зору їх енергетичної складової, актуалізувати поняття «термохимические реакції», «парниковий ефект хімічної реакції», «екзотермічні і ендотермічні процеси»;
розкрити поняття «теплота утворення сполук», стандартна ентальпія, закон Гесса;
познайомити з поняттям ентропія і оцінкою можливості самовільного протікання реакцій;
розвивати вміння вирішувати розрахункові завдання по термохимическим рівнянням, розраховувати тепловий ефект хімічної реакції з використанням понять «теплота освіти», складати термохімічні рівняння реакцій, визначати теплоти освіти речовин по термохимическим рівняннями реакцій
Комп'ютер, проекційна апаратура
I. Вступне слово вчителя, введення в тему уроку Слайд 1
II. Актуалізація знань. слайд 2
Теплові ефекти хімічних реакцій. Хімічна реакція полягає в розриві одних і освіті інших зв'язків, тому вона супроводжується виділенням або поглинанням енергії у вигляді теплоти, світла, роботи розширення утворилися газів.
Вступне завдання (класифікація х.р. за тепловим ефектом) Самостійна діяльність учнів по актуалізації понять «термохимические реакції», «парниковий ефект хімічної реакції», «екзотермічні і ендотермічні реакції».
III. Пояснення нового матеріалу.
Хімічні реакції протікають з виділенням або поглинанням енергії, найчастіше у вигляді теплоти. Реакції, при яких теплота виділяється, називаються екзотермічні, поглинається - ендотермічними. Кількість теплоти, що виділяється або поглинається при хімічної реакції, що протікає при постійній температурі, називається тепловим ефектом реакції. При постійному тиску тепловий ефект реакції дорівнює зміні ентальпії (? Н).
Тепловий ефект реакції виражається в одиницях енергії - килоджоулях (кДж) або кілокалоріях (ккал) (1ккал = 4,1868кДж).
Наука, яка вивчає теплові ефекти хімічних реакцій, називається термохімією, а рівняння хімічних реакцій, в яких вказується тепловий ефект, - термохімічними рівняннями.
Тепловий ефект реакції (? Н) залежить від природи реагуючих речовин, від кількості цих речовин і їх агрегатного стану, від температури.
Для зіставлення енергетичних ефектів різних реакцій і для проведення термохімічних розрахунків використовують стандартні теплові ефекти (позначаються).
Слайд 3 Під стандартним розуміється тепловий ефект реакції, що здійснюється в умовах, коли всі беруть участь в реакції речовини знаходяться в заданих стандартних станах (тиск 101 кПа).
Слайд 4 В термохімічних рівняннях необхідно вказувати агрегатні стани речовин за допомогою буквених індексів, а тепловий ефект реакції (ΔН) записувати окремо, через кому.
Наприклад, термохімічне рівняння
показує, що дана хімічна реакція супроводжується виділенням 1531кДж теплоти, якщо тиск 101кПа, і відноситься до того числа молей кожного з речовин, яке відповідає стехиометрическому коефіцієнту в рівнянні реакції.
При екзотермічних реакціях, коли тепло виділяється,? Н негативно. При ендотермічних реакціях (тепло поглинається) і ΔH позитивно.
де Q - кількість виділеної теплоти. Якщо використовувати ентальпію (характеристику енергосодержанія системи), то це рівняння слід записати інакше:
H2 + Cl2 = 2Сl2. ? Н про 298 = -890 кДж / моль (енергія виділяється).
Слайд 6 Навпаки, якщо в результаті ендотермічної реакції система поглинула енергію, то ентальпія такий ендотермічної реакції записується зі знаком "плюс". Наприклад, для реакції отримання CO і водню з вугілля та води (при нагріванні):
(? Н про 298 = +131,3 кДж / моль)
Тепловий ефект екзотермічної реакції вважають негативним (? Н 0).
Слайд 7 В основі термохімічних розрахунків лежить законГесса. Тепловий ефект (? Н) хімічної реакції (при постійних Р і Т) не залежить від шляху її протікання, а залежить від природи і фізичного стану вихідних речовин і продуктів реакції.
Наслідки із закону Гесса
Теплові ефекти прямий і зворотної реакцій рівні за величиною і протилежні за знаком.
Тепловий ефект хімічної реакції (? Н) дорівнює різниці між сумою ентальпій утворення продуктів реакції і сумою ентальпій утворення вихідних речовин, узятих з урахуванням коефіцієнтів в рівнянні реакції.
IV. Пояснення алгоритму рішення розрахункових завдань із застосуванням термохімічних розрахунків за рівняннями.
Слайд 8Прімер При утворенні 1,8 г води (H2 O (ж)) з газоподібних водню і кисню виділилося 28,6 кДж тепла. Обчислити ентальпію утворення H2 O (ж) і написати рівняння реакції, тепловий ефект якої дорівнює.
Так як 1 моль води дорівнює 18 г, то ентальпію освіти
1 моль H2 O (ж) можна обчислити
що відповідає рівнянню
2-й спосіб: З умови: H = -28,6 кДж.
V. Первинний контроль засвоєння теоретичного матеріалу, рішення розрахункових завдань.
Слайд 9Прімер 1. Скільки виділиться теплоти при отриманні 1 кг заліза по реакції
1.Вичісляем тепловий ефект реакції (H), використовуючи наслідок із закону Гесса.
Так як ентальпія освіти простого речовини приймається рівною нулю то,.
Проведемо розрахунок по термохімічне рівняння:
якщо утворюється 256г Fe, то виділяється 27,2 кДж;
якщо утворюється 1000г Fe, то виділяється х кДж.
Вирішуємо пропорцію і отримуємо
виділиться 242,9 кДж теплоти.
Слайд 10Прімер 2. Реакція горіння етану виражається термохимическим рівнянням
C2 H6 (г) + 3½O2 = 2 CO2 (г) + 3H2 O (ж); ΔHх.р. = -1559,87 кДж. Обчисліть теплоту освіти етану, якщо відомі теплоти освіти СО2 (г) і Н2 О (ж)
Виходячи з таких даних:
б) С (графіт) + О2 (г) = СО2 (г); ? Н = -393,51 кДж
На підставі закону Гесса
? Н = -1559,87 - 2 (-393,51) - 3 (-285,84) = +84,67 до Дж;
Слайд 11Прімер 3. Реакція горіння етилового спирту виражається термохимическим рівнянням:
Обчисліть тепловий ефект реакції, якщо відомо, що мольна (молярна) теплотапаротворення С2 Н5 ОН (ж) дорівнює +42,36 кДж і відомі теплоти освіти: С2 Н5 ОН (г); СО2 (г); Н2 О (ж).
Рішення. Для визначення? Н реакції необхідно знати теплоту освіти С2 Н5 ОН (ж). Останню знаходимо з даних:
ΔHC2 H5 OH (ж) = -235,31 - 42,36 = -277,67 кДж.
Обчислюємо? Н реакції, застосовуючи слідства із закону Гесса:
ΔНх.р. = 2 (-393,51) + 3 (-285,84) + 277,67 = -1366,87 кДж.
Слайд 12Прімер 4. Обчислити ентальпію освіти N2 O5 (кр), якщо відомий тепловий ефект реакції N2 O5 (к) + 2KOH (к) = 2KNO3 (к) + H2 O (ж); кДж, а також ентальпії освіти KOH (к), KNO3 (к) і H2 O (ж), які відповідно рівні -425,0; -493,2 і -286,0 (кДж / моль).
Використовуючи наслідок із закону Гесса, запишемо
Підставами дані з умови і отримаємо
Проводимо арифметичні обчислення:
VI. Рефлексія Слайд 13
Що називається тепловим ефектом хімічної реакції (DH)?
Перерахуйте фактори, що впливають на тепловий ефект хімічної реакції (DH).
Які реакції називаються екзотермічні і ендотермічними? Наведіть приклади.
Який знак має парниковий ефект (DH) для екзотермічних і ендотермічних реакцій?
Дайте визначення стандартної ентальпії утворення складного речовини.
Дайте формулювання закону Гесса.
Сформулюйте наслідки з закону Гесса.
VII. Домашнє завдання Слайд 14
1. При взаємодії 1 моль водню і 1 моль хлору виділяється 184 кДж. Чому дорівнює ентальпія освіти хлористого водню?
2. На розкладання 1 моль бромистого водню на прості речовини потрібно затратити 72 кДж теплоти. Чому дорівнює ентальпія освіти HBr?
3. Скільки виділиться теплоти при спалюванні 1 кг алюмінію, якщо кДж / моль.
4. При спалюванні якої кількості магнію виділяється 1000 кДж, якщо кДж / моль?
Стандартні теплоти (ентальпії) освіти ΔHо298 деяких речовин