Отримання знань

Матеріал підготували Баженова Катерина Олексіївна і Баженова Тамара Петрівна, вчителі СЗШ №25 м. Вінниці  

Тепловий ефект хімічної реакції. Екзотермічні і ендотермічні реакції. Термохімічні рівняння

Після цього уроку Вам потрібно:

- знати визначення тепловому ефекту, екзо- і ендотермічним реакціям;

- розрізняти екзо- і ендотермічні реакції;

- застосовувати поняття тепловий ефект хімічної реакції;

- складати термохімічні рівняння.

Екзотермічні і ендотермічні реакції

Вам відомі реакції, які відбуваються з виділенням значної кількості теплоти. Це - реакції горіння:

Ще в далекі часи люди обігрівали своє житло, готували їжу, спалюючи деревину, рослинні залишки, вугілля. Нині сфера застосування реакцій горіння значно поширилась. Їх застосовують на теплоенергетичних підприємствах, металургійних заводах, в двигунах внутрішнього згорання, при запусках ракет і космічних кораблів, при створенні фейєрверків.

Теплота виділяється не лише при горінні речовин. При змішуванні в пробірці розчинів лугу і сильної кислоти, відбувається виділення теплоти, що є наслідком реакції нейтралізації:

Аналогічний ефект спостерігається при гасінні вапна  

взаємодії металів з кислотами    .

Реакції, за яких теплота виділяється, часто відбуваються мимоволі. Правда, в деяких випадках їх потрібно ініціювати (наприклад, підпалити речовину).

Існують реакції, за яких теплота поглинається. Серед них - реакції розкладання багатьох сполук (оксидів, гідроксидів, оксигенномістких солей, кристалогідратів):

Для того, щоб такі реакції відбувалися, речовини нагрівають. Якщо нагрівання припинити, то припиняється і хімічне перетворення.

Реакції, що протікають з виділенням теплоти, називають екзотермічними, а що протікають з поглинанням теплоти - ендотермічними.

Тепловий ефект реакції

Виділення або поглинання теплоти при хімічній реакції називають тепловим ефектом реакції. З'ясуємо причину його виникнення. Кожна речовина володіє внутрішньою енер­гією (її позначають латинською літерою ). Ця енергія складається з енергій всіх його часток (атомів, молекул, іонів) і енергій хімічних зв'язків між ними. Внутрішню енергію речовин виміряти неможливо.

Уявимо собі, що в разі деякої реакції загальна внутрішня енергія реагентів більше внутрішньої енергії продуктів:

Тоді в результаті реакції речовини «віддають» частину своєї енергії; відбувається виділення теплоти. Отже, дана реакція є екзотермічною.

Зменшення внутрішньої енергії речовин виразимо математично, використавши спеціальний знак (читається «дельта-аш»):

Якщо загальна внутрішня енергія реагентів менше внутрішньої енергії продуктів

то в результаті реакції речовини «споживають» енергію і теплота поглинається. Така реакція є ендотермічною:

У разі потреби тепловий ефект вказують разом з хімічним рівнянням:

          (екзотермічна реакція)

    (ендотермічна реакція)

Явище  виділення (поглинання) теплоти при хімічній реакції узгоджується з принципом збереження енергії: енергія не виникає ні з чого, не зникає безслідно, а лише перетворюється з одного виду в іншій.

Термохімічне рівняння

Кількість теплоти, що виділяється або поглинається, в результаті реакції можна визначити експериментально, наприклад за допомогою калориметра - пристрою, відомого вам з уроків фізики в 8 класі.

Хімічне рівняння із записом числового значення теплового ефекту реакції називають термохімічним рівнянням.

Приклади термохімічних рівнянь:

Перше рівняння свідчить про те, що при розкладанні 1 моль сульфатної кислоти з утворенням 1 моль сульфур(VI) оксиду і 1 моль води поглинається 177 кДж теплоти.

Термохімічні розрахунки

Розглянемо, як розв'язують завдання на складання і використання термохімічних рівнянь.

ЗАВДАННЯ 1. При згоранні 0,5 моль фосфору в надлишку кисню виділилося 373 кДж теплоти. Скласти термохімічне рівняння.

ЗАВДАННЯ 2. Виходячи з термохімічного рівняння  , визначити, яка кількість теплоти виділяється при згоранні  5,6л метану (н.у.).