Как можно рассчитать тепловой эффект реакции?
Оглавление: 1. Введение; 2. Цель работы; 3. Задачи;
Введение
Подобно тому, как одной из физических характеристик человека является физическая сила, важнейшей характеристикой любой химической связи является сила связи, т.е. её энергия. Энергия химической связи – эта та энергия, которая выделяется при образовании химической связи или та энергия, которую нужно истратить, чтобы эту связь разрушить. Химическая реакция в общем случае – это превращение одних веществ в другие. Следовательно, в ходе химической реакции происходит разрыв одних связей и образование других, т.е. превращения энергии. Фундаментальный закон физики гласит, что энергия не возникает из ничего и не исчезает бесследно, а лишь переходит из одного вида в другой. В силу своей универсальности данный принцип, очевидно, применим и к химической реакции.
Цель работы
Целью работы является изучение теплового эффекта реакции с помощью датчика температуры.
Задачи
Для реализации данного проекта было необходимо решить следующие задачи:
1. Изучить, что такое тепловой эффект и каково его значение в химии
2. Рассмотреть случаи проявления теплового эффекта и описать их
3. Провести эксперимент со специальным прибором (в данном случае – датчик температуры)
I. Теоретическая часть
ТЕПЛОВОЙ ЭФФЕКТ РЕАКЦИИ
Тепловым эффектом химической реакции называется количество теплоты, выделившееся (или поглотившееся) в ходе реакции и относимое к 1 моль прореагировавшего (или образовавшегося) вещества.
|
|
|
Тепловой эффект обозначается буквой Q и, как правило, измеряется в кДж/моль или в ккал/моль.
Если реакция происходит с выделением тепла (Q > 0), она называется экзотермической, а если с поглощением тепла (Q < 0) – эндотермической
Ясно, что чем больше вещества прореагирует, тем большее количество энергии выделится (или поглотится), т.е. тепловой эффект прямо пропорционален количеству вещества. Поэтому отнесение теплового эффекта к 1 моль вещества обусловлено нашим стремлением сравнивать между собой тепловые эффекты различных реакций.
Как правило, к экзотермическим реакциям относятся реакции окисления, т.е. взаимодействия с кислородом, например сгорание метана
СН4 + 2O2 = СО2 + 2Н2О + Q
а к эндотермическим реакциям – реакции разложения. Знак Q в конце уравнения указывает на то, выделяется ли теплота в процессе реакции (+ Q) или поглощается (- Q):
СаCO3 = СаO + CO2 –Q
Тепловые эффекты прямой и обратной реакций одинаковы по числу, но противоположны по знаку, например, оксид кальция (СаО) при взаимодействии с водой образует гидроксид кальция (Са(ОН)2). Процесс сопровождается выделением большого количества теплоты:
|
|
|
СаО + Н2О = Са(ОН) + 108 кДж
А реакция разложения гидроксида кальция (Са(ОН)2) осуществляется с поглощением такого же количества теплоты извне
Са(ОН)2 = СаО + Н2О - 108 кДж
Если тепловой эффект реакции определяется при постоянном давлении, температуре, то он будет соответствовать стандартной энтальпии реакции, обозначаемой ∆Н, которая противоположна по знаку величине теплового эффекта реакции. Например, если в процессе экзотермической реакции во взаимодействие вступают алюминий (Аl) и оксид железа (Fe2O3), то в конце уравнения это обозначится следующим образом:
2Аl + Fe2O3 = 2Fe + Al2O3 (+Q) или (-∆Н)
А в случае эндотермической реакции значения этих тепловых величин будут иметь противоположные знаки:
С + СО2 = 2СО (-Q) или (+∆Н)
Это объясняется тем, что выделяющаяся в процессе экзотермической реакции теплота как энергия, теряется системой (-∆Н), а при эндотермических процессах, наоборот – приобретается (+∆Н). Величина (Н) называется энтальпией системы. Часто её называют так же теплосодержанием или теплотой образования ∆Н данного вещества. В расчётах применяют справочные значения тепловых эффектов образования (или сгорания) одного моля вещества, отнесённые к 298К (250С) и Р = 101,325 кПа (1 атм). Эти условия считаются стандартными и поэтому используемые значения тепловых эффектов называют стандартными теплотами образования (или сгорания) вещества и обозначают как ∆Н0298. Например, тепловой эффект реакции взаимодействия графита с кислородом, выраженный через изменение энтальпии, следует записать как ∆Н0298 = - 393,6 кДж, а так как при этом из простых веществ образуется 1 моль СО2, то данный тепловой эффект является теплотой образования СО2, выраженной в кДж/моль. Главной характеристикой топлив являются их теплоты сгорания. Тепловой эффект реакции горения одного моля вещества называется теплотой сгорания данного вещества. Следовательно, исходя из вышеприведённых положений, теплота сгорания одного моля графита (12 г) составляет 393,6 кДж/моль.
|
|
|
Уравнение химической реакции, в котором указан тепловой эффект, называется термохимическим уравнением.
На практике это имеет большое значение. При строительстве тепловых трасс, доменных печей, котельных и т.п. теплотопотребляющих промышленных объектов, необходимо предусмотреть или приток энергии для поддержания процессов, или наоборот, отвод избытка теплоты, чтобы не было перегрева вплоть до взрывов
|
|
|
Как можно рассчитать тепловой эффект реакции?
Добавляй сюда материал, найди таблицу, где есть теплоты образования и покажи на конкретных примерах как можно рассчитать тепловой эффект реакции. Добавь в теорию закон Гесса и его следствие, где показывается как можно рассчитать тепловой эффект. Как были получены данные, которые приводятся в таблице.
Срок - неделя
Дата добавления: 2019-01-14; просмотров: 179; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!