Номер 1, страница 81, часть 1 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

1. На конкретных примерах также поясните, что означают понятия "тепловой эффект реакции" и "теплота сгорания".

Тепловой эффект реакции

Тепловой эффект реакции — это количество теплоты, которое выделяется или поглощается в ходе химической реакции. Он соответствует изменению энтальпии ($ΔH$) системы и обычно измеряется в килоджоулях на моль (кДж/моль). Реакции делятся на два типа в зависимости от знака теплового эффекта.

1. Экзотермические реакции — реакции, протекающие с выделением теплоты в окружающую среду. В этом случае энергия продуктов реакции меньше энергии исходных веществ, поэтому тепловой эффект ($ΔH$) имеет отрицательное значение ($ΔH < 0$).

Пример: Реакция горения водорода в кислороде. Это основа работы ракетных двигателей, где выделяется огромное количество энергии в виде тепла и света.

$2H_2(г) + O_2(г) \rightarrow 2H_2O(г) + 484 \text{ кДж}$

Термохимическое уравнение показывает, что при образовании 2 молей газообразной воды выделяется 484 кДж тепла. Энтальпия этой реакции составляет $ΔH = -484 \text{ кДж}$.

2. Эндотермические реакции — реакции, протекающие с поглощением теплоты из окружающей среды. Для их протекания требуется подвод энергии извне. Энергия продуктов оказывается выше энергии реагентов, поэтому тепловой эффект ($ΔH$) имеет положительное значение ($ΔH > 0$).

Пример: Разложение карбоната кальция (известняка) при нагревании. Этот процесс используется в промышленности для получения негашеной извести.

$CaCO_3(т) \rightarrow CaO(т) + CO_2(г) - 178 \text{ кДж}$

Уравнение показывает, что для разложения 1 моля карбоната кальция необходимо затратить 178 кДж тепла. Энтальпия этой реакции составляет $ΔH = +178 \text{ кДж}$.

Ответ: Тепловой эффект реакции — это количество теплоты, которое выделяется (в экзотермических реакциях, например, горение водорода, $ΔH < 0$) или поглощается (в эндотермических реакциях, например, разложение известняка, $ΔH > 0$) в результате химического превращения.

Теплота сгорания

Теплота сгорания (или энтальпия сгорания, $ΔH_сo $) — это частный случай теплового эффекта реакции. Она определяется как количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании 1 моля вещества в избытке кислорода при стандартных условиях (давление 101,3 кПа и температура 298 К, т.е. 25o C). Так как сгорание всегда является экзотермическим процессом, значение теплоты сгорания всегда отрицательно. Эта величина является важнейшей характеристикой топлива, показывая его энергетическую ценность.

Пример: Теплота сгорания метана ($CH_4$), основного компонента природного газа.

Уравнение полного сгорания метана:

$CH_4(г) + 2O_2(г) \rightarrow CO_2(г) + 2H_2O(ж)$

Стандартная теплота сгорания для этой реакции составляет $ΔH_сo = -891 \text{ кДж/моль}$.

Это означает, что при полном сжигании 1 моля метана (около 16 грамм) в стандартных условиях в окружающую среду выделится 891 кДж тепловой энергии. На основе этого значения можно рассчитать, сколько тепла будет получено при сжигании определенного объема или массы природного газа.

Ответ: Теплота сгорания — это количество теплоты, которое выделяется при полном сгорании 1 моля вещества в кислороде при стандартных условиях. Например, теплота сгорания метана ($CH_4$) составляет -891 кДж/моль, что характеризует его как эффективное топливо.