Номер 5, страница 58 - гдз по химии 11 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Подумайте, ответьте, выполните.... Параграф 12. Классификация химических реакций. Глава III. Химические реакции - номер 5, страница 58.

Условие.

5. На конкретных примерах поясните, что означают понятия «тепловой эффект реакции», «теплота образования» и «теплота сгорания».

Решение.

Решение 2.

«Тепловой эффект реакции» — это количество теплоты, которое выделяется или поглощается в ходе химической реакции. Его также называют изменением энтальпии реакции и обозначают как $ΔH$.

Реакции, протекающие с выделением теплоты, называются экзотермическими. Для них тепловой эффект записывается со знаком «плюс» в правой части уравнения (как продукт), а изменение энтальпии $ΔH$ имеет отрицательное значение ($ΔH < 0$).
Пример: Реакция горения водорода в кислороде. При сгорании 2 моль газообразного водорода с 1 моль газообразного кислорода образуется 2 моль жидкой воды и выделяется 571,6 кДж теплоты.
$2H_2(г) + O_2(г) \rightarrow 2H_2O(ж) + 571,6 \, кДж$
Для этой реакции изменение энтальпии составляет $ΔH = -571,6 \, кДж$.

Реакции, протекающие с поглощением теплоты, называются эндотермическими. Для них тепловой эффект записывается со знаком «минус» (как затраченная энергия), а изменение энтальпии $ΔH$ имеет положительное значение ($ΔH > 0$).
Пример: Разложение карбоната кальция (известняка) при нагревании. Для разложения 1 моль твёрдого карбоната кальция на оксид кальция и углекислый газ необходимо затратить 178 кДж теплоты.
$CaCO_3(т) \rightarrow CaO(т) + CO_2(г) - 178 \, кДж$
Изменение энтальпии для этой реакции составляет $ΔH = +178 \, кДж$.

Ответ: Тепловой эффект реакции — это количество выделенной (экзотермическая реакция, $ΔH < 0$) или поглощённой (эндотермическая реакция, $ΔH > 0$) теплоты в результате химического превращения.

«Теплота образования» (или энтальпия образования) — это тепловой эффект реакции образования одного моля сложного вещества из соответствующих простых веществ, взятых в их наиболее устойчивых при стандартных условиях (давление 1 атм или 101,3 кПа, температура 298 К или 25°C) состояниях. Обозначается как $ΔH_{обр}$ или $ΔH_f^o$.

По определению, стандартные теплоты образования простых веществ в их устойчивых формах равны нулю. Например, $ΔH_f^o(O_2(г)) = 0$, $ΔH_f^o(C_{графит}) = 0$, $ΔH_f^o(Fe(т)) = 0$.

Пример 1: Теплота образования жидкой воды ($H_2O$). Простыми веществами являются газообразный водород ($H_2$) и газообразный кислород ($O_2$). Реакция образования 1 моля воды выглядит так:
$H_2(г) + \frac{1}{2}O_2(г) \rightarrow H_2O(ж)$
Стандартная теплота образования воды $ΔH_f^o(H_2O(ж)) = -285,8 \, кДж/моль$. Знак «минус» показывает, что при образовании 1 моля воды из простых веществ выделяется 285,8 кДж теплоты.

Пример 2: Теплота образования газообразного диоксида углерода ($CO_2$). Простыми веществами являются графит ($C$) и газообразный кислород ($O_2$).
$C(графит) + O_2(г) \rightarrow CO_2(г)$
Стандартная теплота образования диоксида углерода $ΔH_f^o(CO_2(г)) = -393,5 \, кДж/моль$.

Ответ: Теплота образования — это тепловой эффект реакции, в ходе которой образуется 1 моль сложного вещества из простых веществ, находящихся в стандартных условиях.

«Теплота сгорания» (или энтальпия сгорания) — это тепловой эффект реакции полного сгорания одного моля вещества в избытке кислорода. Продуктами сгорания являются высшие оксиды элементов, входящих в состав вещества (например, углерод сгорает до $CO_2$, водород — до $H_2O$, сера — до $SO_2$). Обозначается как $ΔH_{сгор}$ или $ΔH_c^o$.

Реакции горения всегда экзотермические, поэтому теплота сгорания ($ΔH_c^o$) всегда имеет отрицательное значение.

Пример 1: Теплота сгорания метана ($CH_4$).
$CH_4(г) + 2O_2(г) \rightarrow CO_2(г) + 2H_2O(ж)$
Стандартная теплота сгорания метана $ΔH_c^o(CH_4(г)) = -891 \, кДж/моль$. Это означает, что при полном сгорании 1 моля метана выделяется 891 кДж теплоты.

Пример 2: Теплота сгорания жидкого этанола ($C_2H_5OH$).
$C_2H_5OH(ж) + 3O_2(г) \rightarrow 2CO_2(г) + 3H_2O(ж)$
Стандартная теплота сгорания этанола $ΔH_c^o(C_2H_5OH(ж)) = -1367 \, кДж/моль$.

Ответ: Теплота сгорания — это количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании 1 моля вещества в кислороде с образованием высших оксидов.