Номер 6, страница 58 - гдз по химии 11 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Подумайте, ответьте, выполните.... Параграф 12. Классификация химических реакций. Глава III. Химические реакции - номер 6, страница 58.

Условие.

6. От каких факторов зависит тепловой эффект реакции?

Решение.

Решение 2.

Тепловой эффект химической реакции, также известный как изменение энтальпии реакции ($\Delta H$), представляет собой количество теплоты, которое выделяется или поглощается в ходе реакции. Его величина зависит от нескольких ключевых факторов.

Решение

Основными факторами, влияющими на тепловой эффект реакции, являются:

• Природа реагирующих веществ и продуктов реакции

  Это самый важный фактор. Химическая природа веществ определяется типом атомов, входящих в их состав, и характером химических связей между ними. Разрыв старых связей в реагентах требует затрат энергии, а образование новых связей в продуктах сопровождается выделением энергии. Разница между этими энергиями и определяет тепловой эффект. Например, реакция горения метана экзотермична, а разложение воды на водород и кислород – эндотермична. Также тепловой эффект зависит от аллотропной модификации вещества. Например, теплота сгорания графита и алмаза различна:

  C (графит) + O₂(г) → CO₂(г); $\Delta H^\circ_{298} = -393,5$ кДж/моль

  C (алмаз) + O₂(г) → CO₂(г); $\Delta H^\circ_{298} = -395,4$ кДж/моль

• Агрегатное состояние реагентов и продуктов

  Энтальпия вещества зависит от его физического состояния (газообразное, жидкое или твердое). Переход из одного агрегатного состояния в другое сопровождается поглощением или выделением теплоты (теплота парообразования, плавления и т.д.). Поэтому тепловой эффект реакции будет разным в зависимости от того, в каком состоянии находятся участники реакции. Например, при образовании жидкой воды из газообразных водорода и кислорода выделяется больше теплоты, чем при образовании водяного пара, так как к тепловому эффекту реакции добавляется теплота конденсации пара:

  2H₂(г) + O₂(г) → 2H₂O(г); $\Delta H = -483,6$ кДж

  2H₂(г) + O₂(г) → 2H₂O(ж); $\Delta H = -571,6$ кДж

• Количество вещества

  Тепловой эффект реакции является экстенсивной величиной, то есть он прямо пропорционален количеству (массе, объему, числу молей) прореагировавших веществ. В термохимических уравнениях тепловой эффект обычно указывают для мольных количеств веществ, соответствующих стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции. Если в реакцию вступит в два раза больше реагентов, то и теплоты выделится (или поглотится) в два раза больше.

• Условия проведения реакции (температура и давление)

  Тепловой эффект зависит от температуры и давления, при которых протекает реакция. Стандартным тепловым эффектом реакции ($\Delta H^\circ_{298}$) называют тепловой эффект при стандартных условиях: давление $1$ атм ($101,325$ кПа) или $1$ бар ($100$ кПа) и температура $298$ К ($25^\circ$C).
  Зависимость от температуры описывается законом Кирхгофа. Уравнение Кирхгофа в интегральной форме выглядит так:

  $\Delta H_{T_2} = \Delta H_{T_1} + \int_{T_1}^{T_2} \Delta C_p dT$

  где $\Delta H_{T_1}$ и $\Delta H_{T_2}$ – тепловые эффекты реакции при температурах $T_1$ и $T_2$ соответственно, а $\Delta C_p$ – разность молярных теплоемкостей продуктов реакции и исходных веществ: $\Delta C_p = \sum \nu_{\text{прод.}} C_{p(\text{прод.})} - \sum \nu_{\text{исх.}} C_{p(\text{исх.})}$.
  Зависимость от давления существенна для реакций с участием газов. Тепловой эффект при постоянном давлении ($\Delta H$) и при постоянном объеме ($\Delta U$) связаны соотношением $\Delta H = \Delta U + p\Delta V$. Для идеальных газов это соотношение принимает вид: $\Delta H = \Delta U + \Delta n_{газ} RT$, где $\Delta n_{газ}$ – изменение числа молей газообразных веществ в ходе реакции.

• Природа растворителя и концентрация растворов

  Для реакций, протекающих в растворах, тепловой эффект также зависит от природы растворителя и концентрации реагентов. Это связано с тем, что процессы растворения и разбавления сами по себе сопровождаются тепловыми эффектами (теплота растворения, теплота гидратации/сольватации), которые вносят вклад в общий тепловой баланс реакции.

Ответ: Тепловой эффект реакции зависит от природы и агрегатного состояния реагентов и продуктов, их количества, а также от условий проведения реакции (температуры и давления). Для реакций в растворах дополнительными факторами являются природа растворителя и концентрация растворов.