Номер 2, страница 11 - гдз по химии 9 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Глава 1. Классификация химических реакций. Параграф 2. Тепловые эффекты химических реакций. Подумай, ответь, выполни... - номер 2, страница 11.

Условие.

2. Какие данные нужно обязательно указывать при составлении термохимических уравнений? Поясните на конкретных примерах.

Решение.

Решение 2.

Термохимическое уравнение — это уравнение химической реакции, в котором указан ее тепловой эффект. При составлении таких уравнений необходимо обязательно указывать следующие данные:

• Химические формулы всех реагентов и продуктов. Как и в любом химическом уравнении, нужно правильно записать вещества, вступающие в реакцию и образующиеся в результате нее.
• Стехиометрические коэффициенты. Коэффициенты в уравнении показывают мольные соотношения веществ. Тепловой эффект реакции ($\Delta H$) относится именно к тем количествам веществ (в молях), которые указаны коэффициентами.
• Агрегатные состояния всех участников реакции. Это критически важная информация, так как переход вещества из одного агрегатного состояния в другое (например, из жидкого в газообразное) сопровождается поглощением или выделением тепла, что влияет на общий тепловой эффект реакции. Используются обозначения: (г) — газ, (ж) — жидкость, (тв) или (к) — твёрдое (кристаллическое), (р-р) — водный раствор.
• Тепловой эффект реакции ($\Delta H$). Это изменение энтальпии в ходе реакции. Его значение указывается в килоджоулях (кДж). Знак «минус» ($-$) перед значением $\Delta H$ означает, что реакция экзотермическая (теплота выделяется), а знак «плюс» ($+$) — что реакция эндотермическая (теплота поглощается).

Пояснение на конкретных примерах

Пример 1: Важность указания агрегатного состояния.

Рассмотрим реакцию горения метана. В зависимости от того, в каком агрегатном состоянии образуется вода (жидкость или газ), тепловой эффект реакции будет разным.

1) Образование жидкой воды:

$CH_{4(г)} + 2O_{2(г)} \rightarrow CO_{2(г)} + 2H_2O_{(ж)}; \Delta H = -890 \text{ кДж}$

2) Образование водяного пара:

$CH_{4(г)} + 2O_{2(г)} \rightarrow CO_{2(г)} + 2H_2O_{(г)}; \Delta H = -802 \text{ кДж}$

Как видно из примера, при образовании жидкой воды выделяется на 88 кДж больше теплоты, чем при образовании газообразной. Эта разница равна теплоте конденсации двух молей воды. Таким образом, без указания агрегатных состояний (г) и (ж) запись термохимического уравнения была бы неоднозначной и некорректной.

Пример 2: Важность указания стехиометрических коэффициентов.

Рассмотрим реакцию образования воды из простых веществ. Тепловой эффект напрямую зависит от количества вещества.

1) Образование 2 моль воды:

$2H_{2(г)} + O_{2(г)} \rightarrow 2H_2O_{(ж)}; \Delta H = -571,6 \text{ кДж}$

2) Образование 1 моль воды:

$H_{2(г)} + \frac{1}{2}O_{2(г)} \rightarrow H_2O_{(ж)}; \Delta H = -285,8 \text{ кДж}$

Тепловой эффект во втором уравнении ровно в два раза меньше, так как и количество реагентов и продуктов в два раза меньше. Это показывает, что значение $\Delta H$ неразрывно связано с коэффициентами в уравнении.

Пример 3: Важность знака теплового эффекта.

Знак «+» или «−» указывает на направление теплового потока.

1) Экзотермическая реакция (тепло выделяется):

$C_{(тв)} + O_{2(г)} \rightarrow CO_{2(г)}; \Delta H = -393,5 \text{ кДж}$

2) Эндотермическая реакция (тепло поглощается):

$CaCO_{3(тв)} \rightarrow CaO_{(тв)} + CO_{2(г)}; \Delta H = +178 \text{ кДж}$

Отрицательный знак в первом случае показывает, что система выделяет энергию в окружающую среду. Положительный знак во втором — что система поглощает энергию для протекания реакции.

Ответ: При составлении термохимических уравнений обязательно указывают: химические формулы реагентов и продуктов, их агрегатные состояния (тв, ж, г, р-р), стехиометрические коэффициенты, а также величину и знак теплового эффекта реакции ($\Delta H$).