Главная / Теория / Глава 8 / Термохимические расчеты (Задание 27)

Расчеты по термохимическим уравнениям (Задание 27)

В задании 27 необходимо производить расчеты теплового эффекта химической реакции. Используются понятия «теплота образования», «тепловой эффект реакции» (Q) и стехиометрические соотношения.

Алгоритм решения (Метод пропорции)

🔥 Главный принцип

Количество выделяющейся или поглощающейся теплоты прямо пропорционально количеству вещества (в молях), вступившего в реакцию.

Шаги решения:

  1. Посмотрите на коэффициент перед веществом в уравнении. Это количество моль вещества («теоретическое»), которое дает указанный тепловой эффект Q.
  2. Переведите эти моли в нужную единицу измерения (массу или объем), используя M (молярную массу) или Vₘ (22.4 л/моль).
  3. Составьте пропорцию:
    • По уравнению: (масса/объем по коэффициентам) ————— Q (из уравнения)
    • По условию: (масса/объем из условия) ————— X (искомая теплота)
  4. Решите пропорцию.

Нахождение теплоты по массе

Пример 1

Дано термохимическое уравнение реакции горения угля:

C + O₂ = CO₂ + 394 кДж

Вычислите количество теплоты, которое выделится при сгорании 60 г угля.

1. Анализируем уравнение:
Перед углеродом (C) стоит коэффициент 1. Значит, 1 моль C дает 394 кДж.
M(C) = 12 г/моль. Значит, 12 г C дают 394 кДж.

2. Составляем пропорцию:

12 г (C) ————— 394 кДж
60 г (C) ————— X кДж

3. Считаем:
X = (60 · 394) / 12 = 5 · 394 = 1970 кДж.

Ответ: 1970

Нахождение объема по теплоте

Пример 2

При сгорании ацетилена выделилось 652.5 кДж теплоты. Термохимическое уравнение:

2C₂H₂ + 5O₂ = 4CO₂ + 2H₂O + 2610 кДж

Вычислите объем (н.у.) сгоревшего ацетилена в литрах.

1. Анализируем уравнение:
Перед C₂H₂ стоит коэффициент 2. Значит, 2 моль C₂H₂ дают 2610 кДж.
Переведем моли в литры: 2 · 22.4 = 44.8 л.

2. Составляем пропорцию:

44.8 л ————— 2610 кДж
X л ————— 652.5 кДж

3. Считаем:
X = (44.8 · 652.5) / 2610 = 11.2 л.

Ответ: 11.2

Расчет через количество моль

Пример 3

Согласно термохимическому уравнению:

CH₄(г) + 2O₂(г) = CO₂(г) + 2H₂O(г) + 802 кДж

Определите количество вещества метана (в моль), которое сгорело, если выделилось 2406 кДж теплоты.

1. Анализируем уравнение:
Коэффициент перед CH₄ равен 1. Значит 1 моль дает 802 кДж.

2. Пропорция:

1 моль ————— 802 кДж
X моль ————— 2406 кДж

3. Считаем:
X = 2406 / 802 = 3 моль.

Ответ: 3

Нахождение теплового эффекта Q

Пример 4

При растворении 10 г гидроксида натрия в воде выделилось 11.2 кДж теплоты. Составьте термохимическое уравнение растворения (рассчитайте Q для 1 моль NaOH).

NaOH(тв) + H₂O = NaOH(р-р) + Q

1. Считаем молярную массу NaOH:
M = 23 + 16 + 1 = 40 г/моль.

2. Пропорция:
Нам нужно найти теплоту для 1 моль (т.е. для 40 г), так как коэффициент в уравнении примем за 1.

10 г ————— 11.2 кДж
40 г ————— Q кДж

3. Считаем:
Q = (40 · 11.2) / 10 = 4 · 11.2 = 44.8 кДж.

Ответ: 44.8

Эндотермическая реакция

Пример 5

Термохимическое уравнение разложения известняка:

CaCO₃ = CaO + CO₂ - 178 кДж

Сколько теплоты (в кДж) поглотится при разложении 200 г известняка?

Пояснение: Знак "-" означает поглощение теплоты. В расчетах используем модуль числа (количество теплоты).

M(CaCO₃) = 40 + 12 + 48 = 100 г/моль.

100 г ————— 178 кДж
200 г ————— X кДж

X = (200 · 178) / 100 = 356 кДж.

Ответ: 356

Сложные коэффициенты

Пример 6

Дано уравнение:

4NH₃ + 5O₂ = 4NO + 6H₂O + 904 кДж

Вычислите объем (н.у.) аммиака, который вступил в реакцию, если выделилось 452 кДж теплоты.

Коэффициент перед аммиаком (NH₃) равен 4. Значит, 4 моль газа соответствуют 904 кДж.
Объем 4 моль = 4 · 22.4 = 89.6 л.

89.6 л ————— 904 кДж
X л ————— 452 кДж

X = (89.6 · 452) / 904 = 89.6 / 2 = 44.8 л.

Ответ: 44.8

Теплота образования

Пример 7

Теплота образования оксида алюминия (Al₂O₃) из простых веществ равна 1676 кДж/моль. Сколько теплоты выделится при окислении 54 г алюминия?

4Al + 3O₂ = 2Al₂O₃ + 2·1676 кДж ?

Подсказка: Теплота образования вещества дается на 1 моль этого вещества. Напишем уравнение реакции образования 1 моль Al₂O₃:

2Al + 1.5O₂ = Al₂O₃ + 1676 кДж

Используем уравнение на 1 моль продукта (так проще):
2Al + 1.5O₂ = Al₂O₃ + 1676 кДж

Коэффициент перед Al равен 2. Значит, 2 моль алюминия дают 1676 кДж.
M(Al) = 27 г/моль. Масса 2 моль = 54 г.

54 г (Al) ————— 1676 кДж
54 г (Al) ————— X кДж

X = 1676 кДж.

Ответ: 1676

Расчет через продукты

Пример 8

При взаимодействии водорода с хлором выделилось 184 кДж теплоты. Образовалось 4 моль хлороводорода. Определите тепловой эффект (Q) данной реакции в расчете на 2 моль HCl.

H₂ + Cl₂ = 2HCl + Q

По условию, при образовании 4 моль HCl выделилось 184 кДж.
В уравнении записано 2HCl. Нам нужно найти теплоту, соответствующую коэффициенту уравнения (2 моль).

4 моль ————— 184 кДж
2 моль ————— Q кДж

Q = (2 · 184) / 4 = 92 кДж.

Уравнение реакции: H₂ + Cl₂ = 2HCl + 92 кДж.

Ответ: 92

Разные единицы измерения

Пример 9

При сгорании 1 кг метана (CH₄) выделяется N кДж теплоты. Используя уравнение:

CH₄ + 2O₂ = CO₂ + 2H₂O + 890 кДж

Вычислите количество теплоты при сгорании 1 кг метана. (Ответ округлите до целых).

1 кг = 1000 г.
M(CH₄) = 16 г/моль.
Коэффициент 1 моль (16 г) дает 890 кДж.

16 г ————— 890 кДж
1000 г ————— X кДж

X = (1000 · 890) / 16 = 55625 кДж.

Ответ: 55625

Смешанная задача

Пример 10

Сколько граммов серы нужно сжечь, чтобы получить 594 кДж теплоты? Термохимическое уравнение:

S + O₂ = SO₂ + 297 кДж

M(S) = 32 г/моль.
Уравнение: 1 моль S (32 г) -> 297 кДж.

32 г ————— 297 кДж
X г ————— 594 кДж

X = (32 · 594) / 297.
Заметим, что 594 / 297 = 2.
X = 32 · 2 = 64 г.

Ответ: 64

Пройди тест по теме
Проверь свои навыки решения термохимических задач. Задания формата ЕГЭ.
Начать тест