Тема: Уравнения химически реакции. Закон за запазване на масата на веществата .

Цел: Да се ​​формира концепция за уравненията на химичните реакции като конвенционален запис, отразяващ трансформациите на веществата. Да научите как да съставяте уравнения на реакцията въз основа на закона за запазване на масата на материята от М. В. Ломоносов.

Задачи:

Образователни:

Продължете изучаването на физични и химични явления с въвеждането на понятието „химична реакция“,

Въведете понятието "химично уравнение",

Започнете да развивате способността да пишете уравнения за химични реакции.

Образователни:

продължават да се развиват креативностличността на учениците чрез създаване на ситуация проблемно базирано обучение, наблюдения, експерименти върху химични реакции

Образователни:

възпитавам внимателно отношениеза вашето здраве, способността за работа по двойки.

Тип урок: комбиниран.

Методи: словесно, визуално, практично.

Оборудване:карти със задачи, лист за самооценка на учениците. чертежи.

компютър, проектор, ID, презентация.

Бенгалски огън, тебешир с киселина, поставка за кибрит с епруветки.

План на урока.

1. Организационен момент.

2. Актуализиране на знанията на учениците.

3. Подготовка за възприемане на нов материал.

4. Изучаване на нов материал.

5. Консолидация.

6. Задаване на домашна работа.

7. Рефлексия.

Прогрес на урока.

1. Организационен момент.

2.Актуализиране на знанията на учениците.

Фронтално проучване.

Какви явления се наричат ​​физически?

Какви явления се наричат ​​химични?

Какви признаци на химичните реакции познавате?

Какви условия трябва да се създадат, за да започне химична реакция?

Задача 1.

Сега се опитайте да отгатнете какви са явленията в тези стихове ние говорим за.

Презентация.

Задача 2.

Установете съответствие.

Работа за лична карта.

Диференцирано писмено проучване.

3. Подготовка за възприемане на нов материал.

Демонстрация. Горящ бенгалски огън.

1. Какво се случва с магнезия, който е в основата на бенгалските огън?

2. Каква е основната причина за това явление?

3. Опитайте се да изобразите схематично химичната реакция, която наблюдавате в този експеримент.

Mg + въздух = друго вещество.

Какви признаци са използвани, за да се установи, че е настъпила химична реакция?

(по признаци на реакция: миризма, промяна на цвета)

4. Изучаване на нов материал.

Химическата реакция може да бъде написана с помощта на химично уравнение.

Спомнете си концепцията за уравнение от курс по математика.

Тази реакция на изгаряне на магнезий може да бъде написана с помощта на следното уравнение.

2Mg + O 2 = 2 MgO

Опитайте се да дефинирате „химическо уравнение“, като погледнете нотацията.

Химичното уравнение е символно представяне на химическа реакция с помощта на химически символи и коефициенти.

От лявата страна на химичното уравнение записваме формулите на веществата, които са влезли в реакцията, а от дясната страна записваме формулите на веществата, образувани в резултат на реакцията.

Веществата, които реагират, се наричат ​​реактиви.

Образуваните в резултат на реакцията вещества се наричат ​​продукти.

Химичните уравнения са написани на базата на „Закона за запазване на масата на материята“, открит от M.V. Ломоносов през 1756 г.

Масата на веществата, които са влезли в реакция, е равна на масата на веществата, получени от нея.

Материалните носители на масата на веществата са атомите химически елементи, защото Те не се образуват или унищожават по време на химични реакции, но се случва тяхното пренареждане, тогава валидността на този закон става очевидна.

Броят на атомите на един елемент от лявата страна на уравнението трябва да бъде равен на броя на атомите на този елемент от дясната страна на уравнението.

Броят на атомите се изравнява с помощта на коефициенти.

Спомнете си какво е коефициент и индекс.

опит. разписка въглероден диоксид

Поставете парче тебешир в епруветка и налейте 1-2 ml разтвор солна киселина. Какво наблюдаваме? какво се случва Какви са признаците на тези реакции?

Нека съставим диаграма на наблюдаваната трансформация, използвайки химични формули:

CaCO 3 + HCl → CaCl 2 + H 2 O + CO 2

реагенти продукти

Нека изравним лявата и дясната страна на уравнението с помощта на коефициенти.

CaCO3 + 2HCI = CaCI2 + H2O + CO2

За да съставите химични уравнения, трябва да следвате поредица от последователни стъпки.

Работа със подръчни материали.

Алгоритъм за съставяне на химично уравнение.

Ред на операциите

пример

1. Определете броя на атомитевсеки елемент от лявата и дясната страна на реакционната диаграма

A1 + O 2 → A1 2 O 3

А1-1 атом А1-2 атома

O-2 атоми 0-3 атома

2. Сред елементите с различни числаатоми от лявата и дясната страна на диаграмата изберете този, чийто брой атоми е по-голям

O-2 атоми вляво

O-3 атоми вдясно

3. Намеретенай-малко общо кратно (LCM) брой атомитози елемент в лявочасти от уравнението и броя на атомите на този елемент отдясночасти от уравнението

4. Разделете NOCот броя на атомите на този елемент в налявочасти от уравнението, получете коефициент за лявчасти от уравнението

6:2 = 3

Al + ZO 2 → Al 2 O 3

5. Разделете NOCот броя на атомите на този елемент отдясночасти от уравнението, получете коефициент за правочасти от уравнението

6:3 = 2

A1 + ZO 2 → 2A1 2 O 3

6. Ако зададеният коефициент е променил броя на атомите на друг елемент, повторете стъпки 3, 4, 5 отново.

A1 + ZO 2 → 2A1 2 O 3

А1 - 1 атом А1 - 4 атома

4A1 + ZO 2 → 2A1 2 O 3

Изпълнение на упражнения 1. Подредете коефициентите в уравненията на следните реакции.

1.Ал + С→ А 1 2 С 3 ;

2.А1+СЪС → A1 4 В 3 ;

3. В +H 2 → CH 4

4. Mg + N 2 → Mg3N2;

5. Fe + O 2 → Fe3O4;

6. Ag+S → Ag2S;

7.Si + В 1 2 → SiCl 4

5. Консолидация.

1. Създайте уравнение за реакцията.

Фосфор + Кислород = фосфорен оксид (P 2 O 5)

Един силен ученик работи на дъската.

2. Подредете коефициентите.

H 2 + C1 2 → NS1;

Н 2 + О 2 → НЕ;

CO 2 + C → CO;

HI → H 2 + 1 2;

Mg+ NS1 → MgCl 2 + Н2;

6. Домашна работа: § 15.16, пр. 4.6 (писмено). стр. 38-39

7. Рефлексия.

Оценете дейностите си в урока в съответствие с описаните критерии за самооценка

Лист за самооценка на учениците.

Критерии за самооценка.

1. Работихте с ентусиазъм. Научих много нови неща. Научих много.

2. Работил с интерес. Научих нещо ново. Научих нещо. Все още има въпроси.

3. Работил, защото е било дадено. Научих нещо ново. Нищо не научих.

4. Преструваше се, че работи. Нищо не научих.

Задача „Пирамида“ Au MoMn CuCs Ag Mg Cr Md Al C Mt FFe ZSMV По-долу е пететажна пирамида, „градивните камъни“ на която са химически елементи. Намерете път от основата до върха, така че да съдържа само елементи с постоянна валентност. Закон за запазване на масата на веществата M.V. Ломоносов

Закон за запазване на масата на веществата 2 H 2 O 2H 2 + O 2 4H + 2O m1m1 m2m2 m3m3 m 1 = m 2 + m 3 Лавоазие (1789) Ломоносов Ломоносов (1756) Пишем уравненията на HR Решаваме задачи с помощта на HR уравнения = =36

Михаил Василиевич Ломоносов (1711 – 1765) 1. Роден през 1711 г. в Русия 2. Руски учен - естествоизпитател 3. Основател на първия Московски университет в Русия 4. Развил атомно-молекулярни идеи за структурата на веществата 5. Открил закона за запазване от масата на веществата

Формулиране на закона за запазване на масата на веществата Масата на веществата в резултат на реакцията Закон за запазване на масата на веществата M.V. Ломоносова М.В. Ломоносов Следствие от закона Практическа реализацияБроят на атомите на всеки елемент трябва да бъде еднакъв преди и след реакцията. Масата на веществата, които са влезли в реакцията.

Алгоритъм за съставяне на уравнения на химичните реакции 1. От лявата страна са записани формулите на веществата, които реагират: KOH + CuCl От дясната страна (след стрелката) са формулите на веществата, които се получават в резултат на реакцията : KOH + CuCl 2 Cu(OH) 2 + KCl. 3. След това, използвайки коефициенти, броят на атомите на еднакви химични елементи от дясната и лявата страна на уравнението се изравнява: 2KOH + CuCl 2 = Cu(OH) 2 + 2KCl.

Основни правила за подреждане на коефициентите Подреждането на коефициентите започва с елемента, чиито атоми участват повече в реакцията. Броят на кислородните атоми преди и след реакцията трябва да бъде четен в повечето случаи. Ако в реакцията (обмяната) участват сложни вещества, тогава подреждането на коефициентите започва с метални атоми или киселинни остатъци.

H 2 O H 2 + O 2 Подреждане на коефициентите в уравнението на химичната реакция 4 4: : 1 22 Коеф.

Какво показва химичното уравнение? Какви вещества реагират? Какви вещества се образуват в резултат на реакцията. Масата от реагенти и вещества, образувани в резултат на химическа реакция. Съотношението на масите на реагиращите вещества и веществата, образувани в резултат на химическа реакция.

Обобщение на урока: Какво повторихме днес в клас, което знаехте? Какви основни понятия запомнихме? Какви нови неща научихте днес, какво научихте в клас? Какви нови понятия научихме в днешния урок? Какво според вас е вашето ниво на владеене на наученото? учебен материал? Кои въпроси предизвикаха най-много трудности?

Задачи 1. Масата на колбата, в която е изгорена сярата, не се е променила след реакцията. В коя колба (отворена или затворена) е извършена реакцията? 2. Балансирайте пънчето на парафинова свещ върху везната, след което я запалете. Как може да се промени позицията на скалата след известно време? 3. Когато цинкът с тегло 65 g реагира със сярата, се образува цинков сулфид (ZnS) с тегло 97 g. Каква маса сяра реагира? 4. В реакцията са влезли 9 g алуминий и 127 g йод. Каква маса алуминиев йодид (Al I 3) се образува в този случай?

Формулата на водата е H 2 O Калцият е метал Фосфорът е метал Сложното вещество се състои от различни веществаВалентността на водорода е I Топенето на захарта е химично явление Горенето на свещ е химична реакция Атомът е химически разделим Сярата има постоянна валентностКислородът е просто вещество морска вода – чисто веществоМаслото е чисто вещество, което се състои от различни химикали. елементи Снегът е тяло Да Не Солта е съединениеС UHR НАЧАЛО КРАЙ Съставяне на уравнения на химичните реакции

В урок 11 "" от курса " Химия за манекени» ще разберем от кого и кога е открит законът за запазване на масата на веществата; Нека се запознаем с химичните уравнения и да се научим как правилно да поставяме коефициенти в тях.

Досега, когато разглеждахме химичните реакции, обръщахме внимание на техните високо качествокак и при какви условия изходните вещества се превръщат в реакционни продукти. Но има и друга страна на химичните явления - количествен.

Променя ли се масата на веществата, които влизат в химична реакция? В търсене на отговор на този въпрос английският учен Р. Бойл още през 17 век. проведе много експерименти за калциниране на олово в запечатани съдове. След приключване на експериментите той отваря съдовете и претегля продуктите от реакцията. В резултат на това Бойл стигна до извода, че масата на веществото след реакцията повече масаизходен метал. Той обясни това с добавянето на някаква „огнена материя“ към метала.

Опитите на Р. Бойл за калциниране на метали са повторени от руския учен М. В. Ломоносов през 1748 г. Той калцинира желязото в специална колба (реторта) (фиг. 56), която е херметически затворена. За разлика от Бойл, той остави ретортата запечатана след реакцията. Претеглянето на ретортата след реакцията показа, че нейната маса не се е променила. Това показва, че въпреки че е настъпила химическа реакция между метала и веществото, съдържащо се във въздуха, сумата от масите на изходните вещества е равна на масата на реакционния продукт.

М. В. Ломоносов заключава: „ Всички промени, които се случват в природата, са същността на такова състояние, че колкото нещо се отнема от едно тяло, толкова много ще се добави към друго, така че ако малко материя се загуби някъде, тя ще се увеличи на друго място».

През 1789г френски химикА. Лавоазие доказа, че калцинирането на металите е процесът на тяхното взаимодействие с един от компонентивъздух - кислород. Въз основа на трудовете на М. В. Ломоносов и А. Лавоазие е формулиран закон за запазване на масата на веществата при химични реакции.

Масата на веществата, влезли в химическа реакция, е равна на масата на веществата, образувани в резултат на реакцията.

При химичните реакции атомите не изчезват безследно и не се появяват от нищото. Броят им остава непроменен. И тъй като имат постоянна маса , то масата на образуваните от тях вещества също остава постоянна.

Законът за запазване на масата на веществата може да бъде проверен експериментално. За да направите това, използвайте устройството, показано на фигура 57, a, b. Основната му част е двукрака епруветка. Да го излеем в едно коляно варна вода, във втория - решение меден сулфат. Нека балансираме устройството на везната и след това смесваме двата разтвора в един лакът. В същото време ще видим, че се утаява синя утайка от ново вещество. Образуването на утайка потвърждава, че е настъпила химическа реакция. Масата на устройството остава същата. Това означава, че в резултат на химическа реакция масата на веществата не се променя.

Законът е важен за правилното разбиране на всичко, което се случва в природата: нищо не може да изчезне безследно и да произлезе от нищото.

Химичните реакции могат да бъдат представени с помощта на химически езикформули Химичните елементи представляват химически символи, съставът на веществата се записва с химични формули, химичните реакции се изразяват с помощта химични уравнения, т.е. както думите са съставени от букви, така и изреченията са съставени от думи.

Уравнение на химическата реакция (химическо уравнение)- това е условен запис на реакция с помощта на химични формулии знаците “+” и “=”.

При съставянето трябва да се спазва и законът за запазване на масата на веществата при химични реакции уравнения на химичните реакции. Както в математически уравнения, в уравненията на химичните реакции има лявата страна(където са написани формулите на изходните вещества) и дясната страна (където са написани формулите на реакционните продукти). Например (фиг. 58):

Когато пишете уравнения за химични реакции, знакът "+" (плюс) свързва формулите на веществата от лявата и дясната страна на уравнението. Тъй като масата на веществата преди реакцията е равна на масата на образуваните вещества, се използва знакът “=” (равно), който свързва лявата и дясната страна на уравнението. За да се изравни броят на атомите от лявата и дясната страна на уравнението, се използват числа пред формулите на веществата. Тези числа се наричат коефициенти на химичните уравненияи показват броя на молекулите или формулните единици. Тъй като 1 мол от всяко вещество се състои от същото число структурни звена(6,02*10 23), тогава коефициентите показват и химични количествавсяко от веществата:

При писане на химични уравнения се използват и специални символи, например знакът „↓“, което показва, че веществото образува утайка.

12.02.2015 5575 688 Хайрулина Лилия Евгениевна

Цел на урока: да се формулира концепцията за закона за запазване на масата, да се научи как да се съставят уравнения на реакцията
Цели на урока:
Образователни: експериментално докажете и формулирайте закона за запазване на масата на веществата.
Развитие: дайте концепцията за химическо уравнение като условен запис на химическа реакция с помощта на химични формули; започнете да развивате умения за писане на химични уравнения
Образователни: вдъхнете интерес към химията, разширете хоризонтите си

Напредък на урока
I. Организационен момент
II. Фронтално проучване:
- Какво представляват физическите явления?
- Какво се случи химични явления?
- Примери за физични и химични явления
- Условия за протичане на химични реакции
III. Учене на нов материал

Формулиране на закона за запазване на масата: масата на веществата, влезли в реакция, е равна на масата на образуваните вещества.
От гледна точка на атомно-молекулярната наука този закон се обяснява с факта, че по време на химични реакции общият брой на атомите не се променя, а само тяхното пренареждане.

Законът за запазване на масата на веществата е основният закон на химията; всички изчисления на химичните реакции се правят на негова основа. С откриването на този закон възниква и появата на съвременна химиякак точна наука.
Законът за запазване на масата е теоретично открит през 1748 г. и експериментално потвърден през 1756 г. от руския учен М.В. Ломоносов.
Френският учен Антоан Лавоазие през 1789 г. окончателно убеждава научния свят в универсалността на този закон. И Ломоносов, и Лавоазие са използвали много точни везни. Те нагряват метали (олово, калай и живак) в запечатани съдове и претеглят изходните материали и реакционните продукти.

Химични уравнения
Законът за запазване на масата на веществата се използва при съставяне на уравнения на химичните реакции.
Химичното уравнение е конвенционално представяне на химическа реакция с помощта на химични формули и коефициенти.
Нека гледаме видеото - експеримент: Нагряване на смес от желязо и сяра.
В резултат на това химично взаимодействиесяра и желязо се получава вещество - железен (II) сулфид - то се различава от първоначалната смес. Визуално в него не се открива нито желязо, нито сяра. Също така е невъзможно да ги разделите с помощта на магнит. Настъпила е химическа промяна.
Изходните материали, които участват в химичните реакции, се наричат ​​реагенти.
Новите вещества, образувани в резултат на химична реакция, се наричат ​​продукти.
Нека напишем протичащата реакция под формата на уравнение на химична реакция:
Fe + S = FeS
Алгоритъм за съставяне на уравнение на химична реакция
Нека съставим уравнение за химичната реакция между фосфор и кислород
1. От лявата страна на уравнението записваме химичните формули на реагентите (вещества, които реагират). Запомнете! Молекулите на повечето прости газообразни вещества са двуатомни – Н2; N2; O2; F2; Cl2; Br2; I2. Между реагентите поставяме знак „+“ и след това стрелка:
P + O2 →
2. От дясната страна (след стрелката) записваме химичната формула на продукта (веществото, образувано при взаимодействието). Запомнете! Химичните формули трябва да се съставят, като се използват валентностите на атомите на химичните елементи:

P + O2 → P2O5

3. Според закона за запазване на масата на веществата броят на атомите преди и след реакцията трябва да е еднакъв. Това се постига чрез поставяне на коефициенти пред химични формулиреактиви и продукти от химични реакции.
Първо се изравнява броят на атомите, които се съдържат повече в реагиращите вещества (продукти).
IN в този случайтова са кислородни атоми.
Намерете най-малкото общо кратно на броя на кислородните атоми от лявата и дясната страна на уравнението. Най-малкото кратно за натриеви атоми е –10:
Намираме коефициентите, като разделяме най-малкото кратно на броя на атомите от даден тип и поставяме получените числа в уравнението на реакцията:
Законът за запазване на масата на веществото не е изпълнен, тъй като броят на фосфорните атоми в реагентите и реакционните продукти не е равен, ние действаме подобно на ситуацията с кислорода:
Получаваме крайната форма на уравнението на химичната реакция. Заменяме стрелката със знак за равенство. Законът за запазване на масата на материята е изпълнен:
4P + 5O2 = 2P2O5

IV. Консолидация
В. Д/з

Изтегляне на материал

Вижте файла за изтегляне за пълния текст на материала.
Страницата съдържа само фрагмент от материала.

Закон за запазване на масата.

Масата на веществата, влизащи в химическа реакция, е равна на масата на веществата, образувани в резултат на реакцията.

Законът за запазване на масата е специален случай общо правоприрода - законът за запазване на материята и енергията. Въз основа на този закон химичните реакции могат да бъдат представени с помощта на химични уравнения, като се използват химични формули на вещества и стехиометрични коефициенти, които отразяват относителните количества (брой молове) на веществата, участващи в реакцията.

Например реакцията на изгаряне на метан се записва по следния начин:

Закон за запазване на масата на веществата

(М. В. Ломоносов, 1748; А. Лавоазие, 1789)

Масата на всички вещества, участващи в химична реакция, е равна на масата на всички продукти на реакцията.

Атомно-молекулярната теория обяснява този закон по следния начин: в резултат на химични реакции атомите не изчезват или се появяват, а се извършва тяхното пренареждане (т.е. химическата трансформация е процес на разкъсване на едни връзки между атомите и образуване на други, което води до вещества, се получават молекули от реакционни продукти). Тъй като броят на атомите преди и след реакцията остава непроменен, тогава техният обща масасъщо не трябва да се променя. Масата се разбира като количество, характеризиращо количеството материя.

В началото на 20 век формулировката на закона за запазване на масата е преразгледана във връзка с появата на теорията на относителността (А. Айнщайн, 1905 г.), според която масата на тялото зависи от неговата скорост и следователно характеризира не само количеството материя, но и нейното движение. Енергията E, получена от едно тяло, е свързана с увеличаването на масата му m чрез връзката E = m c 2, където c е скоростта на светлината. Това съотношение не се използва при химични реакции, т.к 1 kJ енергия съответства на промяна в масата с ~10 -11 g и m практически не може да бъде измерен. IN ядрени реакции, където E е ~10 6 пъти по-голямо, отколкото при химични реакции, m трябва да се вземе предвид.

Въз основа на закона за запазване на масата е възможно да се съставят уравнения на химичните реакции и да се правят изчисления с тях. Той е в основата на количествения химичен анализ.

Закон за постоянството на състава

Закон за постоянството на състава ( J.L. Пруст, 1801 -1808 г.) - всяко специфично химически чисто съединение, независимо от метода на получаването му, се състои от същото химически елементи, и съотношенията на техните маси са постоянни, и относителни числатехните атомисе изразяват като цели числа. Това е един от основните закони химия.

Законът за постоянство на състава не е изпълнен за Бертолид(съединения с променлив състав). Въпреки това, за по-голяма простота, съставът на много Бертолиди е написан като постоянен. Например композиция железен (II) оксидзаписано като FeO (вместо по-точната формула Fe 1-x O).

ЗАКОН ЗА ПОСТОЯННИЯ СЪСТАВ

Според закона за постоянството на състава всяко чисто вещество има постоянен състав, независимо от метода на получаването му. И така, калциевият оксид може да се получи по следните начини: Независимо от това как се получава веществото CaO, то има постоянен състав: един калциев атом и един кислороден атом образуват молекулата на калциевия оксид CaO. Ние определяме моларна маса SaO: Определяме масовата част на Ca по формулата: Заключение: В химически чист оксид масова часткалцият винаги е 71,4%, а кислородът 28,6%.

Закон на кратните

Законът за множеството съотношения е един от стехиометричензакони химия: ако две вещества (простоили комплекс) образуват повече от едно съединение едно с друго, тогава масите на едно вещество спрямо същата маса на друго вещество са свързани като цели числа, обикновено малки.

Примери

1) Изразява се съставът на азотните оксиди (в тегловни проценти). следните числа:

	Азотен оксид N 2 О	Азотен оксид NO	Азотен анхидрид N 2 О 3	Азотен диоксид NO 2	Азотен анхидрид N 2 О 5
Частен O/N

Разделяйки числата в долния ред на 0,57, виждаме, че те са в съотношение 1:2:3:4:5.

2) Калциев хлоридобразува 4 с вода кристален хидрат, чийто състав се изразява с формулите: CaCl 2 · H 2 O, CaCl 2 · 2H 2 O, CaCl 2 · 4H 2 O, CaCl 2 · 6H 2 O, т.е. във всички тези съединения масата на водата на един молекула на CaCl 2 се отнасят като 1:2:4:6.

Закон за обемните отношения

(Гей-Люсак, 1808)

„Обемите на газовете, влизащи в химични реакции, и обемите на газовете, образувани в резултат на реакцията, са свързани помежду си като малки цели числа.“

Последица. Стехиометричните коефициенти в уравненията на химичните реакции за молекули на газообразни вещества показват в какви обемни съотношения реагират или се получават газообразните вещества.

2CO + O 2  2CO 2

Когато два обема въглероден (II) оксид се окисляват от един обем кислород, се образуват 2 обема въглероден диоксид, т.е. обемът на първоначалната реакционна смес се намалява с 1 обем.

б) При синтезиране на амоняк от елементи:

n 2 + 3h 2  2nh 3

Един обем азот реагира с три обема водород; В този случай се образуват 2 обема амоняк - обемът на първоначалната газообразна реакционна маса ще намалее 2 пъти.

Уравнение на Клайперон-Менделеев

Ако напишем закона за комбинирания газ за всяка маса от всеки газ, получаваме уравнението на Клайперон-Менделеев:

където m е масата на газа; M - молекулно тегло; p - налягане; V - обем; T - абсолютна температура (°K); R е универсалната газова константа (8,314 J/(mol K) или 0,082 l atm/(mol K)).

За дадена маса на конкретен газ съотношението m/M е постоянно, така че единният закон за газа се получава от уравнението на Клайперон-Менделеев.

Какъв обем ще заеме въглероден (II) оксид с тегло 84 g при температура 17°C и налягане 250 kPa?

Броят молове CO е:

 (CO) = m(CO) / M(CO) = 84 / 28 = 3 mol

Обем на CO при N.S. възлиза на

3 22,4 л = 67,2 л

От комбинирания газов закон на Бойл-Мариот и Гей-Лусак:

(P V) / T = (P 0 V 0) / T 2

V (CO) = (P 0 T V 0) / (P T 0) = (101,3 (273 + 17) 67,2) / (250 273) = 28,93 l

Относителната плътност на газовете показва колко пъти 1 мол от един газ е по-тежък (или по-лек) от 1 мол от друг газ.

D A(B) = (B)  (A) = M (B) / M (A)

Средното молекулно тегло на смес от газове е равно на общата маса на сместа, разделена на общия брой молове:

M av = (m 1 +.... + m n) / ( 1 +.... +  n) = (M 1 V 1 + .... M n V n) / ( 1 +.. .. +  n)

ЗАКОН ЗА ЗАПАЗВАНЕ НА ЕНЕРГИЯТА : в изолация В една система енергията на системата остава постоянна; възможни са само преходи от един вид енергия към друг. В термодинамиката на запазване на енергията законът съответства на първия закон на термодинамиката, който се изразява с уравнението Q = DU + W, където Q е количеството топлина, придадено на системата, DU е промяната във вътрешното. енергия на системата, W е работата, извършена от системата. Специален случай на запазване на енергията е законът на Хес.

Концепцията за енергията е преразгледана във връзка с появата на теорията на относителността (А. Айнщайн, 1905 г.): общата енергия E е пропорционална на масата m и е свързана с нея чрез връзката E = mc2, където c е скорост на светлината. Следователно масата може да се изрази в единици енергия и може да се формулира по-общ закон за запазване на масата и енергията: в изо-лири. система, сумата от масите и енергията е постоянна и са възможни само трансформации в строго еквивалентни съотношения на едни форми на енергия в други и еквивалентно свързани промени в масата и енергията.

Закон за еквивалентите

веществата взаимодействат едно с друго в количества, пропорционални на техните еквиваленти. При решаването на някои задачи е по-удобно да се използва друга формулировка на този закон: масите (обемите) на веществата, реагиращи помежду си, са пропорционални на техните еквивалентни маси (обеми).

еквиваленти: химичните елементи се свързват помежду си в строго определени количества, съответстващи на техните еквиваленти. Математическият израз на закона за еквивалентите има следващ изглед: където m1 и m2 са масите на реагиращите или получените вещества, m eq(1) и m eq(2) са еквивалентните маси на тези вещества.

Например: определено количество метал, чиято еквивалентна маса е 28 g/mol, измества 0,7 литра водород от киселина, измерено при нормални условия. Определете масата на метала. Решение: Знаейки, че еквивалентният обем на водорода е 11,2 L/mol, пропорцията е: 28 g метал е еквивалентен на 11,2 L водород x g метал е еквивалентен на 0,7 L водород. Тогава x=0,7*28/11,2= 1,75 g.

За да се определи еквивалентната или еквивалентната маса, не е необходимо да се изхожда от комбинацията му с водород. Те могат да се определят от състава на съединението на даден елемент с всеки друг, чийто еквивалент е известен.

Например: когато 5,6 g желязо и сяра се комбинират, се образуват 8,8 g железен сулфид. Необходимо е да се намери еквивалентната маса на желязото и неговия еквивалент, ако е известно, че еквивалентната маса на сярата е 16 g/mol. Решение: от условията на задачата следва, че в железния сулфид има 8,8-5,6 = 3,2 g сяра на 5,6 g желязо. Съгласно закона за еквивалентите, масите на взаимодействащите вещества са пропорционални на техните еквивалентни маси, т.е. 5,6 g желязо е еквивалентно на 3,2 g сяра meq (Fe) е еквивалентно на 16 g/mol сяра. От това следва, че m3KB(Fe) = 5,6*16/3,2=28 g/mol. Железният еквивалент е: 3=meq(Fe)/M(Fe)=28 g/mol:56 g/mol=1/2. Следователно еквивалентът на желязото е 1/2 мол, тоест 1 мол желязо съдържа 2 еквивалента.

Закон на Авогадро

Последици от закона

Първо следствие от закона на Авогадро: един мол от всеки газ при същите условия заема същия обем.

По-специално, при нормални условия, т.е. при 0 °C (273 K) и 101,3 kPa, обемът на 1 мол газ е 22,4 литра. Този обем се нарича моларен обем на газа V m. Тази стойност може да бъде преизчислена към други температури и налягания, като се използва уравнението на Менделеев-Клапейрон:

.

Второ следствие от закона на Авогадро: моларната маса на първия газ е равна на произведението на моларната маса на втория газ и относителната плътност на първия газ спрямо втория.

Тази позиция беше от огромно значение за развитието на химията, тъй като позволява да се определи частичното тегло на телата, способни да преминат в газообразно или парообразно състояние. Ако през мозначаваме частичното тегло на тялото, а с d- неговото специфично тегло в състояние на пара, след това съотношението м / dтрябва да бъде постоянна за всички тела. Опитът показва, че за всички изследвани тела, които преминават в пара без разлагане, тази константа е равна на 28,9, ако при определяне на парциалното тегло изхождаме от специфичното тегло на въздуха, взето като единица, но тази константа ще бъде равна до 2, ако вземем специфичното тегло на водорода като единица. Означавайки тази константа или, което е същото, частичния обем, общ за всички пари и газове като СЪС, от формулата, която имаме от друга страна m = dC. Тъй като специфичното тегло на парата се определя лесно, тогава, замествайки стойността dВъв формулата се извежда и неизвестното частично тегло на даденото тяло.

Термохимия

Топлинен ефект на химическа реакция

Материали от Wikipedia - свободната енциклопедия

Топлинен ефект от химическа реакция или промяна енталпиясистеми, дължащи се на протичане на химическа реакция - количеството топлина, приписвано на промяна в химическа променлива, получена от система, в която е протекла химическа реакция и реакционните продукти са поели температурата на реагентите.

За да бъде топлинният ефект величина, която зависи само от естеството на протичащата химическа реакция, трябва да са изпълнени следните условия:

Реакцията трябва да протича или при постоянен обем Q v (изохорен процес), или при постоянно налягане Q p( изобарен процес).

В системата не се извършва никаква работа, с изключение на възможното разширяване при P = const.

Ако реакцията се провежда при стандартни условия при T = 298,15 K = 25 ˚C и P = 1 atm = 101325 Pa, топлинният ефект се нарича стандартен топлинен ефект на реакцията или стандартна енталпия на реакция Δ з rO. В термохимията стандартната топлина на реакцията се изчислява с помощта на стандартни енталпии на образуване.

Стандартна енталпия на образуване (стандартна топлина на образуване)

Стандартната топлина на образуване се разбира като топлинен ефект от реакцията на образуване на един мол вещество от прости вещества, неговите компоненти, които са в стабилен стандартни състояния.

Например, стандартната енталпия на образуване е 1 mol метанот въглероди водородравен на топлинния ефект на реакцията:

C(tv) + 2H2 (g) = CH4 (g) + 76 kJ/mol.

Стандартната енталпия на образуване се означава с Δ з fO. Тук индексът f означава формация, а зачеркнатият кръг, напомнящ на диск на Плимсол - за какво се отнася количеството стандартно състояниевещества. В литературата често се среща друго обозначение за стандартна енталпия - ΔH 298,15 0 , където 0 показва равно налягане на една атмосфера (или по-точно при стандартни условия ), а 298,15 е температурата. Понякога индекс 0 се използва за количества, свързани с чисто вещество, като се уточнява, че те могат да означават стандартни термодинамични величини само когато чисто вещество е избрано като стандартно състояние . Стандартът може също да се приеме, например, като състояние на вещество в изключително разреденрешение. „Plimsoll disk“ в този случай означава действителното стандартно състояние на материята, независимо от неговия избор.

Енталпията на образуване на прости вещества се приема равна на нула, а нулевата стойност на енталпията на образуване се отнася до състоянието на агрегиране, стабилно при T = 298 K. Например, за йодв кристално състояние Δ з I2(tv) 0 = 0 kJ/mol, а за течност йод Δ з I2(l) 0 = 22 kJ/mol. Енталпиите на образуване на прости вещества при стандартни условия са техните основни енергийни характеристики.

Топлинният ефект на всяка реакция се намира като разликата между сумата от топлините на образуване на всички продукти и сумата от топлините на образуване на всички реагенти в тази реакция (следствие Законът на Хес):

Δ зреакция O = ΣΔ з f O (продукти) - ΣΔ з f O (реагенти)

Термохимичните ефекти могат да бъдат включени в химичните реакции. Химичните уравнения, които показват количеството отделена или погълната топлина, се наричат ​​термохимични уравнения. Реакциите, придружени от отделяне на топлина в околната среда, имат отрицателен топлинен ефект и се наричат екзотермичен. Реакциите, придружени от поглъщане на топлина, имат положителен топлинен ефект и се наричат ендотермичен. Термичният ефект обикновено се отнася до един мол реагирал изходен материал, чийто стехиометричен коефициент е максимален.

Температурна зависимост топлинен ефект(енталпия) на реакцията

За да се изчисли температурната зависимост на енталпията на реакцията, е необходимо да се знае моларната топлинен капацитетвещества, участващи в реакцията. Промяната в енталпията на реакцията с повишаване на температурата от T 1 до T 2 се изчислява съгласно закона на Кирхоф (приема се, че в даден интервалтемператури, моларните топлинни мощности не зависят от температурата и няма фазови трансформации):

Ако се появят фазови трансформации в даден температурен диапазон, тогава при изчислението е необходимо да се вземат предвид топлината на съответните трансформации, както и промяната в температурната зависимост на топлинния капацитет на веществата, които са претърпели такива трансформации:

където ΔC p (T 1 ,T f) е промяната в топлинния капацитет в температурния диапазон от T 1 до температурата на фазов преход; ΔC p (T f ,T 2) е промяната в топлинния капацитет в температурния диапазон от температурата на фазовия преход до крайната температура, а T f е температурата на фазовия преход.

Стандартна енталпия на горене

Стандартна енталпия на горене - Δ з hor o, топлинният ефект от реакцията на горене на един мол вещество в кислород до образуването на оксиди в най-висока степенокисляване. Топлината на изгаряне на незапалими вещества се приема за нула.

Стандартна енталпия на разтвора

Стандартна енталпия на разтвор - Δ зразтвор, топлинният ефект от процеса на разтваряне на 1 мол вещество в безкрайно голямо количество разтворител. Състои се от топлината на унищожението кристална решеткаи топлина хидратация(или топлина солватацияза неводни разтвори), освободени в резултат на взаимодействието на молекулите на разтворителя с молекули или йони на разтвореното вещество с образуването на съединения с променлив състав - хидрати (солвати). Разрушаването на кристалната решетка обикновено е ендотермичен процес – Δ з resh > 0 и йонната хидратация е екзотермична, Δ зхидр< 0. В зависимости от соотношения значений Δз resh и Δ зхидроенталпията на разтваряне може да бъде положителна или отрицателна стойност. Така че разтварянето на кристала калиев хидроксидпридружено от отделяне на топлина:

Δ зразтворете KOH o = Δ зреши + Δ з hydrK +o + Δ з hydroOH −о = −59 KJ/mol

При енталпия на хидратация - Δ з hydr, се отнася до топлината, която се отделя, когато 1 мол йони преминава от вакуум към разтвор.

Стандартна енталпия на неутрализация

Стандартна енталпия на неутрализация - Δ знеутроенталпия на реакцията на силни киселини и основи за образуване на 1 мол вода при стандартни условия:

HCl + NaOH = NaCl + H2O

H + + OH − = H 2 O, ΔH neutr ° = −55,9 kJ/mol

Стандартна енталпия на неутрализация за концентрирани разтвори силни електролитизависи от концентрацията на йони, поради промяната в ΔH стойността на хидратация ° на йони при разреждане.

Енталпия

Енталпияе свойство на вещество, което показва количеството енергия, което може да се превърне в топлина.

Енталпия- Това термодинамично свойствовещество, което показва нивото на енергия, съхранявана в неговата молекулярна структура. Това означава, че въпреки че дадено вещество може да има енергия, базирана на температура и налягане, не цялата тя може да се преобразува в топлина. Част от вътрешната енергия винаги остава във веществото и поддържа неговата молекулна структура. Част кинетична енергиявеществото е недостъпно, когато температурата му се доближава до температурата на околната среда. Следователно енталпията е количеството енергия, което е налично за преобразуване в топлина при определена температура и налягане. Единици за енталпия- Британска топлинна единица или джаул за енергия и Btu/lbm или J/kg за специфична енергия.

Енталпийно количество

Количество енталпияна дадено вещество се основава на неговата зададена температура. Тази температура- това е стойността, която се избира от учени и инженери като основа за изчисления. Това е температурата, при която енталпията на дадено вещество е нула J. С други думи, веществото няма налична енергия, която може да се преобразува в топлина. Тази температура е различни веществаразлични. Например тази температура на водата е тройната точка (0 °C), на азота -150 °C, а на базираните на метан и етан хладилни агенти -40 °C.

Ако температурата на дадено вещество е по-висока от зададената му температура или промени състоянието си в газообразно състояние при дадена температура, енталпията се изразява като положително число. Обратно, при температура под тази, енталпията на дадено вещество се изразява като отрицателно число. Енталпията се използва в изчисленията за определяне на разликата в енергийните нива между две състояния. Това е необходимо за конфигуриране на оборудването и определяне коефициентполезно действие на процеса.

Енталпията често се определя като обща енергия на материята, тъй като е равна на сумата от неговата вътрешна енергия (u) в дадено състояние заедно със способността му да извършва работа (pv). Но в действителност енталпията не показва пълна енергиявещества при дадена температура над абсолютната нула (-273°C). Следователно, вместо да определяме енталпията като общата топлина на дадено вещество, тя е по-точно дефинирана като общото количество налична енергия на веществото, което може да се преобразува в топлина. H = U + pV

Вътрешна енергия

Вътрешната енергия на тялото (означена като E или U) е сумата от енергиите на молекулните взаимодействия и топлинните движения на молекулата. Вътрешната енергия е уникална функция на състоянието на системата. Това означава, че когато системата се окаже в дадено състояние, тя вътрешна енергияпридобива значението, присъщо на това състояние, независимо от историята на системата. Следователно промяната във вътрешната енергия по време на прехода от едно състояние към друго винаги ще бъде равна на разликата между нейните стойности в крайното и началното състояние, независимо от пътя, по който е извършен преходът.

Вътрешната енергия на тялото не може да бъде измерена директно. Можете да определите само промяната във вътрешната енергия:

Доведен до тялото топлина, измерено в джаули

- работаизвършвано от тяло срещу външни сили, измерено в джаули

Тази формула е математически израз първи закон на термодинамиката

За квазистатични процесиважи следната връзка:

-температура, измерено в келвини

-ентропия, измерено в джаули/келвин

-налягане, измерено в паскали

-химичен потенциал

Броят на частиците в системата

Идеални газове

Според закона на Джаул, получен емпирично, вътрешна енергия идеален газне зависи от налягането или обема. Въз основа на този факт можем да получим израз за промяната на вътрешната енергия на идеален газ. По определение моларен топлинен капацитетпри постоянен обем, . Тъй като вътрешната енергия на идеален газ е функция само на температурата, тогава

.

Същата формула е вярна и за изчисляване на промяната на вътрешната енергия на всяко тяло, но само в процеси с постоянен обем ( изохорни процеси); V общ случай В V (Т,V) е функция както на температурата, така и на обема.

Ако пренебрегнем промяната на моларния топлинен капацитет с промяна на температурата, получаваме:

Δ U = ν В V Δ Т,

където ν е количеството вещество, Δ Т- промяна на температурата.

ВЪТРЕШНА ЕНЕРГИЯ НА ВЕЩЕСТВО, ТЯЛО, СИСТЕМА

(на гръцки: ένέργια - активност, енергия). Вътрешната енергия е Част (обща телесна енергия системи): тел = тел д + тел к + Uстр тел д - , Къдекинетична енергия макроскопичендвижение тел к - системи,потенциална енергия , причинени от наличието на външни силиполета U(гравитационни, електрически и др.), вещества- вътрешна енергия. Вътрешна енергия , тела, системи от тела -функция състояние , дефиниран като общия енергиен резерв на вътрешното състояние на вещество, тяло, система, променящ се (освободен) в процесхимически реакции, пренос на топлина и производителност работа. Компоненти на вътрешната енергия: а) кинетична енергия на топлиннавероятностен движение на частици (атоми, молекули,йони и т.н.), които изграждат веществото (тяло, система);(б) потенциална енергия на частиците, дължаща се на тяхната междумолекулна взаимодействие; в) енергия на електрони в електронни обвивки, атоми и йони;г) вътрешноядрена енергия. Вътрешната енергия не е свързана с процеса на промяна на състоянието на системата. При всякакви промени в системата вътрешната енергия на системата, заедно с нейната среда, остава постоянна. Тоест вътрешната енергия нито се губи, нито се получава. В същото време енергията може да се движи от една част на системата в друга или да се преобразува от еднаформи на друг. Това е една от формулировкитезакон запазване на енергията - първият закон на термодинамиката. Част от вътрешната енергия може да се преобразува в работа. Тази част от вътрешната енергия се нарича свободна енергия - .

Ж

. (IN химични съединениянарича се химикал потенциал). Останалата част от вътрешната енергия, която не може да се превърне в работа, се нарича свързана енергия - обща телесна енергияУ bЕнтропия Ентропия (от - гръцки ἐντροπία - обръщане, трансформация) вприродни науки - мярка за разстройство, състоящ се от мн елементи. По-специално, в статистическа физикамярка вероятности изпълнението на всяко макроскопично състояние; Vалтернативна история (инвариантност и променливостисторически процес).