Закон збереження маси речовин. ХІМІЧНІ РІВНЯННЯ
Вчитель хімії МАОУ «ЗОШ №12» м. Кунгура Пермського краюФотєєва В.А.
ТЕСТ
2варіант
1 варіант
до фізичних?
а) кипіння води
А) замерзання води
Б) розкладання води електричним струмом
Б) горіння сірки
В) бродіння соку
В) гасіння соди з оцтом
Г) плавлення металів
Г) плавлення парафіну
Д) підгоряння їжі
Д) випарювання розчину солі
Е) перегонка води
Е) підгоряння їжі
Ж) фільтрування
Ж) гасіння соди оцтом
З) заварювання чаю
З) пожовтіння листя
Перевірка
2варіант
1 варіант
Які з перерахованих явищвідносяться до фізичних?
Які з перерахованих явищ є хімічними (хімічними реакціями)?
а) кипіння води
Б) горіння сірки
В) бродіння соку
Г) плавлення парафіну
Д) підгоряння їжі
Д) випарювання розчину солі
Ж) фільтрування
Ж) гасіння соди оцтом
З) заварювання чаю
З) пожовтіння листя
Давайте пригадаємо!
- Що називається хімічною реакцією?
- Які знаєте ознаки хімічних реакцій?
- А як ви вважаєте, чи відбуваються з речовинами кількісні зміни, наприклад, що відбувається з масою речовин?
- Які будуть думки?
- Думки роздяглися. Хто ж із вас правий?
Якою буде тема уроку?
(Що відбувається з масою речовин при хімічних реакціях?)
- Як ми можемо це з'ясувати?
- (Провести досвід, прочитати у підручнику).
ДОСВІД:
в замкненій системі зважуються речовини, що вступають у реакцію: розчини хлориду барію (BaCl 2) і сульфату магнію (МgSO 4) - m1 , а також речовини, що утворюються в результаті реакції: сульфату барію (BaSO 4) і хлориду магнію (МgCl2) - m2.
- Яке явище ви спостерігали? Чому ви так вважаєте?
- Що сталося із масою речовин до та після реакції?
- Що є найдрібнішою частинкою речовини?
- З яких частинок складаються молекули? Згадайте визначення АТОМА.
- Що вказує хімічна формула?
- Як розраховується молярна маса, маса речовини?
- Так чому а m1=m2?
- Чи можете ви відразу відповісти на це питання? Чому? Що треба знати?
(Можливо, знати хімічні формули - склад речовин до і після реакції і подивитися змінюється чи атомний складречовин до та після реакції?)
- Яке питання виникає?
(Чи змінюється атомний склад речовин до та після реакції?)
- Яка мета нашого уроку?
(З'ясувати, чи змінюється якісний та кількісний складатомів за хім. реакціях?)
Вирішення проблеми
Запишемо дану реакцію російською, а потім хім.
хлорид барію + сульфат магнію сульфат барію + хлорид магнію
- 1атом Ba 1атом Mg 1атом Ba 1атом Mg
- 2 атома Cl 1атом S 1атом S 2 атоми Cl
- 4атома O 4атома O
До реакції Після реакції
Який висновок можна зробити?
( Атоми та їх склад до та після реакції не змінилися )
- Результати зважування речовин до та після реакції підтверджують закон збереження маси речовин. Учні стоять перед рішенням проблемного завдання: чому m1 = m2?Завдяки актуалізації раніше отриманих знань про будову речовин, учні порівняно легко приходять до наступного висновку: m1 = m2, так як атоми і їх кількість внаслідок хімічних перетворень не змінюються, а тільки поєднуються по-іншому з утворенням нових речовин.
Давайте перевіримо наш висновок розрахунками:
BaCl 2 + MgSO 4 Ba SO 4 + Mg Cl 2
До реакції - m1Після реакції – m2
Що показали розрахунки?
Що ви довели?
(m1= m2 ) Чому?
Закон збереження
маси речовини
«Усі зміни в натурі трапляються такого суть стану, що скільки чогось у одного тіла забереться, стільки ж долучиться до іншого. Так, якщо де спаде матерії, то помножиться в іншому місці ... »
Давайте пригадаємо
Хімічна формула - Умовний запис складу речовини за допомогою хімічних знаків та індексів.
Індекс показує кількість атомів у формульній одиниці речовини.
Коефіцієнт показує кількість нез'єднаних один з одним частинок
Хімічна формула
Коефіцієнт
Індекс
5Н 2 Про
На підставі цього закону складають рівняння хімічних реакцій
за допомогою хімічних формул, коефіцієнтів та
математичні знаки.
Рівняння реакції
х А + у У = з АВ
А,В, АВ-хімічні формули
х, у, с - Коефіцієнти
ФОСФОР + КИСНЕ = ОКСІД ФОСФОРУ (V)
1. P+O 2 P 2 +5 O 5 -2
2 . Починаємо з кисню.
3. O - 2 атоми зліва O - 5 атомів праворуч
4. НОК = 10
5. 10: 2 = 5 P + 5 O 2 P 2 O 5
6. 10: 5 = 2 P + 5O 2 2 P 2 O 5
7. У ліву частинурівняння перед формулою фосфору потрібно поставити
коефіцієнт - 4
4 P + 5 O 2 = 2 P 2 O 5
Виконати вправи:
1.Розставити коефіцієнти в хімічної реакції
Al + O 2 Al 2 O 3
2. Записати хімічну реакцію хімічними формуламита розставити коефіцієнти
гідроксид заліза (III) + азотна кислотанітрат заліза (III) + вода
Самостійна робота.
1 рівень:
Знайдіть та виправте помилки:
Al + 3HCl ═ AlCl 3 + 3H 2
2 рівень:
Розставте коефіцієнти у схемі хімічної реакції:
FeSO 4 + KOH → Fe(OH) 2 + K 2 SO 4
3 рівень:
Складіть рівняння хімічної реакції та розставте коефіцієнти:
Оксид фосфору (V) + гідроксид натрію → фосфат натрію + вода
Відповіді
1 рівень:
2 Al + 6 HCl ═ 2 AlCl 3 + 3 H 2
2 рівень:
FeSO 4 + 2 KOH ═ Fe(OH) 2 + K 2 SO 4
3 рівень:
P 2 O 5 + 6 NaOH ═ 2 Na 3 PO 4 + 3 H 2 O
m2 " width="640" Подібно до Бойля російський учений робив досвід у запаяних ретортах. Але, на відміну Бойля, Ломоносов зважував судини як до, і після прожарювання не розкриваючи. m1=m2
Після двох годин нагрівання було відкрито запаяний кінчик реторти, причому у неї увірвався із шумом зовнішнє повітря.
За нашим спостереженням за цієї операції був прибуток у вазі на 8 гранів…» m1 m2
ПЕРЕВІР СЕБЕ
1).М.В. Ломоносов відкрив закон збереження маси речовин у:
А.1789г. Б.1756г. В.1673г.
2).Встановіть правильну послідовність закону збереження маси речовин:
A - масі речовин,
Б-маса речовин
В- в результаті її
Г-вступили в реакцію,
Д-вихідних
Е- дорівнює
3). Умовний запис хімічної реакції це- А. хімічна формула Б. коефіцієнт
В. хімічне рівняння Р. індекс
РЕФЛЕКСІЯ
Виберіть вираз, який відповідає Вашій роботі на уроці:
1. Терпіння і працю все перетруть.
2. Тяжко у навчанні – легко у бою.
3. Поганий той солдат, який не мріє стати генералом.
4. Єдиний шлях, що веде до знання, - це діяльність.
5. Будь-яке знання лише тоді має цінність, коли воно робить нас енергійнішим.
Домашнє завдання
Стр.96-98 § 27, упр.1(б), 2(г),3(б)
Давайте пригадаємо!
- Які явища називаються хімічними?
- Які умови потрібні для того, щоб відбулася хімічна реакція?
- За якими ознаками можна судити, що відбулася хімічна реакція?
- А як ми означали склад речовини?
- А чи реакцію можна позначити? Яка тема та мета нашого уроку?
Закон збереження маси.
Маса речовин, що вступають у хімічну реакцію, дорівнює масі речовин, що утворюються в результаті реакції.
Закон збереження маси є окремим випадком загального законуприроди – закону збереження матерії та енергії. На підставі цього закону хімічні реакції можна відобразити за допомогою хімічних рівнянь, використовуючи хімічні формули речовин і стехіометричні коефіцієнти, що відображають відносні кількості (число молей) речовин, що беруть участь у реакції.
Наприклад, реакція горіння метану записується так:
Закон збереження маси речовин
(М.В.Ломоносов, 1748; А.Лавуазьє, 1789)
Маса всіх речовин, що вступили в хімічну реакцію, дорівнює масі всіх продуктів реакції.
Атомно-молекулярне вчення цей закон пояснює наступним чином: в результаті хімічних реакцій атоми не зникають і не виникають, а відбувається їх перегрупування (тобто хімічне перетворення-це процес розриву одних зв'язків між атомами та утворення інших, внаслідок чого з молекул вихідних речовин виходять молекули продуктів реакції). Оскільки кількість атомів до і після реакції залишається незмінною, то їх загальна масатакож не повинна змінюватися. Під масою розуміли величину, яка характеризує кількість матерії.
На початку 20 століття формулювання закону збереження маси піддалося перегляду у зв'язку з появою теорії відносності (А. Ейнштейн, 1905 р.), за якою маса тіла залежить з його швидкості і, отже, характеризує як кількість матерії, а й її рух. Отримана тілом енергія E пов'язана зі збільшенням його маси mспіввідношенням E = m c 2 де з - швидкість світла. Це співвідношення немає у хімічних реакціях, т.к. 1 кДж енергії відповідає зміні маси на ~10 -11 г і практично не може бути виміряно. У ядерних реакціях, де Е у ~10 6 разів більше, ніж у хімічних реакціях, m слід враховувати.
Виходячи із закону збереження маси, можна складати рівняння хімічних реакцій та за ними проводити розрахунки. Він є основою кількісного хімічного аналізу.
Закон сталості складу
Закон сталості складу ( Ж.Л. Пруст, 1801 -1808гг.) - будь-яка певна хімічно чиста сполука незалежно від способу її отримання складається з одних і тих же хімічних елементів, причому відносини їх мас постійні, а відносні числаїх атоміввиражаються цілими числами. Це один із основних законів хімії.
Закон сталості складу не виконується для бертолідів(З'єднань змінного складу). Однак умовно для простоти склад багатьох бертолід записують як постійний. Наприклад, склад оксиду заліза(II)записують у вигляді FeO (замість точнішої формули Fe 1-x O).
|
ЗАКОН ПОСТІЙНОСТІ СКЛАДУ |
|
Згідно із законом сталості складу, всяке чиста речовинамає постійний склад незалежно від способу отримання. Так, оксид кальцію можна одержати такими способами:
Незалежно від того, яким способом отримано речовину СаО, вона має постійний склад: один атом кальцію та один атом кисню утворюють молекулу оксиду кальцію СаО. Визначаємо молярну масуСаО:
Визначаємо масову частку Са за формулою:
Висновок: У хімічно чистому оксиді масова часткакальцію завжди становить 71,4% та кисню 28,6%. |
Закон кратних відносин
Закон кратних відносин - один із стехіометричнихзаконів хімії: якщо два речовини (простихабо складних) утворюють один з одним більше однієї сполуки, то маси однієї речовини, що припадають на ту саму масу іншої речовини, відносяться як цілі числазазвичай невеликі.
Приклади
1) Склад оксидів азоту (у відсотках за масою) виражається наступними числами:
|
Закис азоту N 2 O |
Окис азоту NO |
Азотистий ангідрид N 2 O 3 |
Двоокис азоту NO 2 |
Азотний ангідрид N 2 O 5 |
|
|
Приватне O/N |
Розділивши числа нижнього рядка на 0,57, бачимо, що вони відносяться як 1:2:3:4:5.
2) Хлористий кальційутворює з водою 4 кристалогідратсклад яких виражається формулами: CaCl 2 ·H 2 O, CaCl 2 ·2H 2 O, CaCl 2 ·4H 2 O, CaCl 2 ·6H 2 O, тобто у всіх цих сполуках маси води, що припадають на одну молекулу CaCl 2, відносяться як 1: 2: 4: 6.
Закон об'ємних відносин
(Гей-Люссак, 1808 р.)
"Обсяги газів, що вступають у хімічні реакції, та обсяги газів, що утворюються в результаті реакції, відносяться між собою як невеликі цілі числа".
Слідство. Стехіометричні коефіцієнти у рівняннях хімічних реакцій для молекул газоподібних речовинпоказують, у яких об'ємних відносинах реагують чи виходять газоподібні речовини.
2CO + O 2 2CO 2
При окисленні двох об'ємів оксиду вуглецю (II) одним об'ємом кисню утворюється 2 об'єми вуглекислого газу, тобто. об'єм вихідної реакційної суміші зменшується на 1 об'єм.
b) При синтезі аміаку з елементів:
n 2 + 3h 2 2nh 3
Один обсяг азоту реагує із трьома обсягами водню; утворюється при цьому 2 обсяги аміаку - обсяг вихідної газоподібної реакційної маси зменшиться у 2 рази.
Рівняння Клайперона-Менделєєва
Якщо записати об'єднаний газовий закон для будь-якої маси будь-якого газу, то виходить рівняння Клайперона-Менделєєва:
де m – маса газу; M – молекулярна маса; p – тиск; V – обсяг; T – абсолютна температура (°К); R - універсальна постійна газова (8,314 Дж/(моль К) або 0,082 л атм/(моль К)).
Для даної маси конкретного газу відношення m/M постійно, тому з рівняння Клайперона-Менделєєва виходить об'єднаний газовий закон.
Який обсяг займе при температурі 17°C та тиску 250 кПа оксид вуглецю (II) масою 84 г?
Кількість моль CO дорівнює:
(CO) = m(CO) / M(CO) = 84 / 28 = 3 моль
Обсяг CO за н.у. складає
3 22,4 л = 67,2 л
З об'єднаного газового закону Бойля-Маріотта та Гей-Люссака:
(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 л
Відносна щільність газів показує, у скільки разів 1 моль одного газу важчий (або легше) 1 молячи іншого газу.
D A(B) = (B) (A) = M (B) / M (A)
Середня молекулярна маса суміші газів дорівнює загальній масі суміші, поділеної на загальну кількість молей:
M ср = (m 1 +.... + m n) / ( 1 +.... + n) = (M 1 V 1 + .... M n V n) / ( 1 +.. .. + n)
ЗАКОН ЗБЕРІГАННЯ ЕНЕРГІЇ : в ізолір. енергія системи залишається постійною, можливі лише переходи одного виду енергії в інший. У термодинаміці збереження енергії закону відповідає перший початок термодинаміки, яке виражається ур-ням Q = DU + W, де Q-кількість повідомленої системі теплоти, DU-зміна внутр. енергії системи, W – досконала системою робота. Окремий випадок збереження енергії закону-Гесса закон.
Поняття енергії піддалося перегляду у зв'язку з появою теорії відносності (А. Ейнштейн, 1905): повна енергія E пропорційна масі т і пов'язана з нею співвідношенням Е = тс2, де швидкість світла. Тому масу можна виражати в одиницях енергії та сформулювати загальніший закон збереження маси та енергії: в ізо-лір. системі сума мас та енергії постійна і можливі лише перетворення у строго еквівалентних співвідношеннях одних форм енергії в інші та еквівалентно пов'язані один з одним зміни маси та енергії.
Закон еквівалентів
речовини взаємодіють одна з одною у кількостях, пропорційних їх еквівалентам. При вирішенні деяких завдань зручніше користуватися іншим формулюванням цього закону: маси (обсяги) речовин, що реагують одна з одною, пропорційні їх еквівалентним масам (обсягам).
еквівалентів: хімічні елементи з'єднуються один з одним у певних кількостях, що відповідають їх еквівалентам. Математичний вираз закону еквівалентів має наступний вигляд: де m1 і m2 - маси речовин, що реагують або утворюються, m екв(1) і m екв(2) - еквівалентні маси цих речовин.
Наприклад: деяка кількість металу, еквівалентна маса якого дорівнює 28 г/моль, витісняє з кислоти 0,7 л водню, виміряного при нормальних умовах. Визначити масу металу. Рішення: знаючи, що еквівалентний обсяг водню дорівнює 11,2 л/моль, становить пропорцію: 28 г металу еквівалентні 11,2 л водню х г металу еквівалентні 0,7 л водню. Тоді х = 0,7 * 28/11,2 = 1,75 р.
Для визначення еквівалента або еквівалентної маси необов'язково виходити з його сполуки водню. Їх можна визначити за складом з'єднання даного елемента з будь-яким іншим, еквівалент якого відомий.
Наприклад: при з'єднанні 5,6 г заліза з сіркою утворилося 8,8 г сульфіду заліза. Потрібно знайти еквівалентну масу заліза та його еквівалент, якщо відомо, що еквівалентна маса сірки дорівнює 16 г/моль. Рішення: з умови завдання випливає, що у сульфіді заліза на 5,6 г заліза припадає 8,8-5,6 = 3,2 г сірки. Відповідно до закону еквівалентів, маси взаємодіючих речовин пропорційні їх еквівалентним масам, тобто 5,6 г заліза еквівалентні 3,2 г сірки mекв (Fе) еквівалентна 16 г/моль сірки. Звідси випливає, що m3KB(Fe) = 5,6*16/3,2=28 г/моль. Еквівалент заліза дорівнює: 3=mекв(Fe)/M(Fe)=28 г/моль:56 г/моль=1/2. Отже, еквівалент заліза дорівнює 1/2 моля, тобто в 1 молі заліза міститься 2 еквіваленти.
Закон Авогадро
Наслідки закону
Перше слідство із закону Авогадро: один мольлюбного газу за однакових умов займає однаковий обсяг.
Зокрема, за нормальних умов, тобто за 0 °C (273К) і 101,3 кПа, об'єм 1 моля газу, дорівнює 22,4 л. Цей обсяг називають молярним об'ємом газу V m. Перерахувати цю величину на інші температуру та тиск можна за допомогою рівняння Менделєєва-Клапейрона:
.
Друге слідство із закону Авогадро: молярна маса першого газу дорівнює добутку молярної маси другого газу на відносну щільність першого газу по другому.
Положення це мало величезне значення для розвитку хімії, так як воно дає можливість визначати часткову вагу тіл, здатних переходити до газоподібного або пароподібного стану. Якщо через mми позначимо часткову вагу тіла, і через d- питома вага його в пароподібному стані, то відношення m / dмає бути постійним всім тел. Досвід показав, що для всіх вивчених тіл, що переходять у пар без розкладання, ця постійна дорівнює 28,9, якщо при визначенні часткової ваги виходити з питомої ваги повітря, що приймається за одиницю, але ця постійна дорівнюватиме 2, якщо прийняти за одиницю питомої ваги. Позначивши цю постійну, або, що те саме, загальний всім парам і газам частковий обсяг через З, ми з формули маємо з іншого боку m = dC. Так як питома вага пара визначається легко, то, підставляючи значення dу формулу, виводиться і невідома часткова вага цього тіла.
Термохімія
Тепловий ефект хімічної реакції
Матеріал з Вікіпедії – вільної енциклопедії
Тепловий ефект хімічної реакції або зміна ентальпіїсистеми внаслідок протікання хімічної реакції - віднесена до зміни хімічної змінної кількість теплоти, отримана системою, в якій пройшла хімічна реакція та продукти реакції, що прийняли температуру реагентів.
Щоб тепловий ефект був величиною, що залежить тільки від характеру хімічної реакції, що протікає, необхідно дотримання наступних умов:
Реакція повинна протікати або за постійного обсягу Q v (ізохорний процес), або при постійному тиску Q p ( ізобарний процес).
У системі не відбувається жодної роботи, крім можливої при P = const роботи розширення.
Якщо реакцію проводять за стандартних умов при Т = 298,15 К = 25 ˚С і Р = 1 атм = 101325 Па, тепловий ефект називають стандартним тепловим ефектом реакції або стандартною ентальпією реакції Δ H r O . У термохімії стандартний тепловий ефект реакції розраховують за допомогою стандартних ентальпій освіти.
Стандартна ентальпія освіти (стандартна теплота освіти)
Під стандартною теплотою освіти розуміють тепловий ефект реакції утворення одного моля речовини з простих речовин, його складових, які перебувають у стійких стандартних станах.
Наприклад, стандартна ентальпія освіти 1 моль метануз вуглецюі воднюдорівнює тепловому ефекту реакції:
С(тв) + 2H 2 (г) = CH 4 (г) + 76 кДж/моль.
Стандартна ентальпія освіти позначається Δ H f O . Тут індекс f означає formation (освіта), а перекреслений гурток, що нагадує диск Плімсоля - те, що величина відноситься до стандартного стануречовини. У літературі часто зустрічається інше позначення стандартної ентальпії. ΔH 298,15 0 , де 0 вказує на рівність тиску в одній атмосфері (або, дещо точніше, на стандартні умови ), а 298,15 – температура. Іноді індекс 0 використовують для величин, що належать до чистій речовині, обумовлюючи, що позначати їм стандартні термодинамічні величини можна лише тоді, коли як стандартний стан вибрано саме чисту речовину . Стандартним також може бути прийнято, наприклад, стан речовини гранично розбавленомурозчині. «Диск Плімсоля» у такому разі означає власне стандартний стан речовини, незалежно від його вибору.
Ентальпія утворення простих речовин приймається рівною нулю, причому нульове значення ентальпії освіти відноситься до агрегатного стану, стійкого при T = 298 K. Наприклад, для йодуу кристалічному стані Δ H I2(тв) 0 = 0 кДж/моль, а для рідкого йоду Δ H I2(ж) 0 = 22 кДж/моль. Ентальпії утворення простих речовин за стандартних умов є їх основними енергетичними характеристиками.
Тепловий ефект будь-якої реакції перебуває як різницю між сумою теплот освіти всіх продуктів і сумою теплот освіти всіх реагентів у цій реакції (наслідок закону Гесса):
Δ Hреакції O = ΣΔ H f O (продукти) - ΣΔ H f O (реагенти)
Термохімічні ефекти можна включати до хімічних реакцій. Хімічні рівнянняв яких зазначено кількість теплоти, що виділилася або поглиненої, називаються термохімічними рівняннями. Реакції, що супроводжуються виділенням тепла в навколишнє середовище, мають негативний тепловий ефект і називаються екзотермічними. Реакції, що супроводжуються поглинанням тепла, мають позитивний тепловий ефект і називаються ендотермічними. Тепловий ефект зазвичай відноситься до одного молю вихідної речовини, що прореагувала, стехіометричний коефіцієнт якого максимальний.
Температурна залежність теплового ефекту(ентальпії) реакції
Щоб розрахувати температурну залежність ентальпії реакції, необхідно знати мольні теплоємностіречовин, що у реакції. Зміна ентальпії реакції при збільшенні температури від Т 1 до Т 2 розраховують за законом Кірхгофа (передбачається, що в даному інтервалітемператур мольні теплоємності не залежать від температури і немає фазових перетворень):
Якщо в даному інтервалі температур відбуваються фазові перетворення, то при розрахунку необхідно врахувати теплоти відповідних перетворень, а також зміну температурної залежності теплоємності речовин, які зазнали таких перетворень:
де C p (T 1 ,T f) - зміна теплоємності в інтервалі температур від Т 1 до температури фазового переходу; ΔC p (T f ,T 2) - зміна теплоємності в інтервалі температур від температури фазового переходу до кінцевої температури, і T f - температура фазового переходу.
Стандартна ентальпія згоряння
Стандартна ентальпія згоряння - Δ Hгоро, тепловий ефект реакції згоряння одного молячи речовини в кисні до утворення оксидів в вищого ступеняокиснення. Теплота згоряння негорючих речовин приймається рівною нулю.
Стандартна ентальпія розчинення
Стандартна ентальпія розчинення - Δ Hрозчин, тепловий ефект процесу розчинення 1 молячи речовини в нескінченно великій кількості розчинника. Складається із теплоти руйнування кристалічних ґратта теплоти гідратації(або теплоти сольватаціїдля неводних розчинів), що виділяється в результаті взаємодії молекул розчинника з молекулами або іонами речовини, що розчиняється з утворенням сполук змінного складу - гідратів (сольватів). Руйнування кристалічних ґрат, як правило, ендотермічний процес - Δ Hреш > 0, а гідратація іонів - екзотермічний, Δ Hгід< 0. В зависимости от соотношения значений ΔHреш і Δ Hгідр ентальпія розчинення може мати як позитивне, так і негативне значення. Так розчинення кристалічного гідроксиду каліюсупроводжується виділенням тепла:
Δ Hрозчин KOH про = Δ Hрозв'яжу + Δ HгідроК +о + Δ HгідроOH −о = −59 КДж/моль
Під ентальпією гідратації - Δ Hгідр, розуміється теплота, яка виділяється при переході 1 молячи іонів з вакууму в розчин.
Стандартна ентальпія нейтралізації
Стандартна ентальпія нейтралізації - Δ Hнейтрентальпія реакції взаємодії сильних кислот і основ з утворенням 1 моля води при стандартних умовах:
HCl + NaOH = NaCl + H 2 O
H + + OH − = H 2 O, ΔH нейтр ° = −55,9 кДж/моль
Стандартна ентальпія нейтралізації для концентрованих розчинів сильних електролітівзалежить від концентрації іонів, внаслідок зміни значення H гідратації ° іонів при розведенні.
Ентальпія
Ентальпія- це властивість речовини, що вказує кількість енергії, яку можна перетворити на теплоту.
Ентальпія- це термодинамічна властивістьречовини, що вказує на рівень енергії, збереженої в його молекулярній структурі. Це означає, що, хоча речовина може мати енергію на підставі температури і тиску, не всю її можна перетворити на теплоту. Частина внутрішньої енергії завжди залишається у речовині та підтримує його молекулярну структуру. Частина кінетичної енергіїречовини недоступна, коли її температура наближається до температури навколишнього середовища. Отже, ентальпія - це кількість енергії, яка доступна для перетворення в теплоту за певної температури і тиску. Одиниці ентальпії- британська теплова одиницяабо джоуль для енергії та Btu/lbm або Дж/кг для питомої енергії.
Кількість ентальпії
Кількість ентальпіїречовини засноване на даній температурі. Ця температура- це значення, яке обрано вченими та інженерами, як основу для обчислень. Це температура, за якої ентальпія речовини дорівнює нулю Дж. Іншими словами, речовина не має доступної енергії, яку можна перетворити на теплоту. Ця температура у різних речовинрізна. Наприклад, дана температура води - це потрійна точка (Про °С), азоту -150°С, а холодоагентів на основі метану та етану -40°С.
Якщо температура речовини вище за цю температуру або змінює стан на газоподібний при даній температурі, ентальпія виражається позитивним числом. І навпаки при температурі нижче цієї ентальпія речовини виражається негативним числом. Ентальпія використовується у обчисленнях для визначення різниці рівнів енергії між двома станами. Це необхідно для налаштування обладнання та визначення коефіцієнтакорисної дії процесу.
Ентальпію часто визначають як повну енергію речовини, так як вона дорівнює сумі його внутрішньої енергії (і) в даному стані поряд з його здатністю виконати роботу (pv). Але насправді ентальпія не вказує повну енергіюречовини за даної температури вище абсолютного нуля (-273°С). Отже, замість визначати ентальпію як повну теплоту речовини, більш точно визначати її як загальну кількість доступної енергії речовини, яку можна перетворити на теплоту. H = U + pV
Внутрішня енергія
Внутрішня енергія тіла (позначається як E або U) - це сума енергій молекулярних взаємодій та теплових рухів молекули. Внутрішня енергія є однозначною функцією стану системи. Це означає, що кожного разу, коли система виявляється в даному стані, її внутрішня енергія набуває властивого цьому стану значення, незалежно від передісторії системи. Отже, зміна внутрішньої енергіїпри переході з одного стану в інший буде завжди дорівнює різниці між її значеннями в кінцевому та початковому станах, незалежно від шляху, яким відбувався перехід.
Внутрішню енергію тіла не можна виміряти безпосередньо. Можна визначити лише зміну внутрішньої енергії:
Підведена до тіла теплота, виміряна в джоулях
- робота, що здійснюється тілом проти зовнішніх сил, виміряна в джоулях
Ця формула є математичним виразом першого початку термодинаміки
Для квазістатичних процесіввиконується таке співвідношення:
-температура, виміряна в кельвінах
-ентропія, виміряна в джоулях/кельвін
-тиск, виміряне в паскалях
-хімічний потенціал
Кількість частинок у системі
Ідеальні гази
Відповідно до закону Джоуля, виведеного емпірично, внутрішня енергія ідеального газуне залежить від тиску чи об'єму. Виходячи з цього факту, можна отримати вираз зміни внутрішньої енергії ідеального газу. За визначенням молярної теплоємностіпри постійному обсязі, 
. Оскільки внутрішня енергія ідеального газу є лише функцією від температури, то
.
Ця формула правильна й у обчислення зміни внутрішньої енергії будь-якого тіла, але у процесах при постійному обсязі ( ізохорних процесах); в загальному випадку C V (T,V) є функцією і температури, та обсягу.
Якщо нехтувати зміною молярної теплоємності при зміні температури, отримаємо:
Δ U = ν C V Δ T,
де ν - кількість речовини, Δ T- Зміна температури.
ВНУТРІШНЯ ЕНЕРГІЯ РЕЧОВИНИ, ТІЛА, СИСТЕМИ
(Грець.: ένέργια - діяльність, енергія). Внутрішня енергія – це частина повної енергії тіла (системи тел): E = E k + E p + U, де E k - кінетична енергіямакроскопічного рухусистеми, E p - потенційна енергія, обумовлена наявністю зовнішніх силових полів(гравітаційного, електричного тощо), U- Внутрішня енергія. Внутрішня енергія речовини, тіла, системи тіл - функція стану, Яка визначається як повний запас енергії внутрішнього стану речовини, тіла, системи, що змінюється (вивільняється) в процесі хімічної реакції, теплообміну та виконання роботи. Складові внутрішньої енергії: (а) кінетична енергія теплового імовірнісногоруху частинок (атомів, молекул, іонівта ін), що становлять речовину (тіло, систему); (б) потенційна енергія частинок, обумовлена їх міжмолекулярним взаємодією; (в) енергія електронів в електронних оболонках, атомів та іонів; (г) внутрішньоядерна енергія. Внутрішня енергія пов'язані з процесом зміни стану системи. За будь-яких змін системи внутрішня енергія системи разом з її оточенням залишається постійною. Тобто внутрішня енергія не втрачається і не купується. Водночас, енергія може переходити від однієї частини системи до іншої або перетворюватися з однієї формидо іншої. Це одне з формулювань законузбереження енергії – перший закон термодинаміки. Частина внутрішньої енергії може перетворюватися на роботу. Цю частину внутрішньої енергії називають вільною енергією. G. (В хімічних сполукїї називають хімічним потенціалом). Решту внутрішньої енергії, яка не може перетворюватися на роботу, називають пов'язаною енергією. W b .
Ентропія
Ентропія (від грец.ἐντροπία - поворот, перетворення) на природничих науках- міра безладдя системи, що складається з багатьох елементів. Зокрема, у статистичної фізики - міра ймовірностіздійснення будь-якого макроскопічного стану; в теорії інформації- міра невизначеності будь-якого досвіду (випробування), що може мати різні результати, отже, і кількість інформації; в історичній науці, для експлікації феноменаальтернативності історії (інваріантності та варіативностіісторичного процесу).
Слайд 2
Єдиний шлях, що веде до знання, – це діяльність.
Цілі уроку: Навчальні – експериментально довести закон збереження маси речовин. На основі цього закону сформувати поняття про матеріальний баланс хімічної реакції. Сформувати поняття про рівняння хімічної реакції як про умовний запис, що відображає перетворення речовин. Розвиваючі - розвивати вміння ставити нескладні проблеми, формулювати гіпотези та проводити їх дослідну перевірку; удосконалювати вміння працювати з лабораторним обладнанням та реактивами; розвивати здатність до логічного мислення. Виховні – продовжити формування наукового світогляду учнів; виховувати комунікативну компетентність, а також спостережливість, увагу, ініціативу. На прикладі життя та діяльності М. В. Ломоносова виховувати інтерес до вивчення хімії.
Слайд 3
Відкриття закону збереження маси речовин
1789р. Роберт Бойль 1673р. 1748р. М. В. Ломоносов Антуан Лавуазьє
Слайд 4
Бойль проробив безліч дослідів з прожарювання металів у запаяних ретортах і щоразу маса окалини виявлялася. більше масиметалу, що прожарюється.
Слайд 5
Слайд 6
Російський вчений М.В. Ломоносов припустив, що чуттєвий досвід дурить нас. 5 липня 1748 року він написав у листі Леонарду Ейлеру:
Слайд 7
«Усі зміни в натурі трапляються такого суть стану, що скільки чогось у одного тіла забереться, стільки ж долучиться до іншого. Так, якщо де убудетматерії, то помножиться в іншому місці; скільки годин покладе хто на чування, стільки ж сну забере...»
Слайд 8
«Маса речовин, що вступили в реакцію, дорівнює масі речовин, що утворилися в результаті реакції» - сучасне формулюваннязакону збереження маси речовин.
Слайд 9
Слайд 10
Лише 1756 року Ломоносову вдалося перевірити досвідченим шляхом теоретично відкритий законзбереження маси речовин. Подібно до Бойля російський учений робив досвід у запаяних ретортах. Але, на відміну Бойля, Ломоносов зважував судини як до, і після прожарювання не розкриваючи.
Слайд 11
Слайд 12
Значно пізніше цей закон, незалежно від М.В. Ломоносова, був відкритий французьким ученим А. Лавуазьє.
Слайд 13
Слайд 14
Хімічна формула - умовний запис складу речовини за допомогою хімічних знаків та індексів. Індекс показує кількість атомів у формульній одиниці речовини. Коефіцієнт показує число несполучених один з одним частинок 5Н2О Коефіцієнт Хімічна формула Індекс На підставі цього закону становлять рівняння хімічних реакцій за допомогою хімічних формул, коефіцієнтів та математичних знаків.
Закон збереження маси є основою розрахунку фізичних процесіву всіх сферах людської діяльності. Його справедливість не заперечується ні фізиками, ні хіміками, ні представниками інших наук. Цей закон як строгий бухгалтер стежить за дотриманням точної масиречовини до та після його взаємодії з іншими речовинами. Честь відкриття цього закону належить російському вченому М. У. Ломоносову.
Початкові уявлення про склад речовин
Будова речовини протягом багатьох століть залишалася таємницею для будь-якої людини. Різні гіпотезирозбурхували вчені уми і спонукали мудреців на тривалі і безглузді суперечки. Один стверджував, що все складається з вогню, інший відстоював зовсім іншу думку. У масі теорій промайнула і була незаслужено забута теорія давньогрецького мудреця Демокріта про те, що всі речовини складаються з крихітних, невидимих оку найдрібніших частинокречовини. Демокріт назвав їх «атомами», що означає «неподільні». На жаль, протягом 23 століть його припущення було забуте.
Алхімія
В основному наукові дані середньовіччя базувалися на забобонах і різних домислах. Виникає і широко поширюється алхімія, яка являла собою зведення скромних практичних знань, тісно присмачених найфантастичнішими теоріями. Наприклад, відомі умитого часу намагалися перетворити свинець на золото і знайти невідомий філософський камінь, що зцілює від усіх хвороб. У процесі пошуків поступово накопичувався науковий досвід, що складається з багатьох непояснених реакцій хімічних елементів. Наприклад, було з'ясовано, що багато речовин, названих згодом простими, не розпадаються. Таким чином відродилася давня теоріяпро неподільні частинки матерії. Знадобився великий розум, щоб перетворити цей склад інформації на струнку і логічну теорію.
Теорія Ломоносова
Точним кількісним методомДослідження хімія зобов'язана російському вченому М. В. Ломоносову. За блискучі здібностіі наполегливу працю він отримав звання професора хімії і став членом Російської академіїнаук. При ньому була організована перша в країні сучасна хімічна лабораторія, в якій було відкрито знаменитий закон збереження маси речовин.
У процесі вивчення перебігу хімічних реакцій Ломоносов зважував вихідні хімічні речовинита продукти, що з'явилися після проведення реакції. При цьому він відкрив та сформулював закон збереження маси речовини. У 17 столітті поняття маси часто плутали з терміном "вага". Тому маси речовин часто називали «вагами». Ломоносов визначив, що будова речовини перебуває у прямій залежності від частинок, у тому числі воно побудовано. Якщо містить частинки одного сорту, таку речовину вчений називав простою. При різнорідному складі корпускул виходить складна речовина. Ці теоретичні дані дозволили Ломоносову сформулювати закон збереження маси.
Визначення закону
Після численних експериментів М. В. Ломоносов встановив закон, суть якого зводилася до наступного: вага речовин, які вступили в реакцію, дорівнює вазі речовин, що вийшли в результаті реакції.
У російській науці цей постулат зветься «Закон збереження маси речовин Ломоносова».
Цей закон був сформульований у 1748 році, а найточніші експерименти з реакцією випалу металів у запаяних судинах були проведені у 1756 році.
Досліди Лавуазьє
Європейська наука відкрила закон збереження маси після публікації опису робіт великого французького хімікаАнтуана Лавуазьє.
Цей учений сміливо застосовував у своїх експериментах теоретичні уявлення та фізичні методитого часу, що дозволило йому розробити хімічну номенклатурута створити реєстр усіх відомих на той час хімічних речовин.
Своїми експериментами Лавуазьє довів, що у процесі будь-якої хімічної реакції дотримується закон збереження маси речовин, які у сполуку. Крім цього, він розширив поширення закону збереження на масу кожного з елементів, які брали участь у реакції у складі складних речовин.
Таким чином, на питання, хто відкрив закон збереження маси речовин, можна відповісти подвійно. М. В. Ломоносов першим провів експерименти, що наочно демонструють закон збереження, і підвів його під теоретичну базу. А. Лавуазьє в 1789 незалежно від російського вченого самостійно відкриває закон збереження мас і поширює його принцип на всі елементи, що беруть участь у хімічній реакції.
Маса та енергія
У 1905 році великий А. Ейнштейн показав зв'язок між масою речовини та її енергією. Вона виражалася формулою:
Рівняння Ейнштейна підтверджує закон збереження маси та енергії. Ця теоріястверджує, що будь-яка енергія має масу та зміна цієї енергії несе зміну маси тіла. Потенційна енергія будь-якого тіла дуже велика, і вивільнитись вона може лише в особливих умовах.
Закон збереження маси справедливий для будь-яких тіл мікро- та макросвіту. Будь-яка хімічна реакція бере участь у перетворенні внутрішньої енергії речовини. Тому при розрахунку маси речовин, що беруть участь у хімічних реакціях, потрібно було б враховувати приріст або спад маси, викликаних виділенням або поглинанням енергії в цій реакції. Насправді, у макросвіті цей ефект настільки незначний, що такі зміни можна не брати до уваги.
12.02.2015 5575 688 Хайруліна Лілія ЄвгенівнаМета уроку: сформувати поняття закону збереження мас, навчити складати рівняння реакцій
Завдання уроку:
Освітня: досвідченим шляхом довести та сформулювати закон збереження маси речовин.
Розвиваюча: дати поняття про хімічне рівняння як про умовний запис хімічної реакції за допомогою хімічних формул; розпочати формування навичок складання хімічних рівнянь
Виховна: прищепити інтерес до хімії, розширити кругозір
Хід уроку
I. Орг.момент
ІІ. Опитування фронтальне:
– Що таке фізичні явища?
- Що таке хімічні явища?
- Приклади фіз та хімічних явищ
- умови протікання хімічних реакцій
ІІІ. Вивчення нового матеріалу
Формулювання закону збереження маси: маса речовин, що вступили в реакцію, дорівнює масі речовин, що утворилися.
З точки зору атомно-молекулярного вчення цей закон пояснюється тим, що при хімічних реакціях загальна кількість атомів не змінюється, а відбувається лише їхнє перегрупування.
Закон збереження маси речовин є основним законом хімії, всі розрахунки з хімічних реакцій виробляються з його основі. Саме з відкриттям цього закону пов'язують виникнення сучасної хіміїяк точної науки.
Закон збереження маси був теоретично відкритий 1748 року і експериментально підтверджений 1756 року російським ученим М.В. Ломоносовим.
Французький учений Антуан Лавуазьє в 1789 остаточно переконав вчений світ в універсальності цього закону. Як Ломоносов, так і Лавуазьє користувалися у своїх експериментах дуже точними вагами. Вони нагрівали метали (свинець, олово, ртуть) у запаяних судинах і зважували вихідні речовини та продукти реакції.
Хімічні рівняння
Закон збереження маси речовин застосовується у складанні рівнянь хімічних реакцій.
Хімічне рівняння – це умовний запис хімічної реакції у вигляді хімічних формул і коефіцієнтів.
Подивимося відео - експеримент: Нагрівання суміші заліза та сірки.
В результаті хімічної взаємодіїсірки та заліза отримана речовина – сульфід заліза (II) – вона відрізняється від вихідної суміші. Ні залізо, ні сірка неможливо знайти візуально виявлено у ньому. Неможливо їх поділити і за допомогою магніту. Сталося хімічне перетворення.
Вихідні речовини, що у хімічних реакціях називаються реагентами.
Нові речовини, що утворюються внаслідок хімічної реакції, називаються продуктами.
Запишемо реакцію у вигляді рівняння хімічної реакції:
Fe + S = FeS
Алгоритм складання рівняння хімічної реакції
Складемо рівняння хімічної реакції взаємодії фосфору та кисню
1. У лівій частині рівняння записуємо хімічні формули реагентів (речовин, що вступають у реакцію). Пам'ятайте! Молекули більшості простих газоподібних речовин двоатомні – H2; N2; O2; F2; Cl2; Br2; I2. Між реагентами ставимо знак +, а потім стрілку:
P + O2 →
2. У правій частині (після стрілки) пишемо хімічну формулу продукту (речовини, що утворюється при взаємодії). Пам'ятайте! Хімічні формули необхідно складати, використовуючи валентність атомів хімічних елементів:
P + O2 → P2O5
3. Відповідно до закону збереження маси речовин, число атомів до і після реакції має бути однаковим. Це досягається шляхом розміщення коефіцієнтів перед хімічними формулами реагентів та продуктів хімічної реакції.
Спочатку зрівнюють число атомів, яких у реагуючих речовинах (продуктах) міститься більше.
У даному випадкуце атоми кисню.
Знаходимо найменше загальне кратне чисел атомів кисню у лівій та правій частинах рівняння. Найменше кратне для атомів натрію –10:
Знаходимо коефіцієнти шляхом розподілу найменшого кратного на число атомів даного виду, отримані цифри ставимо до рівняння реакції:
Закон збереження маси речовини не виконано, так як число атомів фосфору в реагентах і продуктах реакції не дорівнює, чинимо аналогічно ситуації з киснем:
Отримуємо остаточний вид рівняння хімічної реакції. Стрілка замінюється на знак рівності. Закон збереження маси речовини виконано:
4P + 5O2 = 2P2O5
IV. Закріплення
V. Д/з
Завантажити матеріал
Повний текст матеріалу дивіться в файлі, що скачується.
На сторінці наведено лише фрагмент матеріалу.