Экзотермические и эндотермические реакции. Решение расчетных задач по термохимическим уравнениям

Тема: «Экзотермические и эндотермические реакции. Решение расчетных задач по термохимическим уравнениям»

Содержание урока: Закон сохранения энергии. Превращение энергии в ходе химических реакций.  Тепловой эффект химической реакции. Экзо– и эндотермические реакции.    Термохимические уравнения. Определение теплового эффекта химической   реакции.

Цели урока:

1) Обеспечить развитие представлений учащихся о законе сохранения энергии.

2) Организовать деятельность учащихся по применению знаний закона сохранения     энергии в разнообразных ситуациях. 

3) Актуализировать личностный смысл учащихся к изучению темы, помочь осознать  практическую направленность учебного материала. Содействовать развитию у школьников научных методов познания (наблюдение,  эксперимент), химически правильной речи.

Требования к уровню подготовки учащихся:
 

Знать: 
* закон сохранения энергии; 
* термины: тепловой эффект химической реакции, экзотермические и эндотермические реакции, термохимическое уравнение. 
 

Понимать: причину появления теплового эффекта химической реакции. 
 

Уметь: 
* определять тип химических реакций по тепловому эффекту; 
* составлять уравнения реакций; 
* проводить вычисления теплового эффекта химической реакции. 
* использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни   для: критической оценки информации о веществах, используемых в быту; 
 

Оценивать: 
* значимость представлений о тепловом эффекте реакции для прогнозирования ее практического осуществления; 
* экологические последствия протекания экзотермических реакций; 
 

Понимать: личную ответственность за качество приобретаемых знаний и умений. 
 

Проявлять: 
* уверенность в личных возможностях, самостоятельность в работе; 
* способность к самоанализу, самодиагностике.

 

Оборудование:Учебно пособие «Химия 8 класс»,   «Химия для всех – XXI», , компьютер, проектор, экран.

 

 

 

 

 

Ход урока.

1. Организационный момент.  Сообщаю учащимся тему, цели и задачи урока.

II.Проверка домашнего задания.

- Мы с вами изучаем тему «Кислород. Оксиды. Горение». И, конечно же, нельзя пройти мимо явлений наблюдаемых при реакциях идущих с участием кислорода.

Тема сегодняшнего урока «Тепловой эффект химических реакций».

Но, сначала повторим:

Фронтальный опрос класса.

• Назовите химический знак кислорода?

• Какое положение занимает кислород в периодической таблице Д.И.Менделеева?

• Какова его Аr?

• Назовите валентность кислорода?

• Каково содержание кислорода в земной коре? В составкаких веществ входит элемент  кислород?

• Составьте химические формулы следующих оксидов:

NaO, CaO, AlO, CO, SO, NO, ClO.

• Какова химическая формула простого вещества кислорода?

• Какова его Мr? М?

• Где в природе находится кислород как простое вещество?

• Перечислите физические свойства кислорода.

• Перечислите химические свойства кислорода.

• Закончите следующие уравнения химических реакций:

Cu + O₂ à…  ;   S +O₂à…  ;   CH₄ + O₂à  … + …  ;   H₂S + O₂à…  +  …  .

• Какие из них относятся к реакциям окисления, а какие к реакциям горения?

• По каким признакам вы это определили?

III. Объяснение нового материала.

- Да, действительно, в результате реакций горения выделяется свет и тепло, которые мы можем увидеть и почувствовать. В результате некоторых других химических реакций теплота, наоборот, затрачивается или поглощается, и мы можем почувствовать понижение температуры. В этом случае мы можем  говорить также о выделении или поглощении энергии.

В каждом веществе запасено определенное количество энергии. С этим свойством веществ мы сталкиваемся уже за завтраком, обедом или ужином, так как продукты питания позволяют нашему организму использовать энергию самых разнообразных химических соединений, содержащихся в пище. В организме эта энергия преобразуется в движение, работу, идет на поддержание постоянной (и довольно высокой!) температуры тела.

Энергия химических соединений сосредоточена главным образом в химических связях. Чтобы разрушить связь между двумя атомами, требуется ЗАТРАТИТЬ ЭНЕРГИЮ. Когда химическая связь образуется, энергия ВЫДЕЛЯЕТСЯ.

 

Любая химическая реакция заключается в разрыве одних химических связей и образовании других.

    Когда в результате химической реакции при образовании новых связей выделяется энергии БОЛЬШЕ, чем потребовалось для разрушения "старых" связей в исходных веществах, то избыток энергии высвобождается в виде тепла. Примером могут служить реакции горения. Например, природный газ (метан CH₄) сгорает в кислороде воздуха с выделением большого количества теплоты (сайд.). Такие реакции называются ЭКЗОТЕРМИЧЕСКИМИ от латинского "экзо" - наружу (имея в виду выделяющуюся энергию).

В других случаях на разрушение связей в исходных веществах требуется энергии больше, чем может выделиться при образовании новых связей. Такие реакции происходят только при подводе энергии извне и называются ЭНДОТЕРМИЧЕСКИМИ (от латинского "эндо" - внутрь). Примером является образование оксида углерода (II) CO и водорода H₂ из угля и воды, которое происходит только при нагревании.

 Таким образом, любая химическая реакция сопровождается выделением или поглощением энергии. Чаще всего энергия выделяется или поглощается в виде теплоты (реже - в виде световой или механической энергии). Эту теплоту можно измерить. Результат измерения выражают в килоджоулях (кДж) для одного МОЛЯ реагента или (реже) для моля продукта реакции. Такая величина называется ТЕПЛОВЫМ ЭФФЕКТОМ РЕАКЦИИ. Например, тепловой эффект реакции сгорания водорода в кислороде можно выразить любым из двух уравнений (слайд):

2 H₂(г) + O₂(г) = 2 H₂О(ж) + 572 кДж

или

H₂(г) + 1/2 O₂(г) = H₂О(ж) + 286 кДж

Оба уравнения одинаково правильны и оба выражают тепловой эффект экзотермической реакции образования воды из водорода и кислорода. Первое - на 1 моль использованного кислорода, а второе - на 1 моль сгоревшего водорода или на 1 моль образовавшейся воды.

Значки (г), (ж) обозначают газообразное и жидкое состояние веществ. Встречаются также обозначения (тв) или (к) - твердое, кристаллическое вещество, (водн) - растворенное в воде вещество и т.д.

Обозначение агрегатного состояния вещества имеет важное значение.

Уравнения химических реакций, в которых вместе с реагентами и продуктами записан и тепловой эффект реакции, называютсяТЕРМОХИМИЧЕСКИМИ УРАВНЕНИЯМИ.

Решение задач  по термохимическим уравнениям реакций.

Алгоритм решения:

а) Прочитать внимательно задачу.

б) Составить термохимическое уравнение.

в) Перенести данные из условия в уравнение.

г) Найти по уравнению массу или количество вещества.

д) Составить и решить пропорцию.

е) Записать ответ.

 

Задача 1.

Определите количество теплоты, которое выделится при образовании 120 г MgO  в результате

реакции горения магния, с помощью термохимического уравнения.

2 Mg + O₂   = 2MgO + 1204  кДж

 

 

Дано: m (Mg0) = 120г Найти: Q1 -?

Решение: 1) Определяем количества оксида магния, используя формулу для нахождения количества вещества через массу.    n = m / M n(MgO) = 120г/ 40 г/моль = 3 моль   2) Составляем пропорцию с учетом коэффициентов в уравнении реакции По уравнению   2 моля MgO -  1204 кДж По условию        3 моля MgO -  Q1

 

Отсюда

 

		3 моль* 1204кДж
Q1	=	-----------------------	= 1803 кДж
		2моль

 

Ответ: при образовании 120г  оксида магния выделится 1803 кДж энергии.

 

Задача 2.

 В результате реакции, термохимическое уравнение которой 

 2 C₂H₂+ 5O₂   = 4CO₂ +2H₂O + 2610  кДж

 выделилось 652,5 кДж теплоты. Определите массу сгоревшего ацетилена.

 

Дано: Q1 = 652,5 кДж Найти: m(C2H2)-?

Решение:  1) Установим пропорциональные отношения между количеством вещества ацетилена и количеством теплоты. По уравнению   2 моль C2H2_----------  2610 кДж По условию        х моль        ----------  652,5 кДж   Решаем пропорцию       2 моль* 652,5кДж   х = ----------------------- = 0,5 моль     2610 кДж    2) Определяем массу ацетилена по  формуле  m= n * M m = 0,5 моль * 26 г/моль = 13 г.

 Ответ: масса сгоревшего ацетилена 13 г.

 

 Задача 3.  В результате горения 48 г метана выделилось 2406 кДж теплоты. Составьте

термохимическое уравнение этой реакции.

 

 

Дано: m(CH4)= 48г Q1 = 2406 кДж Найти: Q -?

Решение: 1. Запишем уравнение реакции горения метана в общем виде CH4+ 2O2   = CO2 +2H2O + Q  2. Определим количество  48 г  метана  n = m / M n(CH4) = 48г/ 16 г/моль = 3 моль   3. Составляем пропорцию с учетом коэффициентов в уравнении реакции   По условию            3моля CH4    -  2406 кДж По уравнению        1 моль CH4    -    Q   Решаем пропорцию       1 моль* 2406 кДж   х = ----------------------- = 802 кДж     3 моля   Ответ:  термохимическое уравнение реакции горения метана   CH4+ 2O2   = CO2 +2H2O + 802 кДж

Решите самостоятельно:

Задача 4.Сколько выделится теплоты на ведро (10 кг) угля, если известно, что тепловой эффект

реакции горения угля выражается следующим термохимическим уравнением:

С + О₂ — CO₂ + 394 кДж?

Дано:Р е ш е н и е

m(C) = 10 кг, или 10⁴ г,M(С) = 12 г/моль.

Q = 394 кДж.

Составляем пропорцию:

12 г С – 394 кДж,

10⁴ г С – х кДж;

х = 328 333,3 кДж.

О т в е т. При сгорании ведра угля выделится 328 333,3 кДж теплоты.

Самопроверка:

1. Заполни пропуски

Реакции, протекающие с выделением теплоты и света, называют реакциями

…. Это реакции ….

Выберите пропущенные слова (укажи буквы, соответствующие по смыслу пропускам):

а) разложения;

б) горения;

в) эндотермические;

г) экзотермические.

2. Какие схемы можно назвать термохимическими уравнениями реакций?

а) 2 H₂(г) + O₂(г) = 2 H₂О(ж) + 572 кДж

б) 2 H₂ + O₂ = 2 H₂О + 572 кДж

в) 2 H₂(г) + O₂(г) = 2 H₂О(ж)

г) H₂ + O₂ — H₂О + 572 кДж

3. Какая запись, соответствует эндотермической реакции?

а) С(тв) + O₂(г) = СO₂(г) + 394 кДж

б) СаСO₃ = СO₂ + СаО – 310 кДж

г) Н₂ + I₂ = 2HI – 52 кДж

д) 3Fe + O₂ = Fe₃O₄ + 118 кДж

4. Установите соответствие между схемой реакции и её типом:

А) СH₄(г) + 2 O₂(г) = СO₂(г) + 2 H₂О(ж) + 890 кДж

Б) 2 H₂О = 2 H₂ + О₂ – 572 кДж

1. Эндотермическая реакция

2. Экзотермическая реакция

 

IV.Подведение итогов.

 

• Что происходит с энергией при химических реакциях?

• Что происходит с энергией при разрыве химических связей?

• Что происходит с энергией при образовании химических связей?

• Что мы можем наблюдать при выделении энергии (теплоты)?

• Как называются реакции, идущие с выделением теплоты?

• Что мы можем наблюдать при поглощении энергии (теплоты)?

• Как называются реакции, идущие с поглощением теплоты?

• Как называется теплота (энергия) образующаяся при химических реакциях?

• Как записать в уравнение химической реакции выделяющуюся теплоту? Поглощающуюся теплоту?

• Для чего необходимо знать тепловой эффект химической реакции?

 

V.Домашнее задание.§ 36, 37 задачи