--> Ýíåðãåòèêà õèìè÷åñêèõ ðåàêöèé. Õèìèÿ 9 êëàññ.Èíòåðàêòèâíûå çàäàíèÿ

 


Ñîäåðæàíèå

 

Ãëàâíàÿ >> Õèìèÿ 9 êëàññ. Êóçíåöîâà

Ãëàâà 1. Õèìè÷åñêèå ðåàêöèè è çàêîíîìåðíîñòè èõ ïðîòåêàíèÿ

 


§ 1. Ýíåðãåòèêà õèìè÷åñêèõ ðåàêöèé (îêîí÷àíèå)

    Äåìîíñòðàöèîííûé îïûò. Âçàèìîäåéñòâèå ñåðû ñ æåëåçîì. Ïðèãîòîâèì ñìåñü èç 7 ã æåëåçà è 4 ã ñåðû. Óáåäèìñÿ, ÷òî æåëåçî è ñåðà ñîõðàíÿþò â ñìåñè ñâîè ñâîéñòâà (æåëåçî íàìàãíè÷èâàåòñÿ, ñåðà íå òîíåò â âîäå). Íàãðååì ÷àñòü ñìåñè. ×åðåç íåêîòîðîå âðåìÿ ñìåñü çàãîðàåòñÿ ñî âñïûøêîé. Ìû íàáëþäàåì ïðèçíàêè ðåàêöèè: âûäåëåíèå ñâåòà è òåïëà. Îáðàçîâàëîñü íîâîå âåùåñòâî ñ íîâûìè ñâîéñòâàìè (îíî íå íàìàãíè÷èâàåòñÿ ìàãíèòîì è òîíåò â âîäå). Ýòî âåùåñòâî — ñóëüôèä æåëåçà FeS.

Èç îïûòà ñëåäóåò, ÷òî óñëîâèÿìè íà÷àëà ðåàêöèè ïîñëóæèëè:

    à) èçìåëü÷åíèå è ñîïðèêîñíîâåíèå âåùåñòâ-ðåàãåíòîâ (æåëåçà è ñåðû);
    á) ïðåäâàðèòåëüíîå íàãðåâàíèå èõ ñìåñè.

Èòàê, äëÿ âîçíèêíîâåíèÿ ðåàêöèè íåîáõîäèìî:

    1. Ñòîëêíîâåíèå ìîëåêóë (èëè äðóãèõ ÷àñòèö) âåùåñòâ-ðåàãåíòîâ, îáëàäàþùèõ íåîáõîäèìûì çàïàñîì ýíåðãèè.
    2. Ñîçäàíèå óñëîâèé äëÿ ïðîòåêàíèÿ ðåàêöèè.

Õàðàêòåðíîé îñîáåííîñòüþ è ïðèçíàêîì õèìè÷åñêèõ ðåàêöèé ÿâëÿåòñÿ òî, ÷òî îíè ñîïðîâîæäàþòñÿ âûäåëåíèåì èëè ïîãëîùåíèåì ýíåðãèè.

Ýíåðãèÿ õèìè÷åñêèõ ðåàêöèé íàçûâàåòñÿ õèìè÷åñêîé ýíåðãèåé.

Èç êóðñà ôèçèêè âû çíàåòå âçàèìîïðåâðàùåíèÿ ðàçíûõ âèäîâ ýíåðãèè. ×àùå âñåãî õèìè÷åñêèå ðåàêöèè ñîïðîâîæäàþòñÿ ïðåâðàùåíèåì õèìè÷åñêîé ýíåðãèè â òåïëîâóþ ýíåðãèþ, è, íàîáîðîò, òåïëîâàÿ ýíåðãèÿ è äðóãèå åå âèäû ïðåâðàùàþòñÿ â õèìè÷åñêóþ ýíåðãèþ.  8 êëàññå âû çíàêîìèëèñü ñ êëàññèôèêàöèåé ðåàêöèé ïî ýíåðãåòè÷åñêîìó ïðèçíàêó (ó÷åáíèê õèìèè äëÿ 8 êëàññà, § 17).

    Âñïîìíèòå, êàêèå ðåàêöèè íàçûâàþòñÿ ýêçîòåðìè÷åñêèìè è ýíäîòåðìè÷åñêèìè. Ïðèâåäèòå ïðèìåðû òàêèõ ðåàêöèé.

Ñëåäóåò èìåòü â âèäó, ÷òî îäíî è òî æå âåùåñòâî ìîæåò ó÷àñòâîâàòü è â ýêçîòåðìè÷åñêèõ, è â ýíäîòåðìè÷åñêèõ ïðîöåññàõ. Èçâåñòíî, ÷òî ìíîãèå ðåàêöèè â îäíèõ óñëîâèÿõ ïðîòåêàþò ñ âûäåëåíèåì, â äðóãèõ — â îáðàòíîì íàïðàâëåíèè, ò. å. ñ ïîãëîùåíèåì ýíåðãèè. Òàê, ïðè 600 °Ñ âîäîðîä ñ êèñëîðîäîì ðåàãèðóþò ñî âçðûâîì è ñ âûäåëåíèåì áîëüøîãî êîëè÷åñòâà òåïëîòû, îáðàçóÿ âîäó. Ïðè 4000 °Ñ, íàîáîðîò, âîäÿíûå ïàðû ðàçëàãàþòñÿ íà âîäîðîä è êèñëîðîä ñ ïîãëîùåíèåì ýíåðãèè.

Âàæíåéøåé õàðàêòåðèñòèêîé õèìè÷åñêîé ðåàêöèè ÿâëÿåòñÿ åå òåïëîâîé ýôôåêò. Íàïîìíèì, ÷òî ýòî òî êîëè÷åñòâî òåïëîòû, êîòîðîå âûäåëÿåòñÿ èëè ïîãëîùàåòñÿ âî âðåìÿ ðåàêöèè.

Ïðîòåêàíèå õèìè÷åñêèõ ðåàêöèé ñâÿçàíî ñ ðàçðûâîì õèìè÷åñêèõ ñâÿçåé â âåùåñòâàõ-ðåàãåíòàõ è îáðàçîâàíèåì íîâûõ õèìè÷åñêèõ ñâÿçåé â ïðîäóêòàõ ðåàêöèè.

Èòàê, òåïëîâîé ýôôåêò ðåàêöèè îïðåäåëÿåòñÿ ðàçíîñòüþ ýíåðãèè îáðàçóþùèõñÿ ñâÿçåé è òåõ, êîòîðûå ïðåòåðïåëè ðàçðûâ. Îí îáîçíà÷àåòñÿ áóêâîé Q è âûðàæàåòñÿ â êÄæ/ìîëü. Îäíàêî â íåêîòîðûõ êíèãàõ è ó÷åáíèêàõ òåïëîòà ïðåäñòàâëåíà â êàëîðèÿõ è êèëîêàëîðèÿõ (êêàë).  ñîâðåìåííîé ìåäèöèíñêîé è ïîïóëÿðíîé ëèòåðàòóðå, êàñàþùåéñÿ ïèòàíèÿ, èñïîëüçóþòñÿ èìåííî ýòè åäèíèöû òåïëîòû è êàëîðèéíîñòè ïèùè. Äëÿ èçìåðåíèÿ êîëè÷åñòâà ýíåðãèè, âûñâîáîæäàåìîé èëè ïîãëîùàåìîé â ðåçóëüòàòå õèìè÷åñêîé ðåàêöèè, èñïîëüçóþòñÿ êàëîðèìåòðû, ïðåäñòàâëÿþùèå òåïëîèçîëèðîâàííûå ñîñóäû (ñ êàëîðèìåòðàìè âû çíàêîìû èç êóðñà ôèçèêè).

Èòàê, òåïëîâîé ýôôåêò ðåàêöèè ðàâåí ðàçíîñòè ìåæäó òåïëîòîé îáðàçîâàíèÿ (ýíåðãèåé ñâÿçè) ïðîäóêòîâ ðåàêöèè è èñõîäíûõ âåùåñòâ. ×åì áîëüøå òåïëà âûäåëÿåòñÿ ïðè îáðàçîâàíèè ñîåäèíåíèÿ, íàïðèìåð MgO, ïîëó÷åííîãî ãîðåíèåì ìàãíèÿ íà âîçäóõå, òåì îíî óñòîé÷èâåå, è, íàîáîðîò, ñîåäèíåíèÿ, ïðè îáðàçîâàíèè êîòîðûõ ýíåðãèÿ ïîãëîùàåòñÿ, ìàëîóñòîé÷èâû (NO è äð.). Èçìåðåíèå è ðàñ÷åòû òåïëîâûõ ýôôåêòîâ ïîçâîëÿþò ñîñòàâèòü ïðàâèëüíîå ïðåäñòàâëåíèå îá ýíåðãåòè÷åñêîé öåííîñòè ðåàêöèè, âîçìîæíîì åå íàïðàâëåíèè è âçàèìîîòíîøåíèÿõ åå âíóòðåííèõ ýòàïîâ. Óðàâíåíèå ðåàêöèè, â êîòîðîì îáîçíà÷åí òåïëîâîé ýôôåêò, íàçûâàåòñÿ òåðìîõèìè÷åñêèì óðàâíåíèåì.

    Çàäàíèå. Çàïèøèòå òåðìîõèìè÷åñêèå óðàâíåíèÿ ïðèâåäåííûõ âûøå ýêçîòåðìè÷åñêèõ è ýíäîòåðìè÷åñêèõ ðåàêöèé.

Îáîáùèì ñâåäåíèÿ î òåïëîâîì ýôôåêòå ðåàêöèè, èçó÷èâ ñõåìó (ðèñ. 3).

Çàâèñèìîñòü íàïðàâëåíèÿ õèìè÷åñêîé ðåàêöèè îò çàïàñà ýíåðãèè âåùåñòâ

Òåïëîâîé ýôôåêò ðåàêöèè çàâèñèò òîëüêî îò ñîñòîÿíèÿ èñõîäíûõ âåùåñòâ è êîíå÷íûõ ïðîäóêòîâ ðåàêöèè, íî íå çàâèñèò îò ïóòè ïåðåõîäà ðåàãåíòîâ â ïðîäóêòû, ò. å. îò ïðîìåæóòî÷íûõ ýòàïîâ ðåàêöèè (çàêîí Ãåññà).

Îñíîâíûå ïîíÿòèÿ

Ýíåðãèÿ àêòèâàöèè • Àêòèâèðîâàííûå êîìïëåêñû • Òåïëîâîé ýôôåêò • Òåðìîõèìè÷åñêèå óðàâíåíèÿ

Âîïðîñû è çàäàíèÿ

1. ×òî ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé âíóòðåííÿÿ ýíåðãèÿ âåùåñòâà?

2. ×òî òàêîå ýíåðãèÿ àêòèâàöèè, êàêîâà åå ðîëü â âîçíèêíîâåíèè ðåàêöèè?

3. Ïðåäëîæèòå âîçìîæíûå âàðèàíòû èçìåíåíèÿ óñëîâèé ïðîòåêàíèÿ ðåàêöèé, âëèÿþùèå íà ñíèæåíèå ýíåðãåòè÷åñêîãî áàðüåðà.

4. Ðàññ÷èòàéòå òåïëîâîé ýôôåêò ðåàêöèè ãîðåíèÿ àììèàêà â êèñëîðîäå ñ îáðàçîâàíèåì ìîëåêóëÿðíîãî àçîòà è âîäû, çíàÿ ýíåðãèè ñâÿçåé âåùåñòâ, ó÷àñòâóþùèõ â ðåàêöèÿõ: NH3 — 1161, O2 — 492, N2 — 942, Í2O — 919 êÄæ/ìîëü.

<<< Ê íà÷àëó ïàðàãðàôà

 

 




Ñîäåðæàíèå

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. Âàæíî, ÷òîáû ñêðèïò áûë ïîñëå áëîêà. Íàïðèìåð, ìîæíî ðàçìåñòèòü ïåðåä òåãîì -->