Закон сохранения массы вещества в химических реакциях. А) кипение воды. Упражнения для закрепления

Цели урока:

1. Опытным путём доказать и сформулировать закон сохранения массы веществ.
2. Дать понятие о химическом уравнении как об условной записи химической реакции с помощью химических формул.

Тип урока: комбинированный

Оборудование: весы, химические стаканы, ступка с пестиком, фарфоровая чашка, спиртовка, спички, магнит.

Реактивы: парафин, растворы CuSO 4 , NaOH, HCl, фенолфталеин, порошки железа и серы.

Ход урока.

I. Организационный этап.

II. Постановка цели. Сообщение темы и цели урока.

III. Проверка домашнего задания.

Вопросы для повторения:

1. Чем отличаются физические явления от химических?

2. Какие области применения физических явлений вы знаете?

3. По каким признакам можно судить о том, что прошла химическая реакция?

4. Что такое экзо- и эндотермические реакции? Какие условия необходимы для их протекания?

5. Учащиеся сообщают результаты домашнего эксперимента (№ 1,2 после §26)

Задание. Найди соответствие

1 вариант - химические явления, 2 вариант – физические:

1. Плавление парафина
2. Гниение растительных остатков
3. Ковка металла
4. Горение спирта
5. Прокисание фруктового сока
6. Растворение сахара в воде
7. Почернение медной проволоки при прокаливании
8. Замерзание воды
9. Прокисание молока
10. Образование инея

IV. Введение знаний.

1. Закон сохранения массы веществ.

Проблемный вопрос: изменится ли масса реагирующих веществ по сравнению с массой продуктов реакции.

Демонстрационные опыты:

Учитель ставит на чашу весов два стаканчика:

а) один со свежеосаждённым Cu(OH) 2 , другой с раствором HCl; взвешивает их, сливает растворы в один стаканчик, другой ставит рядом, и ребята отмечают, что равновесие весов не нарушилось, хотя реакция прошла, о чём свидетельствует растворение осадка;

б) аналогично и проводится и реакция нейтрализации – к окрашенной фенолфталеином щёлочи приливается избыток кислоты из другого стаканчика.

Видеоэксперимент: Нагревание меди.

Описание эксперимента: В коническую колбу помесите 2 грамма измельченной меди. Плотно закройте колбу пробкой и взвесьте. Запомните массу колбы. Осторожно нагревайте колбу в течение 5 минут и наблюдайте за происходящими изменениями. Прекратите нагревание, и когда колба охладится, взвесьте её. Сравните массу колбы до нагревания с массой колбы после нагревания.

Вывод: Масса колбы после нагревания не изменилась.

Формулировка закона сохранения массы: масса веществ, вступивших в реакцию, равна массе образовавшихся веществ (учащиеся записывают формулировку в тетрадь).

Закон сохранения массы был теоретически открыт в 1748 году и экспериментально подтверждён в 1756 году русским ученым М.В. Ломоносовым.

Французский учёный Антуан Лавуазье в 1789 году окончательно убедил учёный мир в универсальности этого закона. Как Ломоносов, так и Лавуазье пользовались в своих экспериментах очень точными весами. Они нагревали металлы (свинец, олово, и ртуть) в запаянных сосудах и взвешивали исходные вещества и продукты реакции.

2. Химические уравнения.

Демонстрационный эксперимент: Нагревание смеси железа и серы.

Описание эксперимента: В ступке приготовьте смесь из 3,5 граммов Fe и 2 граммов S. Перенесите эту смесь в фарфоровую чашку и сильно нагрейте на пламени горелки, наблюдая за происходящими изменениями. Поднесите магнит к образовавшемуся веществу.

Полученное вещество – сульфид железа (II) – отличное от исходной смеси. Ни железо, ни сера не могут быть визуально обнаружены в нем. Невозможно их разделить и с помощью магнита. Произошло химическое превращение.

Исходные вещества, принимающие участие в химических реакциях называются реагентами.

Новые вещества, образующиеся в результате химической реакции называются продуктами.

Запишем протекающую реакцию в виде схемы:

железо + сера → сульфид железа (II)

Химическое уравнение – это условная запись химической реакции посредством химических формул.

Запишем протекающую реакцию в виде химического уравнения:

Fe + S → FeS

Правила составления химических уравнений

(презентация на экране).

1. В левой части уравнения записать формулы веществ, вступающих в реакцию (реагентов). Затем поставить стрелку.

а) N 2 + H 2 →

Б) Al(OH) 3 →

В) Mg + HCl →

Г) СaO + HNO 3 →

2. В правой части (после стрелки) записать формулы веществ, образующихся в результате реакции (продуктов). Все формулы составляются в соответствии со степенью окисления.

а) N 2 + H 2 → NH 3

Б) Al(OH) 3 → Al 2 O 3 + H 2 O

В) Mg + HCl → MgCl 2 + H 2

Г) СaO + HNO 3 → Ca(NO 3 ) 2 + H 2 O

3. Уравнение реакции составляется на основе закона сохранения массы веществ, т. е. слева и справа должно быть одинаковое число атомов. Это достигается расстановкой коэффициентов перед формулами веществ.

Алгоритм расстановки коэффициентов в уравнении химической реакции.

2. Определить, у какого элемента количество атомов меняется, найти Н.О.К.

3. Разделить Н.О.К. на индексы – получить коэффициенты. Поставить коэффициенты перед формулами.

5. Начинать лучше с атомов О или любого другого неметалла (если только О не находится в составе нескольких веществ).

А) N 2 + 3H 2 → 2NH 3 б) 2Al(OH) 3 → Al 2 O 3 + 3H 2 O

В) Mg + 2HCl → MgCl 2 + H 2 г) СaO + 2HNO 3 → Ca(NO 3 ) 2 + H 2 O

V. Домашнее задание. § 27 (до типов реакций); № 1 после §27

VI. Итог урока. Учащиеся формулируют выводы по уроку.

Из данного урока вы узнаете, в чем заключается сущность химической реакции с позиции атомно-молекулярной теории. Урок посвящен изучению одного из важнейших законов химии - закона сохранения массы веществ.

Тема: Первоначальные химические представления

Урок: Сущность химической реакции. Закон сохранения массы веществ

Вопрос о сущности химического превращения долгое время оставался загадкой для естествоиспытателей. Только с развитием атомно-молекулярной теории стало возможным предположить, как на уровне атомов и молекул происходят химические реакции.

В соответствие с атомно-молекулярной теорией, вещества состоят из молекул, а молекулы – из атомов. В ходе химической реакции атомы, входящие в состав исходных веществ, не исчезают и не появляются новые атомы.

Тогда, мы можем предположить, что в результате химической реакции продукты реакции образуются из атомов, которые ранее входили в состав исходных веществ. Вот модель химической реакции:

Рис. 1. Модель химической реакции с позиции АМТ

Проанализировав данную модель, мы можем выдвинуть гипотезу (научно обоснованное предположение):

Суммарная масса продуктов реакции должна быть равна суммарной массе исходных веществ.

Еще Леонардо да Винчи сказал: «Знания, не проверенные опытом, матерью всякой достоверности, бесплодны и полны ошибок». Значит, гипотеза никогда не станет законом, если ее не подтвердить экспериментально.

Экспериментальный метод в химии начал широко использоваться после исследований Р. Бойля в 17 в. Английский естествоиспытатель прокаливал металлы в незапаянных сосудах – ретортах и обнаружил, что после прокаливания масса металла становилась больше.

Основываясь на этих опытах, он не учитывал роль воздуха и сделал неправильный вывод, что масса веществ в ходе химических реакций изменяется.

М.В. Ломоносов, в отличие от Р. Бойля, прокаливал металлы не на открытом воздухе, а в запаянных ретортах и взвешивал их до и после прокаливания. Он доказал, что масса веществ до и после реакции остается неизменной и что при прокаливании к металлу присоединяется воздух (кислород в то время не был еще открыт). Но Ломоносов не опубликовал результаты своих исследований.

В 1774 г. опыты Р. Бойля повторил А. Лавуазье с совершенно такими же результатами, как и Ломоносов. Но он сделал новое, очень важное, наблюдение, а именно, что только часть воздуха запаянной реторты соединилась с металлом и что увеличение веса металла, перешедшего в окалину, равно уменьшению веса воздуха в реторте. Вместе с тем часть металла осталась в свободном виде.

Таким образом, независимо друг от друга, М.В. Ломоносов и А. Лавуазье подтвердили справедливость предположения о сохранении массы веществ в результате химической реакции.

Это предположение стало законом лишь после десятилетнего исследования немецкого химика Г. Ландольта в начале 20 века. Сегодня закон сохранения массы веществ формулируется так:

Масса веществ, участвующих в реакции, равна массе продуктов реакции .

Подтвердить правильность закона сохранения массы веществ можно с помощью следующего опыта. В первом сосуде Ландольта подготовим растворы йодида калия и нитрата свинца. Во втором сосуде – пройдет реакция хлорида железа с роданидом калия. Плотно закрываем пробки. Уравновешиваем чашки весов. Сохранится ли равновесие после окончания реакций? В первом сосуде выпадает желтый осадок йодида свинца, во втором образуется темно-красный роданид трехвалентного железа. В сосудах Ландольта произошли химические реакции: образовались новые вещества. Но равновесие не нарушилось (Рис. 2). Масса исходных веществ всегда равна массе продуктов реакции.

Рис. 2. Эксперимент, подтверждающий правильность закона сохранения массы веществ

Приведем пример еще одного опыта, доказывающего правильность закона сохранения массы веществ в химических реакциях. Внутри колбы при закрытой пробке будет гореть свеча. Уравновесим весы. Подожжем свечу и опустим ее в колбу. Плотно закроем колбу пробкой. Горение свечи – это химический процесс. Израсходовав находящийся в колбе кислород, свеча гаснет, химическая реакция завершается. Но равновесие весов не нарушается: масса продуктов реакции остается такой же, какой была масса исходных веществ (Рис. 3).

Рис. 3. Эксперимент с горящей свечой в колбе

Открытие закона сохранения массы веществ имело огромное значение для дальнейшего развития химии. На основании закона сохранения массы веществ производят важнейшие расчеты и составляют уравнения химических реакций.

1. Сборник задач и упражнений по химии: 8-й класс: к учебнику П.А. Оржековского и др. «Химия, 8 класс» / П.А. Оржековский, Н.А. Титов, Ф.Ф. Гегеле. – М.: АСТ: Астрель, 2006.

2. Ушакова О.В. Рабочая тетрадь по химии: 8-й кл.: к учебнику П.А. Оржековского и др. «Химия. 8 класс» / О.В. Ушакова, П.И. Беспалов, П.А. Оржековский; под. ред. проф. П.А. Оржековского - М.: АСТ: Астрель: Профиздат, 2006. (с.15-16)

3. Химия: 8-й класс: учеб. для общеобр. учреждений / П.А. Оржековский, Л.М. Мещерякова, Л.С. Понтак. М.: АСТ: Астрель, 2005.(§6)

4. Химия: неорг. химия: учеб. для 8 кл. общеобр. учреждений / Г.Е. Рудзитис, ФюГю Фельдман. – М.: Просвещение, ОАО «Московские учебники», 2009.

5. Энциклопедия для детей. Том 17. Химия / Глав. ред.В.А. Володин, вед. науч. ред. И. Леенсон. – М.: Аванта+, 2003.

Дополнительные веб-ресурсы

1. Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов ().

2. Электронная версия журнала «Химия и жизнь» ().

Домашнее задание

с. 16 №№ 3,5 из Рабочей тетради по химии: 8-й кл.: к учебнику П.А. Оржековского и др. «Химия. 8 класс» / О.В. Ушакова, П.И. Беспалов, П.А. Оржековский; под. ред. проф. П.А. Оржековского - М.: АСТ: Астрель: Профиздат, 2006.

Закон сохранения массы.

Масса веществ, вступающих в химическую реакцию, равна массе веществ, образующихся в результате реакции.

Закон сохранения массы является частным случаем общего закона природы – закона сохранения материи и энергии. На основании этого закона химические реакции можно отобразить с помощью химических уравнений, используя химические формулы веществ и стехиометрические коэффициенты, отражающие относительные количества (число молей) участвующих в реакции веществ.

Например, реакция горения метана записывается следующим образом:

Закон сохранения массы веществ

(М.В.Ломоносов, 1748 г.; А.Лавуазье, 1789 г.)

Масса всех веществ, вступивших в химическую реакцию, равна массе всех продуктов реакции.

Атомно-молекулярное учение этот закон объясняет следующим образом: в результате химических реакций атомы не исчезают и не возникают, а происходит их перегруппировка (т.е. химическое превращение- это процесс разрыва одних связей между атомами и образование других, в результате чего из молекул исходных веществ получаются молекулы продуктов реакции). Поскольку число атомов до и после реакции остается неизменным, то их общая масса также изменяться не должна. Под массой понимали величину, характеризующую количество материи.

В начале 20 века формулировка закона сохранения массы подверглась пересмотру в связи с появлением теории относительности (А.Эйнштейн, 1905 г.), согласно которой масса тела зависит от его скорости и, следовательно, характеризует не только количество материи, но и ее движение. Полученная телом энергия E связана с увеличением его массы mсоотношением E = m c 2 , где с - скорость света. Это соотношение не используется в химических реакциях, т.к. 1 кДж энергии соответствует изменению массы на ~10 -11 г и mпрактически не может быть измерено. В ядерных реакциях, где Е в ~10 6 раз больше, чем в химических реакциях, m следует учитывать.

Исходя из закона сохранения массы, можно составлять уравнения химических реакций и по ним производить расчеты. Он является основой количественного химического анализа.

Закон постоянства состава

Закон постоянства состава (Ж.Л. Пруст , 1801 -1808гг .) - любое определенное химически чистое соединение независимо от способа его получения состоит из одних и тех же химических элементов , причем отношения их масс постоянны, а относительные числа их атомов выражаются целыми числами. Это один из основных законов химии .

Закон постоянства состава не выполняется для бертоллидов (соединений переменного состава). Однако условно для простоты состав многих бертоллидов записывают как постоянный. Например, состав оксида железа(II) записывают в виде FeO (вместо более точной формулы Fe 1-x O).

ЗАКОН ПОСТОЯНСТВА СОСТАВА

Согласно закону постоянства состава, всякое чистое вещество имеет постоянный состав независимо от способа его получения. Так, оксид кальция можно получить следующими способами: Независимо от того, каким способом получено вещество СаО, оно имеет постоянный состав: один атом кальция и один атом кислорода образуют молекулу оксида кальция СаО. Определяем молярную массу СаО: Определяем массовую долю Са по формуле: Вывод: В химически чистом оксиде массовая доля кальция всегда составляет 71,4% и кислорода 28,6%.

Закон кратных отношений

Закон кратных отношений - один из стехиометрических законов химии : если два вещества (простых или сложных ) образуют друг с другом более одного соединения, то массы одного вещества, приходящиеся на одну и ту же массу другого вещества, относятся как целые числа , обычно небольшие.

Примеры

1) Состав оксидов азота (в процентах по массе) выражается следующими числами:

	Закись азота N 2 O	Окись азота NO	Азотистый ангидрид N 2 O 3	Двуокись азота NO 2	Азотный ангидрид N 2 O 5
Частное O/N

Разделив числа нижней строки на 0,57, видим, что они относятся как 1:2:3:4:5.

2) Хлористый кальций образует с водой 4 кристаллогидрата , состав которых выражается формулами: CaCl 2 ·H 2 O, CaCl 2 ·2H 2 O, CaCl 2 ·4H 2 O, CaCl 2 ·6H 2 O, т. е. во всех этих соединениях массы воды, приходящиеся на одну молекулу CaCl 2 , относятся как 1: 2: 4: 6.

Закон объемных отношений

(Гей-Люссак, 1808 г.)

"Объемы газов, вступающих в химические реакции, и объемы газов, образующихся в результате реакции, относятся между собой как небольшие целые числа".

Следствие. Стехиометрические коэффициенты в уравнениях химических реакций для молекул газообразных веществ показывают, в каких объемных отношениях реагируют или получаются газообразные вещества.

2CO + O 2  2CO 2

При окислении двух объемов оксида углерода (II) одним объемом кислорода образуется 2 объема углекислого газа, т.е. объем исходной реакционной смеси уменьшается на 1 объем.

b) При синтезе аммиака из элементов:

n 2 + 3h 2  2nh 3

Один объем азота реагирует с тремя объемами водорода; образуется при этом 2 объема аммиака - объем исходной газообразной реакционной массы уменьшится в 2 раза.

Уравнение Клайперона-Менделеева

Если записать объединенный газовый закон для любой массы любого газа, то получается уравнение Клайперона-Менделеева:

где m - масса газа; M - молекулярная масса; p - давление; V - объем; T - абсолютная температура (°К); R - универсальная газовая постоянная (8,314 Дж/(моль К) или 0,082 л атм/(моль К)).

Для данной массы конкретного газа отношение m / M постоянно, поэтому из уравнения Клайперона-Менделеева получается объединенный газовый закон.

Какой объем займет при температуре 17°C и давлении 250 кПа оксид углерода (II) массой 84 г?

Количество моль CO равно:

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

Объем CO при н.у. составляет

3 22,4 л = 67,2 л

Из объединенного газового закона Бойля-Мариотта и 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

Относительная плотность газов показывает, во сколько раз 1 моль одного газа тяжелее (или легче) 1 моля другого газа.

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

Средняя молекулярная масса смеси газов равна общей массе смеси, деленной на общее число молей:

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

ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ : в изолир. системе энергия системы остается постоянной, возможны лишь переходы одного вида энергии в другой. В термодинамике сохранения энергии закону соответствует первое начало термодинамики, к-рое выражается ур-нием Q = DU + W, где Q-кол-во сообщенной системе теплоты, DU-изменение внутр. энергии системы, W - совершенная системой работа. Частный случай сохранения энергии закона-Гесса закон.

Понятие энергии подверглось пересмотру в связи с появлением теории относительности (А. Эйнштейн, 1905): полная энергия E пропорциональна массе т и связана с ней соотношением Е = тс2, где с-скорость света. Поэтому массу можно выражать в единицах энергии и сформулировать более общий закон сохранения массы и энергии: в изо-лир. системе сумма масс и энергии постоянна и возможны лишь превращения в строго эквивалентных соотношениях одних форм энергии в другие и эквивалентно связанные друг с другом изменения массы и энергии.

Закон эквивалентов

вещества взаимодействуют друг с другом в количествах, пропорциональных их эквивалентам. При решении некоторых задач удобнее пользоваться другой формулировкой этого закона: массы (объемы) реагирующих друг с другом веществ пропорциональны их эквивалентным массам (объемам).

эквивалентов: химические элементы соединяются друг с другом в строго определенных количествах, соответствующих их эквивалентам. Математическое выражение закона эквивалентов имеет следующий вид: где m1 и m2 - массы реагирующих или образующихся веществ, m экв(1) и m экв(2) - эквивалентные массы этих веществ.

Например: некоторое количество металла, эквивалентная масса которого равна 28г/моль, вытесняет из кислоты 0,7 л водорода, измеренного при нормальных условиях. Определить массу металла. Решение: зная, что эквивалентный объем водорода равен 11,2 л/моль, составляет пропорцию: 28 г металла эквивалентны 11,2 л водорода х г металла эквивалентны 0,7 л водорода. Тогда х=0,7*28/11,2= 1,75 г.

Для определения эквивалента или эквивалентной массы необязательно исходить из его соединения с водородом. Их можно определить по составу соединения данного элемента с любым другим, эквивалент которого известен.

Например: при соединении 5,6 г железа с серой образовалось 8,8 г сульфида железа. Нужно найти эквивалентную массу железа и его эквивалент, если известно, что эквивалентная масса серы равна 16 г/моль. Решение: из условия задачи следует, что в сульфиде железа на 5,6 г железа приходится 8,8-5,6=3,2 г серы. Согласно закону эквивалентов, массы взаимодействующих веществ пропорциональны их эквивалентным массам, то есть 5,6 г железа эквивалентны 3,2 г серы mэкв (Fе) эквивалентна 16 г/моль серы. Отсюда следует, что m3KB(Fe) = 5,6*16/3,2=28 г/моль. Эквивалент железа равен: 3=mэкв(Fe)/M(Fe)=28 г/моль:56 г/моль=1/2. Следовательно, эквивалент железа равен 1/2 моля, то есть в 1 моле железа содержится 2 эквивалента.

Закон Авогадро

Следствия закона

Первое следствие из закона Авогадро: один мольлюбого газа при одинаковых условиях занимает одинаковый объём .

В частности, при нормальных условиях, т. е. при 0 °C (273К) и 101,3 кПа, объём 1 моля газа, равен 22,4 л. Этот объём называют молярным объёмом газа V m . Пересчитать эту величину на другие температуру и давление можно с помощью уравнения Менделеева-Клапейрона:

.

Второе следствие из закона Авогадро: молярная масса первого газа равна произведению молярной массы второго газа на относительную плотность первого газа по второму .

Положение это имело громадное значение для развития химии, так как оно дает возможность определять частичный вес тел, способных переходить в газообразное или парообразное состояние. Если через m мы обозначим частичный вес тела, и через d - удельный вес его в парообразном состоянии, то отношение m / d должно быть постоянным для всех тел. Опыт показал, что для всех изученных тел, переходящих в пар без разложения, эта постоянная равна 28,9, если при определении частичного веса исходить из удельного веса воздуха, принимаемого за единицу, но эта постоянная будет равняться 2, если принять за единицуудельный весводорода. Обозначив эту постоянную, или, что то же, общий всем парам и газам частичный объём черезС , мы из формулы имеем с другой стороны m = dC . Так как удельный вес параопределяется легко, то, подставляя значениеd в формулу, выводится и неизвестный частичный вес данного тела.

Термохимия

Тепловой эффект химической реакции

Материал из Википедии - свободной энциклопедии

Тепловой эффект химической реакции или изменение энтальпии системы вследствие протекания химической реакции - отнесенное к изменению химической переменной количество теплоты, полученное системой, в которой прошла химическая реакция и продукты реакции приняли температуру реагентов.

Чтобы тепловой эффект являлся величиной, зависящей только от характера протекающей химической реакции, необходимо соблюдение следующих условий:

Реакция должна протекать либо при постоянном объёме Q v (изохорный процесс), либо при постоянном давлении Q p (изобарный процесс ).

В системе не совершается никакой работы, кроме возможной при P = const работы расширения.

Если реакцию проводят при стандартных условиях при Т = 298,15 К = 25 ˚С и Р = 1 атм = 101325 Па, тепловой эффект называют стандартным тепловым эффектом реакции или стандартной энтальпией реакции ΔH r O . В термохимии стандартный тепловой эффект реакции рассчитывают с помощью стандартных энтальпий образования.

Стандартная энтальпия образования (стандартная теплота образования)

Под стандартной теплотой образования понимают тепловой эффект реакции образования одного моля вещества из простых веществ, его составляющих, находящихся в устойчивыхстандартных состояниях .

Например, стандартная энтальпия образования 1 моль метана из углерода и водорода равна тепловому эффекту реакции:

С(тв) + 2H 2 (г) = CH 4 (г) + 76 кДж/моль.

Стандартная энтальпия образования обозначается ΔH f O . Здесь индекс f означает formation (образование), а перечеркнутый кружок, напоминающий диск Плимсоля - то, что величина относится к стандартному состоянию вещества. В литературе часто встречается другое обозначение стандартной энтальпии - ΔH 298,15 0 , где 0 указывает на равенство давления одной атмосфере (или, несколько более точно, на стандартные условия ), а 298,15 - температура. Иногда индекс 0 используют для величин, относящихся к чистому веществу , оговаривая, что обозначать им стандартные термодинамические величины можно только тогда, когда в качестве стандартного состояния выбрано именно чистое вещество . Стандартным также может быть принято, например, состояние вещества в предельно разбавленном растворе. «Диск Плимсоля» в таком случае означает собственно стандартное состояние вещества, независимо от его выбора.

Энтальпия образования простых веществ принимается равной нулю, причем нулевое значение энтальпии образования относится к агрегатному состоянию, устойчивому при T = 298 K. Например, для йода в кристаллическом состоянии ΔH I2(тв) 0 = 0 кДж/моль, а для жидкого йода ΔH I2(ж) 0 = 22 кДж/моль. Энтальпии образования простых веществ при стандартных условиях являются их основными энергетическими характеристиками.

Тепловой эффект любой реакции находится как разность между суммой теплот образования всех продуктов и суммой теплот образования всех реагентов в данной реакции (следствиезакона Гесса ):

ΔH реакции O = ΣΔH f O (продукты) - ΣΔH f O (реагенты)

Термохимические эффекты можно включать в химические реакции. Химические уравнения в которых указано количество выделившейся или поглощенной теплоты, называются термохимическими уравнениями. Реакции, сопровождающиеcя выделением тепла в окружающую среду имеют отрицательный тепловой эффект и называются экзотермическими . Реакции, сопровождающиеся поглощением тепла имеют положительный тепловой эффект и называются эндотермическими . Тепловой эффект обычно относится к одному молю прореагировавшего исходного вещества, стехиометрический коэффициент которого максимален.

Температурная зависимость теплового эффекта (энтальпии) реакции

Чтобы рассчитать температурную зависимость энтальпии реакции, необходимо знать мольные теплоемкости веществ, участвующих в реакции. Изменение энтальпии реакции при увеличении температуры от Т 1 до Т 2 рассчитывают по закону Кирхгофа (предполагается, что в данном интервале температур мольные теплоемкости не зависят от температуры и нет фазовых превращений ):

Если в данном интервале температур происходят фазовые превращения, то при расчёте необходимо учесть теплоты соответствующих превращений, а также изменение температурной зависимости теплоемкости веществ, претерпевших такие превращения:

где ΔC p (T 1 ,T f) - изменение теплоемкости в интервале температур от Т 1 до температуры фазового перехода; ΔC p (T f ,T 2) - изменение теплоемкости в интервале температур от температуры фазового перехода до конечной температуры, и T f - температура фазового перехода.

Стандартная энтальпия сгорания

Стандартная энтальпия сгорания - ΔH гор о, тепловой эффект реакции сгорания одного моля вещества в кислороде до образования оксидов в высшей степени окисления. Теплота сгорания негорючих веществ принимается равной нулю.

Стандартная энтальпия растворения

Стандартная энтальпия растворения - ΔH раств о, тепловой эффект процесса растворения 1 моля вещества в бесконечно большом количестве растворителя. Складывается из теплоты разрушения кристаллической решетки и теплоты гидратации (или теплоты сольватации для неводных растворов), выделяющейся в результате взаимодействия молекул растворителя с молекулами или ионами растворяемого вещества с образованием соединений переменного состава - гидратов (сольватов). Разрушение кристаллической решетки, как правило, эндотермический процесс - ΔH реш > 0, а гидратация ионов - экзотермический, ΔH гидр < 0. В зависимости от соотношения значений ΔH реш и ΔH гидр энтальпия растворения может иметь как положительное, так и отрицательное значение. Так растворение кристаллического гидроксида калия сопровождается выделением тепла:

ΔH раствKOH о = ΔH реш о + ΔH гидрК +о + ΔH гидрOH −о = −59 КДж/моль

Под энтальпией гидратации - ΔH гидр, понимается теплота, которая выделяется при переходе 1 моля ионов из вакуума в раствор.

Стандартная энтальпия нейтрализации

Стандартная энтальпия нейтрализации - ΔH нейтр о энтальпия реакции взаимодействия сильных кислот и оснований с образованием 1 моля воды при стандартных условиях:

HCl + NaOH = NaCl + H 2 O

H + + OH − = H 2 O, ΔH нейтр ° = −55,9 кДж/моль

Стандартная энтальпия нейтрализации для концентрированных растворов сильных электролитов зависит от концентрации ионов, вследствие изменения значения ΔH гидратации ° ионов при разбавлении.

Энтальпия

Энтальпия - это свойство вещества, указывающее количество энергии, которую можно преобразовать в теплоту.

Энтальпия - это термодинамическое свойство вещества, которое указывает уровень энергии, сохраненной в его молекулярной структуре. Это значит, что, хотя вещество может обладать энергией на основании температуры и давления, не всю ее можно преобразовать в теплоту. Часть внутренней энергии всегда остается в веществе и поддерживает его молекулярную структуру. Часть кинетической энергии вещества недоступна, когда его температура приближается к температуре окружающей среды. Следовательно, энтальпия - это количество энергии, которая доступна для преобразования в теплоту при определенной температуре и давлении.Единицы энтальпии - британская тепловая единица или джоуль для энергии и Btu/lbm или Дж/кг для удельной энергии.

Количество энтальпии

Количество энтальпии вещества основано на его данной температуре. Данная температура - это значение, которая выбрано учеными и инженерами, как основание для вычислений. Это температура, при которой энтальпия вещества равна нулю Дж. Другими словами, у вещества нет доступной энергии, которую можно преобразовать в теплоту. Данная температура у различных веществ разная. Например, данная температура воды - это тройная точка (О °С), азота −150°С, а хладагентов на основе метана и этана −40°С.

Если температура вещества выше его данной температуры или изменяет состояние на газообразное при данной температуре, энтальпия выражается положительным числом. И наоборот при температуре ниже данной энтальпия вещества выражается отрицательным числом. Энтальпия используется в вычислениях для определения разницы уровней энергии между двумя состояниями. Это необходимо для настройки оборудования и определения коэффициента полезного действия процесса.

Энтальпию часто определяют как полную энергию вещества , так как она равна сумме его внутренней энергии (и) в данном состоянии наряду с его способностью проделать работу (pv). Но в действительности энтальпия не указывает полную энергию вещества при данной температуре выше абсолютного нуля (-273°С). Следовательно, вместо того, чтобы определять энтальпию как полную теплоту вещества, более точно определять ее как общее количество доступной энергии вещества, которое можно преобразовать в теплоту. H = U + pV

Внутренняя энергия

Вну́тренняя эне́ргия тела (обозначается как E или U) - это сумма энергий молекулярных взаимодействий и тепловых движений молекулы. Внутренняя энергия является однозначной функцией состояния системы. Это означает, что всякий раз, когда система оказывается в данном состоянии, её внутренняя энергия принимает присущее этому состоянию значение, независимо от предыстории системы. Следовательно, изменение внутренней энергии при переходе из одного состояния в другое будет всегда равно разности между ее значениями в конечном и начальном состояниях, независимо от пути, по которому совершался переход.

Внутреннюю энергию тела нельзя измерить напрямую. Можно определить только изменение внутренней энергии:

Подведённая к телу теплота , измеренная в джоулях

- работа , совершаемая телом против внешних сил, измеренная в джоулях

Эта формула является математическим выражением первого начала термодинамики

Для квазистатических процессов выполняется следующее соотношение:

-температура , измеренная в кельвинах

-энтропия , измеренная в джоулях/кельвин

-давление , измеренное в паскалях

-химический потенциал

Количество частиц в системе

Идеальные газы

Согласно закону Джоуля, выведенному эмпирически, внутренняя энергия идеального газа не зависит от давления или объёма. Исходя из этого факта, можно получить выражение для изменения внутренней энергии идеального газа. По определению молярной теплоёмкости при постоянном объёме, . Так как внутренняя энергия идеального газа является функцией только от температуры, то

.

Эта же формула верна и для вычисления изменения внутренней энергии любого тела, но только в процессах при постоянном объёме (изохорных процессах ); в общем случае C V (T ,V ) является функцией и температуры, и объёма.

Если пренебречь изменением молярной теплоёмкости при изменении температуры, получим:

ΔU = νC V ΔT ,

где ν - количество вещества, ΔT - изменение температуры.

ВНУТРЕННЯЯ ЭНЕРГИЯ ВЕЩЕСТВА, ТЕЛА, СИСТЕМЫ

(Греч.: ένέργια - деятельность , энергия ). Внутренняя энергия - это часть полной энергии тела (системы тел ): E = E k + E p + U , где E k - кинетическая энергия макроскопического движения системы, E p - потенциальная энергия , обусловленная наличием внешних силовых полей (гравитационного, электрического и т.д.), U - внутренняя энергия. Внутренняя энергия вещества , тела, системы тел - функция состояния , определяемая как полный запас энергии внутреннего состояния вещества, тела, системы, изменяющийся (высвобождающийся) в процессе химической реакции , теплообмена и выполнения работы . Составляющие внутренней энергии: (а) кинетическая энергия теплового вероятностного движения частиц (атомов, молекул, ионов и др.), составляющих вещество (тело, систему); (б) потенциальная энергия частиц, обусловленная их межмолекулярным взаимодействием ; (в) энергия электронов в электронных оболочках, атомов и ионов; (г) внутриядерная энергия. Внутренняя энергия не связана с процессом изменения состояния системы. При любых изменениях системы внутренняя энергия системы вместе с ее окружением остается постоянной. То есть внутренняя энергия не утрачивается и не приобретается. Вместе с тем, энергия может переходить от одной части системы к другой или превращаться из одной формы в другую. Это одна из формулировок закона сохранения энергии - первый закон термодинамики. Часть внутренней энергии, может превращаться в работу. Эту часть внутренней энергии называют свободной энергией - G . (В химических соединениях ее называют химическим потенциалом ). Остальную часть внутренней энергии, которая не может превращаться в работу, называют связанной энергией - W b .

Энтропия

Энтропи́я (от греч. ἐντροπία - поворот, превращение) в естественных науках - мера беспорядка системы , состоящей из многих элементов . В частности, в статистической физике - мера вероятности осуществления какого-либо макроскопического состояния; в теории информации - мера неопределённости какого-либо опыта (испытания), который может иметь разные исходы, а значит и количество информации ; в исторической науке , для экспликации феномена альтернативности истории (инвариантности и вариативности исторического процесса).

Назад Вперёд

Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.

Цели урока:

1. Образовательные : систематизировать знания учащихся о классификации веществ, научить учащихся составлять уравнения химических реакций согласно Закону сохранения массы веществ.

2. Развивающие: совершенствовать умения учащихся при составлении химических уравнений, развивать у них умения сравнивать и обобщать, устойчивое внимание; развивать аналитическое мышление; осуществлять межпредметную связь.

3. Воспитательные: формировать информационную и коммуникативную культуру.

Оборудование и реактивы: весы, пробирки, колбы, HCL, CuSO 4, CaCO 3 , H 2 SO 4 , Cu(OH) 2 .

Тип урока : комбинированный.

План урока:

1. Организационный момент.
2. Актуализация знаний. (Решение кроссворда, диктант).
3. Изучение нового материала:
   а) историческая справка;
   б) демонстрация опытов;
   в) формулировка закона;
   г) химические уравнения.
4. Закрепление (Выполнение упражнений).
5. Итоги урока.
6. Домашнее задание.
7. Песенка.

Ход урока

1. Орг.момент.

Приветствие.

Девиз урока: “ О, сколько нам открытий чудных

Готовит просвещения дух…”

Сегодня на уроке мы будем говорить об открытиях, узнаем много нового, мы повторим пройденный материал, вспомним, как пишутся формулы веществ, познакомимся с законом сохранения массы веществ, научимся писать уравнения. А для достижения наших целей мы будем работать по следующему плану: (на экране появляется план).

2. Актуализация знаний

– Вспомните, какие явления существуют в природе.

– Чем физические явления отличаются от химических?

– Чем сопровождаются химические реакции?

– Как обозначают вещества в химии?

– Кто предложил такое обозначение?

А теперь, обратите внимание на экран. Вы видите кроссворд, разгадав который вы не только повторите то, что всем известно, но и узнаете тему нашего сегодняшнего урока.

Обратите внимание, заголовок написан, а ключевое слово выделено красным цветом и зашифровано. После решения верные ответы появляются на экране.

Молодцы! Таким образом, тема нашего урока: “Химические уравнения.

Закон сохранения массы веществ”

Открываем тетради, пишем число, тему урока.

Сейчас мы с вами напишем диктант.

Я буду называть вещества, а вы будете записывать формулы.

Ba(N O 3), BaCL 2, HCL, Cu SO 4 , CaC O 3 ,H 2 O, NaOH, H 2 SO 4 , HN O 3 ,AL 2 O 3,

Zn (N O 3) 2 , Mg CL 2 .

На экране появляются верные формулы. Учащиеся сверяют свои записи.

3. Изучение нового материала.

Теперь, когда мы вспомнили знаки, формулы, приступим к изучению нового материала.

Историческая справка

З.С.М.В. был открыт великим русским ученым Ломоносовым в 1748 году, позднее подтвердил этот закон в 1789 году французский химик Лавуазье. Какова же история открытия?

Пытливый ум Ломоносова занимала мысль о том, что происходит с веществами, вступающими в химическую реакцию.

Изменяется ли их состав и масса?

Он проводил опыты.

Сначала он брал для опытов сосуды с открытыми отверстиями. Масса изменялась.

Затем он провел опыты в запаянных стеклянных ретортах– масса оставалась неизменной.

Тогда он объяснил закон тем, что при химических реакциях атомы не исчезают и не возникают, а происходит только их перегруппировка .

Сейчас мы с вами проведем опыты, подтверждающие открытия Ломоносова.

Демонстрация опытов:

Какой вывод мы можем сделать, как изменилась масса веществ?

Какой закон физики имеет подобное смысловое значение? (закон сохранения энергии).

Как он формулируется?

Во всех явлениях, происходящих в природе, энергия не возникает и не исчезает. Она только превращается из одного вида в другой, при этом её значение сохраняется.

– Теперь, когда вы вспомнили закон сохранения энергии и узнали суть закона сохранения массы веществ. попробуйте сформулировать сам Закон сохранения массы веществ.(на экране появляется закон)

– Запишите в тетради.

Масса веществ, вступивших в химическую реакцию, равна массе веществ, образовавшихся в результате реакции.

– Вещества вступают в реакцию, образуются новые вещества.

Мы обо всем этом говорим. А как это можно записать?

А записывают эти процессы с помощью уравнений.

Как в русском языке вы из букв составляете слова, а из слов предложения, так и в химии из знаков – формулы, из формул – уравнения.

Для записи уравнений в химии используются следующие знаки:

Записывая уравнения, нужно придерживаться следующего алгоритма действий (на экране).

N 2 +H 2. -> NH 3
N 2 +3 H 2 -> 2NH 3

– Ребята, кто сможет предположить что такое химическое уравнение?

(Формулировка появляется на экране)

– Химическое уравнение – это условная запись химической реакции посредством химических формул.

Вещества, принимающие участие в реакции называются реагентами.

Вещества, образующиеся в результате реакции – продуктами реакции.

Учащиеся записывают в тетради.

– А теперь составим уравнение реакции, которые мы провели.

2HCL+ CuSO 4 ->CuCL 2 + H 2. SO 4
2HCL+ CaCO 3 ->Ca CL 2 + H 2 CO 3
Cu(OH) 2 + H 2 SO 4 ->Cu SO 4 + H 2 О

4. Упражнения для закрепления

– Ребята, у кого есть вопросы?

– А сейчас мы выполним несколько упражнений для закрепления:

1. Какой коэффициент стоит в уравнении реакции перед формулой соляной кислоты

Na+ HCL-> NaCL+H 2

(2 Na+2 HCL -> 2NaCL+H 2)

2. Продолжите уравнения реакции, расставьте коэффициенты:

AL + O 2 -> … (AL 2 O 3)

3. Запишите уравнения реакции и расставьте коэффициенты: сульфат натрия соединяется с нитратом бария с образованием сульфата бария и нитрата натрия

(Na 2 SO 4 +Ba (N O 3) 2 -> Ba S O 4 v+ 2NaN O 3)

3. Найдите ошибки:

Mg+HBr -> MgBr 2 +H 2	(Mg+2HBr -> MgBr 2 +H 2)
BaO+ H 2 SO 4 -> Ba 2 SO 4 + H 2 O	(BaO+ H 2 SO 4 -> BaSO 4 + H 2 O )
ZnO + HNO 3 -> ZnNO 3 + H 2 O	(ZnO + HNO 3 -> ZnNO 3 + H 2 O)

5.Закончите уравнения:

Li 2 O + SO 3 = ?

(Li 2 SO 4)

6. Выполните ряд превращений, запишите уравнения реакции:

Ca -> CaO -> (CaOH) 2

– Закончили, хорошо. Обратите внимание на экран. Возьмите друг у друга тетради и проверьте себя. Поменяйтесь обратно. У кого все верно? Хорошо.

5. Итоги урока

.

– Какие выводы мы можем сделать?

– Что мы проходим на уроке?

– Как уравниваются уравнения?

– Кто открыл Закон сохранения массы веществ?

– Что называется уравнением?

– Как называются вещества, вступившие в реакцию?

– Как называются получившиеся вещества?

Сегодня славно потрудились
Могу я подвести итог.
Вы все старались, не ленились
И каждый сделал сколько мог!
Выставление оценок.

– А теперь, запишите в дневниках:

Дом.задание .

П. 31, упр.2,3.стр.110, для любознательных упр. 2,3,4.

– Хорошо!

– А урок мы закончим песенкой про Закон на мотив песни “Улыбка ”.

Ломоносов сей закон открыл
Подтвердил французский химик Лавуазье
Массы всех веществ в реакцию вступивших
Равна массе получившихся веществ
Каждый атом не дурак
Поступает ровно так:
Не возникнет, не исчезнет
Не изменится

Ну, а масса как всегда
Этих атомов одна
И в исходных веществах она не сменится. – 2 раза

Ломоносова закон тогда
В химии стал главной панацеей
Все реакции теперь всегда
Составляются системой уравнений.

Каждый атом не дурак
Поступает ровно так:
Не возникнет, не исчезнет
Не изменится

Ну, а масса как всегда
Этих атомов одна
И в исходных веществах она не сменится. - 2 раза

1. HCL + ? -> ZnCL 2 + H 2 2. O 2 + ? -> CuO	Вместо знака? напишите формулу соответствующих веществ и составьте уравнения реакции: 1. CL + ? -> ALCL 3 2.. HCL + ? -> MgCL 2 + H 2
Вместо знака? напишите формулу соответствующих веществ и составьте уравнения реакции: 1. H 2 + ? -> N H 3 2. O 2 + ? -> CaO	Ba(N O 3), BaCL 2, HCL, Cu SO 4 , CaC O 3 ,H 2 O, NaOH, H 2 SO 4 , HN O 3 ,AL 2 O 3, Zn (N O 3) 2 , Mg CL 2 .
Выполните ряд превращений, запишите уравнения реакции: Ca -> CaO -> (CaOH) 2

Задание«Пирамида» Au MoMn CuCs Ag Mg Cr Md Al C Mt FFe ЗСМВ Ниже представлена пятиэтажная пирамида, «строительными камнями» которой являются химические элементы. Найдите такой путь от ее основания к вершине, чтобы он содержал только элементы с постоянной валентностью. Закон сохранения массы веществ М.В. Ломоносова

Закон сохранения массы веществ 2 Н 2 О 2Н 2 + О 2 4Н + 2О m1m1 m2m2 m3m3 m 1 = m 2 + m 3 Лавуазье (1789) Ломоносов Ломоносов (1756) Пишем уравнения ХР Решаем задачи по уравнениям ХР = =36

Михаил Васильевич Ломоносов (1711 – 1765) 1.Родился в 1711 году в России 2.Русский ученый – природо- вед 3.Основатель первого в Рос- сии Московского универси- тета 4.Развивал атомно-молекуляр- ные представления о строе- нии веществ 5.Открыл закон сохранения массы веществ

Формулировка закона сохранения массы веществ Масса веществ, получившихся в результате реакции Закон сохранения массы веществ М.В. Ломоносова М.В. Ломоносова Следствие закона Практическая реализация Число атомов каждого элемента должно быть одинаково до и после реакции Масса веществ, вступивших в реакцию

Алгоритм составления уравнений химических реакций 1. В левой части записываются формулы веществ, которые вступают в реакцию: KOH + CuCl В правой части (после стрелки) – формулы веществ, которые получаются в результате реакции: KOH + CuCl 2 Cu(OH) 2 + KCl. 3. Затем с помощью коэффициентов уравнивается число атомов одинаковых химических элементов в правой и левой частях уравнения: 2KOH + CuCl 2 = Cu(OH) 2 + 2KCl.

Основные правила расстановки коэффициентов Расстановку коэффициентов начинают с элемента, чьих атомов в реакции участвует больше. Количество атомов кислорода до и после реакции в большинстве случаев должно быть четным. Если в реакции (обмена) участвуют сложные вещества, то расстановку коэффициентов начинают с атомов металлов или с кислотных остатков.

Н 2 О Н 2 + О 2 Расстановка коэффициентов в уравнении химической реакции 4 4: : 1 22 Коэффициент

Что показывает химическое уравнение Какие вещества вступают в реакцию. Какие вещества образуются в результате реакции. Массу реагирующих веществ и веществ, образующихся в результате химической реакции. Отношение масс реагирующих веществ и веществ, образующихся в результате химической реакции.

Итоги урока Что сегодня мы повторили на уроке из того, что вы знали? Какие основные понятия мы вспомнили? Что вы сегодня узнали нового, чему научились на уроке? С какими новыми понятиями мы познакомились на сегодняшнем уроке? Как вы считаете, каков ваш уровень усвоения изученного учебного материала? Какие вопросы вызвали наибольшее затруднение?

Задания 1.Масса колбы, в которой сожгли серу, после реакции не изменилась. В какой колбе (открытой или закрытой) проводилась реакция? 2.На весах уравновесили огарок парафиновой свечи, затем зажгли его. Как измениться положение весов через некоторое время? 3.При взаимодействии цинка массой 65 г с серой образовался сульфид цинка (ZnS) массой 97 г. Какая масса серы вступила в реакцию? 4.В реакцию вступило 9 г алюминия и 127 г йода. Какая масса йодида алюминия (Al I 3) при этом образуется?

Формула воды – Н 2 О Кальций – метал Фосфор – металл Сложное вещество состоит из разных веществ Валентность водорода равна I Плавление сахара – химическое явление Горение свечи – химическая реакция Атом химически делим Сера имеет постоянную валентность Кислород – простое вещество Морская вода – чистое вещество Нефть – это чистое вещество Сложное вещество состоит из разных хим. элементов Снег – это тело Да Нет Соль – сложное вещество С УХР СТАРТ ФИНИШ Составление уравнений химических реакций