Основы термодинамики: тепловой эффект химической реакции

Что такое тепловой эффект реакции

Тепловой эффект — это количество теплоты, которое выделяется или поглощается в ходе химической реакции при постоянном давлении или объёме. Обозначается: Q или ΔH (энтальпия реакции). Единицы: кДж или Дж.

Мисал: $120 = 2^3 \times 3 \times 5$

Эндотермические и экзотермические реакции

• Экзотермическая — $Q > 0$ (тепло выделяется). Пример: $C + O_2 \rightarrow CO_2 + 393$ кДж. Признаки: Повышение температуры среды.
• Эндотермическая — $Q < 0$ (тепло поглощается). Пример: $CaCO_3 \rightarrow CaO + CO_2 - 178$ кДж. Признаки: Понижение температуры среды.

Энтальпия (ΔH)

• ΔH < 0 — экзотермическая реакция (тепло выделяется).
• ΔH > 0 — эндотермическая реакция (тепло поглощается).

Тепловой эффект и уравнение реакции

Уравнения реакций с тепловым эффектом записываются так: $C + O_2 \rightarrow CO_2 + 393 \text{ кДж}$ или $ΔH = -393 \text{ кДж}$. Минус перед ΔH означает выделение тепла.

Закон Гесса

Формулировка: Тепловой эффект химической реакции зависит только от начального и конечного состояния системы и не зависит от пути, по которому протекла реакция. Это значит: если реакция протекает в несколько стадий, то: $ΔH_{\text{общ}} = ΔH_1 + ΔH_2 + ... + ΔH_n$.

Стандартная теплота образования

Теплота образования — тепловой эффект реакции образования 1 моль вещества из простых веществ в стандартных условиях (298 К, 1 атм). Обозначается: ΔH°ₒб.

Сводная таблица для запоминания

• ΔH — экзотермическая: < 0; эндотермическая: > 0.
• Q — экзотермическая: выделяется; эндотермическая: поглощается.
• Температура среды — экзотермическая: ↑; эндотермическая: ↓.
• Примеры — экзотермическая: горение, нейтрализация; эндотермическая: разложение, фотосинтез.

Примеры заданий ОРТ

1. При сгорании метана выделяется 890 кДж. Определи тип реакции. Экзотермическая (ΔH < 0).

2. Разложение $CaCO_3$ — это реакция: Эндотермическая (поглощение тепла).