Химия и опазване на околната среда · 10 клас · урок 1 от 3

Топлинен ефект; екзо- и ендотермични процеси; закон на Хес

При химичните реакции се отделя или поглъща енергия, най-често под формата на топлина. Реакциите, при които се отделя топлина, са екзотермични (ΔH 0). Топлинният ефект се записва в термохимичното уравнение и зависи от количеството и агрегатното състояние на веществата. Според закона на Хес топлинният ефект зависи само от началното и крайното състояние, а не от пътя, по който протича процесът.

Работен лист за печат

Какво да запомним

  • Екзотермична реакция: ΔH 0 (топлина се поглъща).
  • Термохимично уравнение: химично уравнение с посочен топлинен ефект и агрегатни състояния.
  • Топлинният ефект е пропорционален на количеството вещество.
  • Закон на Хес (Г. Хес, 1840 г.): ΔH не зависи от пътя на процеса.
  • Обратната реакция има същия топлинен ефект с обратен знак.

Пример

CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O, ΔH = −890 kJ. При изгаряне на 32 g метан (2 mol) се отделят 2 · 890 = 1780 kJ.

Проверете се: 20 въпроса

Натиснете въпроса, за да видите верния отговор и обяснението.

  1. Какъв е знакът на изменението на енталпията ΔH при екзотермична реакция?
    • отрицателен
    • положителен
    • равен на нула
    • зависи от катализатора

    Отговор: ΔH < 0

    При екзотермична реакция системата отдава топлина на околната среда, затова енталпията ѝ намалява.

  2. Как се нарича химично уравнение, в което е записан и топлинният ефект на реакцията?
    • йонно уравнение
    • термохимично уравнение
    • електронен баланс
    • структурна формула

    Отговор: термохимично уравнение

    В термохимичното уравнение се посочват агрегатните състояния и ΔH (или Q) на реакцията.

  3. 2H2(g) + O2(g) → 2H2O(l), ΔH = −572 kJ. Колко топлина се отделя при изгаряне на 4 g водород?
    • 286 kJ
    • 572 kJ
    • 1144 kJ
    • 143 kJ

    Отговор: 572 kJ

    n(H2) = 4 g : 2 g/mol = 2 mol, точно колкото е в уравнението, затова Q = 572 kJ.

  4. CaCO3 → CaO + CO2, ΔH = +178 kJ. Колко топлина е нужна за разлагане на 50 g CaCO3?
    • 178 kJ
    • 356 kJ
    • 89 kJ
    • 44,5 kJ

    Отговор: 89 kJ

    M(CaCO3) = 100 g/mol, n = 0,5 mol, Q = 0,5 · 178 = 89 kJ.

  5. CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O, ΔH = −890 kJ. Какъв обем метан (н.у.) трябва да изгори, за да се отделят 445 kJ?
    • 22,4 L
    • 5,6 L
    • 11,2 L
    • 44,8 L

    Отговор: 11,2 L

    445 kJ са половината от 890 kJ, значи изгаря 0,5 mol CH4, т.е. 0,5 · 22,4 = 11,2 L.

  6. Какъв е знакът на ΔH при ендотермична реакция?
    • ΔH < 0
    • ΔH > 0
    • ΔH = 0
    • Може да е всякакъв

    Отговор: ΔH > 0

    При ендотермичните реакции системата поглъща топлина и енталпията ѝ нараства.

  7. Кой процес е екзотермичен?
    • Разлагането на варовика
    • Електролизата на водата
    • Разлагането на KMnO4 при нагряване
    • Гасенето на вар (CaO + H2O)

    Отговор: Гасенето на вар (CaO + H2O)

    При гасене на негасена вар с вода се отделя много топлина.

  8. Защо в термохимичните уравнения се отбелязва агрегатното състояние на веществата?
    • Топлинният ефект зависи от агрегатното състояние
    • За да се изравни уравнението
    • За да се определи скоростта
    • Това е само по традиция

    Отговор: Топлинният ефект зависи от агрегатното състояние

    Например при образуване на течна вода се отделя повече топлина, отколкото при образуване на водна пара.

  9. S + O2 → SO2, ΔH = −297 kJ. Колко топлина се отделя при изгаряне на 8 g сяра? (S = 32)
    • 148,5 kJ
    • 297 kJ
    • 74,25 kJ
    • 37,1 kJ

    Отговор: 74,25 kJ

    8 g сяра са 0,25 mol; 0,25 · 297 = 74,25 kJ.

  10. C2H5OH + 3O2 → 2CO2 + 3H2O, ΔH = −1370 kJ. Колко грама етанол трябва да изгорят, за да се отделят 685 kJ? (C2H5OH = 46)
    • 46 g
    • 11,5 g
    • 23 g
    • 92 g

    Отговор: 23 g

    685 kJ са половината от 1370 kJ, значи изгарят 0,5 mol етанол, т.е. 23 g.

  11. Кой учен формулира основния закон на термохимията за топлинния ефект на реакциите (1840 г.)?
    • Герман Хес
    • Анри Льо Шателие
    • Антоан Лавоазие
    • Амедео Авогадро

    Отговор: Герман Хес

    Законът на Хес е формулиран през 1840 г. и е следствие от закона за запазване на енергията.

  12. Според закона на Хес топлинният ефект на реакцията НЕ зависи от:
    • вида на изходните вещества
    • вида на крайните продукти
    • количеството на реагиращите вещества
    • пътя (междинните етапи) на процеса

    Отговор: от пътя на процеса

    Топлинният ефект зависи само от началното и крайното състояние на системата.

  13. C + O2 → CO2, ΔH1 = −394 kJ; CO + ½O2 → CO2, ΔH2 = −283 kJ. Колко е ΔH на реакцията C + ½O2 → CO?
    • −677 kJ
    • +111 kJ
    • −111 kJ
    • −283 kJ

    Отговор: −111 kJ

    Изваждаме второто уравнение от първото: ΔH = −394 − (−283) = −111 kJ.

  14. За реакцията A → B ΔH = −100 kJ. Какъв е топлинният ефект на обратната реакция B → A?
    • −100 kJ
    • 0 kJ
    • +200 kJ
    • +100 kJ

    Отговор: +100 kJ

    Топлинните ефекти на правата и обратната реакция са равни по стойност и противоположни по знак.

  15. S + O2 → SO2, ΔH1 = −297 kJ; SO2 + ½O2 → SO3, ΔH2 = −99 kJ. Колко е ΔH на реакцията S + 1½O2 → SO3?
    • −396 kJ
    • −198 kJ
    • +396 kJ
    • −297 kJ

    Отговор: −396 kJ

    Двете уравнения се събират: ΔH = −297 + (−99) = −396 kJ.

  16. Как се нарича топлинният ефект при получаване на 1 mol вещество от прости вещества?
    • Енталпия на образуване
    • Енталпия на изгаряне
    • Енталпия на неутрализация
    • Енергия на активиране

    Отговор: Енталпия на образуване

    Енталпията на образуване се отнася за 1 mol съединение, получено от простите вещества.

  17. Реакция протича в два етапа с ΔH1 = −50 kJ и ΔH2 = −30 kJ. Какъв е общият топлинен ефект?
    • −20 kJ
    • +80 kJ
    • −1500 kJ
    • −80 kJ

    Отговор: −80 kJ

    Според закона на Хес ΔH = ΔH1 + ΔH2 = −50 + (−30) = −80 kJ.

  18. A → B, ΔH = +40 kJ; B → C, ΔH = −70 kJ. Колко е ΔH на реакцията A → C?
    • +110 kJ
    • −30 kJ
    • −110 kJ
    • +30 kJ

    Отговор: −30 kJ

    ΔH = +40 + (−70) = −30 kJ.

  19. 2H2 + O2 → 2H2O(l), ΔH = −572 kJ. Колко е ΔH на реакцията H2O(l) → H2 + ½O2?
    • −286 kJ
    • +286 kJ
    • +572 kJ
    • −572 kJ

    Отговор: +286 kJ

    За 1 mol вода ΔH е −286 kJ; при обратната реакция знакът се сменя: +286 kJ.

  20. ΔHf: CO2 −394, H2O(l) −286, C2H4 +52 kJ/mol. Колко е ΔH на C2H4 + 3O2 → 2CO2 + 2H2O(l)?
    • −1308 kJ
    • −1360 kJ
    • −628 kJ
    • −1412 kJ

    Отговор: −1412 kJ

    ΔH = [2 · (−394) + 2 · (−286)] − (+52) = −1360 − 52 = −1412 kJ.