Тепловий ефект хімічних реакцій. Екзотермічні і ендотермічні реакції. Термохімічні рівняння.

Мета:  

навчальна: познайомити учнів з поняттям «тепловий ефект хімічної реакції», термохімічні рівняння»;  розширити уявлення про хімічні реакції  на прикладі ендотермічних і екзотермічних  реакцій; формувати навички і вміння складати термохімічні  рівняння реакцій, розв’язувати задачі з їх використанням;

розвиваюча: розвивати уміння розв’язувати проблеми, доводити і спростовувати, логічно мислити;

виховна: виховувати вміння відстоювати свої погляди .

Тип уроку: комбінований

Базові поняття: тепловий ефект, термохімічне рівняння.

Обладнання: періодична система хімічних елементів, таблиця розчинності, ряд активності металів. Для демонстрації: порошок  магнію, сірники, амоній хлорид, склянка, вода, дерев’яна підставка.

Хід уроку

І. Актуалізація опорних знань.

Бесіда 

1.    За якими ознаками класифікують хімічні реакції?

2.    Які типи реакцій за кожною з цих ознак ви знаєте?

3.    Які типи реакцій ми вже  вивчили?

4.    Пригадайте ознаки хімічних реакцій. (Виділення газу, осаду, поява запаху, зміна забарвлення, виділення або поглинання  енергії)

ІІ. Мотивація навчальної діяльності.

Під час хімічних реакцій зберігається число атомів, їхня маса, але змінюються хімічні зв’язки між атомами: одні руйнуються (при цьому енергія витрачається),  інші виникають (при цьому енергія вивільняється). В результаті реакції тепло виділяється або поглинається. Саме за цією ознакою реакції поділяються на екзотермічні і ендотермічні. Познайомимося докладніше з цією класифікацією.

ІІІ. Вивчення нового матеріалу.

Розповідь вчителя з елементами бесіди.

1.     Знайдіть в підручнику на с. 95  що називається тепловим ефектом реакції?

        Тепловий ефект реакції – кількість теплоти, що виділяється чи поглинається під час хімічних реакції.

2.Пояснення схеми з демонстраціями дослідів:

а) горіння магнію – екзотермічна реакція

б) розчинення амоній хлориду  – ендотермічна реакція

Експеримент.

     Горіння магнію ( демонстрація ).

На металеву підставку насипаємо порошку магнію невеликою гіркою. На вершині гірки поміщаємо дві головки сірників і запалюємо їх, щоб надати певної теплоти для займання магнію.

-         Що спостерігається?

-         Які  теплові явища відбуваються при цьому?  [ Магній згорає з виділенням світла і тепла ]

-         Напишіть рівняння реакції:  2Mg + O2 → 2MgO

       Розчинення у воді амоній хлориду.

Змочіть водою дерев'яні підставки. Поставте на них хімічні склянки, на дні яких насипаний амоній хлорид. Додайте води об'ємом 5-7 мл. Спробуйте зняти склянку з підставки.

-         Що спостерігається ?    [ Склянка примерзає ]

-         Порівняйте результати ваших досліджень. Зробіть короткий підсумок. [ У першому випадку виділяється теплота, а в другому – поглинається ].

Класифікація реакцій за тепловим ефектом :

•Екзотермічн - відбуваються з виділенням тепла.

•Способи запису термохімічного рівняння

•2Mg + O2  → 2MgO + Q

•2Mg + O2  → 2MgO + 1205 кДж

•2Mg + O2  → 2MgO; ∆ Н ‹ 0

•2Mg + O2  → 2MgO; ∆ Н = -1205кДж

•Ендотермічні - відбуваються з поглинанням теплоти

•Способи запису термохімічного рівняння

•СаСО3 → СаО +СО2- Q

•СаСО3 → СаО +СО2-180кДж

•СаСО3 → СаО +СО2; ∆ Н › 0

•СаСО3 → СаО +СО2; ∆ Н =180 кДж

3.  Тепловий ефект  - це кількість тепла, що виділяється або поглинається під час хімічної реакції. Тепловий ефект позначається:

      а) Q – показує скільки теплоти (в кДж) виділилося або поглинулося під час реакції;

      б) ∆ Н – показує різницю між вмістом енергії у вихідних речовинах і кінцевих продуктах (ентальпія)           ∆ Н = - Q

         Тепловий ефект вимірюється в Дж або в кДж.

                          ∆Н(дельта-аш) – це величина, що виражає кількість теплоти, яка виділяється або поглинається під час хімічної реакції. Її вимірюють в Дж або кДж.

4.  Знайдіть в підручнику(с. 96) як називаються хімічні реакції, в яких зазначається тепловий ефект реакції?

         Хімічні рівняння, в яких зазначено кількість теплоти, що виділяється  або поглинається, називаються термохімічними рівняннями.

                       С + O₂ →СО₂ ; ∆Н = -393 кДж

                                                      реакція екзотермічна

                       N₂ + O₂ →2NO ; ∆Н = + 180,4 кДж

                                                        реакція ендотермічна

ІV. Закріплення набутих знань

(Колективна робота над виконанням тренувальних вправ)

1.Які з наведених реакцій є екзотермічними, а які ендотермічними:

А. FeO + CO → Fe + CO₂ + Q;

Б. СО + Н₂О →СО₂ + Н₂ ; ∆Н ‹ О;

В. СаО + Н₂О → Са(ОН)₂ + Q;

Г. СН₄ + Н₂О → СО₂ + 3Н₂ ─Q;

Д. N₂ + O₂ →2NO; ∆Н›О.

2.Записати рівняння горіння водню. Тепловий ефект реакції дорівнює 572кДж.

2Н₂ + О₂ → 2Н₂О + 572кДж

2Н₂ + О₂ → 2Н₂О; ∆Н= -572 кДж

3.До якого типу належать реакції,що відбуваються в пробірках:

Практичне значення екзотермічних процесів:

        а) реакції горіння деревини, вугілля, метану застосовують у промисловості для підтримання теплового режиму реакцій, у побуті – для обігріву приміщень;

 б) реакції окиснення білків, жирів та вуглеводів в організмі людини підтримують певну температуру тіла;

           в) повільне окиснення органічних речовин, що є в гної,  використовують у парниках, оранжереях.

Значення ендотермічних реакцій:

           а) використання у холодильних установках ;

           б) добування гашеного вапна, інших хімічних речовин.

V. Обчислення за термохімічними рівняннями №1. Скільки тепла виділиться в результаті спалювання 24г вугілля?       С + О2 → СО2 +410 кДж Розв’язок: Дано:                 24 г                   Х кДж m(С) = 24 г         С + О2 → СО2 + 410 кДж                                      12 г Q - ?                            24       Х                         24∙ 410                                    =      ;             Х =                    =  820 кДж                            12       410                           12         Відповідь:  Q = 820 кДж №2. У результаті взаємодії алюмінію масою 27 г з киснем виділилося  274,44 кДж теплоти. Скласти термохімічне рівняння. Розв’язок: Дано:                   27 г                         274,44 кДж m(Аl) = 27 г       4Аl + 3О2 → 2Al2О3 +Х кДж Q  = 274,44 кДж 4∙27 г          ∆Н - ?                      27           274,44                          4∙27 ∙ 274,44                               =                ;        Х =                   =  1097,76 кДж                     4∙27           Х                                27 Відповідь:  4Аl + 3О2 → 2Al2О3 +1097,76 кДж №3. Яка маса металу утвориться, якщо для розкладу меркурій оксиду витратилося 33,4 кДж теплоти?   2HgO →2Hg + O2 ─ 167кДж.             Розв’язок: Дано:                                 Х г                      33,4 кДж Q  = -33,4 кДж   2HgO →2Hg + O2 ─ 167кДж.                                                     2∙ 201 г          m(Hg) -?              Х       33,4                        2∙201 ∙ 33,4                                              =           ;          Х =                           =  80,4г                                     2∙201  167                             167         Відповідь: m(Hg) = 80,4г №4. Яка кількість теплоти виділиться при згорянні вуглецю масою 2,4 г , якщо термохімічне рівняння :   С + O2 →СО2 ; ∆Н = -393 кДж . Відповідь : виділиться 78,6 кДж теплоти. №5. Яка маса фосфору згоріла, якщо теплота, що виділяється в результаті реакції, становила : - 30,10 кДж . Термохімічне рівняння : 4Р + 5О2 → 2Р2О5 ; ∆Н = - 3010 кДж. Відповідь : m (Р) = 1,24 г. №6. Скласти термохімічне рівняння окиснення цинку, якщо відомо, що під час окиснення 13 г його виділилось 70,16 кДж теплоти. Відповідь:  2Zn +O2 → 2 ZnO ; ∆Н = - 701,6 кДж.  VІ. Підсумок уроку. §  Під час перебігу хімічної реакції відбувається зміна внутрішньої енергії реагуючих речовин. §  Хімічна реакція супроводжується певним тепловим ефектом – вбиранням або виділенням тепла. §  Термохімічні рівняння - це рівняння, в яких вказується тепловий (енергетичний) ефект (∆Н). §  На основі цих рівнянь можна здійснювати обчислення.  VІІ. Домашнє завдання: § 15 Впр.  3,4 с. 98 Напишіть рівняння наведених у таблиці реакцій. (додаток) Додаток Тип реакції Тепловий ефект Хімічна реакція Рівняння реакції Екзотермічна ∆Н ˂0 (негативний) 1.Окиснення (швидке і повільне) простих речовин киснем. 2.Горіння складних речовин (метану СН4, дигідрогенсульфіду Н2S). 3.Відновлення міді з купрум (ІІ) оксиду воднем. 4. Взаємодія негашеного вапна з водою. 5. Взаємодія кальцій оксиду з карбон (ІV) оксидом. 6. Взаємодія водню з киснем.  Ендотермічна ∆Н˃ 0 (позитивний) 1.Розклад води електричним струмом. 2.Розклад кальцій карбонату. 3.Розклад малахіту   Cu2(OH)2CO3. 4.Розклад купрум (ІІ) гідроксиду. 5.Взаємодія йоду І2 з воднем з утворенням гідроген йодиду НІ.