«Тепловые эффекты при растворении веществ в воде» Андронова Алина Петросян Анаит Ширманова Алина Ученицы 11 класса Руководитель: Шкурина Наталья Александровна,учи тель химии.

Рассмотреть тепловые эффекты при растворении веществ в воде. Опытным путем установить растворение каких веществ в воде сопровождается выделением теплоты (+Q), а каких поглощением (- Q). Ознакомить с исследованием одноклассников.

В каждом веществе запасено определенное количество энергии. С этим свойством веществ мы сталкиваемся уже за завтраком, обедом и ужином, как так как продукты питания позволяют нашему организму использовать энергию самых разнообразных химических соединений, содержащихся в пище. В организме эта энергия преобразуется в движение, работу, идет на поддержание постоянной (и довольно высокой!) температуры тела.

Энергия химических соединений сосредоточена главным образом в химических связях. Чтобы разрушить связь между двумя атомами, требуется ЗАТРАТИТЬ ЭНЕРГИЮ. Когда химическая связь образуется, энергия ВЫДЕЛЯЕТСЯ. Любая химическая реакция заключается в разрыве одних химических связей и образовании других.

Когда в результате химической реакции при образовании новых связей выделяется энергии БОЛЬШЕ, чем потребовалось для разрушения "старых" связей в исходных веществах, то избыток энергии высвобождается в виде тепла. Примером могут служить реакции горения. Например, природный газ (метан CH 4 ) сгорает в кислороде воздуха с выделением большого количества теплоты. Реакция даже может идти со взрывом - так много энергии заключено в этом превращении. Такие реакции называются ЭКЗОТЕРМИЧЕСКИМИ от латинского "экзо" - наружу (имея в виду выделяющуюся энергию).

В других случаях на разрушение связей в исходных веществах требуется энергии больше, чем может выделиться при образовании новых связей. Такие реакции происходят только при подводе энергии извне и называются ЭНДОТЕРМИЧЕСКИМИ (от латинского "эндо" - внутрь). Примером является образование оксида углерода (II) CO и водорода H 2 из угля и воды, которое происходит только при нагревании

Таким образом, любая химическая реакция сопровождается выделением или поглощением энергии. Чаще всего энергия выделяется или поглощается в виде теплоты (реже - в виде световой или механической энергии). Эту теплоту можно измерить. Результат измерения выражают в килоджоулях (кДж) для одного МОЛЯ реагента или (реже) для моля продукта реакции. Такая величина называется ТЕПЛОВЫМ ЭФФЕКТОМ РЕАКЦИИ. Например, тепловой эффект реакции сгорания водорода в кислороде можно выразить любым из двух уравнений: 2 H 2 (г) + O 2 (г) = 2 H 2 О(ж) кДж или H 2 (г) + 1/2 O 2 (г) = H 2 О(ж) кДж

Уравнения химических реакций, в которых вместе с реагентами и продуктами записан и тепловой эффект реакции, называются ТЕРМОХИМИЧЕСКИМИ УРАВНЕНИЯМИ

Тепловые эффекты химических реакций нужны для многих технических расчетов. Представьте себя на минуту конструктором мощной ракеты, способной выводить на орбиту космические корабли и другие полезные грузы. Самая мощная в мире российская ракета "Энергия" перед стартом на космодроме Байконур. Двигатели одной из её ступеней работают на сжиженных газах - водороде и кислороде. Допустим, вам известна работа (в кДж), которую придется затратить для доставки ракеты с грузом с поверхности Земли до орбиты, известна также работа по преодолению сопротивления воздуха и другие затраты энергии во время полета. Как рассчитать необходимый запас водорода и кислорода, которые (в сжиженном состоянии) используются в этой ракете в качестве топлива и окислителя? Без помощи теплового эффекта реакции образования воды из водорода и кислорода сделать это затруднительно. Ведь тепловой эффект - это и есть та самая энергия, которая должна вывести ракету на орбиту. В камерах сгорания ракеты эта теплота превращается в кинетическую энергию молекул раскаленного газа (пара), который вырывается из сопел и создает реактивную тягу. В химической промышленности тепловые эффекты нужны для расчета количества теплоты для нагревания реакторов, в которых идут эндотермические реакции. В энергетике с помощью теплоты сгорания топлива рассчитывают выработку тепловой энергии. Врачи-диетологи используют тепловые эффекты окисления пищевых продуктов в организме для составления правильных рационов питания не только для больных, но и для здоровых людей - спортсменов, работников различных профессий. По традиции для расчетов здесь используют не джоули, а другие энергетические единицы - калории (1 кал = 4,1868 Дж). Энергетическое содержание пищи относят к какой-нибудь массе пищевых продуктов: к 1 г, к 100 г или даже к стандартной упаковке продукта. Например, на этикетке баночки со сгущенным молоком можно прочитать такую надпись: "калорийность 320 ккал/100 г".

Раздел химии, занимающийся изучением превращения энергии в химических реакциях называется термохимией Существует два закона термохимии: 1. Закон Лавуазье-Лапласа (тепловой эффект прямой реакции всегда равен тепловому эффекту обратной реакции с противоположным знаком.) 2. Закон Г.И. Гесса (тепловой эффект реакции зависит только от начального и конечного состояния веществ и не зависит от промежуточных стадий процесса.

Таким образом, растворение-это физико - химический процесс. Растворение веществ сопровождается тепловым эффектом: выделением (+Q) или поглощением (-Q) теплоты в зависимости от природы веществ. Сам процесс растворения обусловлен взаимодействием частиц растворимого вещества и растворителя.

Опытным путем установить растворение каких веществ в воде сопровождается выделением теплоты (+Q), а каких поглощением (- Q). Материалы: ацетон, сахароза, хлорид натрия, карбонат натрия (безводный и (или) кристаллогидрат), гидрокарбонат натрия, лимонная кислота, глицерин, вода, снег. Оборудование: электронный медицинский термометр или датчик температуры из наборов цифровых датчиков школьных кабинетов химии, физики или биологии.

Во все стаканчики с данными веществами добавить воду.

6 Сахароза Хлорид натрия Карбонат натрия(безводный) Гидрокарбонат натрия Лимонная кислота Глицерин Снег

Вывод Растворение карбоната натрия (безводного) и гидрокарбоната натрия происходит с выделением тепла. Снег с водой с поглощением тепла, остальные без изменения.

Холодный снег Оборудование и материалы: полчашки снега, поваренная соль, дощечка, термометр.

1.Набрали полчашки снега. 2. Положили немного снега на дощечку. Пусть он растает, превратившись в маленькую лужицу.

3. Поставили чашку на лужицу и измерили температуру тающего снега. По теории она должна быть 0 0 С. 4. Насыпали ложку поваренной соли (NaCl) в снег и перемешали.

5. Измерили температуру. Она резко понизится до минус 18 0 С! 6. Подождали 5 минут. Температура медленно будут расти, а вот дощечка примерзнет к чашке!

Работа с одноклассниками Тест 1.При стандартных условиях теплота образования равна 0 для: а) водорода б)воды в)пероксида водорода г) алюминия. 2.Реакция, уравнение которой N2+O2=2NO-Q относится к реакциям: а)эндотермического соединения б)экзотермического соединения в)эндотермического разложения г)экзотермического разложения.

3.Эндотермической является реакция: а) горения водорода б)разложения воды в) горения углерода г)горения метана. 4.Какое определение неверно для данной реакции: 2 NaNO3 (тв.)=2 NaNO2( тв.)+ O2( г.)- Q а)гомогенная б)эндотермическая в)реакция соединения г)окислительно-восстановительная. 5.Основным законом термохимии является закон: а)Гей-Люссака б) Гесса в)Авогадро г)Пруста

12345 а,габа,вб Ответы

Вывод Результаты педагогических исследований: 1. Учащиеся поняли сущность тепловых эффектов при растворении веществ в воде. 2. Определили экзо- и эндотермические реакции. 3. Результаты теста (83% учащихся справились с заданиями теста).