МКОУ
«Новогуровская средняя общеобразовательная школа»
Тема урока:
«Тепловой
эффект химимческих реакций»
8
класс
Урок
подготовила и провела:
учитель
химии
Арсеньева
Е.Н.
рпгт Новогуровский
2011 – 2012 учебный год
Содержание
урока: Закон
сохранения энергии. Превращение энергии в ходе химических реакций.
Тепловой эффект химической реакции. Экзо– и эндотермические реакции.
Термохимические уравнения. Определение теплового эффекта химической
реакции.
Цели
урока: Обеспечить
развитие представлений учащихся о законе сохранения энергии.
Организовать деятельность учащихся по применению знаний закона сохранения
энергии в разнообразных ситуациях.
Актуализировать личностный смысл учащихся к изучению темы, помочь осознать
практическую направленность учебного материала.
Содействовать развитию у школьников научных методов познания (наблюдение,
эксперимент), химически правильной речи.
Требования
к уровню подготовки учащихся:
Знать:
* закон сохранения энергии;
* термины: тепловой эффект химической реакции, экзотермические и
эндотермические реакции, термохимическое уравнение.
Понимать: причину
появления теплового эффекта химической реакции.
Уметь:
* определять тип химических реакций по тепловому эффекту;
* составлять уравнения реакций;
* проводить вычисления теплового эффекта химической реакции.
* использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и
повседневной жизни
для:
критической оценки информации о веществах, используемых в быту;
Оценивать:
* значимость представлений о тепловом эффекте реакции для прогнозирования ее
практического осуществления;
* экологические последствия протекания экзотермических реакций;
Понимать: личную
ответственность за качество приобретаемых знаний и умений.
Проявлять:
*
уверенность в личных возможностях, самостоятельность в работе;
* способность к самоанализу, самодиагностике.
Оборудование: Учебно-электронное
пособие «Химия (8-11 классы). Виртуальная лаборатория»,
«Химия для всех – XXI»,
«Репетитор по химии Кирилла и Мефодия», компьютер,
проектор, экран.
Ход урока.
I.
Организационный момент. Сообщаю учащимся тему,
цели и задачи урока.
II.Проверка
домашнего задания.
- Мы с вами
изучаем тему «Кислород. Оксиды. Горение». И, конечно же, нельзя пройти мимо
явлений наблюдаемых при реакциях идущих с участием кислорода. Тема сегодняшнего
урока «Тепловой эффект химических реакций». Но, сначала повторим:
Фронтальный опрос класса.
-
Назовите химический знак кислорода?
-
Какое
положение занимает кислород в периодической таблице Д.И.Менделеева?
-
Какова
его Аr?
-
Назовите
валентность кислорода?
-
Каково
содержание кислорода в земной коре? В состав каких веществ входит элемент кислород?
-
Составьте
химические формулы следующих оксидов:
NaO, CaO, AlO, CO,
SO, NO, ClO.
-
Какова
химическая формула простого вещества кислорода?
-
Какова
его Мr? М?
-
Где
в природе находится кислород как простое вещество?
-
Перечислите
физические свойства кислорода.
-
Перечислите
химические свойства кислорода.
-
Закончите
следующие уравнения химических реакций:
Cu + O2 à … ; S +O2 à … ; CH4 + O2
à … + … ; H2S
+ O2 à … + … .
-
Какие
из них относятся к реакциям окисления, а какие к реакциям горения?
-
По
каким признакам вы это определили?
III.
Объяснение нового материала.
- Да,
действительно, в результате реакций горения выделяется свет и тепло, которые мы
можем увидеть и почувствовать. В результате некоторых других химических реакций
теплота, наоборот, затрачивается или поглощается, и мы можем почувствовать
понижение температуры. В этом случае мы можем говорить также о выделении
или поглощении энергии.
В
каждом веществе запасено определенное количество энергии. С этим свойством
веществ мы сталкиваемся уже за завтраком, обедом или ужином, 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 CH4) сгорает
в кислороде воздуха с выделением большого количества теплоты (сайд.). 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 H2 из
угля и воды, которое происходит только при нагревании (слайд ).
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 (слайд):
2 H2(г) + O2(г) = 2 H2О(ж) +
572 кДж
или
H2(г) + 1/2 O2(г) = H2О(ж) +
286 кДж
Оба
уравнения одинаково правильны и оба выражают тепловой эффект экзотермической
реакции образования воды из водорода и кислорода. Первое - на 1 моль
использованного кислорода, а второе - на 1 моль сгоревшего водорода
или на 1 моль образовавшейся воды.
Значки
(г), (ж) обозначают газообразное и жидкое состояние веществ. Встречаются также
обозначения (тв) или (к) - твердое, кристаллическое вещество,
(водн) - растворенное в воде вещество и т.д.
Обозначение
агрегатного состояния вещества имеет важное значение.
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 (слайд).
Рис. 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 теплот 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).
Решение задач по термохимическим уравнениям реакций.
Алгоритм решения:
а)
Прочитать внимательно задачу.
б)
Составить термохимическое уравнение.
в)
Перенести данные из условия в уравнение.
г)
Найти по уравнению массу или количество вещества.
д)
Составить и решить пропорцию.
е)
Записать ответ.
Задача 1. Определите количество теплоты, которое
выделится при образовании 120 г MgO в результате
реакции горения магния, с помощью термохимического уравнения.
2 Mg + O2 = 2MgO +
1204 кДж
Дано:
m (Mg0) =
120г
Найти:
Q1 -?
|
Решение:
1)
Определяем количества оксида магния, используя формулу для нахождения
количества вещества через массу.
n = m / M
n(MgO) =
120г/ 40 г/моль = 3 моль
2) Составляем пропорцию с учетом коэффициентов в уравнении
реакции
По
уравнению 2 моля MgO - 1204
кДж
По
условию 3 моля MgO - Q1
|
Отсюда
|
|
3
моль* 1204кДж
|
|
Q1
|
=
|
-----------------------
|
= 1803
кДж
|
|
|
2моль
|
|
Ответ:
при образовании 120г оксида магния выделится 1803 кДж энергии.
Задача
2. В
результате реакции, термохимическое уравнение которой
2 C2H2+ 5O2 = 4CO2 +2H2O +
2610 кДж
выделилось 652,5 кДж теплоты. Определите массу сгоревшего ацетилена.
Дано:
Q1 =
652,5 кДж
Найти:
m(C2H2)-?
|
Решение:
1)
Установим пропорциональные отношения между количеством вещества ацетилена и
количеством теплоты.
По
уравнению 2 моль C2H2_---------- 2610
кДж
По
условию х
моль ---------- 652,5
кДж
Решаем
пропорцию
|
|
2
моль* 652,5кДж
|
|
х
|
=
|
-----------------------
|
= 0,5
моль
|
|
|
2610
кДж
|
|
2)
Определяем массу ацетилена по формуле m= n * M
m =
0,5 моль * 26 г/моль = 13 г.
|
Ответ:
масса сгоревшего ацетилена 13 г.
Задача
3. В результате горения 48 г метана выделилось 2406 кДж теплоты.
Составьте
термохимическое уравнение этой реакции.
Дано:
m(CH4)= 48г
Q1 =
2406 кДж
Найти:
Q -?
|
Решение:
1.
Запишем уравнение реакции горения метана в общем виде
CH4+ 2O2 = CO2 +2H2O + Q
2.
Определим количество 48 г метана
n = m / M
n(CH4) = 48г/
16 г/моль = 3 моль
3. Составляем пропорцию с учетом коэффициентов в уравнении
реакции
По
условию 3моля CH4 - 2406
кДж
По
уравнению 1 моль CH4 - Q
Решаем
пропорцию
|
|
1
моль* 2406 кДж
|
|
х
|
=
|
-----------------------
|
= 802
кДж
|
|
|
3
моля
|
|
Ответ: термохимическое
уравнение реакции горения метана
CH4+ 2O2 = CO2 +2H2O + 802 кДж
|
Решите
самостоятельно:
Задача
4. Сколько выделится теплоты на ведро (10 кг) угля, если известно,
что тепловой эффект
реакции горения угля выражается следующим термохимическим уравнением:
С + О2 —>
CO2 + 394 кДж?
Дано:
Р е ш е н и е
m(C)
= 10 кг, или 104 г, M(С) = 12
г/моль.
Q =
394 кДж.
Составляем пропорцию:
12 г С – 394 кДж,
104 г С – х кДж;
х =
328 333,3 кДж.
О
т в е т. При сгорании ведра угля выделится 328 333,3 кДж теплоты.
IV.Подведение
итогов.
-
Что происходит с энергией при химических реакциях?
-
Что происходит с энергией при разрыве химических связей?
-
Что происходит с энергией при образовании химических связей?
-
Что мы можем наблюдать при выделении энергии (теплоты)?
-
Как называются реакции, идущие с выделением теплоты?
-
Что мы можем наблюдать при поглощении энергии (теплоты)?
-
Как называются реакции, идущие с поглощением теплоты?
-
Как называется теплота (энергия) образующаяся при химических
реакциях?
-
Как записать в уравнение химической реакции выделяющуюся теплоту?
Поглощающуюся теплоту?
-
Для чего необходимо знать тепловой эффект химической реакции?
V.Домашнее задание.
§23 –
учить и пересказывать, учить записи в тетради, вопросы 11-13 (устно), задачи 1,
2 на стр.69.
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.