Реакционная способность 1.1 · Измерение изменения энтальпии

Этот раздаточный материал охватывает выбранные темы SL для курса, впервые оцениваемого в 2025; он не является полным syllabus (учебной программой).

Предварительные требования: читать указанные количества и единицы, использовать арифметику и моделированные условия ниже.

Примеры являются оригинальными и вымышленными: они не представляют собой реальные измерения или реальные студенческие исследования.

Что могло бы объяснить это наблюдение?

• Чашка нагревается при реакции двух растворов. Повышение температуры измеряет энергию, переданную окружающей среде; оно напрямую не равно изменению энтальпии.

Постройте модель

• Экзотермические реакции передают энергию в окружающую среду.
• Эндотермические реакции поглощают энергию из окружающей среды.
• Разрыв связей требует затрат энергии; образование связей выделяет энергию.
• экзотермический: передача энергии в окружающую среду.
• энтальпия: тепловой эффект при постоянном давлении для указанного процесса.

Выберите доказательства для проверки гипотезы

• Используйте формулу: переданная энергия = масса × удельная теплоёмкость × изменение температуры.
• Переведите джоули в килоджоули перед делением на количество вещества в реакции.
• Экзотермическое изменение энтальпии имеет отрицательный знак.

В лаборатории: используйте теплоизоляцию и крышку, измеряйте начальные температуры последовательно, перемешивайте и записывайте зависимость температуры от времени. Оцените температуру реакции с помощью соответствующей экстраполяции, а не игнорируя теплопотери во время измерений.

Работайте с известными величинами

• Дано: 100 г раствора нагрелись на 5.0 °C; удельная теплоёмкость составляет 4.18 Дж на грамм на градус. q = mcΔT. q = 100 × 4.18 × 5.0 = 2,090 Дж = 2.09 кДж.
• Если реагирует 0.050 моль, ΔH = -q/n = -2.09/0.050 = -41.8 кДж на моль.

Ваша очередь: 50 г воды нагрелись на 4 °C. Используйте c = 4.2 Дж на грамм на градус, чтобы найти q.

Проверьте вывод и его границы применимости

• Потери тепла обычно снижают наблюдаемое повышение температуры.
• Раствор, получивший тепло, и реакция, отдавшая тепло, имеют противоположные знаки.

Неверно: Разрыв связей выделяет энергию. Разрыв связей — эндотермический процесс, он требует энергии. Образование связей выделяет энергию. Путаница между ними меняет знак всех расчётов энергии.

Ключевые моменты:

• Экзотермические реакции передают энергию окружающей среде.
• Используйте формулу: переданная энергия = масса × удельная теплоёмкость × изменение температуры.
• Обратите внимание: потери тепла обычно снижают наблюдаемое повышение температуры.

Запишите от 756 Дж и минус 37.8 кДж на моль

• 60 g of solution rises by 3 degrees. Use c = 4.2 J per gram per degree. 0.020 mol reacts.
• Найдите q и изменение энтальпии на моль. Разрыв связей требует энергии.