| Базовый | Дополнительно |
|---|---|
| 1 Утверждать, что экзотермическая реакция передает тепловую энергию окружающей среде, приводя к повышению температуры окружающей среды | 4 Утверждать, что передача тепловой энергии во время реакции называется энтальпией реакции, $\Delta H$. $\Delta H$ является отрицательной для экзотермических реакций и положительной для эндотермических реакций |
| 2 Утверждать, что эндотермическая реакция поглощает тепловую энергию из окружающей среды, приводя к понижению температуры окружающей среды | |
| 5 Определять энергию активации, $E_a$, как минимальную энергию, которой должны обладать сталкивающиеся частицы для того, чтобы вступить в реакцию | |
| 3 Интерпретировать диаграммы хода реакции, показывающие экзотермические и эндотермические реакции | 6 Рисовать и подписывать диаграммы хода реакции для экзотермических и эндотермических реакций, используя предоставленную информацию, включая: (a) реагенты (b) продукты (c) энтальпию реакции, $\Delta H$ (d) энергию активации, $E_a$ |
| 7 Утверждать, что разрыв связей является эндотермическим процессом, а образование связей — экзотермическим процессом, и объяснять энтальпию реакции с точки зрения разрыва и образования связей | |
| 8 Рассчитывать энтальпию реакции, используя энергии связей |
Химическая энергетика
Химия IGCSE · Тема 5
5:51
Энергетика
Щелкните неоновой палочкой, и она засветится. Возьмите согреватель, и он нагреется. Откройте пакет с мгновенным охлаждением, и он станет ледяным. В каждом случае происходит химическая реакция…
Английское озвучивание · Английский + китайские субтитры (встроенные)
5.1
Экзотермические и эндотермические реакции
Программа
Источник: Программа Cambridge International
В каждой химической реакции происходит перенос энергии. Реакция либо экзотермическая, либо эндотермическая, в зависимости от направления потока энергии.
- Экзотермическая реакция выделяет тепловую энергию в окружающую среду. Поэтому температура окружающей среды повышается.
- Эндотермическая реакция поглощает тепловую энергию из окружающей среды. Поэтому температура окружающей среды понижается.
Примерами экзотермических реакций являются горение (сжигание топлива) и нейтрализация (реакция кислоты со щёлочью). Примером эндотермической реакции является термическое разложение соединения (расщепление под действием тепла).
Исследовать
Экзотермические & эндотермические
ΔH = продукты − исходные вещества
Экзотермическая реакция переходит в продукты с более низкой энергией (выделяет тепло); эндотермическая поднимается к более высоким.
Словарь
Тренировать
| English | Русский |
|---|---|
| exothermic reaction/eɡzəˈðɜːmɪk rɪˈækʃn/ | экзотермической реакции |
| thermal energy/ˈθɜːml ˈenədʒi/ | тепловую энергию |
| surroundings/səˈraʊndɪŋz/ | окружающую среду |
| endothermic reaction/ˌendəʊˈθɜːmɪk rɪˈækʃn/ | эндотермической реакции |
| combustion/kəmˈbʌstʃn/ | горение |
| neutralisation/ˌnjuːtrəlaɪˈzeɪʃn/ | 中和反应 (нейтрализация) |
| decomposition/ˌdiːkɒmpəˈzɪʃn/ | разложение |
| enthalpy change/enˈθælpi tʃeɪndʒ/ | энтальпия реакции (изменение энтальпии) |
| activation energy/ˌæktɪˈveɪʃn ˈenədʒi/ | энергия активации |
| colliding/kəˈlaɪdɪŋ/ | сталкивание |
| particles/ˈpɑːtɪklz/ | частиц |
| reaction pathway diagram/rɪˈækʃn ˈpæθweɪ ˈdaɪəɡræm/ | диаграмма пути химической реакции |
| reactants/rɪˈæktənts/ | реагенты |
| products/ˈprɒdʌkts/ | продукты |
| bond breaking/bɒnd ˈbreɪkɪŋ/ | разрыв связей |
| bond making/bɒnd ˈmeɪkɪŋ/ | образование связей |
5.1
Изменение энтальпии, ΔH
Количество тепловой энергии, передаваемое в ходе реакции, называется энтропийным изменением (энтальпией). Оно обозначается как $\Delta H$ и имеет следующие знаки:
- $\Delta H$ отрицательное для экзотермической реакции, так как энергия покидает вещества.
- $\Delta H$ положительное для эндотермической реакции, так как энергия поглощается.
5.1
Энергия активации
Частицы реагируют не каждый раз при столкновении. Энергия активации ($E_a$) — это минимальное количество энергии, которым должны обладать столкнувшиеся частицы, чтобы可能发生 реакция. Это похоже на холм, который частицам нужно преодолеть, чтобы началась реакция.
Исследовать
Энергия активации
Ea = энергетический барьер
Каждая реакция должна преодолеть барьер энергии активации, прежде чем образуются продукты.
5.1
Диаграммы пути реакции
Диаграмма пути реакции показывает, как изменяется энергия в ходе реакции. Энергия откладывается по вертикальной оси, а ход реакции — по горизонтальной.
- Линия начинается с уровня энергии реагентов.
- Она поднимается через «холм» — высота этого холма равна энергии активации $E_a$.
- Затем она опускается или поднимается до уровня энергии продуктов.
- Разница между уровнем реагентов и уровнем продуктов составляет энтальпию $\Delta H$.
Для экзотермической реакции продукты находятся ниже реагентов, поэтому энергия выделяется, а $\Delta H$ отрицательное.
Для эндотермической реакции продукты находятся выше реагентов, поэтому энергия поглощается, а $\Delta H$ положительное.
Исследовать
Диаграммы путей реакций
Перетащите ΔH и энергию активации. Экзотермическая реакция выделяет энергию; эндотермическая поглощает её; горб — это энергетический барьер.
5.1
Связи и энергия
Реакция включает разрыв связей в реагентах и образование новых связей в продуктах.
- Разрыв связи требует энергии, поэтому это эндотермический этап.
- Образование связи выделяет энергию, поэтому это экзотермический этап.
Энергия связи — это энергия, необходимая для разрыва одного моля определённой связи. Используя энергии связей, можно найти энтальпию:
$$\Delta H = (\text{energy to break all bonds}) - (\text{energy released making all bonds})$$
Если при образовании связей выделяется больше энергии, чем поглощается при их разрыве, реакция экзотермическая ($\Delta H$ отрицательная). Если выделяется меньше, реакция эндотермическая ($\Delta H$ положительная).
Разобранный пример
Для реакции $\text{H}_2 + \text{Cl}_2 \rightarrow 2\text{HCl}$ используйте эти энергии связей (в кДж/моль): H–H $= 436$, Cl–Cl $= 242$, H–Cl $= 431$.
Разорванные связи: одна H–H и одна Cl–Cl $= 436 + 242 = 678$.
Образованные связи: две H–Cl $= 2 \times 431 = 862$.
$$\Delta H = 678 - 862 = -184 \text{ кДж/моль}$$
Ответ отрицательный, значит, эта реакция экзотермическая.
Словарь
Тренировать
| English | Русский |
|---|---|
| bond energy/bɒnd ˈenədʒi/ | энергия связи |
5.1
Советы для экзамена
- Экзотермическая реакция выделяет тепло, поэтому окружающая среда нагревается, а $\Delta H$ отрицательное; эндотермическая поглощает тепло, поэтому окружающая среда охлаждается, а $\Delta H$ положительное.
- Разрыв связи требует энергии (эндотермически); образование связи выделяет энергию (экзотермически). Используйте $\Delta H = (\text{energy to break bonds}) - (\text{energy released making bonds})$.
- Если при образовании связей выделяется больше энергии, чем расходуется на их разрыв, реакция экзотермическая. Всегда проверяйте знак конечного ответа.
- На диаграмме пути реакции экзотермическая реакция заканчивается ниже, чем начинается; эндотермическая — выше. Высота холма — это энергия активации.
Интерактивные уроки по этой теме
Пройдите его шаг за шагом с упражнениями мгновенной проверки.