10 жаратылыстану-математика бағытындағы 10-сыныбына арналған оқулық 1-бөлім

1-мысал. Біріншісінде 522 г барий нитраты бар, ал екіншісінде 500 г калий сульфаты бар ерітінділерді араластырғаннан кейін түзілген тұнбаның массасын есептеңдер.

Берілгені:


m(Ba(NO₃)₂) = 522 г m(K₂SO₄) = 500 г
Табу керек:
m(BaSO₄) = ?


Шешуі:

1. 
   Реакция теңдеуін жазып, берілген затты және табуға тиіс заттың астын сызамыз. Теңдеудегі асты сызылған заттардың барлығының зат мөлшерін формулалардың астына жазамыз.
   

Ba(NO₃)₂ + K₂SO₄ → 2KNO₃ + BaSO₄↓

1 моль 1 моль 1 моль

M(Ba(NO₃)₂) = 261г/моль;


М(K₂SO₄) = 174 г/моль;


М(BaSO₄) = 233 г/моль.

2. 
   Формула бойынша бастапқы заттар­дың әрқайсысының зат мөлшерін анықтаймыз:
   

n = _M^m ;
522 г
^n(Ba(NO3⁾2^{) =} _{261 г/моль} ^{= 2 моль;}

500 г
^n(K2^SO4^{) =} _{174 г/моль} ^{= 2,9 моль.}

3. 
   Теңдеудің үстіне берілген заттардың зат мөлшерін жазып, тұнбаның үстіне х таңбасын қоямыз.
   

2 моль 2,9 моль x

Ba(NO₃)₂ + K₂SO₄ → 2KNO₃ + BaSO₄↓

1 моль 1 моль 1 моль

114

4. 
   Заттардың қайсысы артық мөлшерде екенін табу үшін бөлшектерді салыстыру керек:
   

²₁ < ²₁^,9 → K₂SO₄ артық мөлшерде алынған. Есепті аз мөлшерде алынған Ba(NO₃)₂ арқылы шығарамыз.

5. 
   Пропорция құрамыз: ²₁ = ^x₁ , х = 2 моль.
   

5. 
   Тұнбаның массасы белгісіз, сондықтан зат мөлшерін қолданып, формула бойынша массаны есептейміз: m = n · M.
   

m(BaSO₄) = 2 моль · 233 г/моль = 466 г.


Жауабы: m(BaSO₄) = 466 г.

“Артық және кем” мөлшердегі есептерді шығаруда қай зат артық мөлшерде алынғанын анықтау қажет. Реакция өнімінің массасы немесе көлемі кем мөлшерде алынған зат бойынша есептеледі. Себебі зат кем (аз) мөлшерде реакцияға толық түседі.

•1.	Массасы 47 г калий оксиді 40 г азот қышқылы ерітіндісімен әрекеттесті. Түзілген
•2.	калий нитратының массасын есептеңдер.	Жауабы: 60,6 г.
	Зат мөлшері 0,1 моль магний оксиді 15 г азот қышқылы ерітіндісімен әрекеттесті.
•3.	Алынған тұздың массасын есептеңдер.	Жауабы: 14,8 г.
	Массасы 7,3 г хлорсутек пен 5,6 л (қ.ж.) аммиак әрекеттескенде түзілген тұздың
•4.	массасын есептеңдер.	Жауабы: 10,7 г.
	Массасы 13 г мырыш 30 г күкірт қышқылымен әрекеттескенде бөлінген сутектің
•5.	көлемін (қ.ж.) есептеңдер.	Жауабы: 4,48 л.
	Массасы 24 г көмірді жағу үшін 67,2 л (қ.ж.) оттек жұмсалды. Түзілген көмірқышқыл
•6.	газының көлемін есептеңдер.	Жауабы: 44,8 л.
	Массасы 19,6 г мыс (ІІ) гидроксидін термиялық айырғанда түзілген мыс оксидін
•7*.	тотықсыздандыру үшін қанша көлем (қ.ж.) сутек қажет?	Жауабы: 4,48 л.
	Массасы 12,8 г металл 60%-дық азот қышқылының артық мөлшерімен әрекеттескенде
	8,96 л (қ.ж.) қоңыр түсті газ және құрамында металдың тотығу дәрежесі +2 болатын
•8.	тұз түзіледі. Металды анықтаңдар.
	Массасы 3,7 г кальций гидроксидінің сулы ерітіндісіне көлемі 1,68 л (қ.ж.) көміртек
	(IV) оксидін сіңірді. Түзілген тұнбаның массасын анықтаңдар.
•9*.	Жауабы: m (CaCO3) = 2,5 г.
	Массасы 8 г күкіртті 10,5 г темірмен қосып қыздырды. Алынған өнімді артық
	мөлшердегі тұз қышқылының ерітіндісімен өңдеді. Түзілген газ көлемін (қ.ж.)
	анықтаңдар.	Жауабы: 5,6 л.

115

V тарау


ТЕРМОДИНАМИКАҒА
КІРІСПЕ
V

тарау

ТЕРМОДИНАМИКАҒА
КІРІСПЕ
§ 28. ІШКІ ЭНЕРГИЯ МЕН ЭНТАЛЬПИЯ

Бүгінгі сабақта:

• 
  ішкі энергия мен энтальпияның өзгерісі жылу эффектісі екенін түсінетін боламыз
  

Тірек ұғымдар
Кез келген реакцияның жүретінін немесе жүрмейтінін алдын ала білу — химиктердің алдында тұрған басты міндеттердің бірі. Әрине, кез келген реакцияның теңдеуін қағазға жазуға болады, бірақ ол реакция іс жүзінде жүре ме әлде жүрмей ме?

Мына екі реакцияны қарастырайық:

1. 
   әктасты өртеу:
   

• 
  Ішкі энергия
  

• 
  Энтальпия
  

• 
  Жылу эффектісі
  

2. 
   Су құрамынан
   

СаСО₃ → СаО + СО₂↑

Бұл процесс жүзеге асу үшін әктасты жоғары температурада қыздыру керек. Демек реакция жоғары температурада жүреді.

сутекті мыстың көмегімен тотықсыздандыру:

Сu + Н₂О →

Бұл реакцияны ешқандай жағдайда жүзеге асыру мүмкін емес! Реакцияның жүру мүмкіндігін эксперимент арқылы тексеру, әрине, қиын әрі тиімді де емес. Бірақ бұл сұраққа теориялық тұрғыдан термодинамиканың заңдарына сүйеніп жауап беруге болады. Табиғаттың маңызды заңдарының бірі (термодинамиканың бірінші заңы) — энергияның сақталу заңы: энергия жоқтан пайда болмайды және жоғалып та кетпейді, тек бір түрден екінші түрге ауысады. Жалпы алғанда кез келген дененің энергиясы: кинетикалық, потенциалдық, ішкі деп бөлінетін негізгі үш түрінен құралады. Химиялық реакция үшін осы энергиялардың қайсысы маңызды десек, әрине, ішкі энергия! Оның кейбір жақтарын (аспектілерін) қарастырайық.

Ішкі энергия. Әртүрлі заттар әрекеттескенде жылудың бөлінуі (мы-салы, метанның жануы), осы заттардың (метан мен оттектің) өзінің жасырын энергиясы болады деген ойға жетелейді. Химиялық реакция­ лар мен физикалық құбылыстар (судың конденсациясы) нәтижесінде бөлінетін заттардың жасырын энергиясы ішкі энергия деп аталады, ол U әрпімен белгіленеді. Химиялық өзгерістер кезінде заттардағы

118

энергияның бір бөлігі бөлінеді. Химиялық реакция кезінде түзілген жылу мөлшерін, яғни реакцияның жылу эффектісін өлшей отырып, энергия қорының өзгерісін байқаймыз.

Кез келген затты құрайтын атомдар немесе молекулалар ретсіз қозғалады. Сондықтан әр бөлшектің кинетикалық энергиясы Е_k бо-лады.

Сонымен қатар зат бөлшектері бір-бірімен электрлік тартылу және тебілу күштерімен, яғни ядролық күштермен әрекеттеседі. Ендеше, затты құрайтын барлық бөлшектер тағы потенциалдық энергияға Е_n ие.

Бөлшектердің жылулық қозғалысы мен олардың өзара әсерінің потенциалдық энергиясы бірігіп энергияның жаңа түрі ішкі энергия­ ны құрайды, әрине, бұл дененің механикалық энергиясынан бөлек. Сонымен заттың (жүйенің) ішкі энергиясы U осы затты құрайтын барлық бөлшектердің энергиясы, ол кинетикалық және потенциалдық энергиялардан тұрады:

U = ∑ Е_k + ∑ Е_n

Ішкі энергия сонымен қатар электрондардың, протондардың ней­

трондардың­ қозғалысы мен өзара әрекеттесу энергиясы (47-сурет).