Школьный этап · 9 класс
Задание № 12
2023/24 · группа 4 · страница 29
Условие
Общее условие:
Для сваривания различных металлических частей (например, трамвайных
рельсов) нередко используется термитная смесь. Одним из наиболее
распространенных вариантов такой смеси является железный термит,
состоящий из стехиометрической смеси оксида железа (III) и порошка
алюминия. Количество теплоты, теплоемкость и изменение температуры
связаны между собой соотношениями Q = C ∙ Δt, где Q — количество теплоты,
сообщенной системе, С — ее общая теплоемкость, Δt — изменение
температуры системы.
Условие:
Определите количество теплоты, выделяющееся при воспламенении 20.0 г
такой смеси, если энтальпии образования оксида железа (III) и оксида
алюминия составляют –822 и –1670 кДж/моль, соответственно. Ответ
выразите в килоджоулях, округлите до целых.
Условие:
До какой температуры раскаляются продукты реакции, если их начальная
температура составляет 20 оC. Теплоемкости веществ приведены в таблице.
Температурной зависимостью теплоемкости можно пренебречь.
Al Fe Al2O3 Fe2O3
С, Дж/(моль К) 55 66 142 103.8
Условие:
Оцените, температуру, достигаемую продуктами реакции, если взять не 20.0 г,
а 10.0 г термитной смеси. Ответ выразите в кельвинах, округлите до целых.
Самопроверка
Ответы и оценивание
Ответ: засчитывается в диапазоне [77; 81]
Точное совпадение ответа — 2 балла
Ответ: засчитывается в диапазоне [3200; 3500]
Точное совпадение ответа — 3 балла
Ответ: засчитывается в диапазоне [3200; 3500]
Точное совпадение ответа — 1 балл
Максимальный балл за задание — 6 баллов
Решение и пояснение
Решение.
Определим изменение энтальпии в реакции
2Al + Fe2O3 = Al2O3 + 2Fe
Оно составит: ΔH = ΔfH(Al2O3) – ΔfH(Fe2O3) = ‒1670 + 822 = ‒848 кДж,
что соответствует тепловому эффекту 848 кДж.
Данный тепловой эффект сопровождает реакцию с участием
2 ∙ 27 + (2 ∙ 56 + 3 ∙ 16) = 214 г смеси.
Тогда тепловой эффект реакции для 20 г смеси составит
20 ∙ 848/214 = 79.3 кДж.
Теплоемкость продуктов реакции составит:
С = 142 + 2 ∙ 66 = 274 Дж/К ∙ моль.
Температура достигнет:
848 000 / 274 + 273 = 3367.89 оС.



