Aplicación de la relación de masa y la relación de energía en reacciones químicas en la producción y la vida reales.
Las aplicaciones de la relación de masa y la relación de energía en las reacciones químicas en la producción y la vida reales son las siguientes:
1. el desarrollo de la ciencia y la tecnología Con el avance de la ciencia y la tecnología y la aparición de diversos instrumentos experimentales de precisión, las personas han profundizado gradualmente su investigación sobre las reacciones químicas y han adquirido una comprensión profunda de lo macro a lo micro. Una reacción química es en realidad un proceso en el que las moléculas se dividen en átomos y luego los átomos se reorganizan para formar nuevas moléculas, a menudo acompañado de cambios en la materia y la energía.
La energía química se refiere a la energía oculta en la materia, que suele ser invisible. Una vez que una sustancia sufre un cambio químico, se libera en forma de energía térmica u otras formas visibles. Durante una reacción química de un compuesto, sus átomos se redistribuyen en nuevos compuestos, lo que resulta en un cambio de energía química.
2. La naturaleza de los cambios de energía en las reacciones químicas y las reglas que siguen.
La energía aparece ante el mundo en diversas formas, siendo las más comunes la energía térmica, la energía eléctrica y la energía luminosa. A menudo podemos lograr la conversión de energía química en estas formas comunes de energía mediante reacciones químicas.
(1) Calor de reacción y cambio de entalpía
La mayoría de los cambios de energía en las reacciones químicas se expresan externamente en forma de calor en el cuerpo de la reacción química, la temperatura del producto de la reacción. vuelve a El calor absorbido o liberado por la temperatura del estado inicial antes de la reacción se llama calor de reacción. Si el sistema está a la misma temperatura y presión, el calor de reacción generado por el sistema también se denomina "cambio de entalpía" y su símbolo está representado por ΔH.
Es un parámetro importante para estudiar y calcular el calor de reacción. ΔH: ∑E (reactivo)-∑E (producto). ΔH>0 es una reacción endotérmica y ΔH<0 es una reacción exotérmica.
(2) Conversión de energía
Profundizando en el mundo microscópico, encontramos que la esencia de los cambios de energía en las reacciones químicas radica en la destrucción y formación de fuerzas microscópicas. Las fuerzas microscópicas incluyen fuerzas intermoleculares y enlaces químicos. En comparación con los enlaces químicos, las fuerzas intermoleculares son muy débiles y pueden ignorarse, por lo que pensamos que los cambios de energía en las reacciones químicas son en realidad cambios en los enlaces químicos.
Cuando se rompen los enlaces químicos de los reactivos, estos absorben parte de la energía externa. Cuando se forma el producto, los enlaces químicos se vuelven a formar y se libera energía.
La batería primaria es un dispositivo típico que convierte la energía química en energía eléctrica. Utiliza reacciones de oxidación-reducción para generar corriente entre dos sustancias con grandes diferencias de actividad.
Durante el proceso de combustión del carbón, los componentes combustibles (carbono, hidrógeno, azufre, etc.) sufren violentas reacciones químicas con el oxígeno del aire (C+O2→CO2S+O2→SOx (SO2)N+ O2→ NOx), cuando se quema carbón, la energía química del carbón se convierte en la energía interna que necesitan las personas.
Cuando las plantas verdes realizan la fotosíntesis, utilizan el efecto catalítico de la clorofila para absorber la luz solar y convertir el CO2 y el H2O en azúcares y O2. Esta es la conversión de la energía luminosa en energía química en el organismo.
(3) Leyes que siguen los cambios de energía
Todo tiene leyes que seguir, y la materia también sigue la ley de conservación de la masa cuando cambia. De manera similar, durante las reacciones químicas, los cambios de energía también deben seguir la ley de conservación de la energía. Si la energía liberada por la formación de nuevos enlaces químicos en una reacción es mayor que la energía de los enlaces químicos antiguos, el exceso de energía se liberará en otras formas.
3. Aplicación de los cambios de energía de las reacciones químicas en la vida
Al comprender la naturaleza de los cambios de energía de las reacciones químicas y utilizar los cambios de energía en la reacción, podemos utilizar los cambios de energía existentes en la producción industrial. El proceso de cosas viejas crea muchas cosas nuevas. Al mismo tiempo, el uso de catálisis por reacción química puede mejorar continuamente la eficiencia de la producción y permitir que la química proporcione una vida cómoda a las personas.
(1) Nuevo desarrollo energético
Con la explotación del carbón, el petróleo, el gas natural y otras fuentes de energía naturales, la vida de las personas ha entrado en una nueva etapa, que ha mejorado la productividad y ha promovido desarrollo humano.desarrollo social. Sin embargo, estas reservas de energía convencionales en la Tierra son limitadas y los residuos producidos por su combustión también han causado daños irreparables al medio ambiente.
Por lo tanto, la gente tiene que encontrar formas de reducir el consumo de energía convencional y recurrir al desarrollo de nuevas fuentes de energía con características renovables y duraderas. Como nueva fuente de energía minera, el hidrógeno es muy apreciado por su alta eficiencia de combustión y su no contaminación.
El agua que se puede ver por todas partes es la materia prima para producir hidrógeno. El agua está compuesta de hidrógeno y oxígeno. Una vez que el agua se descompone, genera hidrógeno 2H2O: 2H2+O2 (ΔH>0), que. puede liberarse cuando se enciende el calor.
Al comprender que la descomposición del agua es una reacción endotérmica, puede intentar concentrar la energía solar para generar altas temperaturas para promover la descomposición del agua y producir hidrógeno, o puede utilizar productos químicos especiales para descomponer el agua y producir hidrógeno.
(2) Refrigeración
Sabemos que muchas sales inorgánicas tienen efectos endotérmicos cuando se disuelven. Utilice sales inorgánicas con alta solubilidad y alto valor endotérmico disuelto (llamadas sales de soluto) cuando se disuelven en otro. agua cristalina con agua cristalina y una sal inorgánica (llamada sal solvente) con un alto valor endotérmico de disolución, necesita absorber calor y la temperatura ambiente circundante disminuirá, creando un efecto de enfriamiento.
Por ejemplo, nuestra reacción más común entre hidróxido de bario con ocho aguas cristalinas y cloruro de amonio, Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl, es igual a BaCl2+2NH3 ↑+10H2O, que tiene un efecto muy obvio. efecto refrescante.
El amoníaco y el freón (incluidos CFC, HCFC, HFC, etc.) son los dos refrigerantes industriales más utilizados. Se utilizan ampliamente en equipos de refrigeración como refrigeración y almacenamiento en frío, refrigeradores y aire. Aquí se utilizan acondicionadores. Principios de refrigeración.
(3) Arroz autocalentable
En los últimos años, han aparecido en el mercado alimentos instantáneos y herramientas como arroz autocalentable y ollas calientes autocalentables para oficinas ocupadas. trabajadores o aquellos que no quieren meterse. La cafetería es bastante conveniente para los estudiantes.
Coloque el paquete calentador en la caja en el agua y espere un momento. La caja se calentará rápidamente. Cuando la temperatura del vapor alcance aproximadamente 200 °C, el arroz crudo estará casi cocido y estará. La temperatura durará mucho más tiempo, no hay necesidad de preocuparse de que la comida se enfríe. Desde la llegada del arroz caliente, innumerables personas también lo han preferido.
La bolsa calefactora de arroz autocalentable es su magia. La bolsa contiene principalmente diatomita tostada, polvo de hierro, polvo de aluminio, polvo de coque, carbón activado, sal y otros ingredientes, y luego agrega cal viva y carbonato de sodio. , después de encontrarse con el agua, se producirá una reacción química violenta y se liberará una gran cantidad de calor, por lo que la comida se podrá cocinar al vapor.
(4) Fundición de metales
Desde la antigüedad, los metales han jugado un papel muy importante en el ser humano, fabricando utensilios cotidianos y armas. Por tanto, fundir metales es un trabajo esencial para la sociedad humana. Existen muchos métodos para fundir metales, como la descomposición térmica:;
Método de reducción térmica: método de electrólisis: En las reacciones anteriores, el Hg y el Fe se funden mediante la conversión de sustancias mediante energía térmica en una forma de alta temperatura. temperatura ambiente. El Mg se obtiene convirtiendo la materia con la ayuda de energía eléctrica.