Законът на Хес: какво е това, основи и упражнения

Законът на Хес ни позволява да изчислим варирането на енталпията, което е количеството енергия, присъстващо в веществата след претърпели химически реакции. Това е така, защото не е възможно да се измери самата енталпия, а нейната вариация.

Законът на Хес е в основата на изследването на термохимията.

Този закон е разработен експериментално от Жермен Хенри Хес, който установява:

Промяната на енталпията (ΔH) при химична реакция зависи само от началното и крайното състояние на реакцията, независимо от броя на реакциите.

Как може да се изчисли законът на Хес?

Промяната на енталпията може да бъде изчислена чрез изваждане на първоначалната енталпия (преди реакцията) от крайната енталпия (след реакцията):

ΔH = H_е - З._i

Друг начин за изчисляването му е чрез сумата от енталпиите във всяка от междинните реакции. Независимо от броя и вида на реакциите.

ΔH = ΔH₁ + ΔH₂

Тъй като това изчисление взема предвид само началните и крайните стойности, се стига до заключението, че междинната енергия не влияе върху резултата от нейното изменение.

Това е частен случай на Принцип на енергоспестяване, а Първи закон на термодинамиката.

Трябва също да знаете, че законът на Хес може да се изчисли като математическо уравнение. За да направите това, можете да извършите следните действия:

• Обърнете химичната реакция, като в този случай знакът ΔH също трябва да бъде обърнат;
• Умножете уравнението, стойността на ΔH също трябва да се умножи;
• Разделете уравнението, стойността на ΔH също трябва да бъде разделена.

знам повече за енталпия.

Диаграма на енталпията

Законът на Хес може да се визуализира и чрез енергийни диаграми:

Диаграмата по-горе показва нивата на енталпия. В този случай претърпените реакции са ендотермични, тоест има абсорбция на енергия.

ΔH₁ е промяната на енталпията, която се случва от A на B. Да предположим, че е 122 kj.
ΔH₂ е промяната на енталпията, която се случва от B на C. Да предположим, че е 224 kj.
ΔH₃ е промяната на енталпията, която се случва от A на C.

Така че за нас е важно да знаем стойността на ΔH_3, тъй като съответства на промяната в енталпията на реакцията от А до С.

Можем да намерим стойността на ΔH₃, от сумата на енталпията във всяка от реакциите:

ΔH₃ = ΔH₁ + ΔH₂
ΔH₃ = 122 kj + 224 kj
ΔH₃ = 346 kj

Или ΔH = H_е - З._i
ΔH = 346 kj - 122 kj
ΔH = 224 kj

Входен изпит: Решен стъпка по стъпка

1. (Fuvest-SP) Въз основа на вариации на енталпия, свързани със следните реакции:

н_{2 (g)} + 2 O_{2 (g)} → 2 НЕ_{2 (g)} ∆H1 = +67,6 kJ
н_{2 (g)} + 2 O_{2 (g)} → N₂О_{4 (g)} ∆H2 = +9,6 kJ

Може да се предвиди, че варирането на енталпията, свързано с реакцията на димеризация на NO₂ ще бъде равно на:

2 N_{O2 (g)} → 1 N₂О_{4 (g)}

а) -58,0 kJ б) +58,0 kJ в) -77,2 kJ г) +77,2 kJ д) +648 kJ

Резолюция:

Стъпка 1: Обърнете първото уравнение. Това е така, защото НЕ_{2 (g)} трябва да премине към страната на реагентите, според глобалното уравнение. Не забравяйте, че когато обръщате реакцията, ∆H1 също обръща знака, като го променя на отрицателен.

Второто уравнение е запазено.

2 НЕ_{2 (g)} → N_{2 (g)} + 2 O_{2 (g)} ∆H1 = - 67,6 kJ
н_{2 (g)} + 2 O_{2 (g)} → N₂О_{4 (g)} ∆H2 = +9,6 kJ

Стъпка 2: Обърнете внимание, че N_{2 (g)} се появява в продукти и реактиви и същото се случва с 2 mol O_{2 (g).}

2 НЕ_{2 (g)} → н_{2 (g)}+ 2 O_{2 (g)}∆H1 = - 67,6 kJ
н_{2 (g)} + 2 O_{2 (g)} → N₂О_{4 (g)} ∆H2 = +9,6 kJ

По този начин те могат да бъдат отменени, което води до следното уравнение:

2 НЕ_{2 (g)} → N₂О_{4 (g)}.

Стъпка 3: Можете да видите, че стигнахме до глобалното уравнение. Сега трябва да добавим уравненията.

∆H = ∆H1 + ∆H2
∆H = - 67,6 kJ + 9,6 kJ
∆H = -58 kJ ⇒ Алтернатива A
От отрицателната стойност на ∆H ние също знаем, че това е екзотермична реакция, с отделяне на топлина.

Научете повече, прочетете също:

• термохимия
• Упражнения по термохимия
• Ендотермични и екзотермични реакции
• Втори закон на термодинамиката

Упражнения

1. (UDESC-2012) Метанният газ може да се използва като гориво, както е показано в уравнение 1:

CH_{4 (g)} + 2O_{2 (g)} → CO_{2 (g)} + 2Н₂О_(ж)

Използвайки термохимичните уравнения по-долу, които смятате за необходими, и концепциите на закона на Хес, получете стойността на енталпията на уравнение 1.

° С_(с) + Н₂О_(ж) → CO_(ж) + Н_{2 (g)} ΔH = 131,3 kJ мол^-1
CO_(ж) + ½_{2 (g)} → CO_{2 (g)} ΔH = - 283,0 kJ мол^-1
Н_{2 (g)} + ½_{2 (g)} → H₂О_(ж) ΔH = - 241,8 kJ мол^-1
° С_(с) + 2Н_{2 (g)} → CH_{4 (g)} ΔH = - 74,8 kJ мол^-1

Стойността на енталпията на уравнение 1 в kJ е:

а) - 704,6
б) - 725,4
в) - 802.3
г) - 524,8
д) - 110,5

Вижте Отговор

в) - 802.3

2. (UNEMAT-2009) Законът на Хес е от основно значение при изучаването на термохимията и може да бъде посочен тъй като „варирането на енталпията в химична реакция зависи само от началното и крайното състояние на реакция ". Едно от последствията от закона на Хес е, че термохимичните уравнения могат да бъдат третирани алгебрично.

Като се имат предвид уравненията:

° С _{(графит)} + O_{2 (g)} → CO_{2 (g)} ΔH₁ = -393,3 kj
° С _{(Диамант)} + O_{2 (g)} → CO_{2 (g)} ΔH₂ = -395,2 kj

Въз основа на горната информация изчислете енталпийната промяна на графитния въглерод към диамантения въглерод и отбележете правилната алтернатива.

а) -788,5 kj
б) +1,9 kj
в) +788,5 kj
г) -1,9 kj
д) +98,1 kj

Вижте Отговор

б) +1,9 kj