Hess 'lov: hvad det er, grundlæggende og øvelser

Hess 'lov tillader os at beregne entalpi-variationen, som er mængden af ​​energi til stede i stoffer efter kemiske reaktioner. Dette skyldes, at det ikke er muligt at måle selve entalpi, men dens variation.

Hess 'lov ligger til grund for studiet af termokemi.

Denne lov blev eksperimentelt udviklet af Germain Henry Hess, der etablerede:

Entalpiændringen (ΔH) i en kemisk reaktion afhænger kun af reaktionens indledende og endelige tilstand uanset antallet af reaktioner.

Hvordan kan Hess 'lov beregnes?

Ændringen af ​​entalpi kan beregnes ved at trække den første entalpi (før reaktionen) fra den endelige entalpi (efter reaktionen):

ΔH = H_f - H_jeg

En anden måde at beregne det på er gennem summen af ​​entalpierne i hver af de mellemliggende reaktioner. Uanset antal og type reaktioner.

ΔH = ΔH₁ + Ah₂

Da denne beregning kun tager højde for de indledende og endelige værdier, konkluderes det, at den mellemliggende energi ikke påvirker resultatet af dens variation.

Dette er et særligt tilfælde af Princippet om energibesparelse, a Første lov om termodynamik.

Du skal også vide, at Hess 'lov kan beregnes som en matematisk ligning. For at gøre dette kan du udføre følgende handlinger:

• Vend den kemiske reaktion, i hvilket tilfælde ΔH-tegnet også skal vendes;
• Multiplicer ligningen, værdien af ​​ΔH skal også ganges;
• Del ligningen, værdien af ​​ΔH skal også deles.

vide mere om entalpi.

Enthalpi-diagram

Hess 'lov kan også visualiseres gennem energidiagrammer:

Diagrammet ovenfor viser entalpi-niveauerne. I dette tilfælde er reaktionerne endotermiske, dvs. der er energiabsorption.

Ah₁ er entalpiændringen, der sker fra A til B. Antag at det er 122 kj.
Ah₂ er entalpiændringen, der sker fra B til C. Antag at det er 224 kj.
Ah₃ er entalpiændringen, der sker fra A til C.

Så det betyder noget for os at kende værdien af ​​ΔH_3, da det svarer til ændringen i entalpi af reaktionen fra A til C.

Vi kan finde værdien af ​​ΔH₃fra summen af ​​entalpi i hver af reaktionerne:

Ah₃ = Ah₁ + Ah₂
Ah₃ = 122 kj + 224 kj
Ah₃ = 346 kj

Eller ΔH = H_f - H_jeg
ΔH = 346 kj - 122 kj
ΔH = 224 kj

Indgangsprøve: Løst trin for trin

1. (Fuvest-SP) Baseret på entalpi-variationer forbundet med følgende reaktioner:

N_{2 (g)} + 2 O_{2 (g)} → 2 NEJ_{2 (g)} ∆H1 = +67,6 kJ
N_{2 (g)} + 2 O_{2 (g)} → N₂O_{4 (g)} ∆H2 = +9,6 kJ

Det kan forudsiges, at entalpi-variationen er forbundet med NO-dimeriseringsreaktionen₂ vil være lig med:

2 N_{O2 (g)} → 1 N₂O_{4 (g)}

a) -58,0 kJ b) +58,0 kJ c) -77,2 kJ d) +77,2 kJ e) +648 kJ

Løsning:

Trin 1: Inverter den første ligning. Det er fordi NEJ_{2 (g)} det er nødvendigt at flytte til reaktantsiden ifølge den globale ligning. Husk, at når du vender reaktionen, vender ∆H1 også tegnet og ændrer det til negativt.

Den anden ligning er bevaret.

2 NEJ_{2 (g)} → N_{2 (g)} + 2 O_{2 (g)} ∆H1 = - 67,6 kJ
N_{2 (g)} + 2 O_{2 (g)} → N₂O_{4 (g)} ∆H2 = +9,6 kJ

Trin 2: Bemærk, at N_{2 (g)} vises i produkter og reagenser, og det samme sker med 2 mol O_{2 (g).}

2 NEJ_{2 (g)} → N_{2 (g)}+ 2 O_{2 (g)}∆H1 = - 67,6 kJ
N_{2 (g)} + 2 O_{2 (g)} → N₂O_{4 (g)} ∆H2 = +9,6 kJ

Således kan de annulleres, hvilket resulterer i følgende ligning:

2 NEJ_{2 (g)} → N₂O_{4 (g)}.

Trin 3: Du kan se, at vi er nået til den globale ligning. Nu skal vi tilføje ligningerne.

∆H = ∆H1 + ∆H2
∆H = - 67,6 kJ + 9,6 kJ
∆H = -58 kJ ⇒ Alternativ A
Fra den negative værdi af ∆H ved vi også, at det er en exoterm reaktion med frigivelse af varme.

Lær mere, læs også:

• termokemi
• Øvelser på termokemi
• Endotermiske og eksoterme reaktioner
• Anden lov om termodynamik

Øvelser

1. (UDESC-2012) Metangas kan bruges som brændstof, som vist i ligning 1:

CH_{4 (g)} + 2O_{2 (g)} → CO_{2 (g)} + 2H₂O_(g)

Ved hjælp af nedenstående termokemiske ligninger, som du finder nødvendige, og begreberne i Hess 'lov, opnås entalpiværdien af ​​ligning 1.

Ç_(s) + H₂O_(g) → CO_(g) + H_{2 (g)} ΔH = 131,3 kJ mol^-1
CO_(g) + ½_{2 (g)} → CO_{2 (g)} ΔH = - 283,0 kJ mol^-1
H_{2 (g)} + ½_{2 (g)} → H₂O_(g) ΔH = - 241,8 kJ mol^-1
Ç_(s) + 2H_{2 (g)} → CH_{4 (g)} ΔH = - 74,8 kJ mol^-1

Entalpiværdien af ​​ligning 1 i kJ er:

a) - 704,6
b) - 725,4
c) - 802.3
d) - 524,8
e) - 110,5

Se svar

c) - 802.3

2. (UNEMAT-2009) Hess 'lov er af grundlæggende betydning i studiet af termokemi og kan anføres som ”variationen af ​​entalpi i en kemisk reaktion afhænger kun af den indledende og endelige tilstand af reaktion". En af konsekvenserne af Hess 'lov er, at termokemiske ligninger kan behandles algebraisk.

Givet ligningerne:

Ç _(grafit) + O_{2 (g)} → CO_{2 (g)} Ah₁ = -393,3 kj
Ç _(Diamant) + O_{2 (g)} → CO_{2 (g)} Ah₂ = -395,2 kj

Baseret på ovenstående oplysninger beregnes entalpiændringen af ​​grafitkulstof til diamantkulstof og kryds af det rigtige alternativ.

a) -788,5 kj
b) +1.9 kj
c) +788,5 kj
d) -1,9 kj
e) +98,1 kj

Se svar

b) +1.9 kj