Hessi seadus: mis see on, põhialused ja harjutused

Hessi seadus võimaldab meil arvutada entalpia variatsiooni, mis on ainetes sisalduv energia hulk pärast keemiliste reaktsioonide läbimist. Seda seetõttu, et entalpiat pole võimalik ise mõõta, vaid selle variatsiooni.

Termokeemia uurimise aluseks on Hessi seadus.

Selle seaduse töötas eksperimentaalselt välja Germain Henry Hess, kes asutas:

Entalpia muutus (ΔH) keemilises reaktsioonis sõltub ainult reaktsiooni alg- ja lõppseisundist, sõltumata reaktsioonide arvust.

Kuidas saab Hessi seadust arvutada?

Entalpia muutuse saab arvutada, lahutades esialgse entalpia (enne reaktsiooni) lõplikust entalpiast (pärast reaktsiooni):

ΔH = H_f - H_i

Teine võimalus selle arvutamiseks on kõigi vahereaktsioonide entalpiate summa. Sõltumata reaktsioonide arvust ja tüübist.

ΔH = ΔH₁ + ΔH₂

Kuna see arvutus võtab arvesse ainult alg- ja lõppväärtusi, järeldatakse, et vaheenergia ei mõjuta selle varieerumise tulemust.

See on konkreetne juhtum Energiasäästu põhimõte, a Esimene termodünaamika seadus.

Samuti peaksite teadma, et Hessi seadust saab arvutada matemaatilise võrrandina. Selleks saate teha järgmised toimingud.

• Keemiline reaktsioon pööratakse tagasi, sel juhul tuleb ka ΔH märk ümber pöörata;
• Korrutage võrrand, ka ΔH väärtus tuleb korrutada;
• Jagage võrrand, jagatud tuleb ka ΔH väärtus.

rohkem teada entalpia.

Entalpia skeem

Hessi seadust saab visualiseerida ka energiadiagrammide abil:

Ülaltoodud diagramm näitab entalpia tasemeid. Sel juhul on tekkinud reaktsioonid endotermilised, see tähendab energia neeldumist.

ΔH₁ on entalpia muutus, mis toimub A-st B-ni. Oletame, et see on 122 kj.
ΔH₂ on entalpia muutus, mis toimub B-lt C-le. Oletame, et see on 224 kj.
ΔH₃ on entalpia muutus, mis toimub A-st C-ks.

Niisiis, meie jaoks on oluline teada ΔH väärtust_3, kuna see vastab reaktsiooni entalpia muutusele A-st C-ks.

Leiame ΔH väärtuse₃, entalpia summast igas reaktsioonis:

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

Või ΔH = H_f - H_i
ΔH = 346 kj - 122 kj
ΔH = 224 kj

Sisseastumiseksam: lahendatud samm-sammult

1. (Fuvest-SP) Põhineb entalpia variatsioonidel, mis on seotud järgmiste reaktsioonidega:

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

Võib ennustada, et NO dimeerumisreaktsiooniga on seotud entalpia variatsioon₂ on võrdne järgmisega:

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

Resolutsioon:

1. samm: pöörake esimene võrrand ümber. Seda seetõttu, et EI_{2 g)} see peab globaalse võrrandi kohaselt liikuma reagentide poolele. Pidage meeles, et reaktsiooni tagurdamisel muudab ∆H1 ka märgi vastupidiseks, muutes selle negatiivseks.

Teine võrrand on konserveeritud.

2 EI_{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

2. samm: Pange tähele, et N_{2 g)} esineb toodetes ja reagentides ning sama juhtub 2 mol O-ga_{2 (g).}

2 EI_{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

Seega saab need tühistada, mille tulemuseks on järgmine võrrand:

2 EI_{2 g)} → N₂O_{4 g)}.

3. samm: näete, et oleme jõudnud globaalse võrrandini. Nüüd peame lisama võrrandid.

∆H = ∆H1 + ∆H2
∆H = - 67,6 kJ + 9,6 kJ
∆H = -58 kJ ⇒ Alternatiiv A
TheH negatiivse väärtuse põhjal teame ka, et see on soojuse eraldumisega eksotermiline reaktsioon.

Lisateave, lugege ka:

• termokeemia
• Harjutused termokeemias
• Endotermilised ja eksotermilised reaktsioonid
• Termodünaamika teine ​​seadus

Harjutused

1. (UDESC-2012) Kütusena võib kasutada metaangaasi, nagu on näidatud võrrandis 1:

CH_{4 g)} + 2O_{2 g)} → CO_{2 g)} + 2H₂O_g)

Kasutades allpool toodud termokeemilisi võrrandeid, mida peate vajalikuks, ja Hessi seaduse mõisteid kasutades saate võrrandi 1 entalpia väärtuse.

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

Võrrandi 1 entalpia väärtus kJ on:

a) - 704,6
b) - 725,4
c) - 802,3
d) - 524,8
e) - 110,5

Vt vastus

c) - 802,3

2. (UNEMAT-2009) Hessi seadusel on termokeemia uurimisel fundamentaalne tähtsus ja seda saab väita kuna “entalpia varieerumine keemilises reaktsioonis sõltub ainult alg- ja lõppseisundist reaktsioon ". Hessi seaduse üks tagajärgi on see, et termokeemilisi võrrandeid saab käsitleda algebraliselt.

Arvestades võrrandeid:

Ç _(grafiit) + O_{2 g)} → CO_{2 g)} ΔH₁ = -393,3 kj
Ç _(Teemant) + O_{2 g)} → CO_{2 g)} ΔH₂ = -395,2 kj

Arvutage ülaltoodud teabe põhjal grafiit süsiniku entalpia muutus teemandi süsinikuks ja märkige õige alternatiiv.

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

Vt vastus

b) +1,9 kj