Heso dėsnis: kas tai yra, pagrindai ir pratimai

Heso dėsnis leidžia apskaičiuoti entalpijos kitimą, ty energijos kiekį, esantį medžiagose po cheminių reakcijų. Taip yra todėl, kad neįmanoma išmatuoti pačios entalpijos, bet jos kitimo.

Hesso dėsnis yra termochemijos tyrimo pagrindas.

Šį įstatymą eksperimentiškai sukūrė Germain Henry Hess, kuris nustatė:

Entalpijos pokytis (ΔH) vykstant cheminei reakcijai priklauso tik nuo pradinės ir galutinės reakcijos būsenų, neatsižvelgiant į reakcijų skaičių.

Kaip galima apskaičiuoti Heso dėsnį?

Entalpijos pokytį galima apskaičiuoti atėmus pradinę entalpiją (prieš reakciją) iš galutinės entalpijos (po reakcijos):

ΔH = H_f - H_i

Kitas būdas jį apskaičiuoti yra entalpijų suma kiekvienoje iš tarpinių reakcijų. Nepriklausomai nuo reakcijų skaičiaus ir tipo.

ΔH = ΔH₁ + ΔH₂

Kadangi atliekant šį skaičiavimą atsižvelgiama tik į pradinę ir galutinę vertes, daroma išvada, kad tarpinė energija neturi įtakos jos kitimo rezultatui.

Tai yra konkretus atvejis Energijos taupymo principas, a Pirmasis termodinamikos dėsnis.

Jūs taip pat turėtumėte žinoti, kad Heso dėsnį galima apskaičiuoti kaip matematinę lygtį. Norėdami tai padaryti, galite atlikti šiuos veiksmus:

• Apverskite cheminę reakciją, tokiu atveju ΔH ženklas taip pat turi būti pakeistas;
• Padauginkite lygtį, taip pat reikia padauginti ΔH vertę;
• Padalinkite lygtį, taip pat reikia padalyti ir ΔH vertę.

žinoti daugiau apie entalpija.

Entalpijos schema

Heso dėsnį taip pat galima vizualizuoti naudojant energijos diagramas:

Aukščiau pateiktoje diagramoje parodyti entalpijos lygiai. Šiuo atveju patiriamos reakcijos yra endoterminės, tai yra, absorbuojama energija.

ΔH₁ yra entalpijos pokytis, įvykstantis nuo A iki B. Tarkime, kad tai 122 kj.
ΔH₂ yra entalpijos pokytis, įvykstantis nuo B iki C. Tarkime, kad tai 224 kj.
ΔH₃ yra entalpijos pokytis, įvykstantis nuo A iki C.

Taigi mums svarbu žinoti ΔH vertę_3, nes tai atitinka reakcijos entalpijos pokytį nuo A iki C.

Mes galime rasti ΔH reikšmę₃, iš kiekvienos reakcijos entalpijos sumos:

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

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

Stojimo egzaminas: išspręstas žingsnis po žingsnio

1. (Fuvest-SP) Remiantis entalpijos variantais, susijusiais su šiomis reakcijomis:

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

Galima numatyti, kad entalpijos kitimas susijęs su NO dimerizacijos reakcija₂ bus lygus:

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

Rezoliucija:

1 žingsnis: Apverskite pirmąją lygtį. Taip yra todėl, kad NE_{2 g)} pagal pasaulinę lygtį jis turi pereiti į reaguojančiųjų pusę. Atminkite, kad, pakeisdamas reakciją, ∆H1 taip pat pakeičia ženklą, pakeisdamas jį į neigiamą.

Antroji lygtis yra išsaugota.

2 NE_{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 žingsnis: atkreipkite dėmesį, kad N_{2 g)} atsiranda produktuose ir reagentuose, ir tas pats atsitinka su 2 mol O_{2 (g).}

2 NE_{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

Taigi juos galima atšaukti ir gauti tokią lygtį:

2 NE_{2 g)} → N₂O_{4 g)}.

3 žingsnis: Matote, kad priėjome prie visuotinės lygties. Dabar turime pridėti lygtis.

∆H = ∆H1 + ∆H2
∆H = - 67,6 kJ + 9,6 kJ
∆H = -58 kJ ⇒ A alternatyva
Iš neigiamos ∆H vertės mes taip pat žinome, kad tai yra egzoterminė reakcija, išskiriant šilumą.

Sužinokite daugiau, taip pat skaitykite:

• termochemija
• Termochemijos pratimai
• Endoterminės ir egzoterminės reakcijos
• Antrasis termodinamikos dėsnis

Pratimai

1. (UDESC-2012) Metano dujos gali būti naudojamos kaip kuras, kaip parodyta 1 lygtyje:

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

Naudodamiesi žemiau pateiktomis, jūsų manymu, reikalingomis termocheminėmis lygtimis ir Hesso dėsnio sąvokomis, gaukite 1 lygties entalpijos vertę.

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

1 lygties entalpijos vertė, išreikšta kJ, yra:

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

Žr. Atsakymas

c) - 802,3

2. (UNEMAT-2009) Hesso dėsnis turi esminę reikšmę tiriant termochemiją ir gali būti tvirtinamas kaip „entalpijos kitimas cheminėje reakcijoje priklauso tik nuo pradinės ir galutinės būsenos reakcija". Viena iš Hesso dėsnio pasekmių yra ta, kad termochemines lygtis galima apdoroti algebriniu būdu.

Atsižvelgiant į lygtis:

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

Remdamiesi aukščiau pateikta informacija, apskaičiuokite grafito anglies entalpijos pokytį deimanto anglimi ir pažymėkite teisingą alternatyvą.

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

Žr. Atsakymas

b) +1,9 kj