Закон Гесса: что это такое, основы и упражнения

Закон Гесса позволяет нам рассчитать изменение энтальпии, то есть количество энергии, присутствующей в веществах после прохождения химических реакций. Это потому, что невозможно измерить саму энтальпию, а только ее изменение.

Закон Гесса лежит в основе изучения термохимии.

Этот закон был экспериментально разработан Жерменом Генри Гессом, который установил:

Изменение энтальпии (ΔH) в химической реакции зависит только от начального и конечного состояний реакции, независимо от количества реакций.

Как можно рассчитать закон Гесса?

Изменение энтальпии можно рассчитать путем вычитания начальной энтальпии (до реакции) из конечной энтальпии (после реакции):

ΔH = H_ж - H_я

Другой способ вычислить это значение - это сумма энтальпий в каждой из промежуточных реакций. Независимо от количества и типа реакций.

ΔH = ΔH₁ + ΔH₂

Поскольку в этом расчете учитываются только начальные и конечные значения, делается вывод, что промежуточная энергия не влияет на результат ее изменения.

Это частный случай Принцип сохранения энергии, а Первый закон термодинамики.

Вы также должны знать, что закон Гесса можно рассчитать как математическое уравнение. Для этого вы можете выполнить следующие действия:

• Обратить химическую реакцию, и в этом случае знак ΔH также должен быть изменен на противоположный;
• Умножьте уравнение, значение ΔH также необходимо умножить;
• Разделив уравнение, необходимо также разделить значение ΔH.

узнать больше о энтальпия.

Диаграмма энтальпии

Закон Гесса также можно визуализировать с помощью энергетических диаграмм:

На диаграмме выше показаны уровни энтальпии. В этом случае протекающие реакции являются эндотермическими, то есть происходит поглощение энергии.

ΔH₁ это изменение энтальпии, которое происходит от A до B. Предположим, это 122 кДж.
ΔH₂ это изменение энтальпии, которое происходит от B до C. Предположим, это 224 кДж.
ΔH₃ это изменение энтальпии, которое происходит от A до C.

Итак, нам важно знать значение ΔH_3, поскольку это соответствует изменению энтальпии реакции от A до C.

Мы можем найти значение ΔH₃, из суммы энтальпий в каждой из реакций:

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

Или ΔH = H_ж - H_я
ΔH = 346 кДж - 122 кДж
ΔH = 224 кДж

Вступительный экзамен: решается пошагово

1. (Fuvest-SP) На основе изменений энтальпии, связанных со следующими реакциями:

N_{2 (г)} + 2 O_{2 (г)} → 2 НЕТ_{2 (г)} ∆H1 = +67,6 кДж
N_{2 (г)} + 2 O_{2 (г)} → N₂О_{4 (г)} ∆H2 = +9,6 кДж

Можно предсказать, что изменение энтальпии, связанное с реакцией димеризации NO₂ будет равно:

2 с.ш._{O2 (г)} → 1 с.₂О_{4 (г)}

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

Разрешение:

Шаг 1. Инвертируйте первое уравнение. Это потому что НЕТ_{2 (г)} согласно глобальному уравнению, он должен переместиться в сторону реагентов. Помните, что при изменении реакции ∆H1 также меняет знак на отрицательный.

Второе уравнение сохраняется.

2 НЕТ_{2 (г)} → N_{2 (г)} + 2 O_{2 (г)} ∆H1 = - 67,6 кДж
N_{2 (г)} + 2 O_{2 (г)} → N₂О_{4 (г)} ∆H2 = +9,6 кДж

Шаг 2: обратите внимание, что N_{2 (г)} появляется в продуктах и ​​реагентах, то же самое происходит с 2 моль O_{2 (г).}

2 НЕТ_{2 (г)} → N_{2 (г)}+ 2 O_{2 (г)}∆H1 = - 67,6 кДж
N_{2 (г)} + 2 O_{2 (г)} → N₂О_{4 (г)} ∆H2 = +9,6 кДж

Таким образом, их можно отменить, получив следующее уравнение:

2 НЕТ_{2 (г)} → N₂О_{4 (г)}.

Шаг 3: Вы видите, что мы пришли к глобальному уравнению. Теперь мы должны добавить уравнения.

∆H = ∆H1 + ∆H2
∆H = - 67,6 кДж + 9,6 кДж
∆H = -58 кДж ⇒ Альтернатива A
По отрицательному значению ∆H мы также знаем, что это экзотермическая реакция с выделением тепла.

Узнать больше, читайте также:

• термохимия
• Упражнения по термохимии
• Эндотермические и экзотермические реакции
• Второй закон термодинамики

Упражнения

1. (UDESC-2012) В качестве топлива можно использовать газообразный метан, как показано в уравнении 1:

CH_{4 (г)} + 2O_{2 (г)} → CO_{2 (г)} + 2H₂О_(грамм)

Используя приведенные ниже термохимические уравнения, которые вы считаете необходимыми, и концепции закона Гесса, получите значение энтальпии из уравнения 1.

Ç_(s) + H₂О_(грамм) → CO_(грамм) + H_{2 (г)} ΔH = 131,3 кДж моль^-1
CO_(грамм) + ½_{2 (г)} → CO_{2 (г)} ΔH = - 283,0 кДж моль^-1
ЧАС_{2 (г)} + ½_{2 (г)} → H₂О_(грамм) ΔH = - 241,8 кДж моль^-1
Ç_(s) + 2H_{2 (г)} → CH_{4 (г)} ΔH = - 74,8 кДж моль^-1

Значение энтальпии в уравнении 1 в кДж составляет:

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

См. Ответ

в) - 802.3

2. (UNEMAT-2009) Закон Гесса имеет фундаментальное значение в изучении термохимии и может быть заявлен поскольку «изменение энтальпии в химической реакции зависит только от начального и конечного состояний реакция ». Одним из следствий закона Гесса является то, что термохимические уравнения можно рассматривать алгебраически.

Учитывая уравнения:

Ç _{(графит)} + O_{2 (г)} → CO_{2 (г)} ΔH₁ = -393,3 кДж
Ç _{(Бриллиант)} + O_{2 (г)} → CO_{2 (г)} ΔH₂ = -395,2 кДж

Основываясь на приведенной выше информации, рассчитайте изменение энтальпии графитового углерода на алмазный углерод и отметьте правильный вариант.

а) -788,5 кДж
б) +1.9 кДж
в) +788,5 кДж
г) -1.9 кДж
д) +98,1 кДж

См. Ответ

б) +1.9 кДж