Hessov zákon: čo to je, základy a cvičenia

Hessov zákon nám umožňuje vypočítať odchýlku entalpie, čo je množstvo energie prítomnej v látkach po podrobení chemickým reakciám. Je to preto, že nie je možné merať samotnú entalpiu, ale jej variáciu.

Štúdium termochémie je základom Hessovho zákona.

Tento zákon experimentálne vyvinul Germain Henry Hess, ktorý ustanovil:

Zmena entalpie (ΔH) v chemickej reakcii závisí iba od počiatočného a konečného stavu reakcie, bez ohľadu na počet reakcií.

Ako sa dá vypočítať Hessov zákon?

Zmenu entalpie je možné vypočítať odpočítaním počiatočnej entalpie (pred reakciou) od konečnej entalpie (po reakcii):

ΔH = H_f - H_i

Ďalším spôsobom, ako to vypočítať, je súčet entalpií v každej z prechodných reakcií. Bez ohľadu na počet a typ reakcií.

ΔH = ΔH₁ + ΔH₂

Pretože tento výpočet zohľadňuje iba začiatočné a konečné hodnoty, dospelo sa k záveru, že stredná energia nemá vplyv na výsledok jej zmeny.

Toto je konkrétny prípad Zásada úspory energie, a Prvý zákon termodynamiky.

Mali by ste tiež vedieť, že Hessov zákon možno vypočítať ako matematická rovnica. Môžete to urobiť takto:

instagram story viewer

Obráťte chemickú reakciu, v takom prípade sa musí obrátiť aj znak ΔH;
Vynásobte rovnicu a musí sa tiež vynásobiť hodnota ΔH;
Rozdeľte rovnicu, musí sa tiež rozdeliť hodnota ΔH.

vedieť viac o entalpia.

Entalpický diagram

Hessov zákon je možné vizualizovať aj prostredníctvom energetických diagramov:

Vyššie uvedený diagram zobrazuje úrovne entalpie. V tomto prípade sú utrpené reakcie endotermické, to znamená, že dochádza k absorpcii energie.

ΔH₁ je zmena entalpie, ktorá sa stane z A na B. Predpokladajme, že je to 122 kj.
ΔH₂ je zmena entalpie, ktorá sa stane z B na C. Predpokladajme, že je to 224 kj.
ΔH₃ je zmena entalpie, ktorá sa stane z A na C.

Preto je pre nás dôležité poznať hodnotu ΔH_3, pretože to zodpovedá zmene entalpie reakcie z A na C.

Nájdeme hodnotu ΔH₃, zo súčtu entalpie v každej z reakcií:

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

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

Vstupná skúška: Vyriešené krok za krokom

1. (Fuvest-SP) Na základe zmien entalpie spojených s nasledujúcimi reakciami:

N_{2 písm. G)} + 2 O._{2 písm. G)} → 2 NO_{2 písm. G)} ∆H1 = +67,6 kJ
N_{2 písm. G)} + 2 O._{2 písm. G)} → N₂O_{4 (g)} ∆H2 = +9,6 kJ

Dá sa predpovedať, že zmena entalpie spojená s dimerizačnou reakciou NO₂ bude sa rovnať:

2 s_{O2 (g)} → 1 s₂O_{4 (g)}

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

Rozhodnutie:

Krok 1: Invertujte prvú rovnicu. To preto, lebo NIE_{2 písm. G)}musí sa presunúť na stranu reaktantov podľa globálnej rovnice. Pamätajte, že pri reverzovaní reakcie ∆H1 obracia aj znamienko a mení ho na záporné.

Druhá rovnica je zachovaná.

2 NIE_{2 písm. G)}→ N_{2 písm. G)} + 2 O._{2 písm. G)} ∆H1 = - 67,6 kJ
N_{2 písm. G)} + 2 O._{2 písm. G)} → N₂O_{4 (g)} ∆H2 = +9,6 kJ

Krok 2: Upozorňujeme, že N_{2 písm. G)}sa objavuje vo výrobkoch a činidlách a to isté sa deje s 2 mol O_{2 písm. G).}

2 NIE_{2 písm. G)}→ N_{2 písm. G)}+ 2 O._{2 písm. G)}∆H1 = - 67,6 kJ
N_{2 písm. G)} + 2 O._{2 písm. G)} → N₂O_{4 (g)} ∆H2 = +9,6 kJ

Môžu byť teda zrušené, čo vedie k nasledujúcej rovnici:

2 NIE_{2 písm. G)}→ N₂O_{4 (g)}.

Krok 3: Vidíte, že sme dospeli k globálnej rovnici. Teraz musíme pridať rovnice.

∆H = ∆H1 + ∆H2
∆H = - 67,6 kJ + 9,6 kJ
∆H = -58 kJ ⇒ Alternatíva A
Z negatívnej hodnoty ∆H tiež vieme, že ide o exotermickú reakciu s uvoľňovaním tepla.

Viac informácií, prečítajte si tiež:

termochémia
Cvičenie z termochémie
Endotermické a exotermické reakcie
Druhý zákon termodynamiky

Cvičenia

1. (UDESC-2012) Ako palivo je možné použiť plynný metán, ako je uvedené v rovnici 1:

CH_{4 (g)} + 2O_{2 písm. G)} → CO_{2 písm. G)} + 2 H₂O_g)

Pomocou termochemických rovníc uvedených nižšie, ktoré považujete za potrebné, a konceptov Hessovho zákona získate hodnotu entalpie rovnice 1.

Ç_s + H₂O_g) → CO_g) + H_{2 písm. G)} ΔH = 131,3 kJ mol^-1
CO_g) + ½_{2 písm. G)} → CO_{2 písm. G)} ΔH = - 283,0 kJ mol^-1
H_{2 písm. G)} + ½_{2 písm. G)} → H₂O_g) ΔH = - 241,8 kJ mol^-1
Ç_s + 2 H_{2 písm. G)} → CH_{4 (g)} ΔH = - 74,8 kJ mol^-1

Hodnota entalpie rovnice 1 v kJ je:

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

Pozri odpoveď

c) - 802,3

2. (UNEMAT-2009) Hessov zákon má zásadný význam pri štúdiu termochémie a je možné ho uviesť ako „zmena entalpie v chemickej reakcii závisí iba od počiatočného a konečného stavu reakcia “. Jedným z dôsledkov Hessovho zákona je, že termochemické rovnice je možné spracovať algebraicky.

Vzhľadom na rovnice:

Ç _(grafit) + O._{2 písm. G)} → CO_{2 písm. G)} ΔH₁ = -393,3 kj
Ç _(Diamant) + O._{2 písm. G)} → CO_{2 písm. G)} ΔH₂ = -395,2 kj

Na základe vyššie uvedených informácií vypočítajte zmenu entalpie grafitového uhlíka na diamantový uhlík a začiarknite správnu alternatívu.

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