Hessov zakon: kaj je to, osnove in vaje

Hessov zakon nam omogoča, da izračunamo odstopanje entalpije, ki je količina energije, prisotne v snoveh po kemijskih reakcijah. To je zato, ker ni mogoče izmeriti same entalpije, temveč njene variacije.

Hessov zakon temelji na študiju termokemije.

Ta zakon je eksperimentalno razvil Germain Henry Hess, ki je ugotovil:

Sprememba entalpije (ΔH) v kemijski reakciji je odvisna samo od začetnega in končnega stanja reakcije, ne glede na število reakcij.

Kako lahko izračunamo Hessov zakon?

Spremembo entalpije lahko izračunamo tako, da od končne entalpije (po reakciji) odštejemo začetno entalpijo (pred reakcijo):

ΔH = H_f - H_jaz

Drug način za izračun je vsota entalpij v vsaki vmesni reakciji. Ne glede na število in vrsto reakcij.

ΔH = ΔH₁ + ΔH₂

Ker ta izračun upošteva samo začetno in končno vrednost, se sklene, da vmesna energija ne vpliva na rezultat njenih sprememb.

To je poseben primer Načelo varčevanja z energijo, a Prvi zakon termodinamike.

Vedeti morate tudi, da lahko Hessov zakon izračunamo kot matematično enačbo. Če želite to narediti, lahko izvedete naslednja dejanja:

instagram story viewer

Kemično reakcijo obrnite, v tem primeru je treba tudi znak ΔH obrniti;
Pomnožite enačbo, vrednost ΔH je treba tudi pomnožiti;
Razdelite enačbo, tudi vrednost ΔH je treba deliti.

vedeti več o entalpija.

Diagram entalpije

Hessov zakon je mogoče prikazati tudi z energijskimi diagrami:

Zgornji diagram prikazuje ravni entalpije. V tem primeru so prizadete reakcije endotermne, to pomeni, da pride do absorpcije energije.

ΔH₁ je sprememba entalpije, ki se zgodi od A do B. Recimo, da je 122 kj.
ΔH₂ je sprememba entalpije, ki se zgodi iz B v C. Recimo, da je 224 kj.
ΔH₃ je sprememba entalpije, ki se zgodi od A do C.

Torej nam je pomembno vedeti vrednost ΔH_3, saj ustreza spremembi entalpije reakcije od A do C.

Najdemo vrednost ΔH₃, iz vsote entalpije v vsaki od reakcij:

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

Ali ΔH = H_f - H_jaz
ΔH = 346 kj - 122 kj
ΔH = 224 kj

Sprejemni izpit: Rešen korak za korakom

1. (Fuvest-SP) Na podlagi sprememb entalpije, povezanih z naslednjimi reakcijami:

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

Predvideti je mogoče, da je sprememba entalpije povezana z reakcijo dimerizacije NO₂ bo enako:

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

Resolucija:

1. korak: Pretvorite prvo enačbo. To je zato, ker NE_{2 (g)}po globalni enačbi se mora premakniti na stran reaktantov. Ne pozabite, da pri obračanju reakcije ∆H1 tudi obrne znak in ga spremeni v negativnega.

Druga enačba je ohranjena.

2 ŠT_{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. korak: upoštevajte, da N_{2 (g)}se pojavlja v izdelkih in reagentih, enako se zgodi z 2 mol O_{2 (g).}

2 ŠT_{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

Tako jih je mogoče preklicati, kar ima za posledico naslednjo enačbo:

2 ŠT_{2 (g)}→ N₂O_{4 (g)}.

3. korak: Vidite, da smo prišli do globalne enačbe. Zdaj moramo dodati enačbe.

∆H = ∆H1 + ∆H2
∆H = - 67,6 kJ + 9,6 kJ
∆H = -58 kJ ⇒ Alternativa A
Iz negativne vrednosti ∆H vemo tudi, da gre za eksotermno reakcijo s sproščanjem toplote.

Izvedite več, preberite tudi:

termokemija
Vaje iz termokemije
Endotermne in eksotermne reakcije
Drugi zakon termodinamike

Vaje

1. (UDESC-2012) Plin metan se lahko uporablja kot gorivo, kot je prikazano v enačbi 1:

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

S pomočjo spodnjih termokemičnih enačb, ki se vam zdijo potrebne, in konceptov Hess-ovega zakona dobite vrednost entalpije enačbe 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

Vrednost entalpije enačbe 1 v kJ je:

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

Glejte Odgovor

c) - 802,3

2. (UNEMAT-2009) Hessov zakon je temeljnega pomena pri študiju termokemije in ga lahko navedemo saj je "sprememba entalpije v kemijski reakciji odvisna samo od začetnega in končnega stanja reakcija ". Ena od posledic Hessovega zakona je, da je termokemične enačbe mogoče obravnavati algebraično.

Glede na enačbe:

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

Na podlagi zgornjih informacij izračunajte spremembo entalpije grafitnega ogljika v diamantni ogljik in označite pravilno alternativo.

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

Glejte Odgovor

b) +1,9 kj