Закон Гесса (Суммирование термохимических реакций)

Закон Гесса (Суммирование термохимических реакций)

Закон Гесса гласит, что вы можете суммировать более одной реакции, чтобы сформировать новую реакцию. При этом вы применяете те же изменения к изменениям энтальпии используемых реакций. Следующие примеры показывают закон Гесса в деталях.

Пример: используйте реакции ниже;

I. C(s) + O2(g) → CO2(g) ; ∆H=-94 ккал

II. 2CO(g) + O2(g) → 2CO2(g) ; ∆H=-136 ккал

получить изменение энтальпии следующей реакции.

C(k) + 1/2O2(g) → CO(g) ; ∆H=?

Решение:

В химических реакциях вы можете суммировать каждую сторону реакций, как математические уравнения. Мы суммируем реакции I и II, но результат не дает нам того, что задает вопрос. Таким образом, мы должны сделать некоторые другие вычисления, чтобы получить желаемую реакцию. Если мы перевернем реакцию II и умножим ее на 1/2 до добавления реакции I, мы получим требуемую реакцию.

I. C(s) + O2(g) → CO2(g) ; ∆H=-94 ккал

II. CO2(g)  → CO(g) + 1/2O2(g) ; ∆H=-1/2(-136) ккал  («-» перед ∆H результатом его обращения, и мы умножаем реакцию на 1/2)

¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯

C(k) + 1/2O2(g) → CO(g) ; ∆H=-94+68=-26 ккал

Мы получаем реакцию выше, используя закон Гесса. Схема, приведенная ниже, обобщает этот процесс;

Закон Гесса

Пример: использование данных термохимических реакций;

I. NO2(g) + 13,5 ккал → NO(g) + 1/2O2(g)

II. 2NO(g) → N2(g) + O2(g) + 43 ккал

III. N2(g) + 2O2(g) + 2 ккал → N2O4(g)

найти изменение энтальпии следующей реакции;

N2O4(g) → 2NO2(g)

Решение:

Реакция III обратная (или умножить -1)

N2O4(g) → N2(g) + 2O2(g) + 2 ккал

Реакция I переворачивается и умножается на 2 (или умножается на -2)

2NO(g) + O2(g) → 2NO2(g) + 2.(13,5) ккал

Конечная реакция не состоит из NO, указанного в первой реакции. Таким образом, мы обращаем реакцию II (или умножаем на -1)

N2(g) + O2(g) + 43 ккал → 2NO(g)

Мы суммируем эти три реакции;

N2O4(g) → N2(g) + 2O2(g) + 2ккал

2NO(g) + O2(g) → 2NO2(g) + 27 ккал

N2(g) + O2(g) + 43 ккал → 2NO(g)

¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯

N2O4(g) + 14 ккал → 2NO2(g)

Изменение энтальпии искомой реакции составляет 14 ккал.

Концепция энтальпии используется для всех химических реакций. Но есть некоторые особые реакции, такие как сгорание пласта. Мы можем дать им конкретное имя, и их энтальпии также имеют конкретные имена. Некоторые из них приведены ниже;

1) Стандартная молярная энтальпия образования:

Изменение энтальпии образования 1 моля соединения из его элементов называется стандартной молярной энтальпией образования и выражается в ккал / моль или кджоуль / моль. Поскольку энтальпия реакций изменяется с температурой и давлением, давление и температура должны быть постоянными. Стандартные значения температуры - 25 ° С, а давление - 1 атм. Стандартная энтальпия образования элемента для его стабильных условий принимается равной нулю. Например, C имеет два аллотропных графита и алмаз, при стандартных условиях графит более стабилен, чем алмаз, поэтому стандартная энтальпия образования графита равна нулю, но стандартная энтальпия алмаза отличается от нуля. Будьте внимательны при написании реакций формирования и обратите внимание на следующие предложения;

  • Реакция должна быть написана для 1 моль соединения
  • Состав должен быть сформирован из элементов
  • Состав должен быть сформирован стабильными элементами

Примеры:

1) C (графит) + O2 (г) → CO2 (г); ∆H = -94 ккал / моль This reaction is formation reaction. Enthalpy of formation of CO2 is -94 kcal and we express it,

∆HF(CO2.g)=-94 ккал

2) C (алмаз) + O2 (г) → CO2 (г); ΔН = -94,5 ккал

Эта реакция не является реакцией образования, поскольку C (алмаз) не является стабильной формой C.

3) H2(g) + I2(g) → 2HI(g) ; ∆H=12,4 ккал

Эта реакция не является реакцией образования, так как образуется 2 моль соединения.

Если мы знаем энтальпию образования веществ, мы можем найти значение ΔH реакций.

Реактивы → Продукты; =; H?

Находим ∆H по следующему уравнению;

∆H = Σa∆H (F. (Продукты) - Σb∆H (F. (Реактивы)

Где a и b - коэффициенты реагирующих веществ. Например;

aA + bB → cC + dD

Энтальпия этой реакции найдена;

∆H=[c∆H(F.(C) + d∆H(F.(D)] - [a∆H(F.(A) + b∆H(F.(B)]

2) Стандартная энтальпия разложения: Изменение энтальпии разложения 1 моля соединения на его элементы называется стандартной молярной энтальпией разложения.

Пример: H2O(l) → H2(g) + 1/2 O2(g) ; ∆H=68 ккал

Стандартная молярная энтальпия H2O (л) составляет 68 ккал.

3) Стандартная энтальпия горения: Это тепло, выделяемое при реакции одного мольного элемента с O2 (г).

Пример: CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l) ; ∆H=-212 ккал

Молярная энтальпия сгорания CH4 (г) составляет -212 ккал. Большинство реакций горения являются экзотермическими.

Пример: тепло, выделяемое при реакции образования P2O5 из элементов P и O2, зависит от того, какая из следующих величин;

I. Использование белого или красного люминофора

II. Использование кислорода или озона

III. Количество моль P2O5

Решение:

I. Белый и красный люминофор являются аллотропом люминофорного элемента. Таким образом, они имеют различную энтальпию. Это изменяет ∆H P2O5.

II. Кислород и озон являются аллотропом элемента кислорода. Таким образом, они имеют различную энтальпию. Это изменяет ∆H P2O5.

III. Энтальпия P2O5 увеличивается с увеличением моль.

4) Стандартная энтальпия реакции нейтрализации:

Это изменение энтальпии нейтрализации 1 моль кислоты и одного моль основания. Эти реакции являются экзотермическими реакциями.

Кислота + Основа → Соль + Вода + Тепло

Пример:

H+ + OH- → H2O + 13,5 ккал

Молярная энтальпия нейтрализации составляет -13,5 ккал

термохимия Экзамены и решение проблем