Гесс заңы. «Гесс заңы және оның салдарын қолдану» тақырыбына есептер шығару. Химия, 10 сынып, дидактикалық материал.

АҚПАРАТ ПАРАҒЫ

Термохимияның негізгі заңын 1840 жылы Г.И.Гесс ашқан.

Гесс заңы: «Химиялық реакцияның жылу эффектісі оның жүру жолына тәуелді емес, тек реагенттер мен өнімдердің күйіне тәуелді».Егер химиялық реакция бірнеше реакциялардың қосындысы болса, реакцияның жалпы энтальпия өзгерісі құраушы реакциялардың энтальпия өзгерістерінің қосындысына тең болады.

ΔH_жалпы=ΔH₁+ΔH₂+ΔH₃...

Гесс заңынан шығатын қорытынды қолданылады:

Герман Генри Гесс (1802-1850 жж.)

Орыс химигі 1802 жылы 8 тамызда Женева қаласында дүниеге келен. Гесс термохимия негіздерін ойлап тапқан.

1840 жылы оның тұрақты жылу қосындысы туралы атақты заңы жарық көріп, ғалымның құрметіне Гесс заңы деген атқа ие болды.

Химиялық процесс тікелей жүрсе де, бірнеше сатымен өтсе де оған керекті жылу (тұрақты қысымда не тұрақты көлемде жүрген реакциялар үшін) әрқашан бір мөлшерде болады.

Гесс заңы былай айтылады:

РЕАКЦИЯНЫҢ ЖЫЛУ ЭФФЕКТІСІ - РЕАКЦИЯНЫҢ ҚАНДАЙ ЖОЛМЕН ЖҮРУІНЕ БАЙЛАНЫСТЫ ЕМЕС, ТЕК РЕАКЦИЯҒА ҚАТЫСАТЫН БАСТАПҚЫ ЗАТТАРДЫҢ ЖӘНЕ РЕАКЦИЯ НӘТИЖЕСІНДЕ ТҮЗІЛЕТІН ЗАТТАРДЫҢ ТҮРІНЕ ЖӘНЕ КҮЙІНЕ ҒАНА БАЙЛАНЫСТЫ.

 Мысалы: С_графит + О₂ (г) = СО₂(г) ΔН₁ 1-әдіс

 С_графит +1/2 О₂(г) = СО(г) СО(г) +1/2 О₂(г) = СО₂(г) 2-әдіс

 ΔН₂ΔН₃

Екі әдісте де графит және газ күйіндегі оттегі қосылады, нәтижесінде көміртегі (СО₂) оксиді түзіледі, сондықтан:ΔН₁ = ΔН₂ + ΔН₃

С _(қ) + О_2 (г) = СО_2(г) ΔН₁=-393,5 кДж

СО_(г) + 1/2 О_2 (г) = СО_2(г)  ΔН₂=-283,0 кДж

__________________________________

С _(қ) + 1/2 О_2 (г) = СО_(г) ΔH_хр=?

С _(қ) + О_2 (г) = СО_2(г)  ΔН₁=-393,5 кДж

СО_2(г)  →СО_(г) + 1/2 О_2 (г) ΔН₂= 283,0 кДж

__________________________________

С _(қ) + 1/2 О_2 (г) = СО_(г)  ΔH_хр= -393+283,0=-110,5кДж

 Г.И.Гесс заңынан бірнеше салдар шығады:

1.ТУРА РЕАКЦИЯНЫҢ ЖЫЛУ ЭФФЕКТІСІ КЕРІ ТАҢБАМЕН АЛЫНҒАН КЕРІ

РЕАКЦИЯНЫҢ ЖЫЛУ ЭФФЕКТІСІНЕ ТЕҢ.

2.РЕАКЦИЯНЫҢ ЖЫЛУ ЭФФЕКТІСІ ОНЫҢ НӘТИЖЕСІНДЕ ТҮЗІЛГЕН ЗАТТАРДЫҢ

ТҮЗІЛУ ЖЫЛУЛАРЫНЫҢ (энтальпияларының) ҚОСЫНДЫСЫНАН РЕАКЦИЯҒА

ҚАТЫСАТЫН ЗАТТАРДЫҢ ТҮЗІЛУ ЖЫЛУЛАРЫНЫҢ ҚОСЫНДЫСЫН АЛЫП

ТАСТАҒАНҒА ТЕҢ:

ΔН_х.р. = ΣΔН⁰_түз. + ΣΔН⁰_түск.

Гесс заңынан бірнеше салдар шығады, олар кейбір іс жүзінде калориметрлік әдіспен де анықталмайтын химиялық реакциялардың энтальпиясын есептеуінде де қолданыс тапқан.

Бірінші салдар. Кейбір химиялық қосылыстың айрылуының жылу эффектісі оның түзілу жылу эффектісіне тең, тек таңбасы қарама-қарсы.

Екінші салдар. Егер әр түрлі бастапқы күйлерден бірдей соңғы күйге келетін екі реакция жүретін болса, онда олардың жылу эффектілерінің айырмасы бастапқы күйлердің бір-біріне ауысқандағы жылу эффектісіне тең.

Үшінші салдар. Бірдей бастапқы күй-жағдайда әр түрлі соңғы күйлерге келетін екі реакция жүретін болса, онда олардың жылу эффектілерінің айырмасы соңғы күй-жағдайлардың бір-біріне ауысқандағы жылу эффектісіне тең.

Мысал: Сутегі асқын тотығының түзілу реакция жылуын есептеңдер:

H₂ (г) + O₂ (г) = H₂O₂ (с)

Сутегі переоксиді су және оттегіге ыдырау нәтижесінде түзілген жылу, судың түзілу жылу болып табылады.

Барлық қажетті ақпараттар төмендегі сызба нұсқада көрсетілген:

1-ші әдісі "Энергетикалық цикл әдісі"

ΔН_х = -286-(-98) = -188 (кДж)

2-ші әдісі: Алгебралық әдіс

H₂  + 1/2O₂ (г.) = H₂O ΔН₃=-286 кДж

*(-1) H₂O₂ = H₂O + 1/2O₂  ΔН₂=-98 кДж

_______________________________________

H₂  + O₂ = H₂O₂ ΔН_х = -188 кДж

2. Энтальпия циклдері (=Энергетикалық циклдер = Гесс циклі).

Қолданылған әдебиеттері:

1. Стандартты энтальпия өзгерісі. Гесс заңы https://bilimland.kz/kk#lesson=11335

2. HESS'S LAW AND ENTHALPY CHANGE CALCULATIONS http://www.chemguide.co.uk/physical/energetics/sums.html#top

3. http://www.chemguide.co.uk/physical/questions/a-energeticshess.pdf

4. https://teachercavalcade.files.wordpress.com/2015/03/hesss-law-worksheet-pdf-format.pdf

5. http://www.chemguide.co.uk/physical/energetics/sums.html#top HESS'S LAW AND ENTHALPY CHANGE CALCULATIONS

6. https://bilimland.kz/kk#lesson=11335 Стандартты энтальпия өзгерісі. Гесс заңы

ТАЛДАУ ЖҰМЫСЫ.

Алгебралық әдіс бойынша шешу жолдары:

Мысал №1

Берілгені:

1) 2H₂O → 2H₂+O₂ ΔН₁=-572 кДж

2) *(-1)2HF → H₂+F₂ΔН₂=-542 кДж

__________________________________

2F₂+2H₂O = 4HF +O₂ ΔH_хр=?

Шешуі:

2H₂O → 2H₂+O₂ ΔН₁=-572 кДж

2H₂+2 F₂→4HF ΔН₂=1084 кДж

__________________________________

2H₂O +2F₂→4HF + O₂

ΔH_жалпы=ΔH₁+ΔH₂ ΔH_хр= -512кДж

Мысал №2

Берілгені:

С _(қ) + О_2 (г) = СО_2(г) ΔН₁=-393,5 кДж

СО_(г) + 1/2 О_2 (г) = СО_2(г)  ΔН₂=-283,0 кДж

__________________________________

С _(қ) + 1/2 О_2 (г) = СО_(г) ΔH_хр=?

Шешуі:

С _(қ) + О_2 (г) = СО_2(г) ΔН₁=-393,5 кДж

СО_2(г)  →СО_(г) + 1/2 О_2 (г) ΔН₂= 283,0 кДж

_________________________________

С _(қ) + 1/2 О_2 (г) = СО_(г) ΔH_хр= -393+283,0=-110,5кДж

Мысал №3

Берілгені:

NO_(г)  +O_3(г)  →NO_2(г)  +O_2(г) ΔН₁=-198.9 кДж

O_3(г)  →3/2 O_2(г)  *(-1) ΔН₂=-142.3 кДж

O_2(г)  →2O_(г)  / (-2)ΔН₃= 495 кДж

__________________________________

3/2 O_2(г) → O_3(г) ΔН₂= 142.3 кДж

O_(г) → 1/2 O_2(г) ΔН₃= -247.5 кДж

__________________________________

NO_(г)  +O_(г)  →NO_2(гΔH_хр=?

Шешуі:

ΔH_жалпы= ΔH₁ + ΔH₂ + ΔH₃

ΔH_хр= (-247.5) + (-198.9) +142.3 = -304.1кДж НЕМЕСЕ

ΔH_хр= 142.3-247.5-198.9 = -304.1кДж

ЖҰМЫС ПАРАҒЫ

Оқушының аты-жөні ________________________Сыныбы___Тобы ___Күні, айы, жылы _________

Оқу мақсаты:

10.3.1.4 Гесс заңының физикалық мәнін түсіндіреді, және химиялық реакция энтальпия өзгерісін есептеуде қолдана біледі;

Бағалау критерийлері:

• Гесс заңының тұжырымдамасын біледі;
• Реакция энтальпиясының өзгерісін есептеуде Гесс заңын дұрыс қолданады;
• Реакцияның энергетикалық айналымдарды көрсететін циклдерді дұрыс көрсетеді;
• Энтальпияның өлшем бірлігін біледі;

Тапсырма.

Кейбір химиялық реакциялар үшін реакция энтальпиясының өзгерісі бірден есептеле алмайды. Осындай жағдайларда Гесс заңы басқа реакциялардың энтальпиясы арқылы реакция энтальпиясының өзгерісін есептеуге мүмкіндік береді.

(і) Гесс заңының тұжырымдамасын жазыңыз:

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

(ii) Пентанның түзілу стандартты энтальпиясы төмендегі теңдеумен сипатталады:

5C_(s) + 6H_2(g) →C₅H_12(l)

Төмендегі заттардың жану стандартты энтальпия өзгерісі берілген:

C_(s) -394 kJ mol-1

H_2(g) -286 kJ mol-1

C₅H_12(l) -3509 kJ mol-1

Пентанның түзілу стандартты энтальпиясын есептеңдер.

(ііі) Берілген реакция үшін Гесс циклін салыңыз: NH₃(г) + HCl(г) → NH₄Cl (қ)

ΔH_f – заттың түзілу энтальпиясы

ΔH_f (NH_3(г)) = -46.1 кДж моль^-1

ΔH_f (HCl_(г)) = -92.3 кДж моль^-1

ΔH_f (NH₄Cl_(қ)) = -314.4 кДж моль^-1

(іv) Заттардың түзілу энтальпияларының мәндерін қолданып, жоғарыда берілген реакцияның

энтальпиясының өзгеруін есептеңіз.

^{Есептердің жауаптары берілген сілтемеде:}

^{http://www.chemguide.co.uk/physical/questions/a-energeticshess.pdf}

^{https://teachercavalcade.files.wordpress.com/2015/03/hesss-law-worksheet-pdf-format.pdf}

ҮЙ ТАПСЫРМАСЫ.

1. Төмендегі реакция нәтижесінде диаманцен (C₂₈H_2O) алу үшін қанша энергия қажет болады?

28 CO₂(g) + 10 H₂O(g) →C₂₈H₂₀(s) + 33 O₂(g)

Берілгені:

• 2 C₁₄H₁₀(s) + 33 O₂(g) →28 CO₂(g) + 10 H₂O(g) ΔH = -25,330 kJ
• 2 C₁₄H₁₀(s) → C₂₈H₂₀(s) ΔH = -6.78 kJ

2. Төмендегі реакция процесі кезінде түзілген жылуды анықтаңыз.

3 FeCl₂(s)→Fe(s) + 2 FeCl₃(s)

Берілген:

• Fe(s) + 2 HCl(aq) →FeCl₂(s) + H₂(g) ΔH = -769 kJ
• 2 Fe(s) + 6 HCl(aq) →2 FeCl₃(s) + 3 H₂(g) ΔH = -1,822 kJ