Стандарттык шарттардагы энтальпиянын өзгөрүшүн талкуулоо боюнча мисал суроолор
Pendahuluan
Энтальпиянын өзгөрүшү термохимиядагы ар кандай химиялык процесстерде чечүүчү ролду ойногон фундаменталдык түшүнүк. Бул макалада биз стандарттуу шарттарда энтальпиянын өзгөрүшүн кантип эсептөө жана түшүнүү керектигин бир нече мисал маселелер жана ар тараптуу талкуулар аркылуу кеңири талкуулайбыз. Бул макала студенттер, колледж студенттери жана химияны изилдеп жаткан ар бир адам үчүн бул теманы жакшыраак түшүнүү үчүн пайдалуу болот.
Энтальпияны жана анын өзгөрүүлөрүн түшүнүү
Энтальпия (H) - бул системанын жалпы энергиясы, ал ички энергиядан жана басым жана көлөм менен байланышкан энергиядан турат. Химиялык реакциялар учурунда бизди көбүнчө энтальпиянын өзгөрүшү (ΔH) кызыктырат, ал туруктуу басымдагы реакция учурундагы жалпы энергиянын өзгөрүшүн чагылдырат.
Стандарттык шарттардагы энтальпиянын өзгөрүшү (ΔH⁰) - бул бардык реактивдер жана продуктылар стандарттык абалында, башкача айтканда, 1 атм басымда жана адатта 25°C (298 К) температурада болгондогу энтальпиянын өзгөрүшү.
Үлгү суроолор жана талкуу
1-суроо: Метандын күйүшү
Суроо: Төмөнкү теңдеменин негизинде 1 моль метандын (\(CH_4\)) күйүүсүндөгү стандарттык энтальпиянын өзгөрүшүн (ΔH⁰) эсептегиле:
\[ CH_4(g) + 2O_2(g) \оң жебе CO_2(g) + 2H_2O(l) \]
Ал белгилүү:
– ΔH⁰f \(CH_4(г)\) = -74.8 кДж/моль
– ΔH⁰f \(CO_2(г)\) = -393.5 кДж/моль
– ΔH⁰f \(H_2O(l)\) = -285.8 кДж/моль
Талкуу:
Химиялык реакция үчүн стандарттык энтальпиянын өзгөрүшүн Гесс законун колдонуу менен төмөнкү формула аркылуу эсептесе болот:
\[ \Delta H⁰ = ∑ ΔH⁰f(продукт) – ∑ ΔH⁰f(реагент) \]
Алгач, реакциядагы ар бир заттын пайда болуу энтальпиясын аныктаңыз:
– \( ΔH⁰f_{CH_4(g)} = -74.8 \) кДж/моль
– \( ΔH⁰f_{CO_2(g)} = -393.5 \) кДж/моль
– \( ΔH⁰f_{H_2O(l)} = -285.8 \) кДж/моль (эки моль үчүн ×2 \(H_2O\))
Андан кийин, продуктулардын жана реагенттердин пайда болуу энтальпияларынын суммасын эсептегиле:
\[ ∑ ΔH⁰f(көбөйтүндү) = [-393.5] + [2(-285.8)]
= -393.5 + (-571.6)
= -965.1 \text{ кДж/моль} \]
\[ ∑ ΔH⁰f(реагент) = [-74.8] + [0] \]
(Бардык элементардык кошулмалардын негизги формасындагы пайда болуу энтальпиясы 0 кДж/моль стандартына барабар)
Андан кийин, стандарттык энтальпиянын өзгөрүшүн (ΔH⁰) эсептеңиз:
\[ΔH⁰ = -965.1 – (-74.8)
= -965.1 + 74.8
= -890.3 \text{ кДж/моль} \]
Ошентип, 1 моль метан күйүүсүндөгү стандарттык энтальпиянын өзгөрүшү -890.3 кДж/моль түзөт.
2-суроо: Суунун пайда болуу реакциясы
Суроо: Төмөнкү теңдеменин негизинде суутек менен кычкылтектен суунун пайда болушу үчүн стандарттык энтальпиянын өзгөрүшүн (ΔH⁰) эсептегиле:
\[ 2H_2(g) + O_2(g) \оң жебе 2H_2O(l) \]
Ал белгилүү:
– ΔH⁰f \(H_2O(l)\) = -285.8 кДж/моль
Талкуу:
Баштапкы заттардан керектүү продуктуларга чейинки реакция үчүн стандарттык энтальпиянын өзгөрүшүн табышыбыз керек. Стандарттык пайда болуу энтальпиясын колдонуу менен:
\[ ΔH⁰ = ∑ ΔH⁰f(продукт) – ∑ ΔH⁰f(реагент) \]
Реагенттердин жана продуктулардын пайда болуу энтальпиясын эсептегиле:
\[
\begin{align}
∑ ΔH⁰f(көбөйтүндү) & = [2(-285.8)] \\
∑ ΔH⁰f(пайда) & = -571.6 \text{ кДж/моль}
\end{align}
\]
\[
ΔH⁰f(H_2(g)) = 0 \text{ кДж/моль} \\
ΔH⁰f(O_2(g)) = 0 \text{ кДж/моль} \\
∑ ΔH⁰f(реагенттер) = [2(0)] + [0] = 0 \text{ кДж/мол}
\]
Андан кийин, стандарттык энтальпиянын өзгөрүшүн (ΔH⁰) эсептеңиз:
\[ ΔH⁰ = -571.6 \text{ кДж/моль} \]
Ошентип, суунун пайда болушу үчүн стандарттуу энтальпиянын өзгөрүшү -571.6 кДж/моль түзөт.
3-суроо: Азот кычкылынын ажыроосу
Суроо: Азот диоксидинин (\(NO_2\)) азот кычкылы газына (\(NO\)) жана кычкылтек газына (O₂) ажыроосунун стандарттык энтальпия өзгөрүшүн (ΔH⁰) төмөнкү теңдеменин негизинде эсептегиле:
\[ 2NO_2(g) \оң жебе 2NO(g) + O_2(g) \]
Ал белгилүү:
– ΔH⁰f \(NO_2(g)\) = 33.2 кДж/моль
– ΔH⁰f \(NO(g)\) = 90.3 кДж/моль
Талкуу:
Окшош эсептөөлөр:
\[ ΔH⁰ = ∑ ΔH⁰f(продукт) – ∑ ΔH⁰f(реагент) \]
Көбөйтүндү пайда болуу энтальпиясын эсептегиле:
\[
\begin{align}
∑ ΔH⁰f(көбөйтүндү) & = [2(ΔH⁰f_{NO(g)} )] + [ ΔH⁰f_{O_2(g)}] \\
& = [2(90.3)] + [0] \\
& = 180.6 \text{ кДж/моль}
\end{align}
\]
Реагенттердин пайда болуу энтальпиясын эсептегиле:
\[
\begin{align}
∑ ΔH⁰f(реагент) жана = [2(ΔH⁰f_{NO_2(g)})] \\
& = [2(33.2)] \\
& = 66.4 \text{ кДж/моль}
\end{align}
\]
Стандарттык энтальпиянын өзгөрүшүн (ΔH⁰) эсептегиле:
\[ΔH⁰ = 180.6 – 66.4 = 114.2 \text{ кДж/моль} \]
Ошентип, азот диоксидинин ажыроосундагы стандарттык энтальпиянын өзгөрүшү 114.2 кДж/мольду түзөт.
Корутунду
Стандарттык энтальпия өзгөрүүлөрүн (ΔH⁰) эсептөө термохимиядагы маанилүү ыкма болуп саналат. Стандарттык пайда болуу энтальпияларын кантип колдонууну жана Гесс законун кантип колдонууну түшүнүү менен, биз ар кандай химиялык реакциялардагы энергия өзгөрүүлөрүн аныктай алабыз. Жогорудагы мисал маселелер аркылуу окурмандар ар кандай химиялык реакциялар үчүн энтальпия өзгөрүүлөрүн эсептөө жөндөмүнө жана түшүнүккө ээ болушат деп күтүлүүдө. Бул билим академиялык изилдөөлөр үчүн гана эмес, ошондой эле ар кандай өнөр жай колдонмолору жана илимий изилдөөлөр үчүн да маанилүү.
