Felidéző gyakorlás
Egy exoterm reakció energiadiagramján melyik összehasonlítás helyes?
Válassz a magyarázat felfedése előtt, majd vesd össze az indoklásoddal.
Válaszolj a kérdésre, majd ellenőrizd a válaszod, és olvasd el a magyarázatot. Ebben a gyakorló nézetben a válaszokat nem mentjük.
A téma lényege
Exoterm és endoterm folyamatok, aktiválási energia, reakcióhő, képződéshő, energiadiagram és Hess tétele.
A vizsgán a definíció mellett az okot, a megfigyelést, a rendezett egyenletet és — ahol szükséges — a számítás menetét is tudnod kell.
Amit biztosan tudnod kell
- A rendszer és környezet határát mindig rögzíteni kell. Exoterm folyamatban a rendszer hőt ad le, ΔH < 0; endoterm folyamatban hőt vesz fel, ΔH > 0.
- A reakcióhő a reakcióegyenlethez és az abban szereplő sztöchiometriai számokhoz tartozik. Az egyenlet megfordításakor előjelet vált, megszorzásakor ugyanazzal a számmal szorzódik.
- A standard képződéshő 1 mol vegyület elemeiből, standard állapotban történő képződésének entalpiaváltozása. Standard állapotú elem standard képződéshője nulla.
- Hess tétele szerint az entalpiaváltozás útfüggetlen, ezért részreakciók összeadásával, képződéshőkből vagy kötési energiákból is meghatározható.
- Kalorimetriában a leadott és felvett hő abszolút értéke ideális esetben azonos. A valós mérésnél a kaloriméter hőkapacitása és a környezet hőcseréje hibaforrás.
- A katalizátor az aktiválási energiát csökkenti, de a kiindulási és végállapot entalpiáját, így a reakcióhőt nem változtatja meg.
Kulcsfogalmak
- belső energia
- aktiválási energia
- exoterm és endoterm
- reakcióhő
- képződéshő
- Hess tétele
Rendszer, környezet és előjel
Exoterm folyamatban a rendszer energiát ad át a környezetnek, ezért állandó nyomáson a reakcióhő negatív. Endoterm folyamatban a rendszer vesz fel energiát, így ΔH pozitív. A környezet melegedése tehát a rendszer energiacsökkenésének jele. A reakció beindításához exoterm esetben is szükség lehet aktiválási energiára.
Az energiadiagram függőleges tengelye a rendszer energiáját, vízszintes tengelye a reakció előrehaladását mutatja. A termék- és kiindulási szint különbsége ΔH; a csúcs és a kiindulási szint különbsége az előre irányú aktiválási energia.
Reakcióhő és képződéshő
A reakcióhő a megadott egyenlet szerinti átalakulás entalpiaváltozása. Ha az egyenletet kétszeresére szorozzuk, ΔH is kétszeres; ha megfordítjuk, az előjel megfordul. A standard képződéshő 1 mol vegyület elemeiből, standard állapotban történő képződéséhez tartozik. Standard állapotú elem képződéshője nulla.
Hess tétele az energiamegmaradás következménye: ugyanazon kezdeti és végállapot között ΔH független az úttól. Ezért reakcióegyenletek és entalpiaváltozások algebrailag összeadhatók.
Kötésbontás és kötésképződés
A kötés felbontása mindig energiát igényel, a kötés létrejötte energiát szabadít fel. Egy reakció nettó hőhatása e hozzájárulások és más kölcsönhatási változások eredője. Középszinten a pontos reakcióhő képződéshőkből számítható; a kötések emlegetése nem helyettesíti a megadott adatokat.
Reakcióhő képződéshőkből
ΔrH° = Σν·ΔfH°(termékek) − Σν·ΔfH°(kiindulási anyagok)
Hőmennyiség
Q = c · m · ΔT
Moláris reakcióhő
ΔrH = Q(rendszer)/ξ = −Q(környezet)/ξ
ξ a reakció előrehaladása; egyszerű feladatban a reakcióegyenlet szerinti átalakulás anyagmennyiségével számolunk.
Képződéshőkből
ΔrH° = ΣνΔfH°(termékek) − ΣνΔfH°(kiindulási anyagok)
Exoterm reakció energiadiagramja
Ábra szöveges leírása
| Ábraelem | Jelentés |
|---|---|
| 1. jel | kiindulási szint |
| 2. jel | aktiválási gát |
| 3. jel | termékszint: ΔH < 0 |
Módszer kiválasztása
Mi történik ΔH-val, ha a reakcióegyenletet megfordítjuk?
Válassz a magyarázat felfedése előtt, majd vesd össze az indoklásoddal.
Válaszolj a kérdésre, majd ellenőrizd a válaszod, és olvasd el a magyarázatot. Ebben a gyakorló nézetben a válaszokat nem mentjük.
Alkalmazási feladat
Melyik állítás javítja pontosan ezt a tévedést: „Az exoterm reakcióhoz is kellhet kezdő energia”?
Válassz a magyarázat felfedése előtt, majd vesd össze az indoklásoddal.
Válaszolj a kérdésre, majd ellenőrizd a válaszod, és olvasd el a magyarázatot. Ebben a gyakorló nézetben a válaszokat nem mentjük.
Hivatalos követelmények (4 pont)
A folyamatok energiaviszonyai
- Fogalmak: endoterm és exoterm folyamat, energiadiagram
- Elvárt művelet: Értse a halmazállapot-változást, az oldódást és a kémiai reakciókat kísérő energiaváltozások exoterm vagy endoterm jellegét. Ábrázolja energiadiagramon a folyamatok energiaviszonyait.
Reakcióhő
- Fogalmak: reakcióhő fogalma, jelölése (ΔH), mértékegysége, r előjele, képződéshő fogalma, jelölése, mértékegysége, Hess tétele
- Elvárt művelet: Ábrázolja a reakcióhőt energiadiagramon. Értse a reakcióhő kiszámításának módját a képződéshő-adatok alapján
Gyors önellenőrzés
- Idézd fel a kulcsfogalmakat a jegyzet visszaolvasása nélkül.
- Oldd meg újra a két választási helyzetet, és indokold a hibás válaszokat is.
- Alkalmazd a gondolatmenetet egy új anyagra, adatsorra vagy kísérleti leírásra.