Középszint

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.

Válassz egy választ

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

Exoterm reakció energiadiagramjaA görbe aktiválási gát fölé emelkedik, majd a termékek a kiindulási anyagoknál alacsonyabb energiaszintre jutnak; ΔH negatív.kiindulási szintaktiválási gáttermékszint: ΔH < 0a folyamat előrehaladása
Ábra szöveges leírása
ÁbraelemJelentés
1. jelkiindulási szint
2. jelaktiválási gát
3. jeltermékszint: ΔH < 0
A görbe aktiválási gát fölé emelkedik, majd a termékek a kiindulási anyagoknál alacsonyabb energiaszintre jutnak; ΔH negatív.

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.

Válassz egy választ

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.

Válassz egy választ
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

  1. Idézd fel a kulcsfogalmakat a jegyzet visszaolvasása nélkül.
  2. Oldd meg újra a két választási helyzetet, és indokold a hibás válaszokat is.
  3. Alkalmazd a gondolatmenetet egy új anyagra, adatsorra vagy kísérleti leírásra.