Termokimyoviy reaksiyalar va jarayonlar. Gess qonunining qo‘llanishi

Born-Gaber sikli
Kristall panjaraning energiyasi – gaz holidagi kation va anionlardan bir mol kristall modda hosil boʻlgandagi energiyaga teng boʻladi. Bu kattalikni eksperimental yoʻl bilan aniqlab boʻlmaydi. Ammo uni Born-Gaber sikli boʻyicha hisoblash mumkin. Masalan:
+ =NaCl_qattiq+E

Na_qattiq+0,5Cl₂ gaz=NaCl_qattiq -414,2 kJ
Na_gaz=Na_qattiq-108,8 kJ
Na + =Na_gaz-489,5 kJ
Cl_gaz=0,5Cl_{2 gaz}-242,7∙0,5 kJ
Cl =Cl_gaz+ +369,2 kJ

Na +Cl =NaCl_gazE

Bundan
E=∆H -∆H -∆_dissH -EM–IP=-414,2–108,8–0,5∙242,7–(-368,2)-489,5=-765,6 kJ/mol.
Ion bogʻlanishli qattiq moddalarning kristall panjara energiyasini hisoblashning bu metodi nemis olimlari Maks Born (1882-1970) va Frits Gaber (1868-1934) lar tomonidan ishlab chiqilgan.
Biologik sistemalarda turli xil jarayonlar sodir boʻlishi uchun albatta energiya zarur boʻladi. Bu energiya glyukozaning oksidlanishi natijasida ajralib chiqadi (ekzotermik jarayon):
C₆H₁₂O₆+6O₂+6CO₂+6H₂O; ∆H+ -2800 kJ
Leysin-glitsin (Ley-Gly) ning hosil boʻlishida esa energiya yutiladi (endotermik prosess):
Ley+Gly=Ley-Gly+H₂O; ∆H=+ 25 kJ


Mavzuga oid masala va mashqlar
1. Quyidagi termokimyoviy reaksiya tenglamasidan foydalanib, 112 m³(n.sh.) metan yonganda ajralib chiqadigan issiqlik miqdorini toping.
CH₄+2O₂=CO₂+2H₂O; ∆H=-890kJ
Yechish: Reaksiya tenglamasini yozib, proporsiya tuzamiz:
CH₄+2O₂=CO₂+2H₂O reaksiya tenglamasi boʻyicha 1mol (22,4 l) metan yonganda 890 kJ issiqlik ajralib chiqadi, demak,

2. 1,12 l atsetilen yonganda 67,5 kJ issiqlik ajralib chiqadi. Atsetilenning yonish reaksiyasi tenglamasini tuzing va reaksiyaning issiqlik effektini hisoblang: J: -2700kJ.
3. C+O₂=CO₂; ∆H=- 393,5kJ reaksiya uchun 1,2 g koʻmir olingan boʻlsa, reaksiyaning issiqlik effektini toping. J: 39,35 kJ.
4. 30,4 g magniy yonganda 7,65∙10² kJ issiqlik ajralib chiqqan boʻlsa, magniy oksidining hosil boʻlish entalpiyasini hisoblang. J: - 603,95 kJ /mol.
5. TeO_2(k) uchun = - 321,7 kJ /mol ga teng boʻlsa, 1 g tellur yonganda qancha issiqlik ajralib chiqishini hisoblang. J: 2,5 kJ.
6. Agar -986,2; ; -285,84 ma’lum boʻlsa,100 kg soʻndirilmagan ohak soʻndirilganda qancha issiqlik ajralib chiqishini hisoblang.
Yechish: ∆H⁰=∆H kJ/mol.

7. NaH_q+H₂O=NaOH_erit+H_2gaz reaksiyaning issiqlik effektini hisoblang.
kJ /mol; kJ /mol;
∆H = 285,84 kJ/mol. J: -126,69 kJ /mol.
8. Fe₂O₃ alyuminiy bilan qaytarilganda 213,37 kJ issiqlik ajralib chiqqan va bunda 25,49 g Al₂O₃ hosil boʻlgan. Fe₂O₃ ning hosil boʻlish issiqligi -816,72 kJ/mol ga tengligi ma’lum. Alyuminiy oksidining hosil boʻlish issiqligini toping. J: -1670,5 kJ.
9. Benzolning yonish reaksiyasi quyidagi tenglama bilan ifodalanadi:
C₆H₆+7,5O₂=6CO₂+3H₂O - 3272,4 kJ.
CO₂ ning hosil boʻlish issiqligi -393,9 kJ va H₂O ning hosil boʻlish issiqligi -286,6 kJ ga tengligi ma’lum boʻlsa, benzolning hosil boʻlish issiqligini aniqlang. J: 49,2 kJ.
10. 1 mol atsetilen yondirilganda 1300 kJ issiqlik ajralib chiqdi. Agar CO_{2 (g)} ning standart hosil boʻlish issiqligi 393,5 kJ /mol, suvniki 286 kJ /mol boʻlsa atsetilenning hosil boʻlish issiqligini toping.
Yechish: C₂H_2(g)+5/2O_2(g)=2CO_2(g)+H₂O+1300 kJ
∆H= - dan -1300=393,5∙2+286 - dan
∆H=227 kJ/mol. ∆H=-Q dan Q=-227 kJ/mol.
11. HF hosil boʻlish issiqligi ∆H⁰=-268 kJ/mol. Agar H₂ va F₂ molekulalarining bogʻ energiyalari mos ravishda 436 va 159 kJ / mol ga teng boʻlsa, HF molekulasining bogʻ energiyasini hisoblang. J: 565,5 kJ/ mol.
12. Standart sharoitda oq fosforning toʻliq yonish issiqligi 760,1 kJ / mol , qora fosforning toʻliq yonish issiqligi esa 722,1 kJ / mol ga teng. Standart sharoitda qora fosforning oq fosforga aylanish issiqligini hisoblang. J: -38 kJ / mol.
Yechish: P_qora+5/4O₂= P₂O₅ +722,1 kJ / mol
P_qora↔P_oq+Q
P_oq+ O₂= P₂O₅+760,1 kJ /mol
Gess qonuni boʻyicha 722,1=Q+760,1 dan Q=-38 kJ / mol.
13. Vodorod va metandan iborat 11,2 l (n.sh) aralashma yondirilganda 290 kJ issiqlik ajralgan. Termokimyoviy tenglamalar asosida aralashmadagi metanning miqdorini (mol) hisoblang.
2H₂+O₂=2H₂O+500 kJ. CH₄+2O₂=CO₂+2H₂O+800 kJ. J: 0,3.
14. CH₄ va H₂ dan iborat 22,4 l (n.sh) aralashma yondirilganda 580 kJ issiqlik ajralgan. Termokimyoviy tenglamalar asosida aralashmadagi vodorodning hajmiy ulushini (%) hisoblang.
2H₂+O₂=2H₂O+500 kJ. CH₄+2O₂=CO₂+2H₂O+800 kJ. J:40.
15. Metan va vodoroddan iborat 44,8 l (n.sh) aralashma yondirilganda 1160 kJ issiqlik ajralgan. Termokimyoviy tenglamalar asosida boshlangʻich aralashmadagi gazlarning mol nisbatini hisoblang.
2H₂+O₂=2H₂O+500 kJ. CH₄+2O₂=CO₂+2H₂O+800 kJ. J: 1:1,5.
16. Etin va etendan iborat 17,92 l (n.sh) aralashma yondirilganda 1100kJ issiqlik ajralgan. Termokimyoviy tenglamalar asosida boshlangʻich aralashmadagi atsetilenning miqdorini (mol) hisoblang.
C₂H₂+2,5O₂=2CO₂+H₂O+1300 kJ.
C₂H₄+3O₂=2CO₂+2H₂O+1400kJ J: 0,2.
17. Etilen va etindan iborat 26,88 l (n.sh) aralashma yondirilganda 1640 kJ issiqlik ajralgan. Termokimyoviy tenglamalar asosida boshlangʻich aralashmadagi gazlarning hajmiy nisbatini hisoblang.
C₂H₂+2,5O₂=2CO₂+H₂O+1300 kJ.
C₂H₄+3O₂=2CO₂+2H₂O+1400kJ J:1:2.
18. Reaksiyaning issiqlik effekti tenglamasi asosida 0,5 mol propanolning toʻla yonishidan hosil boʻlgan issiqlik hisobiga necha gramm qaynash temperaturasida turgan suvni bugʻlatish mumkin?
CH₃CH₂CH₂OH_(s)+4,5O_2(g)=3CO_2(g)+4H₂O_(s)+2000 kJ .
H₂O_(s)=H₂O_(g)+40 kJ /mol. J: 450.
19. Reaksiyaning issiqlik effekti tenglamasi asosida 90 g izopropanolning toʻla yonishidan hosil boʻlgan issiqlik hisobiga necha mol qaynash temperaturasida turgan suvni bugʻlatish mumkin?
CH₃CH(OH) CH_3(s)+4,5O_2(g)=3CO_2(g)+4H₂O_(s)+2000 kJ .
H₂O_(s)=H₂O_(g)-40 kJ/mol. J: 75.
20. Standart sharoitda grafitni toʻliq xlorlash reaksiyasining issiqligi 103,3 kJ/mol, olmosni toʻliq xlorlash reaksiyasining issiqligi esa 105,6 kJ/mol ga teng. Standart sharoitda grafitning olmosga aylanish issiqligini toping. J: -2,3 kJ/mol.
21. Vodorod olish uchun qizdirilgan suv bugʻlarining uglerod bilan reaksiyasidan foydalaniladi. Bu reaksiya uchun zarur boʻlgan issiqlik uglerodni yoqib olinadi. 10 g vodorod olish uchun necha gramm uglerod kerak boʻladi. CO₂, CO va H₂O larning hosil boʻlish issiqliklari mos ravishda 394; 111 va 242 kJ/molga teng.
Yechish: reaksiya tenglamasini yozamiz:
C+H₂O→CO+H₂+Q₁
Reaksiyaning issiqlik effekti Q=111-242=-131 kJ/mol. 5 mol vodorod olishda 131∙5=655 kJ issiqlik yutiladi va 5 mol (60g) uglerod sarflanadi.
C+O₂=CO₂+394 kJ/mol.
655 kJ ni qoplash uchun 655∙12/394 = 19,95g uglerod kerak boʻladi. Hammasi boʻlib, m(C)=60+19,95=79,95 g uglerod kerak. J: 79,95 g C.
22. Mis olish uchun CuO+C reaksiyasidan foydalaniladi. Bu reaksiya uchun zarur issiqlik, uglerodning yonishi hisobiga ta’minlanadi. 127 g Cu olish uchun zarur boʻlgan uglerodning massasini aniqlang. CO₂, CO va CuO larning hosil boʻlish issiqliklari mos ravishda 394, 111 va 162 kJ/mol ga teng.J: 27,11 g uglerod.
23. Qoʻrgʻoshin olish uchun qoʻrgʻoshin (II) oksid bilan uglerod orasidagi reaksiya ishlatiladi. Bu reaksiya uchun zarur boʻlgan issiqlik uglerodni yoqish natijasida hosil boʻlgan issiqlik hisobiga qoplanadi. 103,5 g qoʻrgʻoshin olish uchun necha gramm uglerod talab etiladi. CO₂; CO va PbO larning hosil boʻlish issiqliklari mos ravishda 394, 111 va 218 kJ/molga teng.J: 7,63 g C.
24. 24 g uglerod moʻl miqdor kislorodda yondirilganda 787,6 kJ issiqlik 36,7 l CO (25⁰C va 101,3 kPa da) yondirilganda 424,8 kJ issiqlik ajralib chiqadi. CO ning hosil boʻlish issiqligini aniqlang.
Yechish:
C+O₂=CO₂+Q; CO+ O₂=CO+Q.
Masala shartiga koʻra n_C= 2 mol. Bundan 1 mol uglerod yonganida Q=787,6/2=393,8 kJ/mol issiqlik ajralib chiqishi kelib chiqadi. CO ning miqdori = = =1,5 mol. 1 mol CO yonganda ajralib chiqadigan issiqlik miqdori Q= =283,2 kJ/mol kelib chiqadi. Gess qonuniga koʻra Q_{hosil boʻlish CO}=Q₁–Q₂=393,8–283,2=110,6 kJ/mol. J: 110,6 kJ/mol.
25. 70 g diboran B₂H₆ yondirilganda 5089 kJ issiqlik ajralib chiqadi. Agar B₂O₃ va H₂O larning hosil boʻlish issiqliklari mos ravishda 1273,5 va 285,8 kJ /mol ga teng boʻlsa, diboranning hosil boʻlish issiqligini aniqlang.
Yechish: B₂H₆+3O₂→B₂O₃+3H₂O+Q; masala shartidan = =2,5 mol; demak, 1 mol B₂H₆ yonganda Q= =2035,6 kJ issiqlik ajralib chiqadi. Gess qonuniga koʻra 2035,6=1273,5+3∙285,8–x dan x=95,3 kJ/mol.
26. C₂H₂, CO₂ va H₂O larning hosil boʻlish issiqliklari-226,7, 393,5 va 285,8kJ/mol ga teng. 41,6 g atsetilen yonganda qancha issiqlik ajralib chiqadi? J: 2079,2 kJ.
27. CO₂ ning hosil boʻlish issiqligi 393,5 va suvning hosil boʻlishi issiqligi 285,8 kJ/mol boʻlsa, 35,84 l C₂H₂ yonganda 2079,2 kJ issiqlik ajralib chiqsa, atsetilenning hosil boʻlish issiqligini aniqlang. J: -226,7 kJ/mol.
28. Agar reaksiya natijasida 48 g kislorod hosil boʻlgan boʻlsa, kaliy dixromatni parchalash uchun qancha issiqlik kerak boʻladi? K₂Cr₂O₇, K₂CrO₄ va Cr₂O₃ larning hosil boʻlish issiqliklari mos ravishda 2063; 1398 va 1141 kJ/molga teng.
Yechish: 4K₂Cr₂O₇ 4K₂CrO₄+2Cr₂O₃+3O₂↑+Q;
Gess qonuniga koʻra:
Q=4Q_h.b(K₂CrO₄)+2Q_h.b(Cr₂O₃)–4Q_h.b(K₂Cr₂O₇)=4∙1398+2∙1141–4∙2063=-378 kJ.
96g O₂ ------378 kJ
48g O₂------X X=189 kJ. J: 189 kJ.
29. Agar reaksiya natijasida 9,6 g O₂ hosil boʻlsa, kaliy xloratni parchalash uchun qancha issiqlik talab etiladi? KClO₃ va KCl larning hosil boʻlish issiqliklari mos ravishda 391 va 457 kJ/mol. J: 13,2 kJ.
30. Agar reaksiya natijasida 5,6 g azot ajralib chiqqan boʻlsa, ammoniy bixromatni parchalash uchun qancha issiqlik talab etiladi? ((NH₄)₂Cr₂O₇, Cr₂O₃ va H₂O larning hosil boʻlish issiqliklari mos ravishda 1808; 1141 va 286 kJ/mol. J: 95,4 kJ.
31. Etan kislota kislorodda yondirilganda 235,9 kJ issiqlik ajralib chiqqan va 10 l O₂ (P=104,1 kPa va 40⁰C da) ortib qolgan. Agar CO₂ ning, suv bugʻlarining va etan kislotaning hosil boʻlish issiqligi mos ravishda 393,5 kJ/mol, 241,8 kJ/mol va 484,2 kJ/mol ga teng boʻlsa, boshlangʻich aralashmadagi komponentlarning massa ulushlarini hisoblang. J: 36% CH₃COOH va 64% O₂
Yechish: CH₃COOH+2O₂=2CO₂+2H₂O+Q
Gess qonuni boʻyicha:
Q=2Q_h.b(CO₂)+2Q_h.b(H₂O)–Q_h.b(CH₃COOH)=2∙393,5+2∙241,8-484,2=786,4
Demak,1 mol sirka kislota yonganda 786,4 kJ/mol issiqlik ajralib chiqadi, masala sharti boʻyicha 235,9 kJ issiqlik ajralib chiqqan. Demak (235,9 /786,4) 0,3 mol sirka kislota reaksiyaga kirishgan. Reaksiya tenglamasi boʻyicha 0,3 mol kislota bilan 0,6 mol O₂ reaksiyaga kirishadi. Ortib qolgan O₂ ning miqdori esa ( ) 0,4 molga teng. Demak boshlangʻich aralashma tarkibida 1 mol yoki (0,3∙60) 18 g kislota va 1 mol yoki 32 g O₂ boʻlgan. Boshlangʻich aralashmada kislotaning massa ulushi 36% ga teng.
32. Etanol bugʻlarini kislorodda yoqqanda 494,2 kJ issiqlik ajralib chiqdi va 19,2 l kislorod (101,3 kPa va 27⁰C da) ortib qoldi. Agar karbonat angidridning hosil boʻlish issiqligi 393,5 kJ/mol, suv bugʻlariniki 241,8 kJ/mol, va etanol bugʻlariniki 277,0 kJ/mol ga teng boʻlsa, boshlangʻich aralashmadagi komponentlarning massa ulushlarini aniqlang. J: 22,5% C₂H₅OH va 77,5 % O₂.
33. Etilatsetat bugʻlari kislorodda yondirilganda 410,9 kJ issiqlik ajralib chiqqan va 12,2 l kislorod (105 kPa va 35,3⁰C da ) ortib qolgan. Agar CO₂ ning hosil boʻlish issiqligi 393,5 kJ/mol suv bugʻlariniki 241,8 kJ/mol va etilatsetat bugʻlariniki 486,6 kJ/mol ga teng boʻlsa, boshlangʻich aralashmadagi komponentlarning massa ulushini aniqlang. J: 26,8% CH₃COOC₂H₅ va 73,2 % O₂.