Calcularea modificărilor de entalpie folosind legea lui Hess

Legea lui Hess, cunoscută și sub numele de „Legea lui Hess a rezumării constante a căldurii”, afirmă că entalpia totală a unei reacții chimice este suma modificărilor de entalpie pentru etapele reacției. Prin urmare, puteți găsi schimbarea entalpiei prin ruperea unei reacții în pași de componente care au valori de entalpie cunoscute. Acest exemplu de exemplu demonstrează strategii pentru a utiliza Legea lui Hess pentru a găsi schimbarea de entalpie a unei reacții folosind date de entalpie din reacții similare.

Problema schimbării entalpiei legii lui Hess

Care este valoarea lui ΔH pentru următoarea reacție?

CS₂(l) + 3 O₂(g) → CO₂(g) + 2 SO₂(G)

Dat:

C (s) + O₂(g) → CO₂(G); AH_f = -393,5 kJ / mol
S (s) + O₂(g) → SO₂(G); AH_f = -296,8 kJ / mol
C (s) + 2 S (e) → CS₂(L); AH_f = 87,9 kJ / mol

Soluţie

Legea lui Hess spune că modificarea totală a entalpiei nu se bazează pe calea parcursă de la început până la sfârșit. Entalpia poate fi calculată într-o etapă mare sau în mai multe etape mai mici.

Pentru a rezolva acest tip de problemă, organizați reacțiile chimice date acolo unde efectul total produce reacția necesară. Există câteva reguli pe care trebuie să le respectați atunci când manipulați o reacție.

1. Reacția poate fi inversată. Aceasta va schimba semnul lui ΔH_f.
2. Reacția poate fi înmulțită cu o constantă. Valoarea ΔH_f trebuie înmulțit cu aceeași constantă.
3. Se poate folosi orice combinație a primelor două reguli.

Găsirea unei căi corecte este diferită pentru fiecare problemă a legii lui Hess și poate necesita unele încercări și erori. Un loc bun pentru a începe este să găsiți unul dintre reactanți sau produse în care există o singură aluniță în reacție. Ai nevoie de un CO₂, iar prima reacție are un CO₂ pe partea de produs.

C (s) + O₂(g) → CO₂(g), ΔH_f = -393,5 kJ / mol

Acest lucru vă oferă CO₂ aveți nevoie din partea produsului și a unuia dintre O₂ alunițe de care aveți nevoie pe partea reactantă. Pentru a obține încă două O₂ aluniți, folosiți a doua ecuație și multiplicați-o cu două. Nu uitați să multiplicați ΔH_f de asemenea doi.

2 S (s) + 2 O₂(g) → 2 SO₂(g), ΔH_f = 2 (-326,8 kJ / mol)

Acum aveți două molecule S suplimentare și o moleculă C suplimentară pe partea reactantă de care nu aveți nevoie. A treia reacție are, de asemenea, două S-uri și una C pe partea reactantă. Inversează această reacție pentru a aduce moleculele de partea produsului. Nu uitați să schimbați semnul pe ΔH_f.

CS₂(l) → C (s) + 2 S (s), ΔH_f = -87,9 kJ / mol

Când se adaugă toate cele trei reacții, se elimină cele două sulfuri și un atom de carbon în plus, lăsând reacția țintă. Tot ce mai rămâne este adăugarea valorilor lui ΔH_f.

ΔH = -393,5 kJ / mol + 2 (-296,8 kJ / mol) + (-87,9 kJ / mol)
ΔH = -393,5 kJ / mol - 593,6 kJ / mol - 87,9 kJ / mol
ΔH = -1075,0 kJ / mol

Răspuns: Modificarea entalpiei pentru reacție este de -1075,0 kJ / mol.

Fapte despre Legea lui Hess

• Legea lui Hess își ia numele de la chimistul și medicul rus Germain Hess. Hess a investigat termochimia și și-a publicat legea de termochimie în 1840.
• Pentru a aplica Legea lui Hess, toate etapele componente ale unei reacții chimice trebuie să aibă loc la aceeași temperatură.
• Legea lui Hess poate fi utilizată pentru a calcula entropia și energia lui Gibb pe lângă entalpie.