Obliczanie zmian entalpii za pomocą prawa Hessa

GIPhotoStock / Getty Images

Prawo Hessa , znane również jako „Prawo Stałego Sumowania Ciepła Hessa”, stwierdza, że ​​całkowita entalpia reakcji chemicznej jest sumą zmian entalpii dla poszczególnych etapów reakcji. Dlatego można znaleźć zmianę entalpii, dzieląc reakcję na etapy składowe, które mają znane wartości entalpii. Ten przykładowy problem pokazuje strategie wykorzystania prawa Hessa do znalezienia zmiany entalpii reakcji przy użyciu danych entalpii z podobnych reakcji.

Problem zmiany entalpii prawa Hessa

Jaka jest wartość ΔH dla następującej reakcji?

CS_dwa(l) + 3 O_dwa(g) → CO_dwa(g) + 2 SO_dwa(g)

Dany:

C(s) + O_dwa(g) → CO_dwa(g); H_f= -393,5 kJ/mol
S(s) + O_dwa(g) → SO_dwa(g); H_f= -296,8 kJ/mol
C(s) + 2 S(s) → CS_dwa(l); H_f= 87,9 kJ/mol

Rozwiązanie

Prawo Hessa mówi sumę zmiana entalpii nie polega na ścieżce przebytej od początku do końca. Entalpię można obliczyć w jednym wielkim kroku lub wielu mniejszych krokach.

Aby rozwiązać tego typu problem, zorganizuj podane reakcje chemiczne gdzie całkowity efekt daje potrzebną reakcję. Jest kilka zasad, których musisz przestrzegać, manipulując reakcją.

1. Reakcja może być odwrócona. Zmieni to znak ΔH_f.
2. Reakcja może być pomnożona przez stałą. Wartość ΔH_fnależy pomnożyć przez tę samą stałą.
3. Można zastosować dowolną kombinację dwóch pierwszych zasad.

Znalezienie właściwej ścieżki jest inne dla każdego problemu z prawem Hessa i może wymagać pewnych prób i błędów. Dobrym miejscem do rozpoczęcia jest znalezienie jednego z reagentów lub produktów, w których w reakcji występuje tylko jeden mol. Potrzebujesz jednego CO_dwa, a pierwsza reakcja ma jeden CO_dwapo stronie produktu.

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

To daje Ci CO_dwapotrzebujesz po stronie produktu i jednej z O_dwapieprzyków, których potrzebujesz po stronie reagenta. Aby zdobyć jeszcze dwa O_dwamoli, użyj drugiego równania i pomnóż je przez dwa. Pamiętaj, aby pomnożyć ΔH_fo dwa.

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

Teraz masz dwie dodatkowe cząsteczki S i jedną dodatkową cząsteczkę C po stronie substratu, których nie potrzebujesz. The trzecia reakcja ma również dwa S i jedno C na reagent bok. Odwróć tę reakcję, aby przenieść cząsteczki na stronę produktu. Pamiętaj, aby zmienić znak na ΔH_f.

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

Gdy wszystkie trzy reakcje zostaną dodane, dodatkowe dwa atomy siarki i jeden dodatkowy atom węgla są usuwane, pozostawiając reakcję docelową. Pozostaje tylko zsumować wartości 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

Odpowiadać: The zmiana entalpii dla reakcji wynosi -1075,0 kJ/mol.

Fakty dotyczące prawa Hessa

• Prawo Hessa bierze swoją nazwę od rosyjskiego chemika i lekarza Germaina Hessa. Hess badał termochemię i opublikował swoje prawo termochemii w 1840 roku.
• Aby zastosować prawo Hessa, wszystkie etapy składowe reakcji chemicznej muszą zachodzić w tej samej temperaturze.
• Do obliczenia można użyć prawa Hessa entropia oraz Energia Gibba oprócz entalpii.