Beregning av entalpiendringer ved å bruke Hess' lov

GIPhotoStock / Getty Images

Hess lov , også kjent som 'Hess's lov om konstant varmesummasjon', sier at den totale entalpien til en kjemisk reaksjon er summen av entalpiendringene for trinnene i reaksjonen. Derfor kan du finne entalpiendringer ved å dele opp en reaksjon i komponenttrinn som har kjente entalpiverdier. Dette eksempelproblemet viser strategier for hvordan man bruker Hess' lov for å finne entalpiendringen til en reaksjon ved å bruke entalpidata fra lignende reaksjoner.

Hess's Law Entalpi Change Problem

Hva er verdien av ΔH for følgende reaksjon?

CS_to(l) + 3 O_to(g) → CO_to(g) + 2 SO_to(g)

Gitt:

C(s) + O_to(g) → CO_to(g); ΔH_f= -393,5 kJ/mol
S (s) + O_to(g) → SO_to(g); ΔH_f= -296,8 kJ/mol
C(s) + 2 S(s) → CS_to(l); ΔH_f= 87,9 kJ/mol

Løsning

Hess's lov sier totalen entalpi endring stoler ikke på veien fra begynnelse til slutt. Entalpi kan beregnes i ett stort trinn eller flere mindre trinn.

For å løse denne typen problemer, organiser det gitte kjemiske reaksjoner hvor den totale effekten gir den nødvendige reaksjonen. Det er noen få regler du må følge når du manipulerer en reaksjon.

1. Reaksjonen kan reverseres. Dette vil endre tegnet til ΔH_f.
2. Reaksjonen kan multipliseres med en konstant. Verdien av ΔH_fmå multipliseres med samme konstant.
3. Enhver kombinasjon av de to første reglene kan brukes.

Å finne en riktig vei er forskjellig for hvert Hess's Law-problem og kan kreve litt prøving og feiling. Et godt sted å starte er å finne en av reaktantene eller produktene der det bare er én føflekk i reaksjonen. Du trenger en CO_to, og den første reaksjonen har en CO_topå produktsiden.

C(s) + O_to(g) → CO_to(g), AH_f= -393,5 kJ/mol

Dette gir deg CO_todu trenger på produktsiden og en av O_toføflekker du trenger på reaktantsiden. For å få to til O_tomol, bruk den andre ligningen og gang den med to. Husk å multiplisere ΔH_fav to også.

2 S (s) + 2 O_to(g) → 2 SO_to(g), AH_f= 2(-326,8 kJ/mol)

Nå har du to ekstra S-er og ett ekstra C-molekyl på reaktantsiden som du ikke trenger. De tredje reaksjon har også to S-er og en C på reaktant side. Reversere denne reaksjonen for å bringe molekylene til produktsiden. Husk å endre tegnet på ΔH_f.

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

Når alle tre reaksjonene legges til, annulleres de to ekstra svovel- og ett ekstra karbonatomer, og etterlater målreaksjonen. Alt som gjenstår er å legge sammen verdiene til 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

Svar: De endring i entalpi for reaksjonen er -1075,0 kJ/mol.

Fakta om Hess' lov

• Hess's Law har fått navnet sitt fra den russiske kjemikeren og legen Germain Hess. Hess undersøkte termokjemi og publiserte sin lov om termokjemi i 1840.
• For å anvende Hess' lov, må alle komponenttrinnene i en kjemisk reaksjon skje ved samme temperatur.
• Hess's lov kan brukes til å beregne entropi og Gibbs energi i tillegg til entalpi.