Izračun sprememb entalpije z uporabo Hessovega zakona

GIPhotoStock / Getty Images

Hessov zakon , znan tudi kot 'Hessov zakon o konstantnem seštevanju toplote', navaja, da je skupna entalpija kemijske reakcije vsota sprememb entalpije za korake reakcije. Zato lahko ugotovite spremembo entalpije tako, da reakcijo razdelite na komponente, ki imajo znane vrednosti entalpije. Ta primer problema prikazuje strategije za uporabo Hessovega zakona za iskanje spremembe entalpije reakcije z uporabo podatkov o entalpiji iz podobnih reakcij.

Hessov zakon Problem spremembe entalpije

Kakšna je vrednost ΔH za naslednjo reakcijo?

CS_dva(l) + 3 O_dva(g) → CO_dva(g) + 2 SO_dva(g)

podano:

C(s) + O_dva(g) → CO_dva(g); ΔH_f= -393,5 kJ/mol
S (s) + O_dva(g) → SO_dva(g); ΔH_f= -296,8 kJ/mol
C(s) + 2 S(s) → CS_dva(l); ΔH_f= 87,9 kJ/mol

rešitev

Hessov zakon pravi skupno sprememba entalpije se ne zanaša na pot, prehojeno od začetka do konca. Entalpijo je mogoče izračunati v enem velikem koraku ali več manjših korakih.

Če želite rešiti to vrsto problema, organizirajte dano kemične reakcije kjer skupni učinek povzroči potrebno reakcijo. Obstaja nekaj pravil, ki jih morate upoštevati pri manipulaciji reakcije.

1. Reakcija je lahko obrnjena. To bo spremenilo predznak ΔH_f.
2. Reakcijo lahko pomnožimo s konstanto. Vrednost ΔH_fje treba pomnožiti z isto konstanto.
3. Uporabi se lahko katera koli kombinacija prvih dveh pravil.

Iskanje pravilne poti je drugačno za vsak problem Hessovega zakona in lahko zahteva nekaj poskusov in napak. Dober kraj za začetek je iskanje enega od reaktantov ali produktov, kjer je v reakciji samo en mol. Potrebujete en CO_dva, in prva reakcija ima en CO_dvana strani izdelka.

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

To vam daje CO_dvapotrebujete na strani izdelka in enega od O_dvamolov, ki jih potrebujete na strani reaktanta. Da dobim še dva O_dvamolov, uporabite drugo enačbo in jo pomnožite z dva. Ne pozabite pomnožiti ΔH_ftudi po dva.

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

Zdaj imate dva dodatna molekula S in eno dodatno molekulo C na strani reaktanta, ki je ne potrebujete. The tretja reakcija ima tudi dva S in en C na reaktant strani. Obrnite to reakcijo, da pripeljete molekule na stran produkta. Ne pozabite spremeniti znaka na ΔH_f.

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

Ko dodamo vse tri reakcije, se dodatna dva žveplova in en dodatni atom ogljika izničita, tako da ostane ciljna reakcija. Vse, kar ostane, je seštevanje vrednosti 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

odgovor: The sprememba entalpije za reakcijo je -1075,0 kJ/mol.

Dejstva o Hessovem zakonu

• Hessov zakon je dobil ime po ruskem kemiku in zdravniku Germainu Hessu. Hess je raziskoval termokemijo in leta 1840 objavil svoj zakon termokemije.
• Za uporabo Hessovega zakona morajo vse komponente kemične reakcije potekati pri isti temperaturi.
• Za izračun se lahko uporabi Hessov zakon entropija in Gibbova energija poleg entalpije.