Výpočet zmien entalpie pomocou Hessovho zákona

GIPhotoStock / Getty Images

Hessov zákon , tiež známy ako „Hessov zákon súčtu konštantného tepla“, uvádza, že celková entalpia chemickej reakcie je súčtom zmien entalpie pre jednotlivé kroky reakcie. Zmenu entalpie teda môžete nájsť rozdelením reakcie na jednotlivé kroky, ktoré majú známe hodnoty entalpie. Tento príklad problému demonštruje stratégie, ako použiť Hessov zákon na nájdenie zmeny entalpie reakcie pomocou údajov o entalpii z podobných reakcií.

Problém zmeny entalpie Hessovho zákona

Aká je hodnota ΔH pre nasledujúcu reakciu?

CS_dva(l) + 30_dva(g) → CO_dva(g) + 2 SO_dva(g)

Vzhľadom na to:

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(1); ΔH_f= 87,9 kJ/mol

Riešenie

Hessov zákon hovorí celkom zmena entalpie nespolieha na cestu od začiatku do konca. Entalpia môže byť vypočítaná v jednom veľkom kroku alebo viacerých menších krokoch.

Ak chcete vyriešiť tento typ problému, zorganizujte daný chemické reakcie kde celkový účinok vedie k potrebnej reakcii. Pri manipulácii s reakciou musíte dodržiavať niekoľko pravidiel.

1. Reakciu možno obrátiť. Tým sa zmení znamienko ΔH_f.
2. Reakcia sa môže násobiť konštantou. Hodnota ΔH_fmusí byť vynásobený rovnakou konštantou.
3. Môže sa použiť akákoľvek kombinácia prvých dvoch pravidiel.

Nájdenie správnej cesty sa líši pre každý problém Hessovho zákona a môže vyžadovať určité pokusy a omyly. Dobrým začiatkom je nájsť jeden z reaktantov alebo produktov, kde je v reakcii iba jeden mól. Potrebujete jedného CO_dvaa prvá reakcia má jeden CO_dvana strane produktu.

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

To vám dáva CO_dvapotrebujete na strane produktu a jeden z O_dvamólov, ktoré potrebujete na strane reaktantov. Ak chcete získať ďalšie dve O_dvamol, použite druhú rovnicu a vynásobte ju dvomi. Nezabudnite vynásobiť ΔH_faj dvoma.

2 S (s) + 20_dva(g) -> 2 SO_dva(g), AH_f= 2 (-326,8 kJ/mol)

Teraz máte dve ďalšie S a jednu molekulu C navyše na strane reaktantu, ktoré nepotrebujete. The tretia reakcia má tiež dve S a jedno C reaktant strane. Otočte túto reakciu, aby sa molekuly dostali na stranu produktu. Nezabudnite zmeniť znak na ΔH_f.

CS_dva(1) -> C(s) + 2 S(s), AH_f= -87,9 kJ/mol

Keď sa pridajú všetky tri reakcie, ďalšie dva atómy síry a jeden ďalší atóm uhlíka sa zrušia a zostane cieľová reakcia. Zostáva len sčítať hodnoty 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
AH = -1075,0 kJ/mol

odpoveď: The zmena entalpie pre reakciu je -1075,0 kJ/mol.

Fakty o Hessovom zákone

• Hessov zákon má svoj názov od ruského chemika a lekára Germaina Hessa. Hess skúmal termochémiu a v roku 1840 publikoval svoj zákon o termochémii.
• Na uplatnenie Hessovho zákona je potrebné, aby všetky jednotlivé kroky chemickej reakcie prebiehali pri rovnakej teplote.
• Na výpočet možno použiť Hessov zákon entropia a Gibbova energia okrem entalpie.