Enthalpiewijzigingen berekenen met behulp van de wet van Hess

Hess's Law, ook bekend als "Hess's Law of Constant Heat Summation", stelt dat de totale enthalpie van een chemische reactie de som is van de enthalpie-veranderingen voor de stappen van de reactie. Daarom kunt u enthalpieverandering vinden door een reactie op te splitsen in samenstellende stappen met bekende enthalpiewaarden. Dit voorbeeldprobleem toont strategieën voor het gebruik van de wet van Hess om de enthalpieverandering van een reactie te vinden met behulp van enthalpiegegevens van vergelijkbare reacties.

Hess's Law Enthalpie Verander probleem

Wat is de waarde van ΔH voor de volgende reactie?

CS₂(l) +30₂(g) → CO₂(g) + 2 SO₂(G)

Gegeven:

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 (s) → CS₂(L); AH_f = 87,9 kJ / mol

Oplossing

De wet van Hess zegt dat de totale enthalpie-verandering niet afhankelijk is van het pad van begin tot eind. Enthalpie kan worden berekend in één grote stap of meerdere kleinere stappen.

Om dit soort problemen op te lossen, organiseert u de gegeven chemische reacties waar het totale effect de benodigde reactie oplevert. Er zijn een paar regels die u moet volgen bij het manipuleren van een reactie.

1. De reactie kan worden omgekeerd. Dit zal het teken van ΔH veranderen_f.
2. De reactie kan worden vermenigvuldigd met een constante. De waarde van ΔH_f moet worden vermenigvuldigd met dezelfde constante.
3. Elke combinatie van de eerste twee regels kan worden gebruikt.

Het vinden van een correct pad is voor elk probleem van Hess Law anders en vereist mogelijk wat vallen en opstaan. Een goede plek om te beginnen is om een ​​van de reactanten of producten te vinden waarbij er maar één mol in de reactie zit. Je hebt één CO nodig₂, en de eerste reactie heeft één CO₂ aan de productzijde.

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

Dit geeft je de CO₂ u hebt aan de productkant en één van O nodig₂ moedervlekken die je nodig hebt aan de reactantzijde. Om nog twee O te krijgen₂ mollen, gebruik de tweede vergelijking en vermenigvuldig deze met twee. Vergeet niet om de ΔH te vermenigvuldigen_f met twee ook.

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

Nu heb je twee extra S's en een extra C-molecuul aan de reactantzijde die je niet nodig hebt. De derde reactie heeft ook twee S's en één C aan de reactantzijde. Keer deze reactie om om de moleculen naar de productzijde te brengen. Vergeet niet om het teken op ΔH te wijzigen_f.

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

Wanneer alle drie de reacties zijn toegevoegd, worden de extra twee zwavel en één extra koolstofatomen weggelaten, waardoor de doelreactie achterblijft. Het enige dat overblijft is het optellen van de waarden van ΔH_f.

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

Antwoord: De verandering in enthalpie voor de reactie is -1075,0 kJ / mol.

Feiten over de wet van Hess

• De wet van Hess ontleent zijn naam aan de Russische chemicus en arts Germain Hess. Hess onderzocht de thermochemie en publiceerde zijn wet op de thermochemie in 1840.
• Om de wet van Hess toe te passen, moeten alle componenten van een chemische reactie bij dezelfde temperatuur plaatsvinden.
• De wet van Hess kan worden gebruikt om entropie en Gibb's energie te berekenen naast enthalpie.