Beräkning av entalpyförändringar med hjälp av Hess lag

Hess's Law, även känd som "Hess's Law of Constant Heat Summation", säger att den totala entalpin av en kemisk reaktion är summan av entalpiförändringarna för reaktionens steg. Därför kan du hitta förändringsförändringar genom att bryta en reaktion i komponentsteg som har kända entalpivärden. Detta exempelproblem visar strategier för hur man använder Hess's Law för att hitta entalpinförändring av en reaktion med hjälp av entalpidata från liknande reaktioner.

Hesss lag Enthalpy Change Problem

Vad är värdet på ΔH för följande reaktion?

CS₂(l) + 3 O₂(g) → CO₂(g) + 2 SO₂(G)

Given:

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

Lösning

Hesss lag säger att den totala entalpinförändringen inte förlitar sig på vägen från början till slut. Enthalpy kan beräknas i ett stort steg eller flera mindre steg.

För att lösa denna typ av problem, ordna de givna kemiska reaktionerna där den totala effekten ger reaktionen som behövs. Det finns några regler som du måste följa när du manipulerar en reaktion.

1. Reaktionen kan vändas. Detta kommer att ändra tecknet på ΔH_f.
2. Reaktionen kan multipliceras med en konstant. Värdet på ΔH_f måste multipliceras med samma konstant.
3. Varje kombination av de två första reglerna kan användas.

Att hitta en rätt väg är annorlunda för varje Hesss lagproblem och kan kräva viss provning och fel. En bra plats att börja är att hitta en av reaktanterna eller produkterna där det bara finns en mol i reaktionen. Du behöver ett CO₂, och den första reaktionen har en CO₂ på produktsidan.

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

Detta ger dig CO₂ du behöver på produktsidan och en av O₂ mullvader du behöver på reaktantsidan. För att få ytterligare två O₂ mol, använd den andra ekvationen och multiplicera den med två. Kom ihåg att multiplicera ΔH_f av två också.

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

Nu har du två extra S och en extra C-molekyl på reaktansidan som du inte behöver. Den tredje reaktionen har också två S och en C på reaktantsidan. Omvänd denna reaktion för att föra molekylerna till produktsidan. Kom ihåg att byta skylt på ΔH_f.

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

När alla tre reaktioner läggs till avbryts de två extra svavel- och en extra kolatomer, vilket lämnar målreaktionen. Allt som återstår är att lägga till värdena på ΔH_f.

AH = -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

Svar: Förändringen i entalpi för reaktionen är -1075,0 kJ / mol.

Fakta om Hess lag

• Hess's Law har sitt namn från den ryska kemisten och läkaren Germain Hess. Hess undersökte termokemi och publicerade sin lag om termokemi 1840.
• För att tillämpa Hess's Law måste alla komponentstegen i en kemisk reaktion ske vid samma temperatur.
• Hess's Law kan användas för att beräkna entropi och Gibbs energi utöver entalpi.