Закон Гесса, также известный как «Закон Гесса о суммировании постоянной теплоты», гласит, что полная энтальпия химической реакции является суммой изменений энтальпии для стадий реакции. Следовательно, вы можете обнаружить изменение энтальпии, разбив реакцию на этапы, которые имеют известные значения энтальпии. В этом примере задачи демонстрируются стратегии использования закона Гесса для определения изменения энтальпии реакции с использованием данных об энтальпии аналогичных реакций.
Проблема изменения энтальпии по закону Гесса
Какое значение ΔH для следующей реакции?
CS 2 (l ) + 3 O 2 (g) → CO 2 (g) + 2 SO 2 (g)
Дано:
C (s) + O 2 (g) → CO 2 (g); ΔH f = -393,5 кДж/моль
S (s) + O 2 (g) → SO 2 суб> (г); ΔH f = -296,8 кДж/моль
C (s) + 2 S (s) → CS 2 (l); ΔH f = 87,9 кДж/моль
Решение
Закон Гесса гласит, что общая энтальпия изменение не зависит от пути, пройденного от начала до конца. Энтальпию можно рассчитать за один большой шаг или за несколько меньших шагов.
Чтобы решить этот тип проблемы, организуйте данные химические реакции, в которых общий эффект приводит к реакции нужный. Есть несколько правил, которым вы должны следовать при манипулировании реакцией.
- Реакцию можно обратить. Это изменит знак ΔH f .
- Реакцию можно умножить на константу. Значение ΔH f необходимо умножить на ту же константу.
- Можно использовать любую комбинацию первых двух правил.
Поиск правильного пути отличается для каждой проблемы закона Гесса и может потребовать некоторых проб и ошибок. Хорошее место для начала – найти один из реагентов или продуктов, в котором в реакции присутствует только один моль. Вам нужен один CO 2 , а у первой реакции один CO 2 на стороне продукта.
C (s) + O 2 (g) → CO 2 (g), ΔH f = -393,5 кДж/моль
Это дает вам CO 2 , который вам нужен на стороне продукта, и один из O 2 молей, которые вам нужны на стороне реагента. Чтобы получить еще O 2 молей, используйте второе уравнение и умножьте его на два. Не забудьте также умножить ΔH f на два.
2 S (s) + 2 O 2 (г) → 2 SO 2 (г), ΔH f = 2 (-326,8 кДж/моль)
Теперь у вас есть две дополнительные молекулы S и одна дополнительная молекула C на стороне реагента, которые вам не нужны. Третья реакция также имеет две S и одну C на стороне реагента. Обратить эту реакцию, чтобы переместить молекулы на сторону продукта. Не забудьте изменить знак ΔH f .
CS 2 (l) → C (s) + 2 S (s), ΔH f = -87,9 кДж/моль
Когда добавляются все три реакции, лишние два атома серы и один лишний атом углерода нейтрализуются, оставляя целевая реакция. Остается только сложить значения ΔH f .
ΔH = -393,5 кДж/моль + 2 (- 296,8 кДж/моль) + (-87,9 кДж/моль)
ΔH = -393,5 кДж/моль – 593,6 кДж/моль – 87,9 кДж/моль
ΔH = -1075,0 кДж/моль
Ответ: Изменение энтальпии реакции составляет -1075,0 кДж/моль.
Факты о законе Гесса
- Закон Гесса назван в честь русского химика и врача Жермена Гесса. Гесс исследовал термохимию и опубликовал свой закон термохимии в 1840 году.
- Чтобы применить закон Гесса, все составляющие стадии химической реакции должны протекать при одной и той же температуре.
- Закон Гесса может использоваться для вычисления энтропии и энергии Гибба в дополнение к энтальпии.
