Berechnung von Enthalpieänderungen nach dem Hessschen Gesetz

Das Hesssche Gesetz, auch als "Hesssches Gesetz der konstanten Wärmesumme" bekannt, besagt, dass die Gesamtenthalpie einer chemischen Reaktion die Summe der Enthalpieänderungen für die Reaktionsschritte ist. Daher können Sie Enthalpieänderungen feststellen, indem Sie eine Reaktion in Teilschritte mit bekannten Enthalpiewerten aufteilen. Dieses Beispielproblem zeigt Strategien für die Verwendung des Hessschen Gesetzes zum Ermitteln der Enthalpieänderung einer Reaktion unter Verwendung von Enthalpiedaten aus ähnlichen Reaktionen.

Hess's Law Enthalpy Change Problem

Was ist der Wert von ΔH für die folgende Reaktion??

CS₂(l) + 3 O₂(g) → CO₂(g) + 2 SO₂(G)

Gegeben:

C (s) + O₂(g) → CO₂(G); ΔH_f = -393,5 kJ / mol
S (s) + O₂(g) → SO₂(G); ΔH_f = -296,8 kJ / mol
C (s) + 2 S (s) → CS₂(l); ΔH_f = 87,9 kJ / mol

Lösung

Das Hesssche Gesetz besagt, dass die totale Enthalpieänderung nicht von dem Weg abhängt, der vom Anfang bis zum Ende beschritten wird. Die Enthalpie kann in einem großen Schritt oder in mehreren kleinen Schritten berechnet werden.

Um diese Art von Problem zu lösen, organisieren Sie die gegebenen chemischen Reaktionen so, dass der Gesamteffekt die erforderliche Reaktion ergibt. Es gibt einige Regeln, die Sie befolgen müssen, wenn Sie eine Reaktion manipulieren.

1. Die Reaktion kann umgekehrt werden. Dies ändert das Vorzeichen von ΔH_f.
2. Die Reaktion kann mit einer Konstanten multipliziert werden. Der Wert von ΔH_f muss mit der gleichen Konstante multipliziert werden.
3. Jede Kombination der ersten beiden Regeln kann verwendet werden.

Das Finden eines korrekten Pfades ist für jedes Hess'sche Problem unterschiedlich und erfordert möglicherweise einige Versuche. Ein guter Ausgangspunkt ist, einen der Reaktanten oder Produkte zu finden, bei denen sich nur ein Mol in der Reaktion befindet. Du brauchst einen CO₂, und die erste Reaktion hat ein CO₂ auf der Produktseite.

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

Dies gibt Ihnen die CO₂ Du brauchst auf der Produktseite auch einen der O₂ Mol, die Sie auf der Reaktantenseite benötigen. Um noch zwei O zu bekommen₂ Mol, verwenden Sie die zweite Gleichung und multiplizieren Sie es mit zwei. Denken Sie daran, das ΔH zu multiplizieren_f auch um zwei.

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

Jetzt haben Sie zwei zusätzliche S- und ein zusätzliches C-Molekül auf der Reaktantenseite, die Sie nicht benötigen. Die dritte Reaktion weist auch zwei S und ein C auf der Reaktantenseite auf. Kehren Sie diese Reaktion um, um die Moleküle auf die Produktseite zu bringen. Denken Sie daran, das Vorzeichen auf ΔH zu ändern_f.

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

Wenn alle drei Reaktionen hinzugefügt werden, werden die zusätzlichen zwei Schwefel- und ein zusätzliches Kohlenstoffatom aufgehoben, wodurch die Zielreaktion zurückbleibt. Alles, was bleibt, ist die Addition der Werte von 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

Antworten: Die Enthalpieänderung für die Reaktion beträgt -1075,0 kJ / mol.

Fakten zum Hessschen Gesetz

• Das Hesssche Gesetz hat seinen Namen vom russischen Chemiker und Arzt Germain Hess. Heß erforschte die Thermochemie und veröffentlichte 1840 sein Thermochemiegesetz.
• Um das Hesssche Gesetz anzuwenden, müssen alle Teilschritte einer chemischen Reaktion bei derselben Temperatur ablaufen.
• Das Hess'sche Gesetz kann zusätzlich zur Enthalpie zur Berechnung der Entropie und der Gibbs'schen Energie herangezogen werden.