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Cálculo de cambios de entalpía utilizando la ley de Hess

Ciencias
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La Ley de Hess, también conocida como "Ley de la suma de calor constante de Hess", establece que la entalpía total de una reacción química es la suma de los cambios de entalpía para los pasos de la reacción. Por lo tanto, puede encontrar un cambio de entalpía dividiendo una reacción en pasos de componentes que tienen valores de entalpía conocidos. Este problema de ejemplo demuestra estrategias sobre cómo usar la Ley de Hess para encontrar el cambio de entalpía de una reacción utilizando datos de entalpía de reacciones similares..

Problema de cambio de entalpía de la ley de Hess

¿Cuál es el valor de ΔH para la siguiente reacción??

CS2(l) + 3 O2(g) → CO2(g) + 2 SO2(sol)

Dado:

C (s) + O2(g) → CO2(sol); ΔHF = -393.5 kJ / mol
S (s) + O2(g) → SO2(sol); ΔHF = -296.8 kJ / mol
C (s) + 2 S (s) → CS2(l); ΔHF = 87,9 kJ / mol

Solución

La Ley de Hess dice que el cambio total de entalpía no depende del camino tomado de principio a fin. La entalpía se puede calcular en un gran paso o en varios pasos más pequeños.

Para resolver este tipo de problema, organice las reacciones químicas dadas donde el efecto total produzca la reacción necesaria. Hay algunas reglas que debes seguir al manipular una reacción.

  1. La reacción se puede revertir. Esto cambiará el signo de ΔHF.
  2. La reacción se puede multiplicar por una constante. El valor de ΔHF debe multiplicarse por la misma constante.
  3. Se puede utilizar cualquier combinación de las dos primeras reglas..

Encontrar una ruta correcta es diferente para cada problema de la Ley de Hess y puede requerir algún tipo de prueba y error. Un buen lugar para comenzar es encontrar uno de los reactivos o productos donde solo hay un mol en la reacción. Necesitas un CO2, y la primera reacción tiene un CO2 en el lado del producto.

C (s) + O2(g) → CO2(g), ΔHF = -393.5 kJ / mol

Esto te da el CO2 necesita en el lado del producto y uno de los O2 moles que necesita en el lado reactivo. Para obtener dos O más2 moles, usa la segunda ecuación y multiplícala por dos. Recuerde multiplicar el ΔHF por dos también.

2 S (s) + 2 O2(g) → 2 SO2(g), ΔHF = 2 (-326.8 kJ / mol)

Ahora tiene dos S adicionales y una molécula C adicional en el lado reactivo que no necesita. La tercera reacción también tiene dos S y una C en el lado reactivo. Invierta esta reacción para llevar las moléculas al lado del producto. Recuerde cambiar el signo en ΔHF.

CS2(l) → C (s) + 2 S (s), ΔHF = -87.9 kJ / mol

Cuando se agregan las tres reacciones, los dos átomos adicionales de azufre y uno adicional de carbono se cancelan, dejando la reacción objetivo. Todo lo que queda es sumar los valores de ΔHF.

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

Responder: El cambio en la entalpía para la reacción es -1075.0 kJ / mol.

Datos sobre la ley de Hess

  • La Ley de Hess toma su nombre del químico y médico ruso Germain Hess. Hess investigó la termoquímica y publicó su ley de termoquímica en 1840.
  • Para aplicar la Ley de Hess, todos los pasos componentes de una reacción química deben ocurrir a la misma temperatura..
  • La Ley de Hess puede usarse para calcular la entropía y la energía de Gibb además de la entalpía.
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