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Calculer les changements d'enthalpie à l'aide de la loi de Hess

Calculer les changements d'enthalpie à l'aide de la loi de Hess

La loi de Hess, également connue sous le nom de «synthèse de la loi de Hess sur la chaleur constante», stipule que l'enthalpie totale d'une réaction chimique est la somme des changements d'enthalpie correspondant aux étapes de la réaction. Par conséquent, vous pouvez trouver un changement d'enthalpie en décomposant une réaction en plusieurs étapes dont les valeurs d'enthalpie sont connues. Cet exemple de problème illustre des stratégies d'utilisation de la loi de Hess pour trouver le changement d'enthalpie d'une réaction à l'aide de données d'enthalpie issues de réactions similaires.

Problème de changement d'enthalpie de la loi de Hess

Quelle est la valeur de ΔH pour la réaction suivante?

CS2(l) + 3 O2(g) → CO2(g) + 2 SO2(g)

Donné:

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

Solution

La loi de Hess dit que le changement d'enthalpie totale ne repose pas sur le chemin parcouru du début à la fin. L'enthalpie peut être calculée en une grande étape ou en plusieurs petites étapes.

Pour résoudre ce type de problème, organisez les réactions chimiques données où l’effet total donne la réaction nécessaire. Il y a quelques règles que vous devez suivre lorsque vous manipulez une réaction.

  1. La réaction peut être inversée. Cela changera le signe de ΔHF.
  2. La réaction peut être multipliée par une constante. La valeur de ΔHF doit être multiplié par la même constante.
  3. Toute combinaison des deux premières règles peut être utilisée.

Trouver le bon chemin est différent pour chaque problème de la loi de Hess et peut nécessiter quelques essais et erreurs. Un bon point de départ est de rechercher l'un des réactifs ou des produits ne contenant qu'une seule mole dans la réaction. Vous avez besoin d'un CO2, et la première réaction a un CO2 du côté du produit.

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

Cela vous donne le CO2 vous avez besoin du côté du produit et de l'un des O2 taupes dont vous avez besoin du côté des réactifs. Pour avoir deux autres O2 moles, utilisez la deuxième équation et multipliez-la par deux. N'oubliez pas de multiplier le ΔHF par deux aussi.

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

Vous avez maintenant deux molécules S supplémentaires et une molécule C supplémentaire dont vous n'avez plus besoin. La troisième réaction a aussi deux S et un C du côté réactif. Inversez cette réaction pour amener les molécules du côté du produit. N'oubliez pas de changer le signe sur ΔHF.

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

Lorsque les trois réactions sont ajoutées, les deux atomes de soufre et un atome de carbone supplémentaires sont annulés, laissant la réaction cible. Il ne reste plus qu'à additionner les valeurs 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

Répondre: Le changement d'enthalpie pour la réaction est de -1075,0 kJ / mol.

Faits sur la loi de Hess

  • La loi de Hess tire son nom du chimiste et médecin russe Germain Hess. Hess étudie la thermochimie et publie sa loi de thermochimie en 1840.
  • Pour appliquer la loi de Hess, toutes les étapes d'une réaction chimique doivent se dérouler à la même température.
  • La loi de Hess peut être utilisée pour calculer l'entropie et l'énergie de Gibb en plus de l'enthalpie.