Calcul des changements d'enthalpie à l'aide de la loi de Hess

La loi de Hess, également connue sous le nom de «loi de Hess de sommation à chaleur constante», stipule que l'enthalpie totale d'une réaction chimique est la somme des changements d'enthalpie pour les étapes de la réaction. Par conséquent, vous pouvez trouver un changement d'enthalpie en divisant une réaction en étapes de composants qui ont des valeurs d'enthalpie connues. Cet exemple de problème montre des stratégies pour savoir comment utiliser la loi de Hess pour trouver le changement d'enthalpie d'une réaction en utilisant les données d'enthalpie 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); 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

Solution

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

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 lors de la manipulation d'une réaction.

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

Trouver un chemin correct est différent pour chaque problème de loi de Hess et peut nécessiter quelques essais et erreurs. Un bon point de départ est de trouver l'un des réactifs ou produits où il n'y a qu'une mole dans la réaction. Vous avez besoin d'un CO₂, et la première réaction a un CO₂ côté produit.

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

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

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

Vous avez maintenant deux S supplémentaires et une molécule de C supplémentaire du côté réactif dont vous n'avez pas besoin. La troisième réaction a également 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 ΔH_F.

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

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

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 a étudié la thermochimie et a publié sa loi de thermochimie en 1840.
• Pour appliquer la loi de Hess, toutes les étapes constitutives d'une réaction chimique doivent se produire 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.