Chemia Liceum Gimnazjum Testy Matura

Powrót

(R) Prawo Hessa

Doświadczalne wyznaczanie efektu cieplnego może być bardzo trudne. Łatwiej jest wyznaczyć ciepło tworzenia 1 mola poszczególnych reagentów i na jego podstawie obliczyć entalpię dowolnej reakcji.

Entalpia tworzenia - efekt cieplny powstawania 1 mola związku z pierwiastków w ich najtrwalszej postaci (S, C, O2, H2).

Entalpia tworzenia każdej substancji pierwiastkowej równa się 0 (ΔH=0).

Standardowe entalpie tworzenia związków chemicznych podaje się w tabelach.
 


Prawo Hessa - entalpia reakcji nie zależy od  drogi przemiany, a jedynie od stanu początkowego i końcowego reakcji zachodzących pod stałym ciśnieniem lub w stałej objętości.

Przykład: CO2 można otrzymać dwiema metodami:

Metoda I. 
C(s) + O2(g) = CO2(g)      ΔH= -395,5kJ

Metoda II.
1) 2C(s) + O2(g) = 2CO(g)   
    C(s) + 1/2O2(g) = CO(g)     ΔH1 = -111 kJ
2) 2CO + O2(g) = 2CO2(g)  
    CO(g) + 1/2O2(g) = CO2(g)     ΔH2= -284,5kJ

ΔH= ΔH1 + ΔH2 = -111kJ/mol - 284,5kJ/mol = –395,5kJ

Jak widać entalpia jest jednakowa, niezależnie od sposobu otrzymania CO2.

prawo Hessa
 


Prawo Lavoisiera-Laplace`a - ciepło danej reakcji i ciepło reakcji przebiegającej w kierunku przeciwnym różni się tylko znakiem.

Przykład
C(grafit) + O2(g) → CO2(g)   ΔH= -395,5kJ
CO2(g)  → C(grafit) + O2(g)   ΔH= +395,5kJ
 


Przykładowe zadanie 1.
Oblicz, ile energii wydzieli się po spaleniu 1 mola metanu, czyli oblicz standardową entalpię reakcji
CH4(g) + 2O2(g) = CO2(g) + 2H2O(c)
Standardowe entalpie tworzenia reagentów wynoszą:
a) ΔHotw. CO2(g) = –393,1 kJ/mol         b) ΔHotw. H2O(c) = –285,8 kJ/mol
c) ΔHotw. CH4(g) = –74,8 kJ/mol            

Rozwiązanie

1. Napisz równania reakcji tworzenia 1 mola poszczególnych reagentów
a) C(s) + O2(g) → CO2(g)    ΔHo1  = –393,1 kJ
b)  H2(g) + 1/2O2(g) → H2O(c)   ΔHo2  = –285,8 kJ
c)  C(s) + 2H2(g) → CH4(g)        ΔHo3  = –74,8 kJ

2. Dopasuj je do równania wyjściowego
a) C(s) + O2(g) → CO2(g)    ΔHo1  = –393,1 kJ  bez mian
b)  W równaniu są 2 cząsteczki wody więc
2H2(g) + O2(g) → 2H2O(c)   ΔHo2  = –285,8 kJ • 2
c) W równaniu CH4 jest po stronie lewej, więc korzystamy z prawa Lavoisiera-Laplace`a i zamieniamy stronami:
CH4(g) →  C(s) + 2H2(g)      ΔHo3  = +74,8 kJ

3. Wszystkie otrzymane równania dodajemy stronami, aby sprawdzić, czy zostały sporządzone poprawnie.
C(s) + O2(g) + 2H2(g)+O2(g)+ CH4(g) → CO2(g) + 2H2O(c) + C(s) + 2H2(g)  
2O2(g)  + CH4(g) → CO2(g) + 2H2O(c)  
Otrzymaliśmy równanie wyjściowe, więc jest dobrze

4. Efekt cieplny reakcji obliczmy na podstawie prawa Hessa
ΔHo = ΔHo1 + ΔHo2 + ΔHo3
ΔHo  = –393,1 kJ + 2·(–285,8 kJ) + 74,8 kJ = –889,9 kJ


Przykładowe zadanie 2.

Oblicz ile energii wydzieli się w reakcji
2C2H6(g) + 7O2(g) →  4CO2(g) + 6H2O(g)
Oblicz, ile wynosi standardowa entalpia spalania 1 mola C2H6 w tej reakcji.

Standardowe entalpie tworzenia:
C2H6(g) ΔHo1  = –84 kJ/mol
CO2(g) ΔHo2  = –393,5 kJ/mol
H2O(g) ΔHo3  = –241,8 kJ/mol

Rozwiązanie

1. Napisz równania reakcji tworzenia 1 mola poszczególnych reagentów
2C(s) + 3H2(g) → C2H6(g)  ΔHo1  = –84 kJ
C(s) + O2(g) → CO2(g)  ΔHo2  = –393,5 kJ
H2(s) + 1/2O2(g) → H2O(g) ΔHo3  = –241,8 kJ

2. Dopasuj je do równania wyjściowego
2C2H6(g)  4C(s) + 6H2(g)            ΔHo1  = +84 kJ  •2
4C(s) + 4O2(g) → 4CO2(g)             ΔHo2  = –393,5 kJ  •4
6H2(s) + 3O2(g) → 6H2O(g)          ΔHo3  = –241,8 kJ •6

3. Wszystkie równania dodaj stronami i sprawdź poprawność wykonania - powinno się otrzymać równanie wyjściowe
2C2H6(g)  + 4C(s) + 4O2(g) + 6H2(s) + 3O2(g) 4C(s) + 6H2(g)  + 4CO2(g)  + 6H2O(g)        
2C2H6(g) + 7O2(g) →  4CO2(g) + 6H2O(g)   jest zgodne

4. Oblicz entalpię dla równania wyjściowego
ΔHo = ΔHo1 + ΔHo2 + ΔHo3
ΔHo  = 2 ·84 kJ + 4·(–393,4 kJ) + 6·(–241,8 kJ)  = – 2865,4kJ

5. Oblicz entalpię spalania 1 mola C2H6
ΔHo dla 1 mola wynosi –1432,7 kJ   (–2865,4 / 2)
 


(N) Entalpia reakcji na podstawie energii wiązań

Energia wiązania - energia potrzebna do rozerwania wiązania i przekształcenia cząsteczki w wolne atomy.

Zmianę entalpii przykładowej reakcji
HI(g) → H(g)+ I(g) ΔH=+299kJ 
można też zinterpretować jako najmniejszą energię potrzebną do rozerwania wiązania H-I czyli energię wiązania EH-I=+299kJ/mol.

Rozpad cząsteczki jest odwrotnością syntezy, więc na podstawie prawa Lavoisiera-Laplace`a należałoby odwracać kierunek reakcji, aby uzyskać entalpię tworzenia.

Jednak łatwiej to samo uzyskać wzorem
ΔH = Σ Esubstratów - Σ Eproduktów 

Przykład zadania

Oblicz  ΔH reakcji 
CO(g) + H2O(g) → CO2(g) + H2(g)

na podstawie energii wiązań:EC=O = 715kJ/mol    EO−H = 460kJ/mol    EH−H = 432kJ/mol

Rozwiązanie

ΔH = Σ Esubstratów - Σ Eproduktów

Dla substratów:
1• EC=O  + 2• EO−H = 1• 715kJ + 2• 460kJ = 1635kJ

Dla produktów:
2• EC=O  + 1• EH−H  = 2• 715kJ + 432kJ = 1862 kJ

ΔH = 1635kJ - 1862kJ = −227 kJ 

Przekaż darowiznę
Załóż konto | Zaloguj się

Copyright 2011-2019Chem24.pl Ta strona internetowa wykorzystuje pliki cookies. Możesz określić metody zapisywania oraz dostępu do cookies w swojej przeglądarce internetowej lub w konfiguracji usługi.