Prawo Hessa (złożone zadania): entalpia z entalpii z rozwiązaniami

Lecimy z prawem Hessa w praktyce. Cała sztuka to potraktować dane reakcje jak klocki: odwracamy je (zmienia się znak entalpii), mnożymy przez współczynniki i składamy tak, żeby zostało dokładnie to równanie, którego szukamy. Trzy prawdziwe zadania, od dwóch klocków do czterech, każde z filmem. Lecimy.

Reakcje to klocki, entalpie to ich ceny

Entalpia jest funkcją stanu, więc nie interesuje nas droga, tylko start i meta. Praktycznie sprowadza się to do trzech ruchów: odwrócenie reakcji zmienia znak ΔH, pomnożenie reakcji przez n mnoży ΔH przez n, a na końcu dodajemy reakcje stronami. Współczynniki dobieramy tak, żeby po skróceniu został sam szukany zapis. Zobaczmy to na trzech przykładach.

Zadanie 1dwa klocki

Redukcja tlenku żelaza(III) tlenkiem węgla(II) przebiega zgodnie z równaniem Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2, a jej entalpia wynosi ΔH = −26,7 kJ/mol. Wiedząc, że entalpia spalania CO wynosi −283 kJ/mol, oblicz entalpię tworzenia Fe2O3.

Rozwiązanie tłumaczę na filmie:

Pokaż rozwiązanie

Wypisujemy klocki i cel:

(1) CO + ½O2 → CO2  ΔH1 = −283 kJ/mol
(2) Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2  ΔH2 = −26,7 kJ/mol
szukane: 2Fe + 1½O2 → Fe2O3  ΔHtw = ?

Żelazo ma być po lewej, a Fe2O3 po prawej, więc reakcję (2) odwracamy (znak się zmienia na +26,7). Zostają nam wtedy 3CO po lewej i 3CO2 po prawej, których nie chcemy, więc kasujemy je, dokładając 3 razy reakcję (1). Sumujemy entalpie:

ΔHtw = 3·(−283) − (−26,7) = −849 + 26,7 = −822,3
ΔHtw(Fe2O3) = −822,3 kJ/mol
Zadanie 2trzy klocki, ułamki

Oblicz entalpię reakcji ClF + F2 → ClF3 na podstawie danych:

(1) 2ClF + O2 → Cl2O + OF2  ΔH1 = 167,4 kJ
(2) 2ClF3 + 2O2 → Cl2O + 3OF2  ΔH2 = 341,4 kJ
(3) O2 + 2F2 → 2OF2  ΔH3 = −43,4 kJ

Rozwiązanie tłumaczę na filmie:

Pokaż rozwiązanie

Chcemy 1 ClF po lewej (jest 2 w reakcji 1, więc bierzemy połowę reakcji 1) oraz 1 ClF3 po prawej (jest po lewej w 2, więc bierzemy minus połowę reakcji 2). Fluor F2 domykamy połową reakcji 3. Pośrednie Cl2O, OF2 i O2 skracają się. Sumujemy entalpie:

ΔH = ½ΔH1 − ½ΔH2 + ½ΔH3
ΔH = ½·(167,4 − 341,4 − 43,4) = ½·(−217,4) = −108,7
ΔH = −108,7 kJ
Zadanie 3cztery klocki

Oblicz entalpię reakcji 2NH3 + ½O2 → N2H4 + H2O na podstawie danych:

(1) 2NH3 + 3N2O → 4N2 + 3H2O  ΔH1 = −1010 kJ
(2) N2O + 3H2 → N2H4 + H2O  ΔH2 = −317 kJ
(3) N2H4 + O2 → N2 + 2H2O  ΔH3 = −623 kJ
(4) H2 + ½O2 → H2O  ΔH4 = −286 kJ

Rozwiązanie tłumaczę na filmie:

Pokaż rozwiązanie

Zaczynamy od NH3: wchodzi tylko w reakcję (1), więc bierzemy ją bez zmian. To wprowadza N2O, H2 i N2, których nie chcemy, więc dokładamy pozostałe reakcje z takimi krotnościami, żeby wszystkie produkty pośrednie się skróciły. Wychodzi kombinacja:

ΔH = ΔH1 − 3ΔH2 − 4ΔH3 + 9ΔH4
ΔH = −1010 − 3·(−317) − 4·(−623) + 9·(−286)
ΔH = −1010 + 951 + 2492 − 2574 = −141
ΔH = −141 kJ

Prawo Hessa w akcji

Na szczyt wejdziesz dowolną drogą, liczy się różnica wysokości. Z entalpią tak samo.

W kursie masz cały warsztat składania reakcji „na stos”: entalpie tworzenia i spalania, odwracanie i mnożenie równań, zadania olimpijskie robione po ludzku. Teoria po ludzku, filmy i zestaw zadań z pełnymi rozwiązaniami. Krok po kroku, aż po maturę.

To wycinek z lekcji o obliczaniu entalpii z prawa Hessa. W kursie jest ich znacznie więcej: entalpie tworzenia i spalania, energie wiązań, wykresy energetyczne i pełen zestaw zadań maturalnych z termochemii.

Chcesz ogarnąć chemię na spokojnie?

Rozkładam maturę z chemii na czynniki pierwsze, krok po kroku

Cała teoria i zadania wytłumaczone po ludzku, z filmami do wielu z nich, tak żeby chemia w końcu miała sens. Zobacz kurs maturalny, albo zacznij od darmowego kursu i sprawdź, jak tłumaczę, zanim cokolwiek wydasz.

Darmowy kurs dostajesz na swoje konto. Bez spamu.