Termochimie: entalpie de reacție, legea lui Hess

Hess

Δ_{r} H = \sum ν Δ_{f} H (produ ș i) - \sum ν Δ_{f} H (reactan ț i)

Δ_{r} H = \sum ν Δ_{c} H (reactan ț i) - \sum ν Δ_{c} H (produ ș i)

din călduri de combustie: ordinea se inversează

Δ_{f} H (element ı ˆ n stare standard) = 0

Ecuația de formare

Definiție1 mol de substanță din elemente în starea standard
Stări standardC(grafit), O₂(g), S(rombic), Br₂(l), P alb
Stări de agregareobligatorii: $Δ_{f} H (H_{2} O, l) - Δ_{f} H (H_{2} O, g) = - 44$ kJ/mol

Calorimetrie

Q = (m c + C_{c a l}) Δ T Δ H = - \frac{Q}{n}

Δ U = - \frac{Q _{V}}{n} Δ H = Δ U + Δ n_{g a z e} R T

bombă calorimetrică (V constant)

Putere calorică

Superioarăapa rezultă lichidă
Inferioarăapa rămâne vapori: $P_{i} = P_{s} - n (H_{2} O) \cdot 44$ kJ/mol
Amestecurimediezi după fracțiile molare (= de volum)

Neutralizare și dizolvare

Acid tare + bază tare $Δ_{n} H \approx - 57, 3$ kJ/mol H₂O, indiferent de pereche
Cu acid slabmai puțin negativă (se consumă energie la ionizare)

1.Se cunosc ΔcH, la 298 K: propenă(g) −2058,0 kJ/mol; propan(g) −2219,2 kJ/mol; H₂(g) −285,8 kJ/mol (apa lichidă). Calculează entalpia de hidrogenare a propenei la propan.
kJ/mol
$Δ_{r} H = \sum Δ_{c} H (reactan ț i) - \sum Δ_{c} H (produ ș i)$ .
1. C₃H₆(g) + H₂(g) → C₃H₈(g)
2. $Δ H = (- 2058, 0) + (- 285, 8) - (- 2219, 2) = - 124, 6$ kJ/mol
2.Un gaz natural conține 80% CH₄ și 20% C₂H₆ (procente de volum). ΔcH (apă lichidă): CH₄ −890,3 kJ/mol; C₂H₆ −1559,7 kJ/mol; ΔvapH(H₂O) = 44,0 kJ/mol. Calculează puterea calorică inferioară, în MJ/m³ (c.n.).
MJ/m³
Scazi căldura de vaporizare a apei formate.
1. Pe 1 mol amestec: $P_{s} = 0, 8 \cdot 890, 3 + 0, 2 \cdot 1559, 7 = 1024, 2$ kJ
2. n(H₂O) = 0,8·2 + 0,2·3 = 2,2 mol → $P_{i} = 1024, 2 - 2, 2 \cdot 44, 0 = 927, 4$ kJ/mol
3. 1 m³ = 1000/22,4 = 44,64 mol → $P_{i} = 41, 40$ MJ/m³
3.Se amestecă 50,0 mL HCl 1,00 M cu 50,0 mL NaOH 1,10 M, ambele la 22,0 °C, într-un calorimetru cu C = 25 J/K. ΔnH = −57,3 kJ/mol; soluția are ρ = 1,00 g/mL și c = 4,18 J/(g·K). Ce temperatură finală se atinge?
°C
Reactantul limitativ e HCl; căldura încălzește soluția și calorimetrul.
1. n(H₂O) = n(HCl) = 0,0500 mol → Q = 0,0500 · 57 300 = 2865 J
2. Capacitatea calorică totală = 100 · 4,18 + 25 = 443 J/K
3. $Δ T = 2865/443 = 6, 47$ K → t = 28,47 °C
4.Căldura de dizolvare a CuSO₄(s) anhidru este −66,5 kJ/mol, iar a CuSO₄·5H₂O(s) este +11,7 kJ/mol (la diluție mare). Calculează ΔH pentru CuSO₄(s) + 5H₂O(l) → CuSO₄·5H₂O(s).
kJ/mol
Ambele dizolvări duc la aceeași soluție; construiește un ciclu Hess.
1. CuSO₄(s) → soluție: −66,5; CuSO₄·5H₂O(s) → aceeași soluție: +11,7
2. Hidratarea = prima dizolvare minus a doua: −66,5 − 11,7 = −78,2 kJ/mol
5.Pentru care proces ΔrH este chiar entalpia standard de formare a produsului?
C(diamant) + O₂(g) → CO₂(g)2H₂(g) + O₂(g) → 2H₂O(l)1/2 N₂(g) + 3/2 H₂(g) → NH₃(g)CO(g) + 1/2 O₂(g) → CO₂(g)
Un singur mol de produs, numai din elemente în starea lor standard.
1. a: diamantul nu e starea standard a carbonului (grafitul este).
2. b: se formează 2 mol H₂O, deci ΔH = 2·ΔfH.
3. d: CO nu e element. Rămâne c.