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La loi de Hess, également connue sous le nom de « loi de Hess sur la sommation de 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 le changement d’enthalpie en divisant une réaction en étapes de composants dont les valeurs d’enthalpie sont connues. Cet exemple de problème montre des stratégies pour utiliser la loi de Hess afin de trouver le changement d’enthalpie d’une réaction en utilisant des données d’enthalpie provenant de réactions similaires.
Le problème du changement de l’enthalpie de la loi de Hess
Quel est l’intérêt de ΔH pour la réaction suivante ?
CS2(l) + 3 O2(g) → CO2(g) + 2 SO2(g)
Donnée :
C(s) + O2(g) → CO2(g) ; ΔHf = -393,5 kJ/molS(s) + O2(g) → SO2(g) ; ΔHf = -296,8 kJ/molC(s) + 2 S(s) → CS2(l) ; ΔHf = 87,9 kJ/mol
Solution
Selon la loi de Hess, le changement d’enthalpie totale ne dépend pas du 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, il faut organiser les réactions chimiques données où l’effet total produit la réaction nécessaire. Il y a quelques règles à suivre lorsque vous manipulez une réaction.
- La réaction peut être inversée. Cela changera le signe de ΔHf.
- La réaction peut être multipliée par une constante. La valeur de ΔHf doit être multipliée par la même constante.
- 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 des essais et des erreurs. Un bon point de départ est de trouver un des réactifs ou des produits où il n’y a 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 dont vous avez besoin du côté du produit et une des moles d’O2 dont vous avez besoin du côté du réactif. Pour obtenir deux autres moles d’O2, utilisez la deuxième équation et multipliez-la par deux. N’oubliez pas de multiplier également par deux la valeur de ΔHf.
2 S(s) + 2 O2(g) → 2 SO2(g), ΔHf = 2(-326,8 kJ/mol)
Maintenant, vous avez deux S et une C supplémentaires du côté des réactifs dont vous n’avez pas besoin. La troisième réaction a également deux S et un C du côté des réactifs. 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/molΔH = -1075,0 kJ/mol
Répondez : Le changement d’enthalpie pour la réaction est de -1075,0 kJ/mol.
Faits concernant la loi de Hess
- La loi de Hess tire son nom du chimiste et médecin russe Germain Hess. Hess a fait des recherches sur 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 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.
