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Esercizi sulla legge di Hess - chimicamo

Legge di Hess: esercizi

  |   Chimica Fisica, Termodinamica

La legge di Hess consente di  considerare una reazione tenendo conto dello stato iniziale e finale.

“Il calore scambiato in una reazione, sotto il vincolo della pressione costante, è indipendente dalle eventuali reazioni intermedie, ma dipende solo dallo stato iniziale e finale del sistema chimico”.

La legge di Hess può essere sfruttata quando non è possibile determinare il calore di reazione per via calorimetrica diretta.

 

Esercizi

Utilizzando la legge di Hess calcolare il valore di ΔH° per la reazione:

  • C(s) + ½ O2(g)CO(g)

Avvalendosi dei seguenti dati:

  • C(s) + O2(g) → CO2(g)         ΔH°= – 394 kJ/mol
  • CO2(g) → CO(g) + ½ O2(g)    ΔH°= + 283 kJ/mol

Sommando membro a membro la 1) e la 2) si ottiene:

C(s) + O2(g) + CO2(g)  → CO2(g)  + CO(g) + ½ O2(g)   

Semplificando si ottiene la reazione per la quale utilizzando la legge di Hess

C(s) + ½ O2(g)→ CO(g) per la quale ΔH°= – 394 kJ + 283 = – 111 kJ/mol

Utilizzando la legge di Hess calcolare il valore di ΔH° per la reazione:

  • C(s) + 2 H2(g) → CH4(g)

Avvalendosi dei seguenti dati:

  • C(s) + O2(g) → CO2(g)         ΔH°= – 393 kJ/mol
  • H2(g) + ½ O2(g)→ H2O(l)    ΔH°= – 286 kJ/mol
  • CH4(g) + 2 O2(g)→ CO2(g) + 2 H2O(g)     ΔH°= – 890 kJ/mol

Affinché H2 abbia il coefficiente 2 moltiplichiamo la 2) per 2. Il valore di ΔH° deve essere moltiplicato per 2:

2 H2(g) + O2(g)→2 H2O(l)     ΔH°= 2 (- 286) = – 572 kJ/mol    2*)

Sappiamo che CH4 deve trovarsi a destra pertanto scriviamo la 3) da destra a sinistra. Ovviamente il valore di ΔH° cambia di segno:

CO2(g) + 2 H2O(g) → CH4(g) + 2 O2(g) ΔH°=  890 kJ/mol    3*)

Sommiamo la 1), la 2*) e la 3*) e si ottiene:

C(s) + 2 H2(g) + 2 O2(g) + CO2(g) + 2 H2O(g)  → CO2(g)    + 2  H2O(l) + CH4(g) + 2 O2(g)   

Semplificando si ottiene la reazione C(s) + 2 H2(g) → CH4(g) per la quale utilizzando la legge di Hess ΔH°= – 393 – 572 + 890 = – 75 kJ/mol

Utilizzando la legge di Hess calcolare il valore di ΔH° per la reazione:

  • C3H8(g)+ 5 O2(g) → 3 CO2(g) + 4 H2O(l) 

Avvalendosi dei seguenti dati:

  • C(s)+ O2(g) → CO2(g)   ΔH° = –393 kJ/mol
  • H2(g)+  ½ O2(g) → H2O(l)  ΔH° = –286 kJ/mol
  • 3 C(s)+ 4 H2(g) → C3H8(g)  ΔH° = –104 kJ/mol

Affinché CO2 abbia il coefficiente 3 moltiplichiamo la 1) per 3.  Il valore di ΔH° deve essere moltiplicato per 3.

3 C(s) +3 O2(g) → 3 CO2(g)   ΔH° = 3 (–393) = – 1179  kJ/mol   1*)

Affinché H2O abbia il coefficiente 4 moltiplichiamo la 2) per 4.  Il valore di ΔH° deve essere moltiplicato per 4.

4 H2(g) +  2 O2(g) → 4 H2O(l)  ΔH° = 4 (–286) = – 1144 kJ/mol   2*)

Sappiamo che C3H8(g) deve trovarsi a sinistra pertanto scriviamo la 3) da destra a sinistra. Ovviamente il valore di ΔH° cambia di segno:

C3H8(g) → 3 C(s) + 4 H2(g)    ΔH° = 104 kJ/mol     3*)

Sommiamo la 1*), la 2*) e la 3*) e si ottiene:

3 C(s) + 4 H2(g) + C3H8(g) +5 O2(g) → 3 CO2(g)   + 4 H2O(l)  + 3 C(s) + 4 H2(g)

Semplificando si ottiene la reazione C3H8(g) + 5 O2(g) → 3 CO2(g) + 4 H2O(l) per la quale ΔH°= – 1179  – 1144  + 104 = – 2219 kJ/mol

Utilizzando la legge di Hess calcolare il valore di ΔH° per la reazione:

  • 2 C2H6(g) + 7 O2(g) → 4 CO2(g) + 6 H2O(g)

Avvalendosi dei seguenti dati:

  • C2H4(g) + 3 O2(g) → 2 CO2(g) + 2 H2O(g) ΔH° = -1323 kJ
  • C2H4(g) + H2(g) →  C2H6(g) ΔH° = – 137 kJ
  • H2(g) + ½ O2(g) →  H2O(g)    ΔH° = -242 kJ

Sappiamo che C2H6(g) deve trovarsi a sinistra pertanto scriviamo la 3) da destra a sinistra. Ovviamente il valore di ΔH° cambia di segno:

C2H6(g) → C2H4(g) + H2(g)   ΔH° =  137 kJ     2*)

Poiché C2H6 ha il coefficiente 2 moltiplichiamo la 2*) per 2. Il valore di ΔH° deve essere moltiplicato per 2

2 C2H6(g) → 2 C2H4(g) + 2 H2(g)   ΔH° =  2(137) = 274 kJ     2**)

Moltiplichiamo la 1) per 2. Il valore di ΔH° deve essere moltiplicato per 2

2 C2H4(g) + 6 O2(g) → 4 CO2(g) + 4 H2O(g)   ΔH° = 2(-1323) = – 2646 kJ     1*)

Moltiplichiamo la 3) per 2. Il valore di ΔH° deve essere moltiplicato per 2

2 H2(g) +  O2(g) →  2 H2O(g)    ΔH° = 2(-242) = – 484 kJ     3*)

Sommiamo la 2**), la 1*) e la 3* e si ottiene:

2 C2H6(g) + 2 C2H4(g) + 7 O2(g) + 2 H2(g) → 2 C2H4(g) + 2 H2(g)  + 4 CO2(g) + 6 H2O(g)  

Semplificando si ottiene la reazione 2 C2H6(g) + 7 O2(g) → 4 CO2(g) + 6 H2O(g)  per la quale ΔH°= 274 – 2646 – 484 = – 2856 kJ/mol

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