6.2 Reaksjonsentalpi | Kjemi 1

Lær hvordan du beregner reaksjonsentalpi ved hjelp av Hess lov.

60 min

16 oppgaver

ReaksjonsentalpiHess lovStandard dannelsesentalpiBindingsenergierKalorimetri

Din fremgang i kapitlet

0 / 16 oppgaver

Standard reaksjonsentalpi

Standard reaksjonsentalpi (ΔᵣH°) er entalpiendringen for en reaksjon under standardbetingelser:
- Temperatur: 25°C (298 K)
- Trykk: 1 bar (≈ 1 atm)
- Konsentrasjon: 1 M for løsninger

Notasjon:
- ΔᵣH° = standard reaksjonsentalpi
- ΔfH° = standard dannelsesentalpi
- ΔcH° = standard forbrenn ingsentalpi

Viktig konvensjon:
Standard dannelsesentalpi for grunnstoff i stabil form = 0 kJ/mol

Eksempler på stabil form:
- O₂(g): ΔfH° = 0
- N₂(g): ΔfH° = 0
- C(s, grafit t): ΔfH° = 0
- H₂(g): ΔfH° = 0

Dannelsesentalpi (ΔfH°)

Dannelsesentalpi er entalpiendringen når 1 mol av en forbindelse dannes fra grunnstoffene i stabil form.

Eksempler på dannelsesreaksjoner

Vann:
$\text{H}_2(\text{g}) + \frac{1}{2}\text{O}_2(\text{g}) \rightarrow \text{H}_2\text{O}(\text{l})$
$\Delta_\text{f}H° = -286 \text{ kJ/mol}$

Karbondioksid:
$\text{C}(\text{s}) + \text{O}_2(\text{g}) \rightarrow \text{CO}_2(\text{g})$
$\Delta_\text{f}H° = -394 \text{ kJ/mol}$

Ammoniakk:
$\frac{1}{2}\text{N}_2(\text{g}) + \frac{3}{2}\text{H}_2(\text{g}) \rightarrow \text{NH}_3(\text{g})$
$\Delta_\text{f}H° = -46 \text{ kJ/mol}$

✏️Eksempel 1: Beregne ΔᵣH° fra ΔfH°

Beregn ΔᵣH° for forbrenning av metan:
CH₄(g) + 2O₂(g) → CO₂(g) + 2H₂O(l)

Gitt:
- ΔfH°(CH₄) = -75 kJ/mol
- ΔfH°(CO₂) = -394 kJ/mol
- ΔfH°(H₂O) = -286 kJ/mol

Løsning:

Formel:
$\Delta_\text{r}H° = \sum \Delta_\text{f}H°(\text{produkter}) - \sum \Delta_\text{f}H°(\text{reaktanter})$

Produkter:
- 1 mol CO₂: 1 × (-394) = -394 kJ
- 2 mol H₂O: 2 × (-286) = -572 kJ
- Sum: -966 kJ

Reaktanter:
- 1 mol CH₄: 1 × (-75) = -75 kJ
- 2 mol O₂: 2 × 0 = 0 kJ (grunnstoff)
- Sum: -75 kJ

Reaksjonsentalpi:
$\Delta_\text{r}H° = -966 - (-75) = -891 \text{ kJ/mol}$

Svar: ΔᵣH° = -891 kJ/mol (eksoterm forbrenning).

📝Oppgave 6-6

Beregn ΔᵣH° fra dannelsesentalpier. C(s) + O₂(g) → CO₂(g):

ΔfH°(CO₂) = -394 kJ/mol. Hva er ΔᵣH° for reaksjonen?

Er reaksjonen eksoterm eller endoterm?

📝Oppgave 6-7

Beregn ΔᵣH° for: 2H₂(g) + O₂(g) → 2H₂O(l). ΔfH°(H₂O) = -286 kJ/mol:

Hva er summen av ΔfH° for produktene?

Hva er summen av ΔfH° for reaktantene?

Hva er ΔᵣH° for reaksjonen?

Hess' lov

Hess' lov: Entalpiendringen for en reaksjon er uavhengig av reaksjonsveien.

Dette betyr:
- Vi kan beregne ΔH for en reaksjon ved å kombinere andre reaksjoner
- Total ΔH = summen av ΔH for delreaksjonene

Fremgangsmåte

1. Finn delreaksjoner som til sammen gir ønsket reaksjon
2. Vend reaksjoner hvis nødvendig (endre fortegn på ΔH)
3. Multipliser reaksjoner hvis nødvendig (multipliser ΔH også)
4. Legg sammen reaksjonene og ΔH-verdiene

Regler:
- Hvis reaksjonen vendes: ΔH skifter fortegn
- Hvis reaksjonen multipliseres med n: ΔH multipliseres med n

✏️Eksempel 2: Bruke Hess' lov

Beregn ΔᵣH° for: C(s) + ½O₂(g) → CO(g)

Gitt:
(1) C(s) + O₂(g) → CO₂(g), ΔH₁ = -394 kJ/mol
(2) CO(g) + ½O₂(g) → CO₂(g), ΔH₂ = -283 kJ/mol

Løsning:

Mål: C + ½O₂ → CO

Strategi:
- Bruk reaksjon (1) som den er
- Vend reaksjon (2) for å få CO på produktsiden

Reaksjon (1):
$\text{C} + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2, \quad \Delta H_1 = -394 \text{ kJ/mol}$

Reaksjon (2) vendt:
$\text{CO}_2 \rightarrow \text{CO} + \frac{1}{2}\text{O}_2, \quad \Delta H = -(-283) = +283 \text{ kJ/mol}$

Legg sammen:
$\text{C} + \cancel{\text{O}_2} \rightarrow \cancel{\text{CO}_2}$
$\cancel{\text{CO}_2} \rightarrow \text{CO} + \frac{1}{2}\text{O}_2$
$\overline{\text{C} + \frac{1}{2}\text{O}_2 \rightarrow \text{CO}}$

Total ΔH:
$\Delta_\text{r}H° = -394 + 283 = -111 \text{ kJ/mol}$

Svar: ΔᵣH° = -111 kJ/mol.

📝Oppgave 6-8

Bruk Hess' lov. Finn ΔᵣH° for: 2C(s) + O₂(g) → 2CO(g). Gitt: (1) C + O₂ → CO₂, ΔH₁ = -394 kJ; (2) CO + ½O₂ → CO₂, ΔH₂ = -283 kJ:

Hva blir ΔH for reaksjon (1) multiplisert med 2?

Hva blir ΔH for reaksjon (2) vendt og multiplisert med 2?

Hva er total ΔᵣH°?

Bindingsentalpi

Bindingsentalpi er energien som kreves for å bryte 1 mol av en bestemt binding i gassfase.

Viktige punkter

- Å bryte bindinger krever energi (endotermt, ΔH > 0)
- Å danne bindinger frigjør energi (eksotermt, ΔH < 0)

Beregning av ΔᵣH° fra bindingsentalpier

$\Delta_\text{r}H° = \sum E_\text{brutt} - \sum E_\text{dannet}$

der:
- Ebrutt = energi for å bryte bindinger i reaktanter
- Edannet = energi frigitt ved å danne bindinger i produkter

Eksempler på bindingsentalpier:
- C–H: 413 kJ/mol
- C–C: 348 kJ/mol
- C=C: 614 kJ/mol
- O=O: 498 kJ/mol
- O–H: 463 kJ/mol

✏️Eksempel 3: Bindingsentalpi

Beregn ΔᵣH° for: H₂(g) + Cl₂(g) → 2HCl(g)

Bindingsentalpier:
- H–H: 436 kJ/mol
- Cl–Cl: 243 kJ/mol
- H–Cl: 432 kJ/mol

Løsning:

Bindinger som brytes (reaktanter):
- 1 × H–H: 436 kJ
- 1 × Cl–Cl: 243 kJ
- Sum: 679 kJ

Bindinger som dannes (produkter):
- 2 × H–Cl: 2 × 432 = 864 kJ

Reaksjonsentalpi:
$\Delta_\text{r}H° = 679 - 864 = -185 \text{ kJ/mol}$

Svar: ΔᵣH° = -185 kJ/mol (eksoterm reaksjon).

📝Oppgave 6-9

Beregn ΔᵣH° for: CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O. Bindinger: C–H: 413, O=O: 498, C=O: 799, O–H: 463 kJ/mol:

Hvor mye energi kreves for å bryte 4 C–H og 2 O=O?

Hvor mye energi frigjøres ved å danne 2 C=O og 4 O–H?

Hva er ΔᵣH°?

📝Oppgave 6-10

Blandede oppgaver om reaksjonsentalpi:

Hva er ΔfH° for O₂(g)?

Hvis en reaksjon vendes, hva skjer med ΔH?

Kreves det energi for å bryte bindinger?

Lær hvordan du beregner reaksjonsentalpi ved hjelp av Hess lov.

60 min

16 oppgaver

ReaksjonsentalpiHess lovStandard dannelsesentalpiBindingsenergierKalorimetri

Din fremgang i kapitlet

0 / 16 oppgaver

Standard reaksjonsentalpi

Standard reaksjonsentalpi (ΔᵣH°) er entalpiendringen for en reaksjon under standardbetingelser:
- Temperatur: 25°C (298 K)
- Trykk: 1 bar (≈ 1 atm)
- Konsentrasjon: 1 M for løsninger

Notasjon:
- ΔᵣH° = standard reaksjonsentalpi
- ΔfH° = standard dannelsesentalpi
- ΔcH° = standard forbrenn ingsentalpi

Viktig konvensjon:
Standard dannelsesentalpi for grunnstoff i stabil form = 0 kJ/mol

Eksempler på stabil form:
- O₂(g): ΔfH° = 0
- N₂(g): ΔfH° = 0
- C(s, grafit t): ΔfH° = 0
- H₂(g): ΔfH° = 0

Dannelsesentalpi (ΔfH°)

Dannelsesentalpi er entalpiendringen når 1 mol av en forbindelse dannes fra grunnstoffene i stabil form.

Eksempler på dannelsesreaksjoner

Vann:
$\text{H}_2(\text{g}) + \frac{1}{2}\text{O}_2(\text{g}) \rightarrow \text{H}_2\text{O}(\text{l})$
$\Delta_\text{f}H° = -286 \text{ kJ/mol}$

Karbondioksid:
$\text{C}(\text{s}) + \text{O}_2(\text{g}) \rightarrow \text{CO}_2(\text{g})$
$\Delta_\text{f}H° = -394 \text{ kJ/mol}$

Ammoniakk:
$\frac{1}{2}\text{N}_2(\text{g}) + \frac{3}{2}\text{H}_2(\text{g}) \rightarrow \text{NH}_3(\text{g})$
$\Delta_\text{f}H° = -46 \text{ kJ/mol}$

✏️Eksempel 1: Beregne ΔᵣH° fra ΔfH°

Beregn ΔᵣH° for forbrenning av metan:
CH₄(g) + 2O₂(g) → CO₂(g) + 2H₂O(l)

Gitt:
- ΔfH°(CH₄) = -75 kJ/mol
- ΔfH°(CO₂) = -394 kJ/mol
- ΔfH°(H₂O) = -286 kJ/mol

Løsning:

Formel:
$\Delta_\text{r}H° = \sum \Delta_\text{f}H°(\text{produkter}) - \sum \Delta_\text{f}H°(\text{reaktanter})$

Produkter:
- 1 mol CO₂: 1 × (-394) = -394 kJ
- 2 mol H₂O: 2 × (-286) = -572 kJ
- Sum: -966 kJ

Reaktanter:
- 1 mol CH₄: 1 × (-75) = -75 kJ
- 2 mol O₂: 2 × 0 = 0 kJ (grunnstoff)
- Sum: -75 kJ

Reaksjonsentalpi:
$\Delta_\text{r}H° = -966 - (-75) = -891 \text{ kJ/mol}$

Svar: ΔᵣH° = -891 kJ/mol (eksoterm forbrenning).

📝Oppgave 6-6

Beregn ΔᵣH° fra dannelsesentalpier. C(s) + O₂(g) → CO₂(g):

ΔfH°(CO₂) = -394 kJ/mol. Hva er ΔᵣH° for reaksjonen?

Er reaksjonen eksoterm eller endoterm?

📝Oppgave 6-7

Beregn ΔᵣH° for: 2H₂(g) + O₂(g) → 2H₂O(l). ΔfH°(H₂O) = -286 kJ/mol:

Hva er summen av ΔfH° for produktene?

Hva er summen av ΔfH° for reaktantene?

Hva er ΔᵣH° for reaksjonen?

Hess' lov

Hess' lov: Entalpiendringen for en reaksjon er uavhengig av reaksjonsveien.

Dette betyr:
- Vi kan beregne ΔH for en reaksjon ved å kombinere andre reaksjoner
- Total ΔH = summen av ΔH for delreaksjonene

Fremgangsmåte

Regler:
- Hvis reaksjonen vendes: ΔH skifter fortegn
- Hvis reaksjonen multipliseres med n: ΔH multipliseres med n

✏️Eksempel 2: Bruke Hess' lov

Beregn ΔᵣH° for: C(s) + ½O₂(g) → CO(g)

Gitt:
(1) C(s) + O₂(g) → CO₂(g), ΔH₁ = -394 kJ/mol
(2) CO(g) + ½O₂(g) → CO₂(g), ΔH₂ = -283 kJ/mol

Løsning:

Mål: C + ½O₂ → CO

Strategi:
- Bruk reaksjon (1) som den er
- Vend reaksjon (2) for å få CO på produktsiden

Reaksjon (1):
$\text{C} + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2, \quad \Delta H_1 = -394 \text{ kJ/mol}$

Reaksjon (2) vendt:
$\text{CO}_2 \rightarrow \text{CO} + \frac{1}{2}\text{O}_2, \quad \Delta H = -(-283) = +283 \text{ kJ/mol}$

Total ΔH:
$\Delta_\text{r}H° = -394 + 283 = -111 \text{ kJ/mol}$

Svar: ΔᵣH° = -111 kJ/mol.

📝Oppgave 6-8

Bruk Hess' lov. Finn ΔᵣH° for: 2C(s) + O₂(g) → 2CO(g). Gitt: (1) C + O₂ → CO₂, ΔH₁ = -394 kJ; (2) CO + ½O₂ → CO₂, ΔH₂ = -283 kJ:

Hva blir ΔH for reaksjon (1) multiplisert med 2?

Hva blir ΔH for reaksjon (2) vendt og multiplisert med 2?

Hva er total ΔᵣH°?

Bindingsentalpi

Bindingsentalpi er energien som kreves for å bryte 1 mol av en bestemt binding i gassfase.

Viktige punkter

- Å bryte bindinger krever energi (endotermt, ΔH > 0)
- Å danne bindinger frigjør energi (eksotermt, ΔH < 0)

Beregning av ΔᵣH° fra bindingsentalpier

$\Delta_\text{r}H° = \sum E_\text{brutt} - \sum E_\text{dannet}$

der:
- Ebrutt = energi for å bryte bindinger i reaktanter
- Edannet = energi frigitt ved å danne bindinger i produkter

Eksempler på bindingsentalpier:
- C–H: 413 kJ/mol
- C–C: 348 kJ/mol
- C=C: 614 kJ/mol
- O=O: 498 kJ/mol
- O–H: 463 kJ/mol

✏️Eksempel 3: Bindingsentalpi

Beregn ΔᵣH° for: H₂(g) + Cl₂(g) → 2HCl(g)

Bindingsentalpier:
- H–H: 436 kJ/mol
- Cl–Cl: 243 kJ/mol
- H–Cl: 432 kJ/mol

Løsning:

Bindinger som brytes (reaktanter):
- 1 × H–H: 436 kJ
- 1 × Cl–Cl: 243 kJ
- Sum: 679 kJ

Bindinger som dannes (produkter):
- 2 × H–Cl: 2 × 432 = 864 kJ

Reaksjonsentalpi:
$\Delta_\text{r}H° = 679 - 864 = -185 \text{ kJ/mol}$

Svar: ΔᵣH° = -185 kJ/mol (eksoterm reaksjon).

📝Oppgave 6-9

Beregn ΔᵣH° for: CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O. Bindinger: C–H: 413, O=O: 498, C=O: 799, O–H: 463 kJ/mol:

Hvor mye energi kreves for å bryte 4 C–H og 2 O=O?

Hvor mye energi frigjøres ved å danne 2 C=O og 4 O–H?

Hva er ΔᵣH°?

📝Oppgave 6-10

Blandede oppgaver om reaksjonsentalpi:

Hva er ΔfH° for O₂(g)?

Hvis en reaksjon vendes, hva skjer med ΔH?

Kreves det energi for å bryte bindinger?