헤스(Hess)의 법칙. 메테인을 에틸렌(methane to ethylene)으로 변환하는 반응의 엔탈피변화

헤스(Hess)의 법칙. 메테인을 에틸렌(methane to ethylene)으로 변환하는 반응의 엔탈피변화

 

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▶ 헤스의 법칙: 총열량 불변의 법칙. 총열량보존법칙
> 화학 반응에서 엔탈피(=일정 압력에서의 반응열) 변화는 처음 상태와 나중 상태 사이의 경로와 무관하다.
> 즉, 화학 반응에서 처음 상태와 나중 상태가 같으면, 반응 경로에 관계없이 엔탈피의 총합은 항상 일정하다(같다).
( 관련 글: 상태함수와 경로함수 http://ywpop.tistory.com/9300 )
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메테인을 에틸렌으로 변환하는 다음 반응의 엔탈피 변화를 Hess 법칙으로 계산하시오.

2CH4(g) → C2H4(g) + 2H2(g)

 

다음 자료를 이용하시오.

(1) 2C2H6(g) + 7O2(g) → 4CO2(g) + 6H2O(l) ... ΔH = -3120.8 kJ

(2) CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l) ... ΔH = -890.3 kJ

(3) C2H4(g) + H2(g) → C2H6(g) ... ΔH = -136.3 kJ

(4) H2O(l) ... ΔH_f = -285.8 kJ

 

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(4) H2O(l) ... ΔH_f = -285.8 kJ

= (4) H2(g) + 1/2 O2(g) → H2O(l) ... ΔH = -285.8 kJ

 

 

주어진 반응식들을 곱하거나, 나누거나, 또는 역반응을 취하거나 해서,

모두 더했을 때, 구하고자(계산하고자) 하는 반응식과 똑같이 나오도록 한다.

즉, 모두 더했을 때, 구하고자(계산하고자) 하는 반응식에 나와 있는

반응물/생성물을 제외한 나머지 물질들은 모두 소거되도록 한다.

 

이때 구하고자(계산하고자) 하는 반응식에 나와 있는

반응물/생성물의 계수와 위치를 기준으로하면 된다.

 

즉, 구하고자(계산하고자) 하는 반응식에 나와 있는

반응물/생성물의 계수와 위치에 맞도록

주어진 반응식들을 곱하거나, 나누거나, 또는 역반응을 취하면 된다.

 

 

(2’) 2CH4(g) + 4O2(g) → 2CO2(g) + 4H2O(l) ... ΔH = 2(-890.3) kJ

(3’) C2H6(g) → C2H4(g) + H2(g) ... ΔH = +136.3 kJ

(1’) 2CO2(g) + 3H2O(l) → C2H6(g) + 7/2 O2(g) ... ΔH = (+3120.8)/2 kJ

(4’) H2O(l) → H2(g) + 1/2 O2(g) ... ΔH = +285.8 kJ

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2CH4(g) → C2H4(g) + 2H2(g)

 

2(-890.3) + (+136.3) + (+3120.8)/2 + (+285.8) = +201.9 kJ

 

답: +201.9 kJ

 

 

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Set up a Hess’s law cycle that will let you calculate ΔH for the conversion of methane to ethylene:

2CH4(g) → C2H4(g) + 2H2(g)

 

You can use the following information:

(1) 2C2H6(g) + 7O2(g) → 4CO2(g) + 6H2O(l) ... ΔH = -3119.4 kJ

(2) CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l) ... ΔH = -890.3 kJ

(3) C2H4(g) + H2(g) → C2H6(g) ... ΔH = -137.0 kJ

(4) H2O(l) ... ΔH_f = -285.8 kJ

 

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(2’) 2CH4(g) + 4O2(g) → 2CO2(g) + 4H2O(l) ... ΔH = 2(-890.3) kJ

(3’) C2H6(g) → C2H4(g) + H2(g) ... ΔH = +137.0 kJ

(1’) 2CO2(g) + 3H2O(l) → C2H6(g) + 7/2 O2(g) ... ΔH = (+3119.4)/2 kJ

(4’) H2O(l) → H2(g) + 1/2 O2(g) ... ΔH = +285.8 kJ

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2CH4(g) → C2H4(g) + 2H2(g)

 

2(-890.3) + (+137.0) + (+3119.4)/2 + (+285.8) = +201.9 kJ