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Laquelle des valeurs suivantes est équivalente à Δ𝐻 trois ? (A) Moins Δ𝐻 un plus Δ𝐻 deux plus Δ𝐻 quatre. (B) Moins Δ𝐻 un moins Δ𝐻 deux moins Δ𝐻 quatre. (C) Δ𝐻 un moins Δ𝐻 deux moins Δ𝐻 quatre. (D) Δ𝐻 un plus Δ𝐻 deux moins Δ𝐻 quatre. (E) Δ𝐻 un plus Δ𝐻 deux plus Δ𝐻 quatre.
Dans cette question, on nous fournit un schéma des voies de réaction composé de quatre réactions chimiques. Les lettres fournies à l’intérieur des cases représentent les substances impliquées dans les réactions chimiques. Chaque réaction a une variation d’enthalpie associée. Regardons de plus près la réaction numéro trois du schéma. Cette réaction convertit directement la substance 𝐸 en substance 𝐶. Mais supposons que nous ne pouvons pas mesurer directement la variation d’enthalpie pour la réaction trois. Les raisons de ceci en sont la sécurité, le contrôle et la vitesse de la réaction, ainsi que la difficulté à mesurer la variation d’enthalpie. Lorsque la variation d’enthalpie d’une réaction ne peut pas être directement mesurée, cette variation d’enthalpie peut être calculée en additionnant les variations d’enthalpie des réactions d’un chemin alternatif conduisant au produit désiré.
Cette idée est résumée par la loi de Hess, qui stipule que la variation d’enthalpie d’une réaction est indépendante du chemin parcouru. Notre travail pour résoudre cette question est de déterminer comment nous pouvons additionner les valeurs d’enthalpie des trois autres réactions du schéma pour calculer la variation d’enthalpie de la réaction trois. Utilisons le schéma pour trouver une autre voie de réaction commençant par la substance 𝐸 et se terminant par la substance 𝐶. Nous pouvons commencer par inverser la réaction quatre. Nous pouvons écrire cette réaction inverse comme 𝐸 réagit pour former 𝐹 plus 𝐺. Chaque fois que nous inversons une réaction dans un cycle d’enthalpie ou un chemin de réaction, nous devons changer le signe de la variation d’enthalpie. Nous devrions écrire la variation d’enthalpie de cette réaction inverse comme moins Δ𝐻 quatre.
Gardons la piste du reste des réactions et des variations d’enthalpie pour le chemin alternatif. Pour nous rapprocher de la production de la substance 𝐶, nous devons inverser la réaction numéro deux. Nous pouvons écrire cette réaction comme 𝐹 plus 𝐺 réagissent pour produire 𝐴 plus 𝐵. La variation d’enthalpie pour cette réaction inverse est moins Δ𝐻 deux. La dernière étape du chemin de réaction alternatif consiste à compléter par la réaction un dans le sens où elle est écrite. Nous pouvons écrire cette réaction comme 𝐴 plus 𝐵 réagissent pour former 𝐶. Et la variation d’enthalpie est Δ𝐻 un.
Il existe un moyen de vérifier si notre chemin alternatif est correct. Les substances qui apparaissent sur les côtés opposés dans deux équations différentes peuvent être éliminées lorsque nous additionnons les réactions. Par exemple, les substances 𝐹 et 𝐺 sont des produits de la réaction quatre, mais ces substances sont ensuite utilisées comme réactifs dans la réaction deux. Par conséquent, nous pouvons éliminer 𝐹 et 𝐺 des deux équations. Nous remarquons également que les substances 𝐴 et 𝐵 sont les produits de la réaction deux et les réactifs de la réaction un. Cela signifie que nous pouvons éliminer les substances 𝐴 et 𝐵 des deux équations. Lorsque nous additionnons les trois équations ensemble, l’équation résultante est 𝐸 réagit pour former 𝐶.
Nous avons confirmé avec succès que notre voie alternative est une autre façon de produire la substance 𝐶 à partir de la substance 𝐸. Selon la loi de Hess, la somme des variations d’enthalpie des réactions de la voie alternative sera égale à la variation d’enthalpie de la voie directe. Écrivons une équation pour représenter cette relation. Nous pouvons écrire Δ𝐻 trois est égal à moins Δ𝐻 quatre plus moins Δ𝐻 deux plus Δ𝐻 un. Nous pouvons réécrire l’équation comme Δ𝐻 trois est égal à Δ𝐻 un moins Δ𝐻 deux moins Δ𝐻 quatre. La valeur qui est équivalente à Δ𝐻 trois est le choix de réponse (C).