Reaktivitas 1.2 · Siklus energi dalam reaksi

Fokus inti HL/SL yang didukung. Penilaian pertama 2025; brief saat ini diperoleh; panduan Kimia lengkap belum diperoleh. Panduan, penilaian, dan persyaratan praktik lainnya tetap mempertahankan hold yang tercatat.

Prasyarat: perubahan entalpi dan kalorimetri dari Reaktivitas 1.1, penyetaraan persamaan, dan aritmatika dengan besaran bertanda. Setiap pelajaran mengembangkan metodenya sendiri sebelum transfer mandiri.

Ini adalah contoh pengajaran asli atau fiksi eksplisit, bukan pengukuran aktual atau penyelidikan pembelajaran yang selesai dan dinilai.

Apa yang akan menjelaskan observasi ini?

• Beberapa perubahan entalpi tidak dapat diukur secara langsung: karbon dan hidrogen tidak akan langsung bergabung menjadi metana dalam kalorimeter. Bagaimana kita tetap mengetahui perubahan entalpi reaksi tersebut?
• Mulailah dengan prediksi. Nyatakan besaran atau fitur apa yang akan Anda bandingkan, lalu tentukan bukti apa yang dapat membedakan dua penjelasan.

Bangun modelnya

• Hukum Hess: total perubahan entalpi suatu reaksi adalah sama apa pun jalur yang diambil, karena energi kekal. Siklus energi menghubungkan jalur langsung ke jalur tidak langsung melalui zat bersama, sehingga perubahan yang tidak diketahui ditemukan dari pengukuran yang tersedia.
• Dengan data entalpi pembentukan standar aturannya adalah ΔH = ΣΔHf(produk) − ΣΔHf(reaktan). Dengan data entalpi pembakaran standar siklus berjalan melalui produk pembakaran: ΔH = ΣΔHc(reaktan) − ΣΔHc(produk). Unsur dalam keadaan standarnya memiliki ΔHf = 0.
• siklus energi: Diagram yang menghubungkan dua jalur antara titik awal dan akhir yang sama; entalpi pembentukan standar: Perubahan entalpi ketika satu mol senyawa terbentuk dari unsurnya di bawah kondisi standar; entalpi pembakaran standar: Perubahan entalpi ketika satu mol terbakar sempurna di bawah kondisi standar.

Pilih bukti yang dapat mengujinya

• Ukur entalpi pembakaran karbon, hidrogen, dan metana melalui kalorimetri; masing-masing dapat diukur langsung. Siklus kemudian memprediksi entalpi pembentukan metana, dan metode yang sama diterapkan pada reaksi YANG DAPAT diukur secara langsung (seperti netralisasi) mengonfirmasi bahwa jalur langsung dan pengukuran tidak langsung sesuai dalam ketidakpastian eksperimen.
• Nyatakan keadaan setiap zat dan kondisi standar; nilai entalpi tanpa keadaan tidak lengkap.

Bekerja dari kuantitas yang diketahui

• Nyatakan nilai yang diketahui dan unitnya. Pilih hubungan kerana asumsinya sesuai dengan kes ini, kemudian susun semula sebelum menggantikan.
• Diketahui: ΔHc(C) = −394 kJ/mol, ΔHc(H₂) = −286 kJ/mol, ΔHc(CH₄) = −890 kJ/mol. Targetnya adalah ΔHf untuk C (padat) + 2H₂ (gas) → CH₄ (gas). Berdasarkan Hukum Hess sepanjang jalur pembakaran: ΔHf = [ΔHc(C) + 2ΔHc(H₂)] − ΔHc(CH₄). Substitusi: ΔHf = [−394 + 2 × (−286)] − (−890) = −966 + 890 = −76 kJ/mol. Tanda negatif berarti pembentukan metana dari unsurnya bersifat eksoterm.

Contoh:

Etanol terbakar: C₂H₅OH (cair) + 3O₂ (gas) → 2CO₂ (gas) + 3H₂O (cair). Menggunakan ΔHf(CO₂) = −394, ΔHf(H₂O) = −286 dan ΔHf(C₂H₅OH) = −278 kJ/mol, temukan ΔHc etanol dengan urutan yang sama: besaran diketahui → model → hubungan → substitusi → satuan dan interpretasi. (Jawaban: ΔH = [2 × (−394) + 3 × (−286)] − [−278 + 0] = −1646 + 278 = −1368 kJ/mol; oksigen adalah unsur dalam keadaan standarnya, sehingga ΔHf-nya 0.)

Periksa kesimpulan dan batasannya

• Hukum Hess mengasumsikan jalur berbagi keadaan awal dan akhir yang sama serta nilai tabel berlaku pada kondisi yang disebutkan. Kalorimetri nyata kehilangan panas, sehingga nilai terukur membawa ketidakpastian; hukum itu sendiri tepat.
• Kembali ke pengamatan awal. Jelaskan apa hasil tersebut mendukung, kondisi apa yang diasumsikannya, dan satu cara untuk menguji penjelasan saingan.

Peringatan:

Perubahan entalpi suatu reaksi bergantung pada jalur bagaimana reaksi terjadi. Klaim ini salah: Hukum Hess mengikuti dari kekekalan energi — total perubahan hanya bergantung pada keadaan awal dan akhir, sehingga perubahan yang tidak terukur dapat dihitung dari jalur tidak langsung yang terukur.

Kunci:

Siklus energi dalam reaksi: ΔH tidak bergantung pada lintasan. Gunakan ΔH = ΣΔHf(produk) − ΣΔHf(reaktan) dari data pembentukan, atau ΔH = ΣΔHc(reaktan) − ΣΔHc(produk) dari data pembakaran, dengan mempertahankan tanda dan keadaan secara eksplisit.