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Ley de Hess y sus aplicaciones

3. ¿Cómo usar la ley de Hess?

3.3. Ejemplo 3

Ejemplo 3:

Se desea conocer la entalpía estándar de la siguiente reacción:

Mg (s) +  ½ O2 (g) → MgO (s)    (reacción global)

Conociendo la entalpía estándar de formación del agua, y determinando experimentalmente las entalpías estándares de reacción del magnesio metálico (Mg) y del óxido de magnesio (MgO) con una solución de ácido clorhídrico (HCl), es posible obtener la entalpía de la combustión del magnesio.

Determina dicho valor a partir de las siguientes ecuaciones:

a. H2 (g) + ½ O2 (g) → H2O (l)   ΔH°r= - 285,8 kJ

b. Mg (s) + 2 HCl (ac) → MgCl2 (ac) + H2 (g)   ΔH°r= - 307,4 kJ

c. MgO (s) + 2 HCl (ac) → MgCl2 (ac) + H2O (l)   ΔH°r= + 8,4 kJ

Procedimiento:

  • Siguiendo el paso 1 seleccionamos la ecuación b. en la que el magnesio sólido ya se encuentra como reactivo y con el mismo coeficiente estequiométrico que tiene en la reacción global.

1. Mg (s) + 2 HCl (ac) → MgCl2 (ac) + H2 (g)   ΔH°r= - 307,4 kJ

Luego seleccionamos la ecuación a. en la que el dioxígeno gaseoso ya se encuentra también como reactivo y con el mismo coeficiente estequiométrico que tiene en la reacción global.

2. H2 (g) + ½ O2 (g) → H2O (l)   ΔH°r= - 285,8 kJ

  • Para el paso 2 seleccionamos la ecuación c. en la que el óxido de magnesio está como reactivo y debe aparecer como producto en la reacción global por lo que debemos invertir esta ecuación colocando como reactivos los productos originales de la ecuación c. y como productos los reactivos originales (recordando que se invierte el signo de la entalpía de la reacción, es positivo y queda negativo).

3. MgCl2 (ac) + H2O (l) → MgO (s) + 2 HCl (ac)   ΔH°r= - 8,4 kJ

Obtenemos entonces:

1. Mg (s) + 2 HCl (ac) → MgCl2 (ac) + H2 (g)   ΔH°r= - 307,4 kJ

2. H2 (g) + ½ O2 (g) → H2O (l)   ΔH°r= - 285,8 kJ

3. MgCl2 (ac) + H2O (l) → MgO (s) + 2 HCl (ac)   ΔH°r= - 8,4 kJ

  • En el paso 3 suprimimos aquellas sustancias que aparezcan en las mismas cantidades como reactivos en una ecuación y como productos en otra.

1. Mg (s) + 2 HCl (ac) → MgCl2 (ac) + H2 (g)   ΔH°r= - 307,4 kJ

2. H2 (g) + ½ O2 (g) → H2O (l)   ΔH°r= - 285,8 kJ

3. MgCl2 (ac) + H2O (l) → MgO (s) + 2 HCl (ac)   ΔH°r= - 8,4 kJ

En la ecuación 1. aparecen dos moles de ácido clorhídrico como reactivo y en la ecuación 3. aparece en igual cantidad como producto. También en la ecuación 1. aparece 1 mol de cloruro de magnesio como producto y en la ecuación 3, aparecen en igual cantidad como reactivo. Y en la ecuación 1. aparece un mol de dihidrógeno como producto y en la ecuación 2. aparece en igual cantidad como reactivo.
En la ecuación 2. aparece un mol de agua como producto y en la ecuación 3. la misma cantidad de agua como reactivo. 

  • Para finalizar (paso 4) sumamos las entalpías de las 3 reacciones para obtener así la entalpía de la reacción global:

1. Mg (s) + 2 HCl (ac) → MgCl2 (ac) + H2 (g)   ΔH°r= - 307,4 kJ

2. H2 (g) + ½ O2 (g) → H2O (l)   ΔH°r= - 285,8 kJ

3. MgCl2 (ac) + H2O (l) → MgO (s) + 2 HCl (ac)   ΔH°r= - 8,4 kJ

______________________________________________________________

Mg (s) +  ½ O2 (g) → MgO (s)   ΔH°reacción global= - 307,4 kJ + (- 285,8 kJ) + (- 8,4 kJ)

Finalmente

Mg (s) +  ½ O2 (g) → MgO (s)   ΔH°reacción global = - 601,6 kJ

Para profundizar

En el siguiente video puedes observar la reacción global de combustión del magnesio sólido (en forma de cinta en el video):