برای محاسبه آنتالپی واکنش اصلی \( \Delta H \)، از قانون هس استفاده میکنیم. باید معادلات داده شده را طوری ترکیب کنیم که معادله اصلی حاصل شود.
واکنش اصلی:
\[ 2 \text{Zn (s)} + \text{O}_2 \text{(g)} \rightarrow 2 \text{ZnO (s)} \]
مراحل ترکیب:
1. واکنش اول را همانطور که هست در نظر میگیریم زیرا به تولید گاز هیدروژن نیاز داریم.
\[ \text{Zn (s)} + 2 \text{HCl (aq)} \rightarrow \text{ZnCl}_2 \text{(aq)} + \text{H}_2 \text{(g)} \]
\[ \Delta H_1 = -152.4 \text{ kJ} \]
2. واکنش دوم را در نظر میگیریم و باید اکسید روی تولید شده را حذف کنیم تا با واکنش اصلی همخوانی داشته باشد.
\[ \text{ZnO (s)} + 2 \text{HCl (aq)} \rightarrow \text{ZnCl}_2 \text{(aq)} + \text{H}_2\text{O (l)} \]
\[ \Delta H_2 = -90.2 \text{ kJ} \]
با توجه به موارد فوق، واکنش سوم را هم در نظر میگیریم زیرا آب و اکسیژن در واکنش اصلی شرکت دارند:
3. \[ 2 \text{H}_2 \text{(g)} + \text{O}_2 \text{(g)} \rightarrow 2 \text{H}_2\text{O (l)} \]
\[ \Delta H_3 = -571.6 \text{ kJ} \]
با ترکیب این معادلات:
1. معادله (1) را دو برابر میکنیم چون باید به دو مول هیدروژن برسیم:
\[ 2 (\text{Zn (s)} + 2 \text{HCl (aq)} \rightarrow \text{ZnCl}_2 \text{(aq)} + \text{H}_2 \text{(g)}) \]
\[ \Delta H = 2 \times (-152.4) = -304.8 \text{ kJ} \]
2. معادله (2) را دو برابر و تفریق میکنیم:
\[ 2 (\text{ZnO (s)} + 2 \text{HCl (aq)} \rightarrow \text{ZnCl}_2 \text{(aq)} + \text{H}_2\text{O (l)}) \]
\[ \Delta H = 2 \times (-90.2) = -180.4 \text{ kJ} \]
3. معادله (3) را همانطور که هست استفاده میکنیم:
\[ 2 \text{H}_2 \text{(g)} + \text{O}_2 \text{(g)} \rightarrow 2 \text{H}_2\text{O (l)} \]
\[ \Delta H = -571.6 \text{ kJ} \]
نتیجه برای محاسبه نهایی:
\[
\Delta H = (-304.8 - 180.4 - 571.6) \text{ kJ} = -1056.8 \text{ kJ}
\]
بنابراین، آنتالپی واکنش اصلی \( \Delta H \) برابر با \( -1056.8 \text{ kJ/mol} \) است.
