Lý thuyết Hóa học 10 Cánh diều Bài 15: Ý nghĩa và cách tính biến thiên enthalpy phản ứng hóa học

Trang trước Trang sau

Với tóm tắt lý thuyết Hóa 10 Bài 15: Ý nghĩa và cách tính biến thiên enthalpy phản ứng hóa học sách Cánh diều hay nhất, chi tiết sẽ giúp học sinh nắm vững kiến thức trọng tâm, ôn luyện để học tốt môn Hóa học 10.

I. Ý nghĩa về dấu và giá trị của biến thiên enthalpy phản ứng

Với các phản ứng có kèm theo sự trao đổi năng lượng dưới dạng nhiệt, có hai khả năng sau đây:

1. Phản ứng tỏa nhiệt: biến thiên enthalpy của phản ứng có giá trị âm. Biến thiên enthalpy càng âm, phản ứng tỏa ra càng nhiều nhiệt.

2. Phản ứng thu nhiệt: biến thiên enthalpy của phản ứng có giá trị dương. Biến thiên enthalpy càng dương, phản ứng thu vào càng nhiều nhiệt.

Ví dụ: Cho phản ứng đốt cháy methane và acetylene:

(1) CH₄(g) + 2O₂(g) $\to$ CO₂(g) + 2H₂O(l) $∆_{r} H_{298}^{0}$ = -890,5 kJ

(2) C₂H₂(g) + $\frac{5}{2}$ O₂(g) $\to$ 2CO₂(g) + H₂O(l) $∆_{r} H_{298}^{0}$ = -1300,2 kJ

Khi đốt cháy cùng một thể tích khí CH₄ và C₂H₂, lượng nhiệt do C₂H₂ sinh ra nhiều gấp khoảng 1,5 lần lượng nhiệt do CH₄ sinh ra. Đây là lí do trong thực tế, người ta sử dụng C₂H₂ trong đèn xì để hàn, cắt kim loại mà không dùng CH₄.

Lý thuyết Hóa học 10 Cánh diều Bài 15: Ý nghĩa và cách tính biến thiên enthalpy phản ứng hóa học

So sánh phản ứng thu nhiệt và phản ứng tỏa nhiệt:

Lý thuyết Hóa học 10 Cánh diều Bài 15: Ý nghĩa và cách tính biến thiên enthalpy phản ứng hóa học

Chú ý: Các phản ứng tỏa nhiệt ( $∆_{r} H_{298}^{0}$ < 0) thường diễn ra thuận lợi hơn các phản ứng thu nhiệt ( $∆_{r} H_{298}^{0}$ > 0).

Ví dụ: Sau khi được đốt nóng, Na tự cháy trong oxygen cho đến hết do phản ứng này có $∆_{r} H_{298}^{0}$ rất âm.

2Na(s) + $\frac{1}{2}$ O₂(g) $\to$ Na₂O(s) $∆_{r} H_{298}^{0}$ = -418,0 kJ

Phản ứng này diễn ra thuận lợi hơn rất nhiều so với phản ứng giữa I₂ và H₂. Ở điều kiện chuẩn, phản ứng này chỉ xảy ra khi được đốt nóng (cung cấp nhiệt); khi dừng đốt nóng, phản ứng sẽ dừng lại.

$\frac{1}{2}$ H₂(g) + $\frac{1}{2}$ I₂(s) $\to$ HI(g) $∆_{r} H_{298}^{0}$ = 26,5 kJ

II. Cách tính biến thiên enthalpy của phản ứng

1. Tính biến thiên enthalpy phản ứng theo enthalpy tạo thành

Giả sử có phản ứng tổng quát: aA + bB $\to$ mM + nN.

Biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng này được tính theo công thức:

$∆_{r} H_{298}^{0}$ = m $∆_{f} H_{298}^{0}$ (M) + n $∆_{f} H_{298}^{0}$ (N) – a $∆_{f} H_{298}^{0}$ (A) – b $∆_{f} H_{298}^{0}$ (B).

Ví dụ 1: Cho phản ứng: 2NaCl(s) $\to$ 2Na(s) + Cl₂(g).

Biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng này được tính như sau:

$∆_{r} H_{298}^{0}$ = 2× $∆_{f} H_{298}^{0}$ (Na(s)) + 1× $∆_{f} H_{298}^{0}$ (Cl₂(g)) – 2 $∆_{f} H_{298}^{0}$ (NaCl(s))

= 2×0 + 1×0 – 2×(-411,2) = 822,4 (kJ)

Ví dụ 2: Tính biến thiên enthalpy của phản ứng đốt cháy hoàn toàn 1 mol ethane (C₂H₆).

C₂H₆(g) + $\frac{7}{2}$ O₂(g) $\to$ 2CO₂(g) + 3H₂O(l)

Biết: $∆_{f} H_{298}^{0}$ (C₂H₆) = -84,0 kJ mol^-1; $∆_{f} H_{298}^{0}$ (CO₂) = -393,5 kJ mol^-1; $∆_{f} H_{298}^{0}$ (H₂O) = -285,8 kJ mol^-1.

Biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng là:

$∆_{r} H_{298}^{0}$ = 2× $∆_{f} H_{298}^{0}$ (CO₂) + 3× $∆_{f} H_{298}^{0}$ (H₂O) - $∆_{f} H_{298}^{0}$ (C₂H₆) - $\frac{7}{2}$ × $∆_{f} H_{298}^{0}$ (O₂)

= 2×(-393,5) + 3×(-285,8) – (-84,0) – $\frac{7}{2}$ ×0 = -1560,4 kJ.

2. Tính biến thiên enthalpy phản ứng theo năng lượng liên kết

Giả sử có phản ứng tổng quát: aA(g) + bB(g) $\to$ mM(g) + nN(g).

Biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng này được tính theo công thức:

$∆_{r} H_{298}^{0}$ = aE_b(A) + bE_b(B) – m×E_b(M) – n×E_b(N).

Trong đó, E_b(A), E_b(B), E_b(M), E_b(N) lần lượt là tổng năng lượng liên kết trong các phân tử A, B, M và N.

Ví dụ 1: Cho phản ứng: CH₄(g) + Cl₂(g) $\to$ CH₃Cl(g) + HCl(g).

Biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng trên được tính theo năng lượng liên kết như sau:

$∆_{r} H_{298}^{0}$ = 1×E_b(CH₄) + 1×E_b(Cl₂) – 1×E_b(CH₃Cl) – 1×E_b(HCl)

= 1×4E_C-H + 1×E_Cl-Cl – 1×(3E_C-H + E_C-Cl) – 1×E_H-Cl

= 1×4×414 + 1×243 – 1×(3×414 + 339) – 1×431 = -113 (kJ)

Ví dụ 2: Dựa vào năng lượng liên kết, tính $∆_{r} H_{298}^{0}$ của phản ứng sau:

F₂(g) + H₂O(g) $\to$ 2HF(g) + $\frac{1}{2}$ O₂(g)

Biết năng lượng liên kết: E_F-F = 159 kJ mol^-1; E_O-H = 464 kJ mol^-1; E_H-F = 565 kJ mol^-1;

${E_{O}}_{2} = 498$ kJ mol^-1.

Biến thiên chuẩn của phản ứng được tính như sau:

$∆_{r} H_{298}^{0}$ = 1×E_b(F₂) + 1×E_b(H₂O) - 2× E_b(HF) - $\frac{1}{2}$ × E_b(O₂)

= 1×E_F-F + 1×2×E_O-H - 2×E_H-F - $\frac{1}{2} \times E_{O_{2}}$

= 159 + 2×464 - 2×565 - $\frac{1}{2}$ ×498 = -292 kJ.

Xem thêm tóm tắt lý thuyết Hóa học lớp 10 Cánh diều hay khác:

Trang trước Trang sau

Giải bài tập lớp 10 Cánh diều khác