Bài học cùng chủ đề
Biến thiên enthanpy trong các phản ứng hóa học SVIP
I. PHẢN ỨNG TOẢ NHIỆT, PHẢN ỨNG THU NHIỆT
- Phản ứng có khả năng giải phóng năng lượng dưới dạng nhiệt ra ngoài môi trường được gọi là phản ứng tỏa nhiệt.
- Phản ứng có khả năng hấp thu năng lượng dưới dạng nhiệt từ môi trường gọi là phản ứng thu nhiệt
Ví dụ: Than củi cháy tỏa nhiều nhiệt làm không khí nóng hơn nên đây là phản ứng toả nhiệt.
Ví dụ: Khi cho viên C sủi vào nước, nhiệt độ dung dịch giảm nên đây là phản ứng thu nhiệt.
⚡ THÍ NGHIỆM (Theo dõi sự thay đổi nhiệt độ của phản ứng trung hòa)
Lắp thí nghiệm như hình vẽ. Cho 50 mL dung dịch HCl 0,5 M vào cốc rồi đọc nhiệt độ trên nhiệt thế. Thêm 50 mL NaOH 0,5 M vào cốc, khuấy nhẹ và đọc nhiệt độ sau phản ứng.
Câu hỏi:
@205779087290@
II. BIẾN THIÊN ENTHALPY CỦA PHẢN ỨNG
1. Biến thiên enthalpy
Nhiệt lượng toả ra hay thu vào của phản ứng ở điều kiện áp suất không đổi được gọi là biến thiên enthalpy (nhiệt phản ứng) của phản ứng.
Kí hiệu: \(\Delta H_{r}\)
Ví dụ: Phản ứng đốt cháy một mol khí methane giải phóng 890 kJ nhiệt lượng.
\(CH_4\left(g\right)+2O_2\left(g\right)\overset{t^{o}}{\rarr}CO_2\left(g\right)+2H_2O\left(l\right)\) | \(\mathrm{\Delta}_{r}H_{298}^{{^\circ}}=-890\) \(kJ\) |
2. Biến thiên enthalpy chuẩn
Biến thiên enthalpy chuẩn là nhiệt lượng (tỏa ra hoặc thu vào) của một phản ứng hóa học, được xác định tại điều kiện chuẩn, tức là tại 298 K (25 oC), với áp suất 1 bar đối với chất khí và nồng độ 1 mol/L đối với chất tan trong dung dịch.
Kí hiệu: \(\mathrm{\Delta}_{r}H_{298}^{{^\circ}}\)
Ví dụ: Phản ứng nhiệt phân đá vôi ở điều kiện chuẩn cần cung cấp 179,2 kJ nhiệt lượng.
\(CaCO_3\left(g\right)\overset{t^{o}}{\rarr}CaO\left(s\right)+CO_2\left(g\right)\) | \(\mathrm{\Delta}_{r}H_{298}^{{^\circ}}=179,2\) \(kJ\) |
3. Ý nghĩa của biến thiên enthalpy
- Nếu \(\mathrm{\Delta}_{r}H>0\) thì đây là phản ứng thu nhiệt, còn \(\mathrm{\Delta}_{r}H<0\) thì đây là phản ứng toả nhiệt. Giá trị tuyệt đối của \(\mathrm{\Delta}_{r}H\) càng lớn thì nhiệt lượng (tỏa ta hoặc thu vào) của phản ứng đó càng nhiều.
Ví dụ: Phản ứng đốt cháy than và cồn đều tỏa ra lượng nhiệt lớn.
\(C\left(s\right)+O_2\left(g\right)\rarr CO_2\left(g\right)\) | \(\mathrm{\Delta}_{r}H_{298}^{{^\circ}}=-393,5\) \(kJ\) |
\(C_2H_5OH\left(l\right)+3O_2\left(g\right)\overset{t^{o}}{\rarr}2CO_2\left(g\right)+3H_2O\left(l\right)\) | \(\mathrm{\Delta}_{r}H_{298}^{{^\circ}}=-1370\) \(kJ\) |
Câu hỏi:
@205779088456@@205779095845@
III. TÍNH BIẾN THIÊN ENTHALPY THEO NHIỆT TẠO THÀNH
1. Khái niệm nhiệt tạo thành
- Nhiệt tạo thành (\(\mathrm{\Delta}_{f}H\)) là biến thiên enthalpy của phản ứng tạo ra 1 mol chất từ các đơn chất bền vững nhất, tại một điều kiện cụ thể.
- Nhiệt tạo thành chuẩn (\(\mathrm{\Delta}_{f}H_{298}^{{^\circ}}\)) là nhiệt tạo thành được đo ở điều kiện chuẩn.
- Đơn chất có nhiệt tạo thành chuẩn là 0.
Nhiệt tạo thành chuẩn của một số chất thường gặp
Chất | \(\mathrm{\Delta}_{f}H_{298}^{{^\circ}}\) | Chất | \(\mathrm{\Delta}_{f}H_{298}^{{^\circ}}\) |
|---|---|---|---|
AgCl(s) | -127,0 | HCl(g) | -92,3 |
BaCl2(s) | -806,1 | HI(g) | +25,9 |
BaSO4(s) | -1465,0 | H2O(l) | -285,8 |
CaCl2(s) | -795,0 | H2O(g) | -241,8 |
CaCO3(s) | -1206,9 | KCl(s) | -436,7 |
CaO(s) | -635,1 | KOH(s) | -424,8 |
CH4(g) | -74,9 | Fe2O3(s) | -825,5 |
C2H6(g) | -84,7 | NaCl(s) | -411,1 |
C2H2(g) | +227,0 | NaOH(s) | -425,6 |
CO(g) | -110,5 | NH3(g) | -45,9 |
CO2(g) | -393,5 | O3(g) | +143,0 |
Ca(OH)2 (s) | -986,1 | SO2(g) | -296,8 |
HBr(g) | -36,3 | SO3(l) | -441,0 |
2. Tính biến thiên enthalpy của phản ứng theo nhiệt tạo thành
Công thức tính biến thiên enthalpy từ nhiệt tạo thành:
\(\mathrm{\Delta}_{r}H_{298}^{{^\circ}}=\sum_{}^{}{\mathrm{\Delta}_{f}H_{298}^{{^\circ}}\ \left( sp \right)}-\ \sum_{}^{}{\mathrm{\Delta}_{f}H_{298}^{{^\circ}}\ (cđ)}\)
Trong đó:
_ \(\sum_{}^{}{\mathrm{\Delta}_{f}H_{298}^{{^\circ}}\ \left( sp \right)}\) là tổng nhiệt tạo thành của tất cả các chất sản phẩm đã nhân với hệ số tỉ lượng tương ứng.
- \(\sum_{}^{}{\mathrm{\Delta}_{f}H_{298}^{{^\circ}}\ (cđ)}\) là tổng nhiệt tạo thành của tất cả các chất đầu đã nhân với hệ số tỉ lượng tương ứng.
Ví dụ: Xác định biến thiên enthalpy của phản ứng:
\(Fe_2O_3\left(s\right)+CO\left(g\right)\rarr Fe\left(s\right)+CO_2\left(g\right)\)
Áp dụng công thức, ta có:
\(\mathrm{\Delta}_{r}H_{298}^{o}=2\Delta_{f}H_{298}^{o}\left(Fe_{}\left(s\right)\right)+3.\Delta_{f}H_{298}^{o}\left(CO_2\left(g\right)\right)-\left\lbrack\Delta_{f}H_{298}^{o}\left(Fe_2O_3\left(s\right)\right)+3.\Delta_{f}H_{298}^{o}\left(CO\left(g\right)\right)\right\rbrack\)
\(\mathrm{\Delta}_{r}H_{298}^{o}=2.0+3.\left(-393,5\right)-\left\lbrack\left(-825,5\right)+3.\left(-110,5\right)\right\rbrack=-23,5\) \(kJ\).
Câu hỏi:
@205779094305@
IV. TÍNH BIÊN THIÊN ENTHALPY THEO NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT
Công thức tính biến thiên enthalpy từ năng lượng liên kết:
\({\mathrm{\Delta}_{r}H_{298}^{{^{o}}}=\sum_{}^{}E}_{b}(cđ)-\ \sum_{}^{}{E_{b}\left( sp \right)}\)
Trong đó:
- \(\sum_{}^{}E_{b}(cđ)\) là tổng năng lượng cần để phá vỡ tất cả các liên kết trong các phân tử chất phản ứng.
- \(\sum_{}^{}{E_{b}\left( sp \right)}\) là tổng năng lượng được giải phóng khi các liên kết mới hình thành trong các phân tử sản phẩm.
Ví dụ: Xác định biến thiên enthalpy của phản ứng:
\(CH_4\left(g\right)+Cl_2\left(g\right)\overset{t^{o}}{\rarr}CH_3Cl\left(g\right)+HCl\left(l\right)\)
Áp dụng công thức biến thiên enthalpy chuẩn theo năng lượng liên kết:
\(\Delta_{r}H_{298}^{o}=1.E_{b}\left(CH_4\right)+1.E_{b}\left(Cl_2\right)-1.E_{b}\left(CH_3Cl\right)-1.E_{b}\left(HCl\right)\)
\(\Delta_{r}H_{298}^{o}=1.\left(4E_{C-H}\right)+1.\left(E_{Cl-Cl}\right)-1.\left(3E_{C-H}+_{}E_{C-Cl}\right)-1.\left(E_{H-Cl}\right)\)
\(\Delta_{r}H_{298}^{o}=1.4.418+1.243-1.\left(3.418+399\right)-1.432=-113\) \(kJ\).
⚠ Lưu ý: Năng lượng liên kết trung bình được thống kê tại trang 62 (bài 12 - Liên kết cộng hóa trị).
Câu hỏi:
@205779098610@