Giải Hóa học 10 Chân trời sáng tạo bài 13

Enthalpy tạo thành và biến thiên enthalpy của phản ứng hóa học

Giải Hóa học 10 bài 13: Enthalpy tạo thành và biến thiên enthalpy của phản ứng hóa học được chúng tôi biên soạn hướng dẫn bạn đọc trả lời các nội dung câu hỏi bài tập sách giáo khoa Hoá 10 Chân trời sáng tạo. Hy vọng thông qua nội dung tài liệu bạn đọc sẽ soạn bài chuẩn bị bài thật tốt, cũng như nắm được các phương pháp giải bài tập.

Bài: Enthalpy tạo thành và biến thiên enthalpy của phản ứng hóa học

Giải hóa học 10 trang 80 Chân trời sáng tạo

Mở đầu trang 80 Hóa học 10: Hầu như mọi phản ứng hóa học cũng như quá trình chuyển thể của chất luôn kèm theo sự thay đổi năng lượng

Trong cả 2 ví dụ đều có phản ứng xảy ra với sự thay đổi năng lượng. Theo em, phản ứng có kèm theo sự thay đổi năng lượng dưới dạng nhiệt năng đóng vai trò gì trong đời sống?

Lời giải:

- Phản ứng có kèm theo sự thay đổi năng lượng dưới dạng nhiệt năng đóng vai trò quan trọng trong đời sống:

+ Cung cấp nhiệt cho các nhu cầu đun nấu thức ăn

+ Giảm nhiệt độ của môi trường xung quanh

1. Phản ứng tỏa nhiệt

Câu hỏi 1 trang 81 Hóa học 10: Viết phương trình hóa học của phản ứng xảy ra ở Hình 13.1 và nêu nhận xét về sự thay đổi nhiệt của phản ứng đó

Phương pháp giải:

Đốt cháy hỗn hợp: Fe₂O₃ và Al

Lời giải:

Fe₂O3 + 2Al → 2Fe + Al₂O₃

Phản ứng làm tăng nhiệt độ môi trường xung quanh, tỏa nhiệt lớn, lên đến 2500^oC

Câu hỏi 2 trang 81 Hóa học 10: Thực hiện thí nghiệm 1. Nêu hiện tượng xảy ra. Rút ra kết luận về sự thay đổi nhiệt độ chất lỏng trong cốc. Giải thích

Phương pháp giải:

So sánh nhiệt độ trước và sau khi cho CaO

Lời giải:

- Hiện tượng: Chất rắn màu trắng tan ra, tạo thành dung dịch

- Nhiệt độ chất lỏng trong cốc tăng lên, từ 20^oC lên 50^oC

- Giải thích: Sự hòa tan CaO trong nước sinh ra nhiệt, làm nhiệt độ chất lỏng trong cốc tăng lên

Luyện tập trang 81 Hóa học 10: Hãy nêu hiện tượng của các quá trình: đốt cháy than, ethanol trong không khí. Nhiệt độ môi trường xung quanh thay đổi như thế nào?

Phương pháp giải:

Quá trình đốt cháy than, ethanol trong không khí tỏa nhiệt ra môi trường

Lời giải:

- Hiện tượng: xuất hiện khí bay ra

C + O₂ →CO₂↑

C₂H₅OH + 3 O₂ →2CO₂↑ + 3H₂O

- Nhiệt độ môi trường xung quanh tăng lên

2. Phản ứng thu nhiệt

Câu hỏi 3 trang 82 Hóa học 10: Khi thả viên vitamin C sủi vào cốc nước như Hình 13.3, em hãy dự đoán sự thay đổi nhiệt độ của nước trong cốc

Phương pháp giải:

Học sinh thực hiện thí nghiệm và kiểm chứng

Lời giải:

Nhiệt độ của nước trong cốc giảm đi

Câu hỏi 4 trang 82 Hóa học 10: Trong phản ứng nung đá vôi (CaCO₃), nếu ngừng cung cấp nhiệt, phản ứng có tiếp tục xảy ra không?

Lời giải:

Trong phản ứng nung đá vôi (CaCO₃), nếu ngừng cung cấp nhiệt, phản ứng sẽ không tiếp tục xảy ra

Câu hỏi 5 trang 82 Hóa học 10: Thực hiện thí nghiệm 2. Nêu hiện tượng trước và sau khi đốt nóng hỗn hợp. Nếu ngừng đốt nóng thì phản ứng có xảy ra không?

Lời giải:

- Hiện tượng: Xuất hiện bọt khí nổi lên, đẩy nước ra khỏi bình tam giác

- Nếu ngừng đốt nóng, phản ứng dừng lại, khí không được sinh ra

3. Biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng

Câu hỏi 6 trang 83 Hóa học 10: Biến thiên enthalpy chuẩn của một phản ứng hóa học được xác định trong điều kiện nào?

Phương pháp giải:

Điều kiện chuẩn

Lời giải:

- Biến thiên enthalpy chuẩn của một phản ứng hóa học được xác định ở điều kiện chuẩn

+ Áp suất 1 bar (đối với chất khí), nồng độ 1 mol/L (đối với chất tan trong dung dịch)

+ Nhiệt độ: 25^oC (hay 298K)

Câu hỏi 7 trang 83 Hóa học 10: Phương trình nhiệt hóa học cho biết thông tin gì về phản ứng hóa học

Phương pháp giải:

- Nhiệt phản ứng

- Trạng thái của các chất đầu (cđ) và sản phẩm (sp)

Lời giải:

- Phương trình nhiệt hóa học cho biết

+ Phản ứng tỏa nhiệt hay thu nhiệt

+ Trạng thái của các chất đầu (cđ) và sản phẩm (sp)

Luyện tập trang 83 Hóa học 10: Cho hai phương trình nhiệt hóa học sau:

C(s) + H₂O(g) →CO(g) + H₂(g) Δ_rH₂₉₈^o = +131,25 kJ (1)

CuSO₄(aq) + Zn(s) → _ZnSO4(aq) + Cu(s) Δ_rH₂₉₈^o = -231,04 kJ (2)

Trong hai phản ứng trên, phản ứng nào thu nhiệt, phản ứng nào tỏa nhiệt?

Phương pháp giải:

- Phản ứng thu nhiệt (hệ nhận nhiệt của môi trường) thì Δ_rH₂₉₈^o > 0

- Phản ứng tỏa nhiệt (hệ tỏa nhiệt ra môi trường) thì Δ_rH₂₉₈^o < 0

Lời giải:

- Phản ứng (1) có Δ_rH₂₉₈^o = +131,25 kJ > 0

=> Phản ứng thu nhiệt

- Phản ứng (2) có Δ_rH₂₉₈^o = +131,25 kJ < 0

=> Phản ứng tỏa nhiệt

4. Enthalpy tạo thành (nhiệt tạo thành)

Câu hỏi 8 trang 84 Hóa học 10: Phân biệt enthalpy tạo thành của một chất và biến thiên enthalpy của phản ứng. Lấy ví dụ minh họa

Phương pháp giải:

- Enthalpy tạo thành của một chất là nhiệt kèm theo phản ứng tạo thành 1 mol chất đó từ các đơn chất bền nhất

- Biến thiên enthalpy của phản ứng là lượng nhiệt tỏa ra hay thu vào của một phản ứng hóa học trong quá trình đẳng áp

Lời giải:

Enthalpy tạo thành của một chất

Biến thiên enthalpy của phản ứng

- Chất tham gia phải là đơn chất bền nhất

- Sản phẩm chỉ có 1 chất duy nhất

Ví dụ: H2(g) + Cl2(g) → 2HCl(g)

- Chất tham gia ở dạng đơn chất hay hợp chất đều được

- Sản phẩm có thể là 1 hay nhiều chất

Ví dụ: C(s) + H₂O(g) →CO(g) + H₂(g)

Câu hỏi 9 trang 84 Hóa học 10: Cho phản ứng sau:

S(s) + O₂(g) → SO₂(g) Δ_rH₂₉₈^o (SO₂,g) = -296,80 kJ/mol

Cho biết ý nghĩa của giá trị Δ_fH₂₉₈^o (SO₂,g)

Phương pháp giải:

Enthalpy tạo thành của một chất là nhiệt kèm theo phản ứng tạo thành 1 mol chất đó từ các đơn chất bền nhất

Lời giải:

Δ_fH₂₉₈^o (SO₂,g) = -296,80 kJ/mol là lượng nhiệt tỏa ra khi tạo thành 1 mol chất SO₂(g) từ các đơn chất ở trạng thái bền nhất ở điều kiện chuẩn (Sulfur ở dạng rắn, oxygen ở dạng phân tử khí chính là dạng đơn chất bền nhất của sulfur và oxygen)

Câu hỏi 10 trang 84 Hóa học 10: Hợp chất SO₂(g) bền hơn hay kém bền hơn về mặt năng lượng so với các đơn chất bền S(s) và O₂(g)

Phương pháp giải:

- Δ_fH₂₉₈^o của đơn chất bền nhất = 0

- Δ_fH₂₉₈^o < 0, chất bền hơn về mặt năng lượng so với các đơn chất bền tạo nên nó

- Δ_fH₂₉₈^o > 0, chất kém bền hơn về mặt năng lượng so với các đơn chất bền tạo nên nó

Lời giải:

Ta có: Δ_fH₂₉₈^o (SO₂,g) = -296,80 kJ/mol < 0

=> Chất bền hơn về mặt năng lượng so với các đơn chất bền tạo nên nó

=> SO₂(g) bền hơn về mặt năng lượng so với các đơn chất bền S(s) và O₂(g)

Câu hỏi 11 trang 84 Hóa học 10: Từ Bảng 13.1 hãy liệt kê các phản ứng có enthalpy tạo thành dương (lấy nhiệt từ môi trường)

Phương pháp giải:

Quan sát Bảng 13.1 và liệt kê

Lời giải:

Các phản ứng có enthalpy tạo thành dương là: C₂H₂(g), C₂H₄(g), C₆H₆(l), CS₂(aq), HI(g), N₂O(g), N₂O₄(g), NO(g), NO₂(g)

Luyện tập trang 84 Hóa học 10: Em hãy xác định enthalpy tạo thành theo đơn vị (kcal) của các chất sau: Fe₂O₃(s), NO(g), H₂O(g), C₂H₅OH(l). Cho biết 1J = 0,239 cal

Phương pháp giải:

1J = 0,293 cal

=> 1kJ = 0,293 kcal

Lời giải:

- Δ_fH₂₉₈^o (Fe₂O₃, s) = -825,50 kJ/mol => Theo đơn vị kcal = -825,50.0,293 = -241,87 kcal/mol

- Δ_fH₂₉₈^o (NO, g) = +90,29 kJ/mol => Theo đơn vị kcal = +90,29.0,293 = +26,45 kcal/mol

- Δ_fH₂₉₈^o (H₂O, g) = -241,82 kJ/mol ==> Theo đơn vị kcal = -241,82.0,293 = -70,85 kcal/mol

- Δ_fH₂₉₈^o (C₂H₅OH, l) = -277,63 kJ/mol ==> Theo đơn vị kcal = -277,63.0,293 = -81,35 kcal/mol

5. Ý nghĩa của dấu và giá trị Δ_fH₂₉₈^o

Câu hỏi 12 trang 85 Hóa học 10: Quan sát Hình 13.5, mô tả sơ đồ biểu diễn biến thiên enthalpy của phản ứng. Nhận xét về giá trị của Δ_fH₂₉₈^o (sp) so với Δ_fH₂₉₈^o (cđ)

Phương pháp giải:

Quan sát Hình 13.5 và nhận xét

Lời giải:

Giá trị Δ_fH₂₉₈^o (sp) nhỏ hơn Δ_fH₂₉₈^o (cđ)

Câu hỏi 13 trang 85 Hóa học 10: Vận dụng để vẽ sơ đồ biểu diễn biến thiên enthalpy của phản ứng nhiệt phân CaCO₃ ở Ví dụ 5

Phương pháp giải:

Δ_fH₂₉₈^o = Δ_fH₂₉₈^o (sp) - Δ_fH₂₉₈^o (cđ)

Lời giải:

Ta có: Δ_fH₂₉₈^o = Δ_fH₂₉₈^o (sp) - Δ_fH₂₉₈^o (cđ) = +178,49 kJ

Câu hỏi 14 trang 85 Hóa học 10: Cho hai phương trình nhiệt hóa học sau:

CO(g) + ½ O₂(g) → CO₂(g) Δ_rH₂₉₈^o = -283,00 kJ (1)

H2(g) + F2(g) → 2HF(g) Δ_rH₂₉₈^o = -546,00 kJ (2)

So sánh nhiệt giữa hai phản ứng (1) và (2). Phản ứng nào xảy ra thuận lợi hơn?

Phương pháp giải:

Δ_rH₂₉₈^o càng nhỏ, phản ứng xảy ra càng thuận lợi

Lời giải:

Δ_rH₂₉₈^o = -546,00 kJ (2) < Δ_rH₂₉₈^o= -283,00 kJ (1)

=> Phản ứng (2) xảy ra thuận lợi hơn

Giải hóa học 10 trang 86 Chân trời sáng tạo

Vận dụng trang 86 Hóa học 10: Hãy làm cho nhà em sạch bong với hỗn hợp baking soda (NaHCO₃) và giấm (CH₃COOH). Hỗn hợp này tạo ra một lượng lớn bọt. Phương trình nhiệt hóa học của phản ứng:

NaHCO₃(s) + CH₃COOH(aq) → CH₃COONa(aq) + CO₂(g) + H₂O(l) Δ_rH₂₉₈^o= 94,30 kJ

Phản ứng trên là tỏa nhiệt hay thu nhiệt? Vì sao? Tìm những ứng dụng khác của phản ứng trên

Phương pháp giải:

- Δ_rH₂₉₈^o > 0 => Phản ứng thu nhiệt

- Δ_rH₂₉₈^o < 0 => Phản ứng tỏa nhiệt

Lời giải:

- Ta có: Δ_rH₂₉₈^o= 94,30 kJ > 0

=> Phản ứng thu nhiệt

- Ứng dụng khác của phản ứng baking soda với giấm:

+ Baking soda và giấm ngoài việc được sử dụng trong nấu ăn còn được dùng nhiều trong vệ sinh nhà cửa như: Khử mùi hôi, tẩy trắng quần áo, tẩy trắng nồi chảo, vệ sinh máy giặt,…

+ Kết hợp baking soda với giấm ăn để hiệu quả tẩy rửa cao hơn. Baking soda có khả năng làm sạch, khử mùi và làm mềm các mảng bám, còn giấm ăn cũng tác dụng loại bỏ mùi hôi và các vết bẩn cứng đầu khác.

Bài tập (trang 86,87)

Bài 1 trang 86 Hóa học 10: Phương trình nhiệt hóa học giữa nitrogen và oxygen như sau:

N₂(g) + O₂(g) → 2NO(g) Δ_rH₂₉₈^o= +180 kJ

Kết luận nào sau đây đúng?

A. Nitrogen và oxygen phản ứng mạnh hơn khi ở nhiệt độ thấp

B. Phản ứng tỏa nhiệt

C. Phản ứng xảy ra thuận lợi ở điều kiện thường

D. Phản ứng hóa học xảy ra có sự hấp thụ nhiệt năng từ môi trường

Phương pháp giải:

Δ_rH₂₉₈^o> 0 => Phản ứng thu nhiệt

Lời giải:

Ta có: Δ_rH₂₉₈^o= +180 kJ > 0

=> Phản ứng hấp thụ nhiệt năng từ môi trường

Đáp án D

Bài 2 trang 86 Hóa học 10: Biến thiên enthalpy của một phản ứng được ghi ở sơ đồ dưới. Kết luận nào sau đây là đúng?

A. Phản ứng tỏa nhiệt

B. Năng lượng chất tham gia phản ứng nhỏ hơn năng lượng chất sản phẩm

C. Biến thiên enthalpy của phản ứng là a kJ/mol

D. Phản ứng thu nhiệt

Phương pháp giải:

Δ_rH₂₉₈^o< 0 => Phản ứng tỏa nhiệt

Lời giải:

Ta có: Δ_rH₂₉₈^o= -a kJ < 0

=> Phản ứng tỏa nhiệt

Đáp án A

Giải hóa học 10 trang 87 Chân trời sáng tạo

Bài 3 trang 87 Hóa học 10: Đồ thị nào sau đây thể hiện đúng sự thay đổi nhiệt độ khi dung dịch hydrochloric acid được cho vào dung dịch sodium hydroxide tới dư?

Lời giải:

Đáp án đúng là: A

Phản ứng giữa hydrochloric acid (HCl) và sodium hydroxide (NaOH) là phản ứng tỏa nhiệt (Δ_rH₂₉₈^o = -57,3 kJ).

Khi hydrochloric acid (HCl) phản ứng với sodium hydroxide (NaOH) nhiệt độ tăng dần. Đến khi phản ứng kết thúc, nhiệt độ sẽ giảm dần để cân bằng với nhiệt độ môi trường.

Bài 4 trang 87 Hóa học 10: Cho phương trình nhiệt hóa học sau:

NaOH(aq) + HCl(aq) → NaCl(aq) + H₂O(l) Δ_rH₂₉₈^o= -57,3 kJ

Vẽ sơ đồ biểu diễn biến thiên enthalpy của phản ứng

Phương pháp giải:

Δ_rH₂₉₈^o= Δ_fH₂₉₈^o(sp) - Δ_fH₂₉₈^o(cđ)

Lời giải:

Ta có: Δ_rH₂₉₈^o= Δ_fH₂₉₈^o(sp) - Δ_fH₂₉₈^o(cđ) = -57,3 kJ