Enthalpy tạo thành và biến thiên Enthalpy của phản ứng hóa học
Bài học: Enthalpy tạo thành và biến thiên Enthalpy của phản ứng hóa học đã giới thiệu cho các em lý thuyết phản ứng tỏa nhiệt, phản ứng thu nhiệt, biến thiên enthalpy chuẩn và enthalpy tạo thành của phản ứng. Bên cạnh là các ví dụ và bài tập có lời giải chi tiết, xây dựng dựa trên kiến thức trọng tâm chương trình hóa 10 Chân trời sáng tạo
I. Phản ứng tỏa nhiệt
Phản ứng tỏa nhiệt là phản ứng hóa học trong đó có sự giải phóng nhiệt năng ra môi trường.
Ví dụ:
- Phản ứng nhiệt nhôm tỏa một lượng nhiệt rất lớn làm nóng chảy hỗn hợp chất phản ứng và sắt sinh ra. Ứng dụng để hàn đường ray:
Fe2O3 + 2Al 
\(\overset{t^{\circ} }{\rightarrow}\) Al2O3 + 2Fe
- Phản ứng đốt cháy than tỏa một lượng nhiệt lớn giúp nấu chín thức ăn và sưởi ấm.
C + O2 \(\overset{t^{\circ} }{\rightarrow}\) CO2
II. Phản ứng thu nhiệt
- Phản ứng nung đá vôi là phản ứng thu nhiệt:
CaCO3(s) \(\overset{t^{\circ} }{\rightarrow}\) CaO(s) + CO2(g)
Nếu ngừng cung cấp nhiệt thì phản ứng sẽ không tiếp tục xảy ra
- Nhiệt phân hỗn hợp potassium chlorate và manganese dioxide, ta thu được khí O2, đây là phản ứng thu nhiệt:
2KClO2(s) \(\overset{t^{\circ} }{\rightarrow}\) 3O2(g) + 2KCl(s)
III. Biến thiên Enthalpy chuẩn của phản ứng
1. Biến thiên enthalpy của phản ứng
- Biến thiên enthalpy của phản ứng (hay nhiệt phản ứng) được kí hiệu \({\Delta _r}H\), thường tính theo đơn vị kJ hoặc kcal.
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 (áp suất không đổi).
- Biến thiên enthalpy chuẩn (hay nhiệt phản ứng chuẩn) của một phản ứng hoá học, được kí hiệu là \({\Delta _r}H_{298}^0\) là nhiệt kèm theo phản ứng đó trong điều kiện chuẩn.
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 không đổi, thường chọn nhiệt độ 25°C (hay 298 K).
2. Phương trình nhiệt hóa học
Phương trình nhiệt hóa học là phương trình phản ứng hoá học có kèm theo nhiệt phản ứng và trạng thái của các chất đầu (cđ) và sản phẩm (sp).
- Phản ứng thu nhiệt (hệ nhận nhiệt của môi trường) thì \({\Delta _r}H_{298}^0\) > 0.
Ví dụ 1: CH4(g) + H2O(l) → CO(g) + 3H2(g) \({\Delta _r}H_{298}^0\) = 250kJ
- Phản ứng tỏa nhiệt (hệ tỏa nhiệt ra môi trường) thì \({\Delta _r}H_{298}^0\)< 0.
Ví dụ 2: CO(g) + 1/2O2(g) → CO2(g) \({\Delta _r}H_{298}^0\) = -283,0kJ
Các phương trình hóa học của phản ứng trong Ví dụ 1 và 2 được gọi là phương trình nhiệt hóa học.
IV. Enthalpy tạo thành (nhiệt tạo thành)
- Enthalpy tạo thành (hay nhiệt tạo thành) được kí hiệu \(\triangle\)fH, thường tính theo đơn vị kJ/mol hoặc kcal/mol.
- Enthalpy tạo thành của một chất là nhiệt kèm theo phản ứng tạo thành 1 mol chất đó từ các đơn chất bền nhất.
- Enthalpy tạo thành trong điều kiện chuẩn được gọi là enthalpy tạo thành chuẩn (hay nhiệt tạo thành chuẩn) và được kí hiệu là \({\Delta _f}H_{298}^0\).
Chú ý:
- \({\Delta _f}H_{298}^0\) của đơn chất bền nhất bằng 0 (xét ở điều kiện chuẩn).
- \({\Delta _f}H_{298}^0\) < 0, chất bền hơn về mặt năng lượng so với các đơn chất bền tạo nên nó.
- \({\Delta _f}H_{298}^0\) > 0, chất kém bền hơn mặt năng lượng so với các đơn chất bền tạo nên nó.
V. Ý nghĩa của dấu và giá trị \(\triangle_{\mathrm r}\mathrm H_{298}^{\mathrm o}\)
- Phản ứng toả nhiệt:
\(\sum {\Delta _f}H_{298}^0(sp) < \sum {\Delta _f}H_{298}^0(cd) \to {\Delta _r}H_{298}^0 < 0\)
- Phản ứng thu nhiệt:
\(\sum {\Delta _f}H_{298}^0(sp) > \sum {\Delta _f}H_{298}^0(cd) \to {\Delta _r}H_{298}^0 > 0\)
- Thường các phản ứng có \({\Delta _r}H_{298}^0\) < 0 thì xảy ra thuận lợi.
