Tính biến thiên Enthalpy của phản ứng hóa học
Bài học: Tính biến thiên Enthalpy của phản ứng hóa học đã giới thiệu cho các em cách xác định biến thiên enthalpy của phản ứng dựa vào năng lượng liên kết và dựa vào enthalpy tạo thành. 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. Xác định biến thiên Enthalpy của phản ứng dựa vào năng lượng liên kết
Phản ứng hóa học xảy ra khi có sự phá vỡ các liên kết hoá học của chất đầu (cđ) và hình thành các liên kết hoá học của sản phẩm (sp). Sự phá vỡ các liên kết cần cung cấp năng lượng, sự hình thành các liên kết lại giải phóng năng lượng.
Cho phản ứng tổng quát ở điều kiện chuẩn:
aA(g) + bB(g) → mM(g) + nN(g)
Tính 
\({\Delta _r}H_{298}^0\) của phản ứng khi biết các giá trị năng lượng liên kết (Eb) theo công thức:
\({\Delta _r}H_{298}^0\) = a x Eb(A) + b x Eb(B) – m x Eb(M) - n x Eb(N)
Điều kiện áp dụng: Áp dụng cho phản ứng trong đó các chất đều có liên kết cộng hoá trị ở thể khí khi biết giá trị năng lượng liên kết của tất cả các chất trong phản ứng.
Tổng quát:
\({\Delta _r}H_{298}^0\) = \(\sum\)Eb(cđ) − \(\sum\)Eb(sp)
Trong đó:
\(\sum\)Eb(cđ) là tổng năng lượng liên kết trong phân tử chất đầu.
\(\sum\)Eb(sp) là tổng năng lượng liên kết trong phân tử sản phẩm.
Ví dụ: Tính \({\Delta _r}H_{298}^0\) của phản ứng N2H4(g) → N2(g) + 2H2(g) biết:
E(N - H) = 391 kJ/mol; E(N ≡N) = 945 kJ/mol; E(H - H) = 432 kJ/mol; E(N - N) = 160 kJ/mol.
Hướng dẫn giải:
N2H4(g) → N2(g) + 2H2(g)
Cấu tạo phân tử N2H4:
Ta có:
\({\Delta _r}H_{298}^0\) = \(\sum\)Eb(cđ) − \(\sum\)Eb(sp)
= 1x (1xEN - N) + 4xE(N - H)) - (1x E(N≡N) + 2xE(H - H))
= 1x160 + 4x391 - (945 + 2x432)
= -85 kJ.
II. Xác định biến thiên Enthalpy của phản ứng dựa vào Enthalpy
Cho phương trình hoá học tổng quát:
aA + bB → MM + nN
Có thể tính được biến thiên enthalpy chuẩn của một phản ứng hoá học \(({\Delta _r}H_{298}^0)\) khi biết các giá trị \({\Delta _f}H_{298}^0\) của tất cả các chất đầu và sản phẩm theo công thức sau:
\({\Delta_r}H_{298}^o=m\times {\Delta _f}H_{298}^o(M) + n\times {\Delta _f}H_{298}^o(N) - a\times {\Delta _f}H_{298}^o(A) - bx{\Delta _f}H_{298}^o(B)\)
Tổng quát:
\({\Delta _r}H_{298}^o = \sum {\Delta _f}H_{298}^o(sp) - \sum {\Delta _f}H_{298}^o(cđ)\)
Trong đó:
\(\sum\)\({\Delta _f}H_{298}^0\)(sp) là tổng enthalpy tạo thành ở điều kiện chuẩn tương ứng của sản phẩm.
\(\sum\)\({\Delta _f}H_{298}^0\)(cđ) là tổng enthalpy tạo thành ở điều kiện chuẩn tương ứng của chất đầu.
Ví dụ: Xét quá trình đốt cháy khí propane C3H8(g):
C3H8(g) + 5O2(g) \(\overset{t^{\circ} }{\rightarrow}\) 3CO2(g) + 4H2O(g)
Tính \({\Delta _r}H_{298}^0\) của dựa vào nhiệt tạo thành của hợp chất, biết:
\({\Delta _f}H_{298}^0\)(C3H8(g)) = -105,00 kJ/mol; \({\Delta _f}H_{298}^0\) (CO2(g)) = -393,50 kJ/mol; \({\Delta _f}H_{298}^0\)(H2O(g)) = -241,82 kJ/mol.
Hướng dẫn giải:
\({\Delta _r}H_{298}^0\) = \(\sum\)\({\Delta _f}H_{298}^0\)(sp) - \(\sum\)\({\Delta _f}H_{298}^0\)(cđ)
= 3\(\times\)\({\Delta _f}H_{298}^0\)(CO2(g)) + 2\(\times\)\({\Delta _f}H_{298}^0\)(H2O(g)) - 1\(\times\)\({\Delta _f}H_{298}^0\)(C3H8(g)) - 5\(\times\)\({\Delta _f}H_{298}^0\)(O2(g))
= 3x(-393,50) + 2x(-241,82) - 1x(-105,00) - 5x0
= -1559,14 kJ.
