Lý thuyết Hóa học 10 bài: Ôn tập chương 5

- Phản ứng tỏa nhiệt, phản ứng thu nhiệt

+ Phản ứng tỏa nhiệt là phản ứng hoá học trong đó có sự giải phóng nhiệt năng ra môi trường.

+ Phản ứng thu nhiệt là phản ứng hoá học trong đó có sự hấp thụ nhiệt năng từ môi trường.

- Biến thiên Enthalpy chuẩn của phản ứng

+ Biến thiên enthalpy chuẩn (hay nhiệt phản ứng chuẩn) của một phản ứng hoá học, được kí hiệu là ${\mathrm{\Delta }}_r{H}_{298}^0$ 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) và thường chọn nhiệt độ 25°C (hay 298 K).

- Enthalpy tạo thành (nhiệt tạo thành)

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

- Ý nghĩa của dấu và giá trị ${\mathrm{\Delta }}_r{H}_{298}^0$

+ Phản ứng tỏa nhiệt:

$\sum {\mathrm{\Delta }}_f{H}_{298}^0(sp)<\sum {\mathrm{\Delta }}_f{H}_{298}^0(cd)\to {\mathrm{\Delta }}_r{H}_{298}^0<0$

+ Phản ứng thu nhiệt:

$\sum {\mathrm{\Delta }}_f{H}_{298}^0(sp)>\sum {\mathrm{\Delta }}_f{H}_{298}^0(cd)\to {\mathrm{\Delta }}_r{H}_{298}^0>0$

+ Thường các phản ứng có ${\mathrm{\Delta }}_r{H}_{298}^0$< 0 thì xảy ra thuận lợi.

- Tính biến thiên Enthalpy của phản ứng dựa vào năng lượng liên kế$\sum E_b(c\mathrm{d}),\sum E_b(s\mathrm{p})$t

- 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.

aA (g) + bB (g) → mM (g) + nN (g)

${\mathrm{\Delta }}_r{H}_{298}^0$= a x E b (A) + b x E b (B) – m x E b (M) - n x E b (N)

=> Tổng quát: ${\mathrm{\Delta }}_r{H}_{298}^0=\sum E_b(c\mathrm{d})-\sum E_b(sp)$

Với ${\mathrm{\Delta }}_r{H}_{298}^0$: tổng năng lượng liên kết trong phân tử chất đầu và sản phẩm của phản ứng.

Chú ý: Tính biến thiên enthalpy của phản ứng dựa vào năng lượng liên kết được 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.

- Tính biến thiên Enthalpy của phản ứng dựa vào Enthalpy

aA + bB → MM + nN

${\mathrm{\Delta }}_r{H}_{298}^0=m.{\mathrm{\Delta }}_f{H}_{298}^0(M)+n.{\mathrm{\Delta }}_f{H}_{298}^0(N)-a.{\mathrm{\Delta }}_f{H}_{298}^0(A)-b.{\mathrm{\Delta }}_f{H}_{298}^0(B)$(2)

=> Tổng quát: ${\mathrm{\Delta }}_r{H}_{298}^0=\sum {\mathrm{\Delta }}_f{H}_{298}^0(sp)-\sum {\mathrm{\Delta }}_f{H}_{298}^0(cd)$

Với $\sum {\mathrm{\Delta }}_f{H}_{298}^0(sp);\sum {\mathrm{\Delta }}_f{H}_{298}^0(cd)$: tổng enthalpy tạo thành ở điều kiện chuẩn tương ứng của sản phẩm, chất đầu của phản ứng.

Bài 1: Cho 0,5 g bột iron vào bình đựng 25 mL dung dịch CuSO₄ 0,2M ở 32°C. Khuấy đều dung dịch, quan sát nhiệt kế thấy nhiệt độ lên cao nhất là 39°C. Tính nhiệt của phản ứng. (Giả thiết nhiệt lượng của phản ứng toả ra được dung dịch hấp thụ hết, nhiệt dung của dung dịch loãng bằng nhiệt dung của nước (4,2 J/g.K))

Hướng dẫn giải

- Nhiệt lượng tỏa ra là:$Q=m.c.\mathrm{\Delta }T=25.4,2.\left(39-32\right)=735J$

$n_{CuS{O}_4}=0,025.0,2=0,005$ (mol)

$n_{Fe}=\frac{0,5}{56}$ = 0,009 (mol)

- Phương trình phản ứng: Fe + CuSO₄ -> FeSO₄ + Cu

-> Phản ứng tính theo CuSO₄

-> $\mathrm{\Delta }H=\frac{735}{0,005}$ = 147000J = 147kJ\)

Bài 2: Cho phản ứng sau: CH≡CH(g) + H₂(g) → CH₃-CH₃(g)

Năng lượng liên kết (kJ.mol^-1) của H–H là 436, của C−C là 347, của C−H là 414 và của C≡C là 839. Tính nhiệt (ΔH) của phản ứng và cho biết phản ứng thu nhiệt hay toả nhiệt.

Hướng dẫn giải

- Xét phương trình phản ứng:

CH≡CH(g) + 2H₂(g) → CH₃-CH₃(g)

$\begin{array}{l}{\mathrm{\Delta }}_r{H}_{298}^0=(E_b(C\equiv C)+2.E_b(C-H)+2.E_b(H-H))-(6.E_b(C-H)+E_b(C-C))\\ {\mathrm{\Delta }}_r{H}_{298}^0=(839+2.414+2.436)-(6.414+347)=-292kJ\end{array}$

-> Phản ứng tỏa nhiệt

Bài 3: Một người thợ xây trong buổi sáng kéo được 500 kg vật liệu xây dựng lên tầng cao 10 m. Để bù vào năng lượng đã tiêu hao, người đó cần uống cốc nước hoà tan m g glucose. Biết nhiệt tạo thành của glucose (C₆H₁₂O₆), CO₂ và H₂O lần lượt là –1 271; –393,5 và –285,8 kJ/mol. Giá trị của m là

Hướng dẫn giải
- Xét phương trình phản ứng: C₆H₁₂O₆ + 6O₂ -> 6CO₂ + 6H₂O

$\begin{array}{l}{\mathrm{\Delta }}_r{H}_{298}^0=6.{\mathrm{\Delta }}_f{H}_{298}^0(C{O}_2)+6.{\mathrm{\Delta }}_f{H}_{298}^0(H_{2}O)-{\mathrm{\Delta }}_f{H}_{298}^0(C_6{H}_{12}{O}_6)-6.{\mathrm{\Delta }}_f{H}_{298}^0(O_2)\\ {\mathrm{\Delta }}_r{H}_{298}^0=6.(-393,5)+6.(-285,8)-(-1271)-6.0=-2804,8kJ\end{array}$

- Năng lượng người thợ tiêu hao = 500.9,8.10 = 49000J = 49kJ

-> Khối lượng glucose cần nạp là $\frac{49.180}{2804,8}\approx 3,15g$