BÀI 13: ENTHALPY TẠO THÀNH VÀ BIẾN THIÊN ENTHALPY CỦA CÁC PHẢN ỨNG HOÁ HỌC

MỞ ĐẦU

Hầu như mọi phản ứng hoá 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?

Đáp án chuẩn:

- Đốt cháy than: đun nấu và sưởi ấm.

- Thủy phân collagen: hầm xương động vật.

1. PHẢN ỨNG TOẢ NHIỆT

Thảo luận 1: 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

Đáp án chuẩn:

Fe₂O₃ + Al → Fe + Al₂O₃

Phản ứng xảy ra làm tăng nhiệt độ của phản ứng và môi trời xung quanh.

Thảo luận 2: 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.

Đáp án chuẩn:

- CaO tan, tạo hỗn hợp màu trắng. PTHH: CaO + H₂O → Ca(OH)₂

- KL: PƯ có sự tăng về nhiệt độ.

Luyện tập: 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?

Đáp án chuẩn:

- Đốt than: than cháy đỏ, toả nhiệt. Đốt ethanol: ngọn lửa màu xanh, toả nhiệt.

- Nhiệt độ tăng.

2. PHẢN ỨNG THU NHIỆT

Thảo luận 3: Khi thả viên vitamin C sủi vào cốc nước như hình 13.3, em hãy dự đoán sự thay đổi nhiệt độ trong cốc

Đáp án chuẩn:

Nhiệt độ giảm

Thảo luận 4: Trong phản ứng nung đá vôi (CaCO₃), nếu ngừng cung cấp nhiệt, phản ứng có tiếp tục xảy ra không?

Đáp án chuẩn:

Không.

Thảo luận 5: Thực hành 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?

Đáp án chuẩn:

- Trước đốt: không có hiện tượng, sau đốt: thu khí O₂. 

- Không.

3. BIẾN THIÊN ENTHALPY CHUẨN CỦA PHẢN ỨNG

Thảo luận 6: Biến thiên enthalpy chuẩn của một phản ứng hóa học được xác định trong điều kiện nào?

Đáp án chuẩn:

Áp suất 1 bar (khí), nồng độ 1 mol/L (dung dịch) và nhiệt độ 25 ^oC.

Thảo luận 7: Phương trình nhiệt hóa học cho biết thông tin gì về phản ứng hóa học?

Đáp án chuẩn:

Chất phản ứng, sản phẩm, điều kiện, trạng thái chất.

Luyện tập: Cho hai phương trình nhiệt hoá học sau:

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

Đáp án chuẩn:

1: thu nhiệt; 2: toả nhiệt.

4. ENTHALPY TẠO THÀNH

Thảo luận 8: Phân biệt enthalpy tạo thành của một chất và biến thiên enthalpy của phản ứng. Lấy ví dụ minh họa.

Đáp án chuẩn:

S(s) + O₂(g) → SO₂(g); ∆fH298o=-296,80 kJ/mol (enthalpy tạo thành)

Zn(s) + 2HCl(aq) → ZnCl₂(aq) + H₂(g); ∆rH298o=-152,6 kJ/mol (biến thiên enthalpy của phản ứng)

Thảo luận 9: Cho phản ứng sau:

S(s) + O₂(g)  t°→  SO₂(g)  ∆fH298oSO2,g=-296,80 kJ/mol 

Cho biết ý nghĩa của giá trị ∆fH298oSO2,g

Đáp án chuẩn:

Lượng nhiệt kèm theo khi tạo 1 mol SO₂ từ đơn chất bền ở điều kiện chuẩn.

Thảo luận 10: Hợp chất (SO₂, g) bền hơn hay kém hơn về mặt năng lượng so với các đơn chất bền S(s) và O₂ (g)

Đáp án chuẩn:

SO₂ bền hơn.

Thảo luận 11: Từ bảng 13.1 hãy liệt kê các phản ứng có enthalpy tạo thành dương (lấy nhiệt từ môi trường)

Đáp án chuẩn:

C₂H₂(g), HI(g), N₂O(g), N₂O₄(g), NO(g), NO₂(g)

Luyện tập: 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 1 J= 0.239 cal

 Đáp án chuẩn:

-197,29 kcal/mol; +21,58 kcal/mol; -57,79 kcal/mol; -66,35 kcal/mol.

5. Ý NGHĨA CỦA DẤU VÀ GIÁ TRỊ ∆rH298o

Thảo luận 12: Quan sát Hình 13.5, mô tả sơ đồ biểu diễn biến thiên enthalpy của phản ứng. Nhận xét về giá trị của ∆fH298o(sp) so với ∆fH298o(cđ).

Đáp án chuẩn:

∆fH298o(sp) < ∆fH298o(cđ) nên PƯ toả nhiệt.

Thảo luận 13: Vận dụng để vẽ sơ đồ biểu diễn biến thiên enthalpy của phản ứng nhiệt phân CaCO₃ ở Ví dụ 5.

Đáp án chuẩn:

Thảo luận 14: Cho hai phương trình nhiệt hoá học sau:

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

Đáp án chuẩn:

PƯ 2.

Vận dụng: 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 hoá học của phản ứng:

NaHCO₃(s) + CH₃COOH(aq) → CH₃COONa(aq) + CO₂(g) + H₂O(l) 

∆rH298o=94,30 kJ

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

Đáp án chuẩn:

Toả nhiệt vì ∆rH298o>0.

ƯD: tẩy trắng quần áo, thông bồn cầu, khử mùi… 

BÀI TẬP

Bài 1: Phương trình nhiệt hóa học giữa nitrogen và oxygen như sau:

N₂ (g) + O₂ (g)  t°→  2NO (g) ∆fH298o  = + 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

Đáp án chuẩn:

D.

Bài 2: 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 sản phẩm

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

D. Phản ứng thu nhiệt

Đáp án chuẩn:

A.

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

Đáp án chuẩn:

A.

Bài 4: Cho phương trình nhiệt hoá học sau:

NaOH(aq) + HCl(aq) → NaCl (aq) + H₂O(l)  ∆rH298o=-57,3 kJ

Viết sơ đồ biểu diễn biến thiên enthalpy của phản ứng.

Đáp án chuẩn: