BÀI 17: BIẾN THIÊN ENTHALPY TRONG CÁC PHẢN ỨNG HOÁ HỌC

MỞ ĐẦU

Phản ứng giữa đường glucose với oxygen tạo ra carbon dioxide, hơi nước và toả nhiều nhiệt. Sau khi chơi thể thao, cơ thể mệt mỏi, nghỉ ngơi một vài phút, sau đó nếu uống một cốc nước hoa quả, em sẽ cảm thấy khoẻ hơn. Có phải đường glucose đã “cháy” và cấp bù năng lượng cho cơ thể?

Giải nhanh:

Có, vì glucose trong nước hoa quả bù phần nước mà cơ thể mất.

I. PHẢN ỨNG TOẢ NHIỆT, PHẢN ỨNG THU NHIỆT

Câu 1: Khi đun nóng ống nghiệm đựng KmnO₄ (thuốc tím), nhiệt của ngọn lửa làm cho KMnO₄

Bị nhiệt phân, tạo hỗn hợp bột màu đen:

KMnO₄ → K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂

Em hãy dự đoán phản ứng này toả nhiệt hay thu nhiệt.

Giải nhanh:

Phản ứng thu nhiệt.

Hoạt động: Theo dõi sự thay đổi nhiệt độ của phản ứng trung hoà

Chuẩn bị: dung dịch HCl 0,5 M, dung dịch NaOH 0,5 M, 1 cốc 250 mL, giá treo nhiệt kế, nhiệt kế (có dải đo đến 100 ^oC), que khuấy và 2 ống đong 50 mL.

Tiến hành:

- Dùng ống đong lấy 50 mL dung dịch HCl 0,5 M cho vào cốc phản ứng, lắp nhiệt kế lên giá sao cho đầu nhiệt kế nhúng vào dung dịch trong cốc (Hình 17.1). Đọc nhiệt độ dung dịch.

- Dùng ống đong khác laasy 50 mL dung dịch NaOH 0,5 M cho vào cốc phản ứng. Khuấy nhẹ.

Theo dõi sự thay đổi nhiệt độ của dung dịch và trả lời câu hỏi:

1. Nhiệt độ trên nhiệt kế thay đổi như thế nào sau khi rót dung dịch NaOH vào cốc? Phản ứng trung hoà là phản ứng toả nhiệt hay thu nhiệt?

2. Trong thí nghiệm trên, nếu thay các dung dịch HCl và NaOH bằng các dung dịch loãng hơn thì nhiệt độ thay đổi như thế nào so với thí nghiệm trên?

Giải nhanh:

1. Nhiệt độ tăng dần nên là phản ứng toả nhiệt.

2. Thì nhiệt độ tăng chậm hơn.

II. BIẾN THIÊN ENTHAPY CỦA PHẢN ỨNG

Câu 2: Cho các phương trình nhiệt hóa học:

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

Giải nhanh:

Thu nhiệt: (1). Toả nhiệt: (2) và (3).

Câu 3: Biết phản ứng đốt cháy khí carbon monoxide (CO) như sau:

CO(g) + O₂(g) → CO₂(g)                                    

Ở điều kiện chuẩn, nếu đốt cháy hoàn toàn 2,479 L khí CO thì nhiệt lượng tỏa ra là bao nhiêu?

Giải nhanh:

Nhiệt lượng:

Câu 4: Phản ứng tôi vôi tỏa ra nhiệt lượng rất lớn, có thể làm sôi nước. Hãy nêu các biện pháp để đảm bảo an toàn khi thực hiện quá trình tôi vôi.

Giải nhanh:

Cần cho từ từ từng viên CaO vào bể nước dư.

III. TÍNH BIẾN THIÊN ENTHALPY CỦA PHẢN ỨNG THEO NHIỆT TẠO THÀNH

Câu 5: Cho phản ứng:

C(kim cương) → C(graphite)             

a) Ở điều kiện chuẩn, kim cương hay graphite có mức năng lượng thấp hơn?

b) Trong phản ứng xác định nhiệt tạo thành của CO₂(g): C(s) + O₂ → CO₂(g), carbon ở dạng kim cương hay graphite?

Giải nhanh:

a) Của graphite thấp hơn.

b) Nó ở dạng graphite.

Câu 6: Từ bảng 17.1, hãy xác định biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng đốt cháy ethane:

C₂H₆(g) + O₂  2CO₂(g) + 3H₂O(l)

Giải nhanh:

IV. TÍNH BIẾN THIÊN ENTHALPY CỦA PHẢN ỨNG THEO NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT

Câu 7: a) Cho biết năng lượng liên kết các phân tử O₂, N₂ và NO lần lượt là 494kJ/mol, 945 kJ/mol và 607 kJ/mol. Tính biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng:

N₂(g) + O₂(g) → 2NO(g)

b) Giải thích vì sao nitrogen chỉ phản ứng với oxyden ở nhiệt độ cao hoặc khi có tia lửa điện.

Giải nhanh:

a)

b) Vì năng lượng cần cung cấp là rất lớn mà đây là phản ứng thu nhiệt.

Câu 8: Từ số liệu năng lượng liên kết ở bảng 12.2, hãy tính biến thiên enthalpy của phản ứng đốt cháy butane theo năng lượng liên kết, biết sản phẩm phản ứng đều ở thể khí.

Giải nhanh:

C₄H₁₀ + O₂ → 4CO₂ + 5H₂O