Có những cách nào để tính biến thiên enthalpy của phản ứng?

Câu hỏi 1:

Có hai cách tính biến thiên enthalpy của phản ứng:

Cách 1: Tính biến thiên enthalpy của phản ứng theo enthalpy tạo thành.

Cách 2: Tính biến thiên enthalpy của phản ứng theo năng lượng liên kết.

Câu hỏi 2:

Giả sử có phản ứng tổng quát:

aA(g) + bB(g) → mM(g) + nN(g)

$\Delta _{r}H_{298}^{o}$ = a.E_b(A) + b.E_b(B) – m.E_b(M) – n.E_b(N)

Trong đó E_b(A), E_b(B), E_b(M), E_b(N) lần lượt là tổng năng lượng liên kết của tất cả các liên kết trong phân tử A, B, M, N.

Luyện tập 1:

CH₄(g) + 2O₂(g) → CO₂(g) + 2H₂O(g)

$\Delta _{r}H_{298}^{o}$ = E_b(CH₄) + 2.E_b(O₂) –  E_b(CO₂) – 2.E_b(H₂O)

$\Delta _{r}H_{298}^{o}$ = 4E_C-H + 2.E_O=O – 2.E_C=O – 2.2.E_O-H

$\Delta _{r}H_{298}^{o}$ = 4.414 + 2.498 – 2.736 – 2.2.464 = -676 kJ

Đốt cháy 1 mol CH₄(g) tỏa ra 676 kJ nhiệt lượng

⇒ Đốt cháy 1 gam (tương đương với 1/16 mol) CH₄(g) tỏa ra 676 : 16 = 42,25 kJ nhiệt lượng.

2CH₃Cl(g) + 3O₂(g) → 2CO₂(g) + 2H₂O(g) + 2HCl(g)

$\Delta _{r}H_{298}^{o}$  = 2.E_b(CH₃Cl) + 3.E_b(O₂) –  2.E_b(CO₂) – 2.E_b(H₂O) – 2.E_b(HCl)

$\Delta _{r}H_{298}^{o}$ = 2.(E_C-Cl + 3.E_C-H) + 3.E_O=O – 2.2.E_C=O – 2.2E_O-H – 2.E_H-Cl

$\Delta _{r}H_{298}^{o}$ = 2.(339 + 3.414) + 3.498 – 2.2.736 – 2.2.464 – 2.431 = -1006 kJ

Đốt cháy 2 mol CH₃Cl(g) tỏa ra 1006 kJ nhiệt lượng

⇒ Đốt cháy 1 gam = 1/50,5 mol CH₃Cl(g) tỏa ra (1006:2).(1:50,5) = 9,96 kJ nhiệt lượng

2CH₂Cl₂(g) + 3O₂(g) → 2CO₂(g) + 2H₂O(g) + 2Cl₂(g)

$\Delta _{r}H_{298}^{o}$ = 2.E_b(CH₂Cl₂) + 3.E_b(O₂) –  2.E_b(CO₂) – 2.E_b(H₂O) – 2.E_b(Cl₂)

$\Delta _{r}H_{298}^{o}$ = 2.(2E_C-Cl + 2E_C-H) + 3.E_O=O - 2.2.E_C=O – 2.2E_O-H – 2.E_Cl-Cl

$\Delta _{r}H_{298}^{o}$ = 2.(2.339 + 2.414) + 3.498 – 2.2.736 – 2.2.464 – 2.243 = -780 kJ

Đốt cháy 2 mol CH₂Cl₂(g) tỏa ra 780 kJ nhiệt lượng

Đốt cháy 1 gam = 1/85 mol CH₂Cl₂(g) tỏa ra là (780:2).(1:85) = 4,59 kJ nhiệt lượng

4CHCl₃(g) + 5O₂(g)  → 4CO₂(g) + 2H₂O(g) + 6Cl₂(g)

$\Delta _{r}H_{298}^{o}$ = 4.E_b(CHCl₃) + 5.E_b(O₂) –  4.E_b(CO₂) – 2.E_b(H₂O) – 6.E_b(Cl₂)

$\Delta _{r}H_{298}^{o}$ = 4.(3.E_C-Cl + E_C-H) + 5.E_O=O - 4.2.E_C=O – 2.2E_O-H – 6.E_Cl-Cl

$\Delta _{r}H_{298}^{o}$ = 4.(3.339 + 414) + 5.498 – 4.2.736 – 2.2.464 – 6.243 = -988 kJ

Đốt cháy 4 mol CHCl₃(g) tỏa ra 988 kJ nhiệt lượng

⇒ Đốt cháy 1 gam = 1/119,5 mol CHCl₃(g) tỏa ra là (988 : 4) :119,5 = 2,07 kJ nhiệt lượng.

CCl₄(g) + O₂(g) → CO₂(g) + 2Cl₂(g)

$\Delta _{r}H_{298}^{o}$ = E_b(CCl₄) + E_b(O₂) –  E_b(CO₂) – 2.E_b(Cl₂)

$\Delta _{r}H_{298}^{o}$ = 4.E_C-Cl + E_O=O  - 2.E_C=O – 2.E_Cl-Cl

∆_rHo298H298o = 4.339 + 498 – 2.736 – 2.243 = -104 kJ

Đốt cháy 1 mol CCl₄(g) tỏa ra 104 kJ nhiệt lượng

Đốt cháy 1 gam = 1/154 mol CCl₄(g) tỏa ra là 104 : 154 = 0,68 kJ nhiệt lượng.

Luyện tập 2:

Nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy cùng một khối lượng các chất trên tăng dần theo dãy:

CCl₄(g) (0,68 kJ) < CH₃Cl(g) (2,07 kJ) < CH₂Cl₂ (g) (4,59 kJ) < CH₃Cl (g) (9,96 kJ) < CH₄ (42,25 kJ).

Vậy độ mãnh liệt khi đốt các chất tăng dần theo thứ tự: CCl₄ < CHCl₃ < CH₂Cl₂ < CH₃Cl < CH₄.

Câu hỏi 3:

Xác định nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn 1 gam CH₄:

1 gam CH₄ ứng với 1/16 mol CH₄

CH₄(g) + 2O₂(g) → CO₂(g) + 2H₂O(g)         $\Delta _{r}H_{298}^{o}$  = -890,5 kJ

Đốt cháy hoàn toàn 1 mol CH₄ tỏa ra 890,5 kJ nhiệt lượng

⇒ Đốt cháy hoàn toàn 116116 mol CH₄ tỏa ra 890,5 : 16 = 55,66 kJ nhiệt lượng.

Xác định nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn 1 gam C₂H₂:

1 gam C₂H₂ ứng với 126126 mol C₂H₂

C₂H₂(g) + 5252O₂(g) → 2CO₂(g) + H₂O(g)      $\Delta _{r}H_{298}^{o}$  = -1300,2 kJ

Đốt cháy hoàn toàn 1 mol C₂H₂ tỏa ra 1300,2 kJ nhiệt lượng

⇒ Đốt cháy hoàn toàn 1/26mol C₂H₂ tỏa ra 1300,2 : 26 = 50,01 kJ

Câu hỏi 4: 

Phân hủy 2 mol KNO₃(s) khi có mặt C tỏa ra 143,9 kJ nhiệt lượng

⇒ Phân hủy 1 gam (hay 1/101 mol) KNO₃(s) khi có mặt C tỏa ra

(143,9 : 2). (1 : 101) = 0,71 kJ nhiệt lượng.

Phân hủy 2 mol KClO₃(s) khi có mặt C tỏa ra 1258,1 kJ nhiệt lượng

⇒ Phân hủy 1 gam (hay  1/122,5 mol) KClO₃(s) khi có mặt C tỏa ra

(1258,1:2).(1:122,5) = 5,14 kJ nhiệt lượng.

Phân hủy 2 mol KMnO₄(s) khi có mặt C tỏa ra 419,1 kJ nhiệt lượng

⇒ Phân hủy 1 gam =  1/158 mol KMnO₄(s) khi có mặt C tỏa ra 

(419,1:2).(1:158) = 1,33 kJ nhiệt lượng.

Vận dụng 1: 

Thành phần đầu que diêm: antimony trisulphide (S₆Sb₄ hoặc S₃Sb₂) và potassium chlorate (KClO₃)

Thành phần vỏ quẹt bao diêm: bột ma sát, phosphorus đỏ và keo thủy tinh lỏng.

Cơ sở hóa học tạo lửa của diêm: Khi ta quẹt que diêm vào bề mặt vỏ hộp. Nhiệt phát ra do ma sát biến phosphorus đỏ thành phosphorus trắng. Phosphorus trắng là chất không bền, dễ bốc cháy ở nhiệt độ phòng khi tiếp xúc với không khí. Tia lửa sinh ra đốt cháy đầu que diêm. KClO3 ở đầu que diêm bị nhiệt phân tạo ra oxi và nhanh chóng là antimony trisulphide (S₆Sb₄ hoặc S₃Sb₂) cháy.

Vận dụng 2: 

a) Tất cả 63/63 tỉnh thành phố Việt Nam đều bị ô nhiễm bom mìn.

- Theo ước tính, số bom đạn còn sót lại sau chiến tranh khoảng 800 000 tấn, làm ô nhiễm trên 20% diện tích đất đai toàn quốc.

- Thiệt hại do ô nhiễm bom mìn và vật liệu nổ gây nên:

+ Từ năm 1975 đến nay, bom mìn còn sót lại đã làm hơn 40 nghìn người bị chết, 60 nghìn người bị thương, trong đó phần lớn và người lao động chính trong gia đình và trẻ em.

+ Chỉ tính riêng tại một số tỉnh miền Trung như (Quảng Bình, Bình Định, Nghệ An, Hà Tĩnh, Quảng Trị, Thừa Thiên Huế và Quảng Ngãi) đã có trên 22.800 nạn nhân do bom mìn, trong đó, 10.540 người chết và 12.260 người bị thương. 

b) Những hành động để làm giảm nguy cơ thiệt hại gây ra các vụ nổ bom mìn và vật liệu nổ:

-  Tuyệt đối không tác động trực tiếp vào bom mìn và vật liệu chưa nổ như cưa đục bom mìn, mở tháo bom mìn, ném vật khác vào bom mìn, và vận chuyển bom mìn, không đốt lửa trên vùng đất còn nhiều bom mìn, không đi vào khu vực có cảnh báo nguy hiểm. Nếu đã nhỡ đi vào thì phải thận trọng đi ra theo lối đã đi vào, hoặc đứng yên la to cho người khác biết để giúp đỡ.

- Không chơi đùa ở những nơi có thể còn sót lại bom mìn như hố bom, bụi rậm, căn cứ quân sự cũ.

- Khi thấy vật lạ nghi là bom mìn phải tránh xa và báo cho cơ quan chức năng.

- Không đứng xem người khác cưa đục, tháo dỡ bom mìn, không tham gia rà tìm và buôn bán phế liệu chiến tranh.

- Tuyên truyền, giáo dục phòng tránh tai nạn bom mìn cho mọi người.

Vận dụng 3:

Trong điều kiện bảo quản bình thường và không có nhiệt độ cao, ammonium nitrate rất ổn định, khó cháy và hầu như không thể bị kích nổ. Tuy nhiên, do ammonium nitrate là chất oxi hóa mạnh, khi kết hợp với chất dễ cháy, ammonium nitrate tạo ra chất nổ rất mạnh.

Vì thế khi lưu trữ ammonium nitrate trong nhà kho cần tránh xa các chất dễ cháy và tránh xa nguồn nhiệt.