Bài 14: Ý nghĩa và cách tính biến thiên enthalpy phản ứng hóa học
Sách cánh diều
Rót 100 ml dung dịch HCl 0,5M ở 25oC vào 100 ml dung dịch NaHCO3 0,5M ở 26oC. Biết nhiệt dung của dung dịch loãng bằng nhiệt dung của nước là 4,2 J/g.K và nhiệt tạo thành của các chất được cho trong bảng sau:
| Chất | HCl (aq) | NaHCO3 (aq) | NaCl (aq) | H2O (l) | CO2 (g) |
| \({\Delta _f}H(kJ/mol)\) | -168 | -932 | -407 | -286 | -392 |
Sau phản ứng, dung dịch thu được có nhiệt độ là
Phương trình phản ứng xảy ra:
\(HCl(aq) + NaHC{O_3}(aq) \to NaCl(aq) + {H_2}O(l) + C{O_2}(g)\)
Biến thiên enthalpy của phản ứng là:
\(\begin{array}{l}{\Delta _r}H = {\Delta _f}H(NaCl) + {\Delta _f}H({H_2}O) + {\Delta _f}H(C{O_2}) - {\Delta _f}H(HCl) - {\Delta _f}H(NaHC{O_3})\\ = - 407 - 286 - 392 + 168 + 932 = 15kJ\end{array}\)
=> Phản ứng thu nhiệt
Ta có: \({n_{HCl}} = {n_{NaHC{O_3}}} = 0,1.0,5 = 0,05mol\)
=> Nhiệt lượng thu vào khi cho 0,05 mol HCl tác dụng với 0,05 mol NaHCO3 là Q = 0,05.15 = 0,75 kJ
Mà \(Q = m.C.\Delta t \Rightarrow \Delta t = \dfrac{{0,{{75.10}^3}}}{{200.4,2}} \simeq 0,89\)oC
Do phản ứng thu nhiệt nên nhiệt độ giảm đi là 0,89oC
=> Nhiệt độ cuối cùng là 26 – 0,89 = 25,1oC
Cho các phản ứng sau:
(a) \(2{H_2}S(g) + S{O_2}(g) \to 2{H_2}O(g) + 3S(s)\) \({\Delta _r}H_{298}^0 = - 237kJ\)
(b) \(2{H_2}S(g) + {O_2}(g) \to 2{H_2}O(g) + 2S(s)\) \({\Delta _r}H_{298}^0 = - 530,5kJ\)
Phát biểu nào sau đây đúng?
Giá trị tuyệt đối của biến thiên enthalpy càng lớn thì nhiệt lượng tỏa ra hay thu vào của phản ứng càng nhiều => Phản ứng (a) có trị tuyệt đối của nhiệt phản ứng nhỏ hơn phản ứng (b) => Phản ứng (a) tỏa ra nhiệt lượng ít hơn phản ứng (b) (A đúng, D sai)
Có \({\Delta _r}H_{298}^0(a) = 2{\Delta _f}H_{298}^0({H_2}O) - 2{\Delta _f}H_{298}^0({H_2}S) - {\Delta _f}H_{298}^0(S{O_2}) = - 237\)
\({\Delta _r}H_{298}^0(b) = 2{\Delta _f}H_{298}^0({H_2}O) - 2{\Delta _f}H_{298}^0({H_2}S) = - 530,5\)
=> \({\Delta _f}H_{298}^0(S{O_2}) = - 530,5 - ( - 237) = - 293,5kJ\)(B sai)
C sai do cả hai phản ứng có biến thiên nhiệt mang giá trị âm => Phản ứng tỏa nhiệt
Cho phương trình phản ứng sau:
\(2{H_2}(g) + {O_2}(g) \to 2{H_2}O(l)\) có \(\Delta H = - 572kJ\)
Khi cho 4g khí H2 tác dụng hoàn toàn với 16g khí O2 thì phản ứng
Theo đề bài, ta có: \({n_{{H_2}}} = \dfrac{4}{2} = 2(mol);{n_{{O_2}}} = \dfrac{{16}}{{32}} = 0,5(mol)\)
=> H2 là chất dư, O2 là chất hết
=> \(Q = 0,5.\Delta H = 0,5.( - 572) = - 286kJ\)
Dấu “-“ chứng tỏ phản ứng tỏa nhiệt
Cho phản ứng nhiệt nhôm sau: \(2Al(s) + F{e_2}{O_3}(s) \to A{l_2}{O_3}(s) + 2Fe(s)\)
Biết nhiệt tạo thành, nhiệt dung của các chất (nhiệt lượng cần cung cấp để 1 kg chất đó tăng lên 1 độ) được cho trong bảng sau:
| Chất | Al | Fe2O3 | Al2O3 | Fe |
| \({\Delta _f}H_{298}^0\) (k J/mol) | 0 | -5,14 | -16,37 | 0 |
| C (J/g.K) | 0,84 | 0,67 |
Giả thiết phản ứng xảy ra vừa đủ, hiệu suất 100%; nhiệt độ ban đầu là 25oC; nhiệt lượng tỏa ra bị thất thoát ra ngoài môi trường là 60%. Nhiệt độ đạt được trong lò phản ứng nhiệt nhôm là
Biến thiên enthalpy của phản ứng:
\(\begin{array}{l}{\Delta _r}H_{298}^0 = {\Delta _f}H_{298}^0(A{l_2}{O_3}) + 2.{\Delta _f}H_{298}^0(Fe) - 2.{\Delta _f}H_{298}^0(Al) - {\Delta _f}H_{298}^0(F{e_2}{O_3})\\ = 102.( - 16,37) + 2.0 - 2.0 - 160.( - 5,14) = - 847,34kJ\end{array}\)
Nhiệt dung của sản phẩm là: C = 102.0,84 + 2.56.0,67 = 160,72 (J.K-1)
Nhiệt độ tăng lên là \(\Delta T = \dfrac{{847,{{34.10}^3}.60\% }}{{160,72}} = 3163K\)
Nhiệt độ đạt được là (25 + 273) + 3163 = 3461 K
Cho các phản ứng đốt cháy butane sau:
\({C_4}{H_{10}}(g) + {O_2}(g) \to C{O_2}(g) + {H_2}O(g)\)
Biết năng lượng liên kết trong các hợp chất cho trong bảng sau:
| Liên kết | C-C | C-H | O=O | C=O | O-H |
| Phân tử | C4H10 | C4H10 | O2 | CO2 | H2O |
| Eb (kJ/mol) | 346 | 418 | 495 | 799 | 467 |
Một bình gas chứa 10 kg butane có thể đun sôi bao nhiêu ấm nước? Giả thiết mỗi ấm nước chứa 2 lít nước ở 25oC, nhiệt dung của nước là 4,2 J/g.K, có 30% nhiệt đốt cháy butane bị thất thoát ra ngoài môi trường
\({C_4}{H_{10}}(g) + \dfrac{{13}}{2}{O_2}(g) \to 4C{O_2}(g) + 5{H_2}O(g)\)
Biến thiên enthalpy của phản ứng:
\(\begin{array}{l}{\Delta _r}H_{298}^0 = 3.{E_{C - C}} + 10.{E_{C - H}} + 6,5.{E_{O = O}} - 4.2.{E_{C = O}} - 5.2.{E_{O - H}}\\ = 3.346 + 10.418 + 6,5.495 - 8.799 - 10.467 = - 2626,5kJ\end{array}\)
Nhiệt lượng cần dùng để đốt cháy 10 kg butane là \(Q = \dfrac{{{{10.10}^3}.2626,5}}{{58}} \simeq 452844,8kJ\)
=> Nhiệt cần đun 1 ấm nước là: 2.103.4,2.(100-25)=630000 J = 630 kJ
=> Số ấm nước cần tìm là \(\dfrac{{452844,8.30\% }}{{630}} \simeq 216\) ấm
Tiến hành quá trình ozone hóa 100 g oxi theo phản ứng sau:
\(3{O_2}(g) \to 2{O_3}(g)\)
Hỗn hợp thu được có chứa 30% ozone về khối lượng, tiêu tốn 71,2 kJ. Nhiệt tao thành của ozone (kJ/mol) có giá trị là
\({n_{{O_3}}} = \dfrac{{100.30\% }}{{48}} = 0,625mol\)=> \({\Delta _r}H_{298}^0 = \dfrac{{71,2.2}}{{0,625}} = 227,84kJ\)
\(\begin{array}{l}{\Delta _r}H_{298}^0 = 2.{\Delta _f}H_{298}^0({O_3}) - 3.{\Delta _f}H_{298}^0({O_2})\\ \Leftrightarrow 227,84 = 2.{\Delta _f}H_{298}^0({O_3}) - 3.0 \Leftrightarrow {\Delta _f}H_{298}^0({O_3}) = 113,92kJ\end{array}\)
Cho phương trình nhiệt hóa học của phản ứng:
\(C(s) + {O_2}(g) \to C{O_2}(g)\) \({\Delta _r}H_{298}^0 = - 393,5kJ\)
Ý nghĩa của \({\Delta _r}H_{298}^0 = - 393,5kJ\)là gì?
Từ kí hiệu diễn giải theo khái niệm về biến thiên chuẩn của phản ứng
Đáp án D
Phát biểu nào sau đây không đúng?
Phản trình nhiệt hóa học \(CaC{O_3}(s) \to CaO(s) + C{O_2}(g)\) \({\Delta _r}H_{298}^0 = + 176,0kJ\) là phản ứng thu nhiệt vì có \({\Delta _r}H_{298}^0 > 0\)
Cho phản ứng đốt cháy methane và acetylene:
\(C{H_4}(g) + 2{O_2}(g) \to C{O_2}(g) + 2{H_2}O(l)\) \({\Delta _r}H_{298}^0 = - 890,36kJ\)
\({C_2}{H_2}(g) + 2,5{O_2}(g) \to 2C{O_2}(g) + {H_2}O(l)\) \({\Delta _r}H_{298}^0 = - 1299,58kJ\)
Tại sao trong thực tế, người ta sử dụng acetylene trong đèn xì hàn, cắt kim loại mà không dùng methane?
Gía trị tuyệt đối của biến thiên enthalpy càng lớn thì nhiệt lượng tỏa ra hay thu vào của phản ứng càng nhiều
=> Trong cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất, cùng một lượng thể tích khí như nhau thì lượng nhiệt do C2H2 sinh ra nhiều hơn lượng nhiệt do CH4 sinh ra nên khi sử dụng C2H2 sẽ nhanh chóng hàn cắt được kim loại
