Khái niệm, công thức biến thiên enthalpy

Enthalpy là lượng nhiệt mà hệ thống nhiệt động giải phóng hoặc hấp thụ từ môi trường xung quanh khi nó ở áp suất không đổi, hệ nhiệt động có nghĩa là bất kỳ vật thể nào. Vậy khái niệm, công thức biến thiên enthalpy là gì? Cùng Top lời giải đọc bài viết sau nhé.

1. Khái niệm biến thiên Enthalpy

Biến thiên Enthalpy của phản ứng (hay nhiệt phản ứng) được kí hiệu là Δ_rH^(*), thường tính theo đơn vị kJ hoặc kcal.

Biến thiên Enthalpy của phản ứng là lượng nhiệt tỏa ra hay thu vào của một phản ứng hóa học trong quá trình đẳng áp (áp suất không đổi).

2. Công thức biến thiên Enthalpy chuẩn của phản ứng

a. Tìm hiểu về biến thiên enthalpy của phản ứng

- Biến thiên enthalpy của phản ứng (hay nhiệt phản ứng) được kí hiệu Δ_fH, thường tính theo đơn vị kJ hoặc kcal.

- Biến thiên enthalpy của phản ứng là lượng nhiệt toả ra hay thu vào của một phản ứng hoá học trong quá trình đẳng áp (áp suất không đổi).

- Biến thiên enthalpy chuẩn (hay nhiệt phản ứng chuẩn) của một phản ứng hoá học, được kí hiệu là Δ_rH^o₂₉₈ 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).

b. Tìm hiểu về phương trình nhiệt hoá học

- Phản ứng thu nhiệt (hệ nhận nhiệt của môi trường) thì  Δ_rH^o₂₉₈ > 0.

Ví dụ 1: CH₄ (g) + H₂O (l) → CO₂ (g) + 3H₂ (g)  Δ_rH^o₂₉₈ = 250kJ

- Phản ứng toả nhiệt (hệ toả nhiệt ra môi trường) thì  Δ_rH^o₂₉₈ < 0.

Ví dụ 2: C₂H₅OH (1) + 3O₂ (g) → 2CO₂ (g) + 3H₂O (l)  Δ_rH^o₂₉₈ = -1366,89 kJ

- Các phương trình hoá học của phản ứng trong Ví dụ 1 và 2 được gọi là phương trình nhiệt hoá học

Phương trình nhiệt hoá học là phương trình phản ứng hoá học có kèm theo nhiệt phản ứng và trạng thái của các chất đầu (cd) và sản phẩm (sp).

c. Enthalpy tạo thành (nhiệt tạo thành)

* Tìm hiểu enthalpy tạo thành

+ Enthalpy tạo thành (hay nhiệt tạo thành) được kí hiệu  Δ_fH, thường tính theo đơn vị kJ/mol hoặc kcal/mol.

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

- Enthalpy tạo thành trong điều kiện chuẩn được gọi là enthalpy tạo thành chuẩn (hay nhiệt tạo thành chuẩn) và được kí hiệu là Δ_rH^o₂₉₈

Ví dụ 3: Δ_rH^o₂₉₈ (CO₂ , g) = -393,50 kJ/mol là lượng nhiệt toả ra khi tạo ra 1 mol CO₂ (g) từ các đơn chất ở trạng thái bền ở điều kiện chuẩn (carbon dạng graphite, oxygen dạng phân tử khí chính là các dạng đơn chất bền nhất của carbon và oxygen).

C(graphite) + O₂ → CO₂ (g) (CO₂, g) Δ_fH^o₂₉₈ = -393,50 kJ/mol

d. Ý nghĩa của dấu và giá trị Δ_rH^o₂₉₈

Tìm hiểu về dấu và giá trị biến thiên enthalpy của phản ứng

Ví dụ 4: H₂SO₄ (aq) + 2NaOH (aq) → Na₂SO₄ (aq) + 2H₂O(1) Δ_rH^o₂₉₈= -11,68 kJ

Ví dụ 5: Phản ứng nhiệt phân CaCO₃

 CaCO₃ (s) → CaO (s) + CO₂ (g) Δ_rH^o₂₉₈ = +178,49 kJ

- Khi than (C) hoặc ethanol (C,H,OH) muốn cháy trong không khí cần được đốt nóng, khi cháy phản ứng tỏa nhiệt và tự tiếp diễn mà không cần đốt nóng nữa.

- Nhưng phản ứng nung vôi cần cung cấp nhiệt liên tục, nếu dừng cung cấp nhiệt phản ứng sẽ không tiếp diễn.

- Phản ứng toả nhiệt:

- Phản ứng thu nhiệt:

- Thường các phản ứng có  Δ_rH^o₂₉₈ < 0 thì xảy ra thuận lợi.

3. Enthalpy để làm gì?

Enthalpy được sử dụng để đo chính xác các biến đổi năng lượng xảy ra trong một hệ thống, khi lấy hoặc giải phóng năng lượng vào môi trường.

Enthalpy là một khái niệm phức tạp về nhiệt động lực học thường không được sử dụng trong cuộc sống hàng ngày, vì chúng ta không tính toán năng lượng cần thiết để đun nóng nước cho trà, ví dụ. Tuy nhiên, có thể hiểu làm thế nào nó hoạt động với một ví dụ hàng ngày.

Khi chúng ta đun sôi nước, nhiệt độ của nó tăng dần cho đến khi đạt đến điểm sôi (100 ° C). Trong trường hợp này, chúng ta đang nói về entanpy âm, vì hệ thống nhiệt động phải lấy năng lượng từ môi trường để tăng nhiệt độ.

Mặt khác, khi chúng ta để cho cùng loại nước đó nguội đi một chút sau khi đun sôi, nhiệt độ của nó bắt đầu giảm dần mà không cần sự can thiệp từ bên ngoài. Trong trường hợp này, nó là một entanpy tích cực, vì năng lượng đang được giải phóng ra môi trường.

4. Bài tập

Câu 1:

Cho hai phản ứng đốt cháy:

Với cùng một khối lượng C và Al, chất nào khi đốt cháy tỏa ra nhiều nhiệt hơn?

Phương pháp giải:

Phản ứng tỏa nhiệt: biến thiên enthalpy có giá trị càng âm, phản ứng tỏa ra càng nhiều nhiệt.

Phản ứng thu nhiệt: biến thiên enthalpy có giá trị càng dương, phản ứng thu vào càng nhiều nhiệt.

Lời giải:

Giả sử: 1 gam C và Al

+ 1 gam C có 1/12 mol

⇒ Với cùng một khối lượng C và Al, C khi đốt cháy tỏa ra nhiều nhiệt hơn.

Câu 2:

Cho phản ứng:

Ở điều kiện chuẩn, để thu được 1 gam H2, phản ứng này cần hấp thu nhiệt lượng bằng bao nhiêu

Phương pháp giải:

Giá trị enthalpy tỉ lệ thuận với lượng sản phẩm tạo thành của phản ứng

Lời giải:

⇒ Để thu được 1 gam H₂, phản ứng này cần hấp thu 41,67 kJ.

---------------------------------

Như vậy, Top lời giải đã cung cấp đầy đủ thông tin về Khái niệm, công thức biến thiên enthalpy, đây là kiến thức hoàn toàn mới của bộ môn Hóa học 10. Mong rằng đây là những kiến thức thực sự bổ ích cho các bạn, chúc các bạn học tập tốt.