Tóm tắt Lý thuyết Hóa 10 Kết nối tri thức Bài 17

Tóm tắt Lý thuyết Hóa học 10 Kết nối tri thức Bài 17: Biến thiên enthalpy trong các phản ứng hóa học theo chương trình Sách mới ngắn gọn nhất. Tổng hợp lý thuyết Hóa học 10 trọn bộ chi tiết, đầy đủ.

Bài 17: Biến thiên enthalpy trong các phản ứng hóa học

I. Phản ứng tỏa nhiệt, phản ứng thu nhiệt

- Khi các phản ứng hóa học xảy ra thường có sự trao đổi nhiệt với môi trường làm thay đổi nhiệt độ môi trường.

+ Phản ứng tỏa nhiệt là phản ứng giải phóng năng lượng dưới dạng nhiệt.

Ví dụ: Phản ứng đốt cháy nhiên liệu, phản ứng tạo gỉ sắt, phản ứng oxi hóa glucose trong cơ thể, … đều là các phản ứng tỏa nhiệt.

+ Phản ứng thu nhiệt là phản ứng hấp thụ năng lượng dưới dạng nhiệt.

Ví dụ: Các phản ứng trong lò nung vôi, nung clinker xi măng, … là các phản ứng thu nhiệt.

- Chú ý: Sự đốt cháy các loại nhiên liệu như xăng, dầu, cồn, khí gas, … xảy ra nhanh, tỏa nhiều nhiệt, dễ gây hỏa hoạn, thậm chí gây nổ mạnh, rất khó kiểm soát. Vì vậy, khi sử dụng chúng cần tuân thủ nghiêm ngặt các nguyên tắc phòng cháy.

II. Biến thiên enthalpy của phản ứng

1. Biến thiên enthalpy

- Khái niệm: Biến thiên enthalpy của phản ứng (nhiệt phản ứng) là nhiệt lượng tỏa ra hay thu vào của phản ứng ở điều kiện áp suất không đổi. Kí hiệu: ∆_rH

- Phương trình hóa học kèm theo trạng thái của các chất và giá trị ∆_rH gọi là phương trình nhiệt hóa học

Ví dụ: Phản ứng đốt cháy 2 mol khí hydrogen bằng 1 mol khí oxygen, tạo thành 2 mol nước ở trạng thái lỏng, tỏa ra nhiệt lượng 571,6 kJ..  Phản ứng trên có biến thiên enthalpy Δ_rH^o₂₉₈ = -571,6 kJ, biểu diễn như sau:

2H₂(g) + O₂(g) → 2H₂O(l)   

Δ_rH^o₂₉₈ = -571,6 kJ

2. Biến thiên enthalpy chuẩn

- Biến thiên enthalpy chuẩn của một phản ứng hóa học, kí hiệu là Δ_rH^o₂₉₈, chính là lượng nhiệt (tỏa ra hoặc thu vào) của phản ứng đó ở điều kiện chuẩn.

- Chú ý: Điều kiện chuẩn là điều kiện ứng với áp suất 1 bar (đối với chất khí), nồng độ 1 mol L^-1 (đối với chất tan trong dung dịch) và nhiệt độ thường được chọn là 298 K (25^oC).

3. Ý nghĩa của biến thiên enthalpy

- ∆_rH > 0: phản ứng thu nhiệt

- ∆_rH < 0: phản ứng tỏa nhiệt

- Giá trị tuyệt đối của biến thiên enthalpy càng lớn thì nhiệt lượng tỏa ra hay thu vào của phản ứng càng nhiều

Ví dụ: Xét 2 phản ứng

CH₄(g) + 2O₂(g)  CO₂(g) + 2H₂O(l)  

Δ_rH^o₂₉₈ = -890 kJ/mol

CH₃OH(l) + 3/2 O₂(g)  CO₂(g) + 2H₂O(l)  

Δ_rH^o₂₉₈ = - 726 kJ/mol

=> Đốt 1 mol methane tỏa ra nhiệt lượng nhiều hơn đốt 1 mol methanol

- Các phản ứng xảy ra ở nhiệt độ phòng thường là phản ứng tỏa nhiệt, các phản ứng thu nhiệt thường xảy ra khi đun nóng

III. Tính biến thiên enthalpy của phản ứng theo nhiệt tạo thành

1. Khái niệm nhiệt tạo thành

- Nhiệt tạo thành (∆_fH) của một chất là biến thiên enthalpy của phản ứng tạo thành 1 mol chất đó từ các đơn chất ở dạng bền vững nhất, ở 1 điều kiện xác định

- Nhiệt tạo thành chuẩn (Δ_fH^o₂₉₈) là nhiệt tạo thành ở điều kiện chuẩn

- Nhiệt tạo thành chuẩn của các đơn chất ở dạng bền vững nhất = 0. Δ_fH^o₂₉₈(O₂(g)) = 0 kJ/mol

2. Tính biến thiên enthalpy của phản ứng theo nhiệt tạo thành

- Biến thiên enthalpy của phản ứng được xác định bằng hiệu số giữa giữa tổng nhiệt tạo thành các chất sản phẩm (sp) và tổng nhiệt tạo thành của các chất đầu (cđ).

- Ở điều kiện chuẩn:

Δ_rH^o₂₉₈ = ∑Δ_fH^o₂₉₈(sp) − ∑Δ_fH^o₂₉₈(cd)

Trong tính toán cần lưu ý đến hệ số của các chất trong phương trình hóa học.

- Ví dụ: Hãy xác định biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng đốt cháy ethane:

C₂H₆(g) + 7/2>O₂(g)→2CO₂(g) + 3H₂O (l) (to)

Biết: Nhiệt tạo thành chuẩn của C2H6; O2; CO2; H2O lần lượt là -84,7 kJ/mol; 0 kJ/mol; -393,5 kJ/mol; -285,8 kJ/mol.

Hướng dẫn:

Tổng nhiệt tạo thành các chất đầu là:

∑Δ_fH^o₂₉₈(cd) = Δ_fH^o₂₉₈(C2H6(g)).1+Δ_fH^o₂₉₈(O₂(g)).7/2

= (- 84,7.1) + 0.7/2 = - 84,7 (kJ)

Tổng nhiệt tạo thành các chất sản phẩm là:

∑Δ_fH^o₂₉₈(sp) = Δ_fH^o₂₉₈(CO₂(g)).2 + Δ_fH^o₂₉₈(H₂O(l)).3

= (- 393,5.2) + (- 285,8.3) = - 1644,4 (kJ)

⇒ Biến thiên enthalpy của phản ứng:

Δ_rH^o₂₉₈=∑Δ_fH^o₂₉₈(sp) − ∑Δ_fH^o₂₉₈(cd) = - 1559,7 (kJ)

IV. Tính biến thiên enthalpy của phản ứng theo năng lượng liên kết

- Phản ứng hóa học là quá trình phá vỡ các liên kết trong chất đầu và hình thành các liên kết mới để tạo thành sản phẩm

- Biến thiên enthalpy của phản ứng (mà các chất đều ở thể khí), bằng hiệu số giữa tổng năng lượng liên kết của các chất đầu và tổng năng lượng liên kết của các sản phẩm (ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất)

- Ở điều kiện chuẩn

Δ_rH^o₂₉₈ = ∑E_b(cd)−∑E_b(sp)

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

N₂(g) + O₂(g) → 2NO(g)

Hướng dẫn:

Δ_rH^o₂₉₈ = [E_b(N≡N).1 + E_b(O=O).1] − E_b(NO).2

= [945.1 + 494.1] – 607.2 = 225 (kJ)

Chú ý: Biến thiên enthalpy của phản ứng có thể được xác định bằng nhiệt lượng kế.

>>> Xem toàn bộ: 

- Lý thuyết Hóa 10 Kết nối tri thức

- Soạn Hóa 10 Kết nối tri thức

- Sơ đồ tư duy Hóa 10 Kết nối tri thức

- Trắc nghiệm Hóa 10 Kết nối tri thức

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

Trên đây Toploigiai đã cùng các bạn Tóm tắt Lý thuyết Hóa học 10 Kết nối tri thức Bài 17: Biến thiên enthalpy trong các phản ứng hóa học theo chương trình Sách mới ngắn gọn nhất. Mời các bạn hãy click ngay vào trang chủ Toploigiai để tham khảo và chuẩn bị bài cho năm học mới Lớp 10 nhé. Chúc các bạn học tốt.