Bài 13. Enthalpy tạo thành và biến thiên enthalpy của phản ứng hóa học trang 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87 Hóa 10 Chân trời sáng tạo

CH tr 80 MĐ

Hầu như mọi phản ứng hóa học cũng như quá trình chuyển thể của chất luôn kèm theo sự thay đổi năng lượng

Trong cả 2 ví dụ đều có phản ứng xảy ra với sự thay đổi năng lượng. Theo em, phản ứng có kèm theo sự thay đổi năng lượng dưới dạng nhiệt năng đóng vai trò gì trong đời sống?

Lời giải chi tiết:

- Phản ứng có kèm theo sự thay đổi năng lượng dưới dạng nhiệt năng đóng vai trò quan trọng trong đời sống:

+ Cung cấp nhiệt cho các nhu cầu đun nấu thức ăn

+ Giảm nhiệt độ của môi trường xung quanh

CH tr 81 CH

1. Viết phương trình hóa học của phản ứng xảy ra ở Hình 13.1 và nêu nhận xét về sự thay đổi nhiệt của phản ứng đó

Phương pháp giải:

Đốt cháy hỗn hợp: Fe₂O₃ và Al

Lời giải chi tiết:

Fe₂O₃ + 2Al → 2Fe + Al₂O₃

Phản ứng làm tăng nhiệt độ môi trường xung quanh, tỏa nhiệt lớn, lên đến 2500^oC

CH tr 81 CH

2. Thực hiện thí nghiệm 1. Nêu hiện tượng xảy ra. Rút ra kết luận về sự thay đổi nhiệt độ chất lỏng trong cốc. Giải thích

Phương pháp giải:

So sánh nhiệt độ trước và sau khi cho CaO

Lời giải chi tiết:

- Hiện tượng: Chất rắn màu trắng tan ra, tạo thành dung dịch

- Nhiệt độ chất lỏng trong cốc tăng lên, từ 20^oC lên 50^oC

- Giải thích: Sự hòa tan CaO trong nước sinh ra nhiệt, làm nhiệt độ chất lỏng trong cốc tăng lên

CH tr 81 LT

Hãy nêu hiện tượng của các quá trình: đốt cháy than, ethanol trong không khí. Nhiệt độ môi trường xung quanh thay đổi như thế nào?

Phương pháp giải:

Quá trình đốt cháy than, ethanol trong không khí tỏa nhiệt ra môi trường

Lời giải chi tiết:

- Hiện tượng: xuất hiện khí bay ra

C + O₂ $\overset{t^{o}}{\to}$ CO₂↑

C₂H₅OH + 3 O₂ $\overset{t^{o}}{\to}$ 2CO₂↑ + 3H₂O

- Nhiệt độ môi trường xung quanh tăng lên

CH tr 82 CH

3. Khi thả viên vitamin C sủi vào cốc nước như Hình 13.3, em hãy dự đoán sự thay đổi nhiệt độ của nước trong cốc

Phương pháp giải:

Học sinh thực hiện thí nghiệm và kiểm chứng

Lời giải chi tiết:

Nhiệt độ của nước trong cốc giảm đi

CH tr 82 CH

4. Trong phản ứng nung đá vôi (CaCO₃), nếu ngừng cung cấp nhiệt, phản ứng có tiếp tục xảy ra không?

Lời giải chi tiết:

Trong phản ứng nung đá vôi (CaCO₃), nếu ngừng cung cấp nhiệt, phản ứng sẽ không tiếp tục xảy ra

CH tr 82 CH

5. Thực hiện thí nghiệm 2. Nêu hiện tượng trước và sau khi đốt nóng hỗn hợp. Nếu ngừng đốt nóng thì phản ứng có xảy ra không?

Lời giải chi tiết:

- Hiện tượng: Xuất hiện bọt khí nổi lên, đẩy nước ra khỏi bình tam giác

- Nếu ngừng đốt nóng, phản ứng dừng lại, khí không được sinh ra

CH tr 83 CH

6. Biến thiên enthalpy chuẩn của một phản ứng hóa học được xác định trong điều kiện nào?

Phương pháp giải:

Điều kiện chuẩn

Lời giải chi tiết:

- Biến thiên enthalpy chuẩn của một phản ứng hóa học được xác định ở điều kiện chuẩn

+ Áp suất 1 bar (đối với chất khí), nồng độ 1 mol/L (đối với chất tan trong dung dịch)

+ Nhiệt độ: 25^oC (hay 298K)

CH tr 83 CH

7. Phương trình nhiệt hóa học cho biết thông tin gì về phản ứng hóa học

Phương pháp giải:

- Nhiệt phản ứng

- Trạng thái của các chất đầu (cđ) và sản phẩm (sp)

Lời giải chi tiết:

- Phương trình nhiệt hóa học cho biết

+ Phản ứng tỏa nhiệt hay thu nhiệt

+ Trạng thái của các chất đầu (cđ) và sản phẩm (sp)

CH tr 83 CH

Cho hai phương trình nhiệt hóa học sau:

C(s) + H₂O(g) $\overset{t^{o}}{\to}$ CO(g) + H₂(g) $Δ_{r} H_{298}^{o}$ = +131,25 kJ (1)

CuSO₄(aq) + Zn(s) → ZnSO₄(aq) + Cu(s) $Δ_{r} H_{298}^{o}$ = -231,04 kJ (2)

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

Phương pháp giải:

- Phản ứng thu nhiệt (hệ nhận nhiệt của môi trường) thì $Δ_{r} H_{298}^{o}$ > 0

- Phản ứng tỏa nhiệt (hệ tỏa nhiệt ra môi trường) thì $Δ_{r} H_{298}^{o}$ < 0

Lời giải chi tiết:

- Phản ứng (1) có $Δ_{r} H_{298}^{o}$ = +131,25 kJ > 0

=> Phản ứng thu nhiệt

- Phản ứng (2) có $Δ_{r} H_{298}^{o}$ = +131,25 kJ < 0

=> Phản ứng tỏa nhiệt

CH tr 84 CH

8. Phân biệt enthalpy tạo thành của một chất và biến thiên enthalpy của phản ứng. Lấy ví dụ minh họa

Phương pháp giải:

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

- 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

Lời giải chi tiết:

Enthalpy tạo thành của một chất

Biến thiên enthalpy của phản ứng

- Chất tham gia phải là đơn chất bền nhất

- Sản phẩm chỉ có 1 chất duy nhất

Ví dụ: H₂(g) + Cl₂(g) → 2HCl(g)

- Chất tham gia ở dạng đơn chất hay hợp chất đều được

- Sản phẩm có thể là 1 hay nhiều chất

Ví dụ: C(s) + H₂O(g) $\overset{t^{o}}{\to}$ CO(g) + H₂(g)

CH tr 84 CH

9. Cho phản ứng sau:

S(s) + O₂(g) $\overset{t^{o}}{\to}$ SO₂(g) $Δ_{f} H_{298}^{o}$ (SO₂,g) = -296,80 kJ/mol

Cho biết ý nghĩa của giá trị $Δ_{f} H_{298}^{o}$ (SO₂,g)

Phương pháp giải:

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

Lời giải chi tiết:

$Δ_{f} H_{298}^{o}$ (SO₂,g) = -296,80 kJ/mol là lượng nhiệt tỏa ra khi tạo thành 1 mol chất SO₂(g) từ các đơn chất ở trạng thái bền nhất ở điều kiện chuẩn (Sulfur ở dạng rắn, oxygen ở dạng phân tử khí chính là dạng đơn chất bền nhất của sulfur và oxygen)

CH tr 84 CH

10. Hợp chất SO₂(g) bền hơn hay kém bền hơn về mặt năng lượng so với các đơn chất bền S(s) và O₂(g)

Phương pháp giải:

- $Δ_{f} H_{298}^{o}$ của đơn chất bền nhất = 0

- $Δ_{f} H_{298}^{o}$ < 0, chất bền hơn về mặt năng lượng so với các đơn chất bền tạo nên nó

- $Δ_{f} H_{298}^{o}$ > 0, chất kém bền hơn về mặt năng lượng so với các đơn chất bền tạo nên nó

Lời giải chi tiết:

Ta có: $Δ_{f} H_{298}^{o}$ (SO₂,g) = -296,80 kJ/mol < 0

=> Chất bền hơn về mặt năng lượng so với các đơn chất bền tạo nên nó

=> SO₂(g) bền hơn về mặt năng lượng so với các đơn chất bền S(s) và O₂(g)

CH tr 84 CH

11. Từ Bảng 13.1 hãy liệt kê các phản ứng có enthalpy tạo thành dương (lấy nhiệt từ môi trường)

Phương pháp giải:

Quan sát Bảng 13.1 và liệt kê

Lời giải chi tiết:

Các phản ứng có enthalpy tạo thành dương là: C₂H₂(g), C₂H₄(g), C₆H₆(l), CS₂(aq), HI(g), N₂O(g), N₂O₄(g), NO(g), NO₂(g)

CH tr 84 LT

Em hãy xác định enthalpy tạo thành theo đơn vị (kcal) của các chất sau: Fe₂O₃(s), NO(g), H₂O(g), C₂H₅OH(l). Cho biết 1J = 0,239 cal

Phương pháp giải:

1J = 0,293 cal

=> 1kJ = 0,293 kcal

Lời giải chi tiết:

- $Δ_{f} H_{298}^{o}$ (Fe₂O₃, s) = -825,50 kJ/mol => Theo đơn vị kcal = -825,50.0,293 = -241,87 kcal/mol

- $Δ_{f} H_{298}^{o}$ (NO, g) = +90,29 kJ/mol => Theo đơn vị kcal = +90,29.0,293 = +26,45 kcal/mol

- $Δ_{f} H_{298}^{o}$ (H₂O, g) = -241,82 kJ/mol ==> Theo đơn vị kcal = -241,82.0,293 = -70,85 kcal/mol

- $Δ_{f} H_{298}^{o}$ (C₂H₅OH, l) = -277,63 kJ/mol ==> Theo đơn vị kcal = -277,63.0,293 = -81,35 kcal/mol

CH tr 85 CH

12. Quan sát Hình 13.5, mô tả sơ đồ biểu diễn biến thiên enthalpy của phản ứng. Nhận xét về giá trị của $Δ_{f} H_{298}^{o}$ (sp) so với $Δ_{f} H_{298}^{o}$ (cđ)

Phương pháp giải:

Quan sát Hình 13.5 và nhận xét

Lời giải chi tiết:

Giá trị $Δ_{f} H_{298}^{o}$ (sp) nhỏ hơn $Δ_{f} H_{298}^{o}$ (cđ)

CH tr 85 CH

13. Vận dụng để vẽ sơ đồ biểu diễn biến thiên enthalpy của phản ứng nhiệt phân CaCO₃ ở Ví dụ 5

Phương pháp giải:

$Δ_{f} H_{298}^{o}$ = $Δ_{f} H_{298}^{o}$ (sp) - $Δ_{f} H_{298}^{o}$ (cđ)

Lời giải chi tiết:

Ta có: $Δ_{f} H_{298}^{o}$ = $Δ_{f} H_{298}^{o}$ (sp) - $Δ_{f} H_{298}^{o}$ (cđ) = +178,49 kJ

CH tr 85 CH

14. Cho hai phương trình nhiệt hóa học sau:

CO(g) + ½ O₂(g) → CO₂(g) $Δ_{r} H_{298}^{o}$ = -283,00 kJ (1)

H₂(g) + F₂(g) → 2HF(g) $Δ_{r} H_{298}^{o}$ = -546,00 kJ (2)

So sánh nhiệt giữa hai phản ứng (1) và (2). Phản ứng nào xảy ra thuận lợi hơn?

Phương pháp giải:

$Δ_{r} H_{298}^{o}$ càng nhỏ, phản ứng xảy ra càng thuận lợi

Lời giải chi tiết:

$Δ_{r} H_{298}^{o}$ = -546,00 kJ (2) < $Δ_{r} H_{298}^{o}$ = -283,00 kJ (1)

=> Phản ứng (2) xảy ra thuận lợi hơn

CH tr 86 VD

Hãy làm cho nhà em sạch bong với hỗn hợp baking soda (NaHCO₃) và giấm (CH₃COOH). Hỗn hợp này tạo ra một lượng lớn bọt. Phương trình nhiệt hóa học của phản ứng:

NaHCO₃(s) + CH₃COOH(aq) → CH₃COONa(aq) + CO₂(g) + H₂O(l) $Δ_{r} H_{298}^{o}$ = 94,30 kJ

Phản ứng trên là tỏa nhiệt hay thu nhiệt? Vì sao? Tìm những ứng dụng khác của phản ứng trên

Phương pháp giải:

- $Δ_{r} H_{298}^{o}$ > 0 => Phản ứng thu nhiệt

- $Δ_{r} H_{298}^{o}$ < 0 => Phản ứng tỏa nhiệt

Lời giải chi tiết:

- Ta có: $Δ_{r} H_{298}^{o}$ = 94,30 kJ > 0

=> Phản ứng thu nhiệt

- Ứng dụng khác của phản ứng baking soda với giấm:

+ Baking soda và giấm ngoài việc được sử dụng trong nấu ăn còn được dùng nhiều trong vệ sinh nhà cửa như: Khử mùi hôi, tẩy trắng quần áo, tẩy trắng nồi chảo, vệ sinh máy giặt,…

+ Kết hợp baking soda với giấm ăn để hiệu quả tẩy rửa cao hơn. Baking soda có khả năng làm sạch, khử mùi và làm mềm các mảng bám, còn giấm ăn cũng tác dụng loại bỏ mùi hôi và các vết bẩn cứng đầu khác.

CH tr 86 BT1

Bài 1: Phương trình nhiệt hóa học giữa nitrogen và oxygen như sau:

N₂(g) + O₂(g) → 2NO(g) $Δ_{r} H_{298}^{o}$ = +180 kJ

Kết luận nào sau đây đúng?

A. Nitrogen và oxygen phản ứng mạnh hơn khi ở nhiệt độ thấp

B. Phản ứng tỏa nhiệt

C. Phản ứng xảy ra thuận lợi ở điều kiện thường

D. Phản ứng hóa học xảy ra có sự hấp thụ nhiệt năng từ môi trường

Phương pháp giải:

$Δ_{r} H_{298}^{o}$ > 0 => Phản ứng thu nhiệt

Lời giải chi tiết:

Ta có: $Δ_{r} H_{298}^{o}$ = +180 kJ > 0

=> Phản ứng hấp thụ nhiệt năng từ môi trường

Đáp án D

CH tr 86 BT2

Bài 2: Biến thiên enthalpy của một phản ứng được ghi ở sơ đồ dưới. Kết luận nào sau đây là đúng?

A. Phản ứng tỏa nhiệt

B. Năng lượng chất tham gia phản ứng nhỏ hơn năng lượng chất sản phẩm

C. Biến thiên enthalpy của phản ứng là a kJ/mol

D. Phản ứng thu nhiệt

Phương pháp giải:

$Δ_{r} H_{298}^{o}$ < 0 => Phản ứng tỏa nhiệt

Lời giải chi tiết:

Ta có: $Δ_{r} H_{298}^{o}$ = -a kJ < 0

=> Phản ứng tỏa nhiệt

Đáp án A

CH tr 87 BT3

Bài 3: Đồ thị nào sau đây thể hiện đúng sự thay đổi nhiệt độ khi dung dịch hydrochloric acid được cho vào dung dịch sodium hydroxide tới dư?

Lời giải chi tiết:

Phản ứng giữa dung dịch hydrochloric acid và dung dịch sodium hydroxide là phản ứng tỏa nhiệt ( $Δ_{r} H_{298}^{o}$ = -57,9 kJ < 0)

Khi phản ứng nhiệt độ tăng dần lên. Kết thúc phản ứng nhiệt độ giảm dần để cân bằng với nhiệt độ của môi trường

CH tr 87 BT4

Bài 4: Cho phương trình nhiệt hóa học sau:

NaOH(aq) + HCl(aq) → NaCl(aq) + H₂O(l) $Δ_{r} H_{298}^{o}$ = -57,3 kJ

Vẽ sơ đồ biểu diễn biến thiên enthalpy của phản ứng

Phương pháp giải:

$Δ_{r} H_{298}^{o}$ = $Δ_{f} H_{298}^{o}$ (sp) - $Δ_{f} H_{298}^{o}$ (cđ)

Lời giải chi tiết:

Ta có: $Δ_{r} H_{298}^{o}$ = $Δ_{f} H_{298}^{o}$ (sp) - $Δ_{f} H_{298}^{o}$ (cđ) = -57,3 kJ

Lý thuyết

>> Xem chi tiết: Lý thuyết bài 13: Enthalpy tạo thành và biến thiên enthalpy của phản ứng hóa học