I. PHẢN ỨNG TỎA NHIỆT VÀ PHẢN ỨNG THU NHIỆT
Thí nghiệm 1: 2HCl + MgO → MgCl2 + H2O
=> Phản ứng thu nhiệt.
Thí nghiệm 2: CH3COOH + NaHCO3 → CH3COONa + CO2 + H2O
=> Phản ứng tỏa nhiệt.
Kết luận:
- Khái niệm phản ứng tỏa nhiệt là phản ứng giải phóng năng lượng dưới dạng nhiệt.
- Khái niệm phản ứng thu nhiệt là phản ứng hấp thụ năng lượng dưới dạng nhiệt.
- Điều kiện chuẩn là điều kiện ứng với áp suất 1 bar ( đối với chất khí). nồng độ 1 mol. L-1 (đối với các chất trong dung dịch) và nhiệt độ thường được chọn là 298K (25oC).
1. Phản ứng tỏa nhiệt: phản ứng đốt cháy nhiên liệu, phản ứng tạo gỉ sắt, phản ứng oxi hóa glucose trong cơ thể, ...
Phản ứng thu nhiệt: phản ứng trong lò nung vôi, nung clinker xi măng, …
2.
a) NH4Cl(s) → HCl(g) + NH3(g)
=> Phản ứng cần cung cấp nhiệt trong suốt quá trình phản ứng => Phản ứng thu nhiệt.
b) Na2O(s) + H2O(l) → 2NaOH(aq)
=> Phản ứng không cần cung cấp nhiệt trong suốt quá trình phản ứng => Phản ứng tỏa nhiệt.
c) Fe2O3(s) + 2Al(s) $\overset{t^{o}}{\rightarrow}$ Al2O3(s) + 2Fe
=> Phản ứng chỉ cần cung cấp nhiệt vào thời điểm ban đầu và có tỏa nhiệt trong quá trình phản ứng
=> Phản ứng tỏa nhiệt.
d) C2H5OH + O2 → CO2 + H2O
=> Phản ứng chỉ cần cung cấp nhiệt vào thời điểm Ban đầu và có tỏa nhiệt trong quá trình phản ứng => Phản ứng tỏa nhiệt.
e) Collagen → gelatin
=> Phản ứng cần cung cấp nhiệt trong suốt quá trình phản ứng (hầm) => Phản ứng thu nhiệt.
II. ENTHALPY TẠO THÀNH VÀ BIẾN THIÊN ENTHALPY CỦA PHẢN ỨNG HÓA HỌC
1. Enthalpy tạo thành chuẩn của một chất hóa học:
Khái niệm: Enthalpy tạo thành chuẩn (nhiệt tạo thành chuẩn) của một chất là lượng nhiệt kèm theo của phản ứng tạo thành 1 mol chất đó từ các đơn chất ở dạng bền nhất trong điều kiện chuẩn.
Kí hiệu: $\Delta _{f}H^{o}_{298}$
Trong đó: f viết tắt của formation (sự tạo thành)
H: enthalpy
0: số chỉ điều kiện chuẩn
298: 298K hay 250C.
- Nếu $\Delta _{f}H^{o}_{298}$ > 0 : phản ứng thu nhiệt.
- Nếu $\Delta _{f}H^{o}_{298}$ < 0 : phản ứng tỏa nhiệt.
PHIẾU BÀI TẬP SỐ 2
1) Nhiệt tỏa ra khi hình thành 1 mol Na2O(s) ở điều kiện chuẩn từ phản ứng giữa Na(s) và O3(g) không được coi là nhiệt tạo thành chuẩn của Na2O(s) vì oxygen dạng phân tử O3 (ozone) không là dạng bền nhất.
2) $2Na_{(s)}+\frac{1}{2}\overset{t^{o}}{\rightarrow}Na_{2}O(s)$; $\Delta _{f}H^{o}_{298}$ = −417,98 kJ.mol-1
=> $Na_{(s)}+\frac{1}{4}\overset{t^{o}}{\rightarrow}\frac{1}{2}Na_{2}O(s)$; $\Delta _{f}H^{o}_{298}$ = −208,99 kJ.mol-1
3) N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g)
Cứ 1 mol N2 phản ứng hết tỏa ra 99,22kJ và tạo ra 2 mol NH3
=> 0,5 mol N2 phản ứng hết tỏa ra 49,61kJ và tạo ra 1 mol NH3
=> $\Delta _{f}H^{o}_{298}$ = −49,61kJ.mol−1 (enthalpy có giá trị âm vì đây là phản ứng tỏa nhiệt)
4) Enthalpy tạo thành chuẩn của một chất là lượng nhiệt kèm theo của phản ứng tạo thành 1 mol chất đó từ các đơn chất ở dạng bền nhất trong điều kiện chuẩn.
=> Đơn chất bền, không cần phản ứng nào từ đơn chất để tạo thành.
=> Enthalpy tạo thành của một đơn chất bền bằng 0
2. Biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng hóa học
Khái niệm: Biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng hóa học chính là lượng nhiệt (tỏa ra hoặc thu vào) kèm theo phản ứng đó ở điều kiện chuẩn.
Kí hiệu: $\Delta _{r}H^{o}_{298}$ (r viết tắt của reaction: nghĩa là phản ứng)
Nhiệm vụ 1: $\Delta _{r}H^{o}_{298}$ tỉ lệ thuận với lượng chất tham gia và sản phẩm.
CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l); $\Delta _{r}H^{o}_{298}$ = − 890,36kJ
$\frac{1}{2}$CH4(g) + O2(g) → $\frac{1}{2}$CO2(g) + H2O(l); $\Delta _{r}H^{o}_{298}$
= −
890,362/2 = − 445,18kJ
Nhiệm vụ 2: Theo bài $n_{C_{2}H_{2}}=\frac{1}{26}$ (mol)
Đốt cháy $\frac{1}{26}$ mol C2H2 tỏa ra 49,98 kJ
=> Đốt cháy 1 mol C2H2 tỏa ra $\frac{1.49,98}{\frac{1}{26}}$ = 1299,48 kJ
Vậy = -1299,48 kJ (vì đây là phản ứng tỏa nhiệt nên enthalpy mang giá trị âm)
Nhiệm vụ 3:
Khi đốt cháy 1 mol CH4 tỏa ra 890,36 kJ
Để tạo thành 1 mol CaO bằng cách nung CaCO3 cần 178,29kJ
=> Số mol CH4 cần dùng để đốt cháy là: 178,29 : 890,36 = 0,2 mol
Vậy số gam CH4 cần dùng để đốt cháy là: 0,2 x 16 = 3,2 (gam)
Nhiệm vụ 4:
- Sự hô hấp cung cấp oxygen cho các phản ứng oxi hóa chất béo, chất đường, tinh bột,... trong cơ thể con người đó là các phản ứng giải phóng năng lượng
- Năng lượng kèm theo các phản ứng dùng để cung cấp năng lượng cho các hoạt động.