Hóa học 10 Cánh Diều Bài 14: Phản ứng hóa học và Enthalpy

- Các phản ứng hoá học khi xảy ra luôn kèm theo sự giải phóng hoặc hấp thụ năng lượng. Năng lượng này gọi là năng lượng hoá học.

- Phản ứng giải phóng năng lượng dưới dạng nhiệt gọi là phản ứng toả nhiệt.

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

- Các phản ứng kèm theo sự thay đổi năng lượng dạng nhiệt rất phổ biến trong tự nhiên phản ứng đốt cháy nhiên liệu, phản ứng tạo gỉ sắt, phản ứng oxi hoá glucose trong cơ thể,... đều là các phản ứng toả nhiệt. Các phản ứng trong lò nung vôi, nung clinker xi măng,... là các phản ứng thu nhiệt.

- Với cùng một phản ứng, ở điều kiện khác nhau về nhiệt độ, áp suất thì lượng nhiệt kèm theo cũng khác nhau. Để tiện cho việc so sánh lượng nhiệt kèm theo, người ta sử dụng điều kiện chuẩn và quy định như sau:

- Điều kiện chuẫn là điều kiện ứng với áp suất 1 bar (đối với chất khi), nồng độ 1 mol L^-1 (đối với chất tan trong dung dịch) và nhiệt độ thường được chọn là 298K (25°C).

- Phản ứng giải phóng năng lượng dưới dạng nhiệt gọi là phản ứng toả nhiệt, phản ứng hấp thụ năng lượng dưới dạng nhiệt gọi là phản ứng thu 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 chất tan trong dung dịch) và nhiệt độ thường được chọn là 298 K (25 °C).

a. Enthalpy tạo thành chuẩn của một chất hoá học

- Enthalpy tạo thành chuẩn (hay nhiệt tạo thành chuẩn) của một chất, kí hiệu là \({\Delta _f}H_{298}^0\), 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.

- Khi phản ứng toả nhiệt thì \({\Delta _f}H_{298}^0\) < 0.

- Khi phản ứng thu nhiệt thì \({\Delta _f}H_{298}^0\) >0.

Ví dụ 1: Ở điều kiện chuẩn, phản ứng của 2 mol Na (thể rắn) với 1/2 mol O₂ (thể khi) thu được 1 mol Na₂O (thể rắn) và giải phóng 417,98 kJ nhiệt. Biết rằng, ở điều kiện chuẩn, Na thể rắn bền hơn Na ở thể lỏng và khi, oxygen dạng phân tử O₂, bền hơn dạng nguyên tử O và phân tử O₃ (ozone).

- Ta nói enthalpy tạo thành của Na₂O rắn ở điều kiện chuẩn là -417,98 kJ mol^-1. Phản ứng trên được biểu diễn như sau:

2Na(s) + 1/2O₂(g) → Na₂O(s)

\({\Delta _f}H_{298}^0\) = -417,98 kJ mol^-1

Chú ý: Phải viết thể của các chất trong phản ứng.

Ví dụ 2: Ở điều kiện chuẩn, cần phải cung cấp 26,5 kg nhiệt lượng cho quá trình 0,5 mol H₂ (g) phản ứng với 0,5 mol I₂ (s) để thu được 1 mol HI (g).

- Như vậy enthalpy tạo thành chuẩn của hydrogen iodide (HI) ở thể khí là 26,5 kJ mol^-1

1/2H₂ (g)  + 1/2I₂ (s) →  HI (g)

\({\Delta _f}H_{298}^0\) = 26,5 kJ mol^-1

- Enthalpy tạo thành chuẩn của các đơn chất bền nhất đều bằng không.

b. Biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng hoá học

- Trong trường hợp chung, các chất phản ứng có thể là đơn chất, cũng có thể là hợp chất. Một cách tổng quát, nhiệt kèm theo (nhiệt lượng toả ra hay thu vào của phản ứng) gọi là biến thiên enthalpy của phản ứng.

- Biến thiên enthalpy chuẩn của một phản ứng hoá học, kí hiệu là \({\Delta _f}H_{298}^0\) chính là nhiệt (toả ra hoặc thu vào) kèm theo phản ứng đó ở điều kiện chuẩn.

- Sau đây là một số ví dụ về biến thiên enthalpy chuẩn của một phản ứng hoá học.

Ví dụ 1: Phản ứng đốt cháy methane (CH₄) toả rất nhiều nhiệt: CH₄ (g) + 2O₂ → CO₂ (g) + 2H₂O (l) \({\Delta _r}H_{298}^0\) = -890,5kJ

- Như vậy, ở điều kiện chuẩn, khi đốt cháy hoàn toàn 1 mol CH₄, sản phẩm là CO₂ (g) và H₂O (l), thì sẽ giải phóng một nhiệt lượng là 890,5 kg. Lưu ý rằng, cũng phản ứng này, nếu nước ở thể hơi thi giá trị \({\Delta _r}H_{298}^0\) sẽ khác đi. Đây là lí do cần phải ghi rõ thể của các chất khi viết các phản ứng có kèm theo giá trị \({\Delta _r}H_{298}^0\)

Ví dụ 2: Phản ứng nhiệt phân CaCO₃ là phản ứng thu nhiệt: CaCO₃ (s) → Cao (s) + CO₂ (g)

\({\Delta _r}H_{298}^0\) = 179,2 kJ

- Để thu được 1 mol CaO (s), cần phải cung cấp 179,2 kJ nhiệt lượng để chuyển 1 mol CaCO₃ (s) thành CaO (s).

Ví dụ 3: Phản ứng trung hoà giữa NaOH và HCl toả nhiệt:

NaOH(aq) + HCl(aq) → NaCl(aq) + H₂O(l)

\({\Delta _r}H_{298}^0\) = -57,9 kJ

- Enthalpy tạo thành chuẩn (hay nhiệt tạo thành chuẩn) của một chất, kí hiệu là \({\Delta _f}H_{298}^0\) 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. Biến thiên enthalpy chuẩn của một phản ứng hoá học, kí hiệu là \({\Delta _r}H_{298}^0\) chính là lượng nhiệt toả ra hoặc thu vào của phản ứng đó ở điều kiện chuẩn.

Bài 1: Cho các phản ứng sau:

(1) Phản ứng nung vôi: CaCO₃ → CaO + CO₂

(2) Phản ứng than cháy trong không khí: C + O₂ → CO₂

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

Hướng dẫn giải

- Phản ứng giải phóng năng lượng dưới dạng nhiệt (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 hấp thụ năng lượng dưới dạng nhiệt (phản ứng thu nhiệt): phản ứng trong lò nung vôi, nung clinker xi măng, …

(1) Phản ứng thu nhiệt.

(2) Phản ứng tỏa nhiệt.

Bài 2: 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?

Hướng dẫn giải

- Hiện tượng: xuất hiện khí bay ra

C + O₂ \(\xrightarrow{{{t^o}}}\)CO₂↑

C₂H₅OH + 3 O₂ \(\xrightarrow{{{t^o}}}\)2CO₂↑ + 3H₂O

- Nhiệt độ môi trường xung quanh tăng lên

Bài 3: Biến thiên enthalpy chuẩn của một phản ứng hóa học được xác định trong điều kiện nào?

Hướng dẫn giải

- 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)

Học xong bài học này, em có thể:

- Trình bày được khái niệm phản ứng toả nhiệt, thu nhiệt; điều kiện chuẩn (áp suất 1 bar và thường chọn nhiệt độ 25°C hay 298 K).

- Trình bày được khái niệm enthalpy tạo thành (nhiệt tạo thành) \({\Delta _f}H_{298}^0\) và biến thiên enthalpy (nhiệt phản ứng) \({\Delta _r}H_{298}^0\) của phản ứng hoá học.

Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Hóa học 10 Cánh Diều Bài 14 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết. 

• Câu 1:

  Quá trình tổng hợp nước: H₂ + 1/2 O₂ → H₂O; ΔH= -285,83KJ. Để tạo ra 9g H2O phản ứng đã thoát ra một nhiệt lượng là:

  • A. 285,83KJ  
  • B. 571,66KJ
  • C. 142,915KJ     
  • D. 2572,47KJ

• Câu 2:

  Phản ứng tạo NaCl từ Na và Cl₂ có ΔH = -98,25 kcal/mol. Nếu tiến hành phản ứng giữa 46 gam Na với 71 gam Cl₂ trong bình kín bằng thép, đặt chìm trong một bể chứa 10 lít nước ở 25^oC thì sau phản ứng hoàn toàn nhiệt độ của nước trong bể là (biết nhiệt dung riêng của nước là 4,186 J/g.K và nhiệt lượng sinh ra truyền hết cho nước)

  • A.

    5,350^oC   

  • B. 44,650^oC    
  • C. 34,825^oC   
  • D. 15,175^oC

• Câu 3:

  Tiến hành phản ứng phân hủy 1kg glixerol trinitrat (C₃H₅O₉N₃) thu được V lít hỗn hợp khí CO₂, N₂, O₂ và hơi nước. Biết ở điều kiện phản ứng 1 mol khí có thể tích 50 lít. Giá trị của V là

  • A. 1596,9  
  • B. 1652,0    
  • C. 1872,2    
  • D. 1927,3

Câu 4-10: Mời các em đăng nhập xem tiếp nội dung và thi thử Online để củng cố kiến thức về bài học này nhé!

Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Hóa học 10 Cánh Diều Bài 14 để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.

Thực hành trang 77 SGK Hóa học 10 Cánh Diều - CD

Giải câu hỏi trang 78 SGK Hóa học 10 Cánh Diều - CD

Vận dụng 1 trang 78 SGK Hóa học 10 Cánh Diều - CD

Vận dụng 2 trang 78 SGK Hóa học 10 Cánh Diều - CD

Giải câu hỏi 1 trang 79 SGK Hóa học 10 Cánh Diều - CD

Giải câu hỏi 2 trang 79 SGK Hóa học 10 Cánh Diều - CD

Giải câu hỏi 3 trang 79 SGK Hóa học 10 Cánh Diều - CD

Giải câu hỏi 4 trang 79 SGK Hóa học 10 Cánh Diều - CD

Giải câu hỏi trang 80 SGK Hóa học 10 Cánh Diều - CD

Luyện tập 1 trang 80 SGK Hóa học 10 Cánh Diều - CD

Luyện tập 2 trang 80 SGK Hóa học 10 Cánh Diều - CD

Vận dụng trang 80 SGK Hóa học 10 Cánh Diều - CD

Giải bài 1 trang 81 SGK Hóa học 10 Cánh Diều - CD

Giải bài 2 trang 81 SGK Hóa học 10 Cánh Diều - CD

Giải bài 3 trang 81 SGK Hóa học 10 Cánh Diều - CD

Giải bài 4 trang 81 SGK Hóa học 10 Cánh Diều - CD

Giải bài 14.1 trang 41 SBT Hóa học 10 Cánh Diều - CD

Giải bài 14.2 trang 41 SBT Hóa học 10 Cánh Diều - CD

Giải bài 14.3 trang 41 SBT Hóa học 10 Cánh Diều - CD

Giải bài 14.4 trang 41 SBT Hóa học 10 Cánh Diều - CD

Giải bài 14.5 trang 42 SBT Hóa học 10 Cánh Diều - CD

Giải bài 14.6 trang 42 SBT Hóa học 10 Cánh Diều - CD

Giải bài 14.7 trang 42 SBT Hóa học 10 Cánh Diều - CD

Giải bài 14.8 trang 42 SBT Hóa học 10 Cánh Diều - CD

Giải bài 14.9 trang 43 SBT Hóa học 10 Cánh Diều - CD

Giải bài 14.10 trang 43 SBT Hóa học 10 Cánh Diều - CD

Giải bài 14.11 trang 43 SBT Hóa học 10 Cánh Diều - CD

Giải bài 14.12 trang 43 SBT Hóa học 10 Cánh Diều - CD

Giải bài 14.13 trang 44 SBT Hóa học 10 Cánh Diều - CD

Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Hóa học HOC247 sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!

Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!