Title CHUONG 5. HOA 10 2024-2025.DE.docx ✅

Kết hợp kiến thức sách giáo khoa, sách bài tập của bộ: KNTT + CD +CTST 3 I.PHẢN ỨNG THU NHIỆT, PHẢN ỨNG TỎA NHIỆT Khi các phản ứng hoá học xảy ra thường có sự trao đổi nhiệt với môi trường, làm thay đổi nhiệt độ môi trường. Phản ứng thu nhiệt Phản ứng tỏa nhiệt Khái niệm Phản ứng thu nhiệt Môi trường Môi trường Môi trường Môi trường Phản ứng thu nhiệt là phản ứng hóa học trong đó có sự hấp nhiệt năng từ môi trường. Môi trường Phản ứng toả nhiệt là phản ứng hóa học trong đó có sự giải phóng nhiệt năng ra môi trường Phản ứng tỏa nhiệt Môi trường Môi trường Môi trường Ví dụ Vào những ngày trời lạnh, nhiều người hay ngồi bên bếp lửa để sưởi. Khi than, củi cháy, không khí xung quanh ấm hơn do phản ứng toả nhiệt Những lúc nóng nực, pha viên sủi vitamin C vào nước để giải khát, khi viên sủi tan, thấy nước trong cốc mát hơn, đó là do xảy ra phản ứng thu nhiệt. Khi nung vôi, người ta sử dụng phản ứng đốt cháy than để cung cấp nhiệt cho phản ứng phân huỷ đá vôi. Phản ứng đốt than là phản ứng toả nhiệt, phản ứng phân huỷ đá vôi là phản ứng thu nhiệt. Khi đun nóng ống nghiệm KMnO 4 (thuốc tím), nhiệt của ngọn lửa làm cho KMnO 4 bị nhiệt phân, tạo hỗn hợp bột màu đen theo PTHH: 2KMnO 4 → K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2 Đây là phản ứng thu nhiệt Sự đốt cháy các loại nhiên liệu như xăng, dầu, cồn, khí gas,... xảy ra nhanh, tỏa nhiều nhiệt, dễ gây hoả 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 a. Khái niệm - Hầu hết các quá trình hoá học trong thực tế xảy ra ở điều kiện áp suất không đổi. Nhiệt lượng toả ra hay thu vào của một phản ứng hóa học trong quá trình đẳng áp (áp suất không thay đổi) gọi là biến thiên enthalpy của phản ứng (nhiệt phản ứng), kí hiệu là rH thường tính theo đơn vị kJ hoặc kcal r: reaction (phản ứng) - Phương trình hoá học kèm theo trạng thái của các chất và giá trị o rH gọi là phương trình nhiệt hoá học. - Ví dụ 1: Phản ứng đốt cháy 2 mol khí hydrogen bằng 1 mol khí oxygen, tạo thành 2 mol nước ở trạng thái lỏng, toả ra nhiệt lượng 571,6 kJ. Phản ứng trên có biến thiên enthalpy o r298H = -571,6 kJ, biểu diễn bằng phương trình nhiệt hoá học như sau: 2H 2 (g) + O 2 (g)  2H 2 O(l) o r298H = -571,6 kJ - Ví dụ 2: Phản ứng nhiệt phân hoàn toàn 1 mol Cu(OH) 2 , tạo thành 1 mol CuO và 1 mol H 2 O, thu vào nhiệt lượng 9,0 kJ. Phản ứng trên có biến thiên enthalpy o r298H = +9.0 kJ và biểu diễn bằng phương trình nhiệt hoá học như sau:
Kết hợp kiến thức sách giáo khoa, sách bài tập của bộ: KNTT + CD +CTST 4 Cu(OH) 2 (S) ot CuO(s) + H 2 O(l) o r298H = +9,0 kJ 2. Biến thiên enthalpy chuẩn - Biến thiên enthalpy của các phản ứng phụ thuộc vào điều kiện xảy ra phản ứng (như nhiệt độ, áp suất) và trạng thái vật lí của các chất. Để so sánh biến thiên enthalpy của các phản ứng khác nhau thì cần xác định chúng ở cùng một điều kiện. Biến thiên enthalpy chuẩn (hay nhiệt phản ứng chuẩn) của một phản ứng hóa học là nhiệt toả ra hay thu vào của phản ứng 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) và nhiệt độ thường được chọn là 25°C (298 K), kí hiệu o r298H . - Ví dụ: Phản ứng đốt cháy hoàn toàn 1 mol carbon graphite trong khí oxygen dư (ở điều kiện chuẩn) tạo ra 1 mol CO 2 , nhiệt lượng toả ra là 393,5 kJ. Phương trình nhiệt hoá học của phản ứng được viết như sau: C(graphite) + O 2 (g) ot CO 2 (g) o r298H = -393,5 kJ 3. Ý nghĩa của biến thiên enthalpy Dấu của biến thiên enthalpy cho biết phản ứng toả nhiệt hay thu nhiệt: rH > 0: phản ứng thu nhiệt. rH < 0: phản ứng toả 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 CH 4 (g) + 2O 2 (g) ot CO 2 (g) + 2H 2 O(l) o r298H =-890 kJ/mol CH 3 OH(l) + 3/2O 2 (g) ot CO 2 (g) + 2H 2 O(l) o r298H = -726 kJ/mol Vậy, khi đốt 1 mol methane (16 g) tỏa ra nhiệt lượng nhiều hơn đốt 1 mol methanol (32 g). Các phản ứng xảy ra ở nhiệt độ phòng thường là phản ứng toả 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 một điều kiện xác định. Nhiệt tạo thành chuẩn o f298H là nhiệt tạo thành ở điều kiện chuẩn. Nhiệt tạo thành chuẩn của các đơn chất ở dạng bền vững nhất bằng không, ví dụ: o f298H (O 2 )(g) = 0 kJ/mol f: formation : tạo thành Ví dụ 1: Nước lỏng được tạo thành từ khí hydrogen và khí oxygen theo phản ứng: H 2 (g)+ 1/2O 2 (g)  H 2 O(l) Ở điều kiện chuẩn, cứ 1 mol H 2 O(l) tạo thành từ 1 mol H 2 (g) và 1/2mol O 2 (g) giải phóng nhiệt lượng là 285,8 kJ. Như vậy nhiệt tạo thành của nước lỏng: o f298H = (H 2 O(l)) = -285,8 kJ/mol. Ví dụ 2: Phản ứng 1/2N 2 (g) + 1/2O 2 (g)  NO(g) có biến thiên enthalpy: o f298H (NO(g))= +90,3 kJ/mol. Giá trị o r298H > 0, tức phản ứng này là phản ứng thu nhiệt. 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 tổng nhiệt tạo thành các chất sản phẩm (sp) và tổng nhiệt tạo thành của các chất đầu (cđ). ở điều kiện chuẩn: