Title CHƯƠNG 5. NĂNG LƯỢNG HÓA HỌC-HS.pdf ✅

1 CHƢƠNG 5 : NĂNG LƢỢNG HÓA HỌC CHỦ ĐỀ 1: BIẾN THIÊN ENTHALPY TRONG CÁC PHẢN ỨNG HÓA HỌC...........................2 A. HỆ THỐNG LÝ THUYẾT ............................................................................................................2 B. HỆ THỐNG BÀI TẬP THEO CẤU TRÚC ĐỀ MINH HỌA 2025.............................................8 Phần 1. Câu hỏi trắc nghiệm nhiều phƣơng án lựa chọn (chọn 1 đáp án) ................................8 Mức 1: Nhận biết.........................................................................................................................8 Mức 2: Thông hiểu....................................................................................................................14 Mức 3: Vận dụng.......................................................................................................................21 Phần 2: Bài tập trắc nghiệm đúng sai .........................................................................................23 Phần 3: Bài tập trắc nghiệm trả lời ngắn....................................................................................31 Mức 2: Thông hiểu....................................................................................................................31 Mức 3: Vận dụng.......................................................................................................................34 Phần 4: Bài tập tự luận.................................................................................................................36 Dạng 1: Bài tập liên quan đến phản ứng tỏa nhiệt, thu nhiệt......................................................36 Dạng 2: Bài tập giải thích các hiện tượng liên quan đến năng lượng hóa học............................37 Dạng 3: Bài tập liên quan đến sơ đồ biến thiên enthalpy của phản ứng .....................................38 Dạng 4: Tìm 0 r 298 H của một phản ứng mới dựa vào 0 r 298 H của phản ứng đã biết...................40 Dạng 5: Xác định biến thiên enthalpy dựa vào nhiệt tạo thành tiêu chuẩn ( o f 298 H (kJ/mol))....41 Dạng 6: Xác định biến thiên enthalpy dựa vào năng lượng liên kết (Eb(kJ/mol))......................44 Dạng 7: Tính lượng nhiệt tỏa ra hay thu vào, tính lượng chất liên quan đến 0 r 298 H .................49 CHỦ ĐỀ 2: ÔN TẬP CHƢƠNG 5.......................................................................................................57
2 CHỦ ĐỀ 1: BIẾN THIÊN ENTHALPY TRONG CÁC PHẢN ỨNG HÓA HỌC A. HỆ THỐNG LÝ THUYẾT 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 hái niệm Phản ứng thu nhiệt là phản ứng hóa học trong đó có sự hấp nhiệt năng từ môi trường. Phản ứng toả nhiệt là phản ứng hóa học trong đó có sự giải phóng nhiệt năng ra môi trường V 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 KMnO4 (thuốc tím), nhiệt của ngọn lửa làm cho KMnO4 bị nhiệt phân, tạo h n hợp bột màu đen theo PTHH: 2KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2 ây là phản ứng thu nhiệt Sự đốt cháy các loại nhiên liệu như xăng, d u, 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 c n tuân thủ nghiêm ngặt các nguyên tắc phòng cháy. II. BIẾN THIÊN ENTHALPY CỦA PHẢN ỨNG 1. Biến thi n Enthalp a. hái niệm - H u 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 Môi trƣờng Phản ứng tỏa nhiệt Môi trƣờng Môi trƣờng Môi trƣờng Phản ứng thu nhiệt Môi trƣờng Môi trƣờng Môi trƣờng Môi trƣờng
3 biến thi n enthalp 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. - V 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 r 298 H = -571,6 kJ, biểu diễn bằng phương trình nhiệt hoá học như sau: 2H2(g) + O2(g)  2H2O(l) o r 298 H = -571,6 kJ - V dụ 2: Phản ứng nhiệt phân hoàn toàn 1 mol Cu(OH)2, tạo thành 1 mol CuO và 1 mol H2O, thu vào nhiệt lượng 9,0 kJ. Phản ứng trên có biến thiên enthalpy o r 298 H = +9.0 kJ và biểu diễn bằng phương trình nhiệt hoá học như sau: Cu(OH)2(S) o t CuO(s) + H2O(l) o r 298 H = +9,0 kJ 2. Biến thi n enthalp 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. ể so sánh biến thiên enthalpy của các phản ứng khác nhau thì c n xác định chúng ở cùng một điều kiện. Biến thi n enthalp 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 r 298 H . - Ví dụ: Phản ứng đốt cháy hoàn toàn 1 mol carbon graphite trong khí oxygen dư (ở điều kiện chuẩn) tạo ra 1 mol CO2, nhiệt lượng toả ra là 393,5 kJ. Phương trình nhiệt hoá học của phản ứng được viết như sau: C(graphite) + O2(g) o t CO2(g) o r 298 H = -393,5 kJ 3. Ý nghĩa của biến thi n enthalp 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 CH4(g) + 2O2(g) o t CO2(g) + 2H2O(l) o r 298 H =-890 kJ/mol CH3OH(l) + 3/2O2(g) o t CO2(g) + 2H2O(l) o r 298 H = -726 kJ/mol Vậy, khi đốt 1 mol methane (16 g) tỏa ra nhiệt lượng nhiều hơn đốt 1 mol methanol (32 g).
4 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. hái niệm nhiệt tạo thành. Nhiệt tạo thành f H 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 f 298 H 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 f 298 H (O2)(g) = 0 kJ/mol f: formation : tạo thành V dụ 1: Nước lỏng được tạo thành từ khí hydrogen và khí oxygen theo phản ứng: H2(g)+ 1/2O2(g)  H2O(l) Ở điều kiện chuẩn, cứ 1 mol H2O(l) tạo thành từ 1 mol H2(g) và 1/2mol O2(g) giải phóng nhiệt lượng là 285,8 kJ. Như vậy nhiệt tạo thành của nước lỏng: o f 298 H = (H2O(l)) = -285,8 kJ/mol. V dụ 2: Phản ứng 1/2N2(g) + 1/2O2(g)  NO(g) có biến thiên enthalpy: o f 298 H (NO(g))= +90,3 kJ/mol. Giá trị o r 298 H > 0, tức phản ứng này là phản ứng thu nhiệt. 2. T nh biến thi n enthalp 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 đ u (cđ). ở điều kiện chuẩn: o r 298 H = o f 298 H (sp) - o f 298 H (cđ) Trong t nh toán cần lƣu ý đến hệ số của các chất trong phƣơng trình hoá học. Cho phương trình hoá học tổng quát: aA + bB  mM + nN Có thể tính được biến thiên enthalpy chuẩn của một phản ứng hoá học ( o r 298 H ) khi biết các giá trị o f 298 H của tất cả các chất đ u và sản phẩm theo công thức sau: o r 298 H = m . o f 298 H (M) + n . o f 298 H (N) – a . o f 298 H (A) – b . o f 298 H (B) (2) V dụ 1: Xác định biến thiên enthalpy của phản ứng sau ở điều kiện chuẩn: 2 2 3 1 SO (g) O (g) SO (l) 2   biết nhiệt tạo thành o f 298 H của SO2(g) là -296,8 kJ/ mol, của SO3(l) là -441,0 kJ/mol. Hƣớng dẫn giải