Bài 13: Enthalpy tạo thành và biến thiên enthalpy của phản ứng hóa học

Hóa Học 10 Enthalpy tạo thành và biến thiên enthalpy của phản ứng hóa học Lý thuyết Bài 13 Enthalpy tạo thành và biến thiên enthalpy của phản ứng hóa

Lý thuyết Bài 13 Enthalpy tạo thành và biến thiên enthalpy của phản ứng hóa học - Hóa Học 10 Chân trời sáng tạo.

Hóa Học 10 Enthalpy tạo thành và biến thiên enthalpy của phản ứng hóa học

Enthalpy tạo thành và biến thiên enthalpy của phản ứng hóa học

I. Phản ứng tỏa nhiệt

- Phản ứng tỏa nhiệt là phản ứng có sự giải phóng nhiệt năng ra môi trường.

- Ví dụ: Trong ngành đường sắt, phương pháp hàn nhiệt nhôm dùng để hàn đường ray. Hỗn hợp iron (III) oxide và bột nhôm được đốt cháy. Phản ứng nhiệt nhôm tỏa nhiệt rất lớn (trên 2500oC), làm nóng chảy hỗn hợp và sắt sinh ra từ phản ứng lấp đầy khe hở.

II. Phản ứng thu nhiệt

- Phản ứng thu nhiệt là phản ứng hóa học trong đó có sự hấp thụ nhiệt năng từ môi trường.

- Ví dụ: Phản ứng nhiệt phân potassium chlorate là phản ứng thu nhiệt:

2KClO3 (s) (MnO2,to) → 3O2 (g) + 2KCl (s)

III. Biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng

1. Biến thiên enthalpy của phản ứng

- Biến thiên enthalpy của phản ứng (hay nhiệt phản ứng) được kí hiệu là ∆rH, thường tính theo đơn vị kJ hoặc kcal.

- Biến thiên enthalpy của phản ứng là nhiệt lượng tỏa ra hay thu vào của một phản ứng hóa học trong quá trình đẳng áp (áp suất không đổi).

- Biến thiên enthalpy chuẩn (hay nhiệt phản ứng chuẩn) của một phản ứng hóa học, được kí hiệu ΔrHo298, là nhiệt kèm theo phản ứng đó trong điều kiện chuẩn.

- Chú ý: Điều kiện chuẩn: áp suất 1 bar (đối với chất khí), nồng độ 1 mol/ L (đối với chất tan trong dung dịch) và thường chọn nhiệt độ 25oC (hay 298K).

2. Phương trình nhiệt hóa học

- Phương trình nhiệt hóa học là phương trình phản ứng hóa học có kèm theo nhiệt phản ứng và trạng thái của các chất đầu (cđ) và sản phẩm (sp).

+ Ví dụ 1:

CH4 (g) + H2O (l) to→ CO (g) + 3H2 (g)

ΔrHo298=250kJ

+ Ví dụ 2:

2C2H5OH (l) + 3O2 (g) to→ 2CO2 (g) + 3H2O (l)

ΔrHo298=-1366,89kJ

- Chú ý:

+ Phản ứng thu nhiệt (hệ nhận nhiệt của môi trường) thì ΔrHo298>0.

Như vậy phản ứng ở ví dụ 1 là phản ứng thu nhiệt.

+ Phản ứng tỏa nhiệt (hệ tỏa nhiệt ra môi trường) thì ΔrHo298<0

Như vậy phản ứng ở ví dụ 2 là phản ứng tỏa nhiệt.

IV. Enthalpy tạo thành (nhiệt tạo thành)

- Enthalpy tạo thành (hay nhiệt tạo thành) được kí hiệu bằng ∆fH, thường được tính theo đơn vị kJ/ mol hoặc kcal/ mol.

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

- Enthalpy tạo thành trong điều kiện chuẩn được gọi là enthalpy tạo thành chuẩn (hay nhiệt tạo thành chuẩn) và được kí hiệu là ΔfHo298.

Chú ý:

1. ΔfHo298 của đơn chất bền nhất bằng 0 (xét ở điều kiện chuẩn).

2. ΔfHo298< 0, chất bền hơn về mặt năng lượng so với các đơn chất bền tạo nên nó.

3. ΔfHo298> 0, chất kém bền hơn mặt năng lượng so với các đơn chất bền tạo nên nó.

V. Ý nghĩa của dấu và giá trị ΔrHo298

- Phản ứng tỏa nhiệt:

∑ΔfHo298(sp)<∑ΔfHo298(cd)⇒ΔrHo298<0

- Phản ứng thu nhiệt:

∑ΔfHo298(sp)>∑ΔfHo298(cd)⇒ΔrHo298>0

- Thường các phản ứng có ΔrHo298 < 0 thì xảy ra thuận lợi.

Ví dụ:

Phản ứng nhiệt phân CaCO3

CaCO3 (s) → CaO (s) + CO2 (g)

ΔrHo298=+178,49kJ

Phản ứng có ΔrHo298 > 0 nên xảy ra không thuận lợi, thực tế phản ứng nung vôi cần cung cấp nhiệt liên tục, nếu dừng cung cấp nhiệt phản ứng sẽ không tiếp diễn.