Công thức tính biến thiên Enthalpy chuẩn của phản ứng hóa học

Công thức tính biến thiên Enthalpy chuẩn của phản ứng hóa học Trong hóa học, khi một phản ứng xảy ra, năng lượng không chỉ thay đổi về chất ...

Công thức tính biến thiên Enthalpy chuẩn của phản ứng hóa học

Trong hóa học, khi một phản ứng xảy ra, năng lượng không chỉ thay đổi về chất mà còn về nhiệt. Đó chính là lý do vì sao chúng ta quan tâm đến enthalpy – ΔH, biểu thị phần nhiệt lượng thu vào hoặc tỏa ra trong phản ứng hóa học.

Việc biết cách tính ΔH một cách chuẩn xác giúp:

Dự đoán chiều phản ứng
Phân biệt phản ứng tỏa nhiệt và thu nhiệt
Tính toán hiệu suất, thiết kế phản ứng trong công nghiệp
Ứng dụng vào đời sống: pin, thực phẩm, thuốc, vật liệu…

I. Định nghĩa Enthalpy phản ứng (ΔH)

ΔH là gì?

ΔH = H sản phẩm −H phản ứng

Nếu ΔH < 0: phản ứng tỏa nhiệt
Nếu ΔH > 0: phản ứng thu nhiệt

ΔH được đo trong điều kiện chuẩn (25°C, 1 atm), nên còn gọi là enthalpy chuẩn (ΔH⁰).

II. Công thức tính biến thiên Enthalpy chuẩn của phản ứng hóa học - ΔH chuẩn của phản ứng hóa học.

1. Công thức chuẩn sử dụng enthalpy tạo thành:

ΔH∘ =∑ΔH f∘(sản phẩm)− ∑ΔH f∘ (phản ứng)

Trong đó:

ΔH∘: enthalpy chuẩn của phản ứng
ΔH f∘: enthalpy tạo thành chuẩn của từng chất (kJ/mol)
∑: tổng theo hệ số phản ứng

Lưu ý:

Enthalpy tạo thành của các nguyên tố ở trạng thái chuẩn được quy ước bằng 0
Sử dụng hệ số phản ứng đúng tỉ lệ mol

2. Ví dụ minh họa – Cơ bản

Phản ứng đốt cháy methane:

CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O

Dữ liệu enthalpy tạo thành (kJ/mol):

CH₄ = –74,8
CO₂ = –393,5
H₂O (l) = –285,8
O₂ = 0 (vì là đơn chất ở trạng thái chuẩn)

Tính ΔH⁰:

ΔH∘=[(−393,5)+2(−285,8)]−[(−74,8)+0]

=(−393,5−571,6)−(−74,8)

= −965,1+74,8

= −890,3 kJ/mol

Phản ứng tỏa nhiệt mạnh → phù hợp làm nhiên liệu.

IV. Phương pháp khác tính enthalpy tạo thành của một chất : Định luật Hess.

Khi không có đầy đủ dữ liệu enthalpy tạo thành, ta dùng:

Định luật Hess:

Nếu một phản ứng có thể được biểu diễn bằng nhiều phản ứng trung gian, thì:

ΔH tổng = ∑ΔH các phản ứng phụ.

Mẹo nhớ:

Giống như tính nhiệt từ các đoạn đường → cộng hoặc trừ theo chiều.

Ví dụ minh họa – Nâng cao:

Cho biết:

C + O₂ → CO₂
ΔH₁ = –393,5 kJ
2CO + O₂ → 2CO₂
ΔH₂ = –566,0 kJ

Tính ΔH cho phản ứng:

2C + O2 → 2CO

Giải:

Đảo chiều PƯ 2: 2CO2 → 2CO + O2

⇒ ΔH = +566,0

Giữ nguyên PƯ 1 và nhân đôi:

2C + 2O2 → 2CO2

⇒ ΔH = 2 × (–393,5) = –787,0

Tổng ΔH = –787,0 + 566,0 = –221,0 kJ

V. Mẹo ghi nhớ công thức và giải nhanh Enthalpy phản ứng (ΔH)

“Sản – phản”: ΔH = Tổng H_sản phẩm – H_phản ứng

Ghi nhớ 0 cho nguyên tố chuẩn: O₂, N₂, H₂, C (graphit)... có ΔH⁰ = 0

Dùng sơ đồ năng lượng: Giúp áp dụng định luật Hess dễ dàng

Tập làm bài đốt cháy hydrocarbon: Dễ nhớ, thường gặp trong luyện thi

VI. Ứng dụng của Enthalpy phản ứng (ΔH) vào trong thực tiễn.

Công nghiệp năng lượng - ứng dụng Tính nhiệt lượng sinh ra từ đốt nhiên liệu

Thiết kế phản ứng hóa học - ứng dụng Ước tính hiệu suất và độ an toàn

Sản xuất vật liệu mới - ứng dụng Chọn phản ứng ít sinh nhiệt, ổn định

Dược phẩm – sinh học - ứng dụng Tính toán hấp thu – phân hủy thuốc trong cơ thể

VII. Kết luận

Công thức tính biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng (ΔH⁰) không chỉ là một công cụ trong bài kiểm tra, mà còn là chìa khóa mở ra hiểu biết sâu sắc về năng lượng trong phản ứng, ứng dụng vào hóa học công nghiệp, môi trường, y học, và kỹ thuật năng lượng.

Xem thêm:

Bài 13:

Bài tập chương 5: Năng Lượng hóa học.

Phản ứng tỏa nhiệt và phản ứng thu nhiệt - Hóa học 10 chân trời sáng tạo.

Công thức tính biến thiên Enthalpy chuẩn của phản ứng hóa học.

Hướng dẫn viết phương trình nhiệt hóa học từ sơ đồ biểu diễn biến thiên Enthalpy.

Hướng dẫn viết phương trình nhiệt hóa học tương ứng với sơ đồ biểu diễn biến thiên Enthalpy.

Enthalpy tạo thành của một chất - Nhiệt tạo thành của một chất.

Bài 14:

Tính biến thiên Enthalpy của phản ứng theo hệ số tỉ lượng - Hóa học 10 chân trời sáng tạo.

Tính biến thiên enthalpy của phản ứng theo năng lượng liên kết - Hóa Học 10 Chân trời sáng tạo.

Tính biến thiên enthalpy của phản ứng theo enthalpy tạo thành / theo nhiệt tạo thành.