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 năng lượng liên kết – Hóa học 10 chân trời sáng tạo Nhiệt phản ứng hay biến thiên enthalpy của...

Tính biến thiên Enthalpy của phản ứng theo năng lượng liên kết – Hóa học 10 chân trời sáng tạo

Nhiệt phản ứng hay biến thiên enthalpy của phản ứng(ΔH) cho biết một phản ứng giải phóng hay hấp thụ bao nhiêu năng lượng. Khi không có bảng enthalpy tạo thành, học sinh có thể dùng năng lượng liên kết (bond energy) để tính gần đúng:

Giúp dự đoán chiều phản ứng (tỏa hay thu nhiệt)
Tính toán năng lượng liên quan đến đốt cháy, tổng hợp, phân hủy
Ứng dụng trong thiết kế phản ứng hóa học, sinh học và vật liệu

I. Lý thuyết trọng tâm phải ghi nhớ.

1. Năng lượng liên kết là gì?

Năng lượng liên kết (E) là năng lượng cần thiết để phá vỡ một mol liên kết hóa học trong pha khí ở điều kiện tiêu chuẩn (25°C, 1 atm).

→ Mỗi liên kết (C–H, O=O, H–H...) có một giá trị E riêng, đo bằng kJ/mol.

2. Công thức tính ΔH của phản ứng:

ΔH=∑E phá vở −∑E hình thành

E phá vỡ (chất phản ứng): năng lượng cần để bẻ gãy liên kết cũ

E hình thành (sản phẩm): năng lượng giải phóng khi hình thành liên kết mới

Phản ứng tỏa nhiệt → ΔH < 0

Phản ứng thu nhiệt → ΔH > 0

2.Một số năng lượng liên kết thường gặp (kJ/mol):

Liên kết: H–H → E (kJ/mol):436

Liên kết: O=O → E (kJ/mol):498

Liên kết: C–H → E (kJ/mol):412

Liên kết: C=O → E (kJ/mol):799

Liên kết: O–H → E (kJ/mol):463

Liên kết: Cl–Cl → E (kJ/mol):243

Liên kết: H–Cl → E (kJ/mol):431

II. Ví dụ minh họa

✅ Ví dụ 1: Phản ứng tỏa nhiệt

H2(g) + Cl2(g) → 2HCl(g)

Dữ liệu năng lượng liên kết:

E(H–H) = 436 kJ/mol
E(Cl–Cl) = 243 kJ/mol
E(H–Cl) = 431 kJ/mol

Áp dụng công thức: ΔH=[436+243]−[2×431]=679−862=−183 kJ

Phản ứng tỏa ra 183 kJ năng lượng

Ví dụ 2: Phản ứng thu nhiệt

N2 + O2 → 2NO

E(N≡N) = 946, E(O=O) = 498, E(N=O) = 607

ΔH=[946+498]−[2×607]=1444−1214=+230 kJ

Phản ứng thu vào 230 kJ năng lượng

Ví dụ - dạng thi THPT Quốc gia.

Cho phản ứng: CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O

Dữ liệu:

E(C–H) = 412 kJ/mol
E(O=O) = 498
E(C=O) (trong CO₂) = 799
E(O–H) = 463

Phân tích liên kết:

Phá vỡ: 4×(C–H) + 2×(O=O) = 4×412 + 2×498 = 1648 + 996 = 2644
Tạo mới: 2×(C=O) + 4×(O–H) = 2×799 + 4×463 = 1598 + 1852 = 3450

ΔH=2644−3450=−806 kJ

Phản ứng tỏa nhiệt 806 kJ

III. Mẹo ghi nhớ nhanh.

“Phá cũ – tạo mới” → Cứ nhớ: phá vỡ liên kết cũ – tạo liên kết mới

Đơn vị chuẩn → Tất cả giá trị phải dùng kJ/mol

Chất khí → dùng bond energy, Vì bond energy được đo ở pha khí

Luôn nhân hệ số mol → Cẩn thận nếu có nhiều phân tử hoặc nhiều liên kết trong một phân tử

Ghi sơ đồ phân tích → Vẽ cấu trúc Lewis giúp đếm liên kết dễ hơn

IV. Ứng dụng xác định biến thiên enthalpy của phản ứng dựa vào năng lượng liên kết vào trong thực tiễn cuộc sống.

Nhiên liệu – năng lượng → Ứng dụng: Dự đoán hiệu suất nhiệt của xăng, gas, hydro, biogas…

Hóa sinh học → Ứng dụng: Hiểu năng lượng phản ứng enzym, tổng hợp ATP, phân giải thức ăn.

Công nghiệp hóa học → Ứng dụng:Tính toán nhiệt lượng để lựa chọn phản ứng hiệu quả.

Hóa học môi trường → Ứng dụng:Tính năng lượng CO₂ sinh ra, hiệu quả cháy sạch.

Thiết kế vật liệu năng lượng mới → Ứng dụng: Dự đoán phản ứng trong pin, tế bào nhiên liệu…

V. Kết luận

Xác định tính biến thiên enthalpy của phản ứng theo năng lượng liên kết là phương pháp gần đúng nhưng cực kỳ hữu ích khi không có dữ liệu nhiệt tạo thành.

Giúp học sinh làm bài tập, dự đoán chiều phản ứng
Rèn luyện kỹ năng phân tích cấu trúc phân tử
Ứng dụng linh hoạt trong hóa học – sinh học – môi trường – năng lượng.

Công thức tính ΔH - biến thiên enthalpy của phản ứng theo năng lượng liên kết là một phương pháp gần đúng, hữu ích khi không có dữ liệu enthalpy tạo thành.

Phù hợp với bài tập đốt cháy, phản ứng đơn giản, hoặc các bài liên quan đến năng lượng liên kết đã cho.

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.