Bài 15 Ý nghĩa và cách tính biến thiên enthalpy phản ứng hóa học A/ Câu hỏi đầu bài Mở đầu trang 82 Hóa học 10 Cho hai phản ứng đốt cháy (1) C(s) + O2(g) → CO2(g) ∆r o 298H = 393,5 kJ (2) 2Al(s) + 3 2[.]
Bài 15: Ý nghĩa cách tính biến thiên enthalpy phản ứng hóa học A/ Câu hỏi đầu Mở đầu trang 82 Hóa học 10: Cho hai phản ứng đốt cháy: (1) C(s) + O2(g) → CO2(g) (2) 2Al(s) + O2(g) → Al2O3(s) ∆r H o298 = -393,5 kJ ∆ r H o298 = -1675,7 kJ Với khối lượng C Al, chất đốt cháy tỏa nhiều nhiệt hơn? Trả lời: Giả sử đốt cháy hoàn toàn gam C gam Al ta có: Đốt cháy hồn tồn mol C tỏa 393,5 kJ nhiệt lượng Nếu đốt cháy hoàn toàn 1 mol C tỏa 393,5 = 32,79 kJ nhiệt lượng 12 12 Đốt cháy hoàn toàn mol Al tỏa 1675,7 kJ nhiệt lượng Nếu đốt cháy hoàn toàn 1675,7 mol Al tỏa = 31,03 kJ nhiệt lượng 27 27 Vật với khối lượng C Al, đốt cháy C tỏa nhiều nhiệt B/ Câu hỏi I Ý nghĩa dấu giá trị biến thiên enthalpy phản ứng Câu hỏi trang 82 Hóa học 10: Xác định dấu ∆r H o298 phản ứng thể hai hình đây: Trả lời: Hình a) lượng hệ chất tham gia cao lượng hệ sản phẩm ⇒ Phản ứng diễn kèm theo giải phóng lượng dạng nhiệt ⇒ Phản ứng tỏa nhiệt Hình b) lượng hệ chất tham gia thấp lượng hệ sản phẩm ⇒ Phản ứng diễn kèm theo hấp thu lượng dạng nhiệt ⇒ Phản ứng thu nhiệt Luyện tập trang 83 Hóa học 10: Cho phản ứng: CH4(g) + H2O(l) → CO(g) + 3H2(g) ∆r H o298 = 249,9 kJ Ở điều kiện chuẩn, để thu gam H2, phản ứng cần hấp thu nhiệt lượng bao nhiêu? Trả lời: n H2 = = 0,5 mol CH ( g ) + H 2O ( l ) → CO ( g ) + 3H ( g ) mol mol Để đốt cháy mol CH4(g) cần hấp thu 249,9 kJ nhiệt lượng Vậy đốt cháy 1 mol CH4(g) cần hấp thu 249,9 = 41,65 kJ nhiệt lượng 6 Vận dụng trang 83 Hóa học 10: Giải thích để giữ ấm thể, trước lặn, người ta thường uống nước mắm cốt (là loại nước mắm chứa nhiều chất đạm) Trả lời: Nước mắm hỗn hợp muối với axit amin chuyển biến từ protein thịt cá qua trình thủy phân với tác nhân hệ enzim có sẵn ruột cá với loại vi khuẩn kị khí chịu mặn, nhờ men chất đạm từ cá cắt nhỏ thành axit amin giúp thể hấp thu trực tiếp dễ dàng Trong nước mắm cốt có chứa nhiều đạm giúp cung cấp lượng, giữ ấm thể Thực tế chứng minh trước lặn xuống nước uống nước mắm cốt giúp thể người lặn nóng lên, xuống nước khơng cịn thấy giá rét, tránh nguy cảm lạnh Nước mắm cốt giúp tăng sức, giữ ấm thể lặn xuống mực nước sâu Vận dụng trang 83 Hóa học 10: Khi đốt cháy tờ giấy hay đốt lò than, ta cần thực giai đoạn khơi mào nào? Trả lời: Khi đốt cháy tờ giấy hay đốt lò than, ta cần thực giai đoạn khơi mào cách nhóm lửa (đốt góc tờ giấy trước, đốt cháy góc lị than trước) Vận dụng trang 83 Hóa học 10: Vì nung vơi người ta phải xếp đá vơi lẫn với than lị? Trả lời: Khi nung vôi người ta phải xếp đá vôi lẫn với than lị vì: - Phản ứng đốt cháy than phản ứng tỏa nhiệt - Phản ứng nung vôi phản ứng thu nhiệt - Nhiệt tỏa trình đốt cháy than cung cấp cho q trình nung vơi Câu hỏi trang 84 Hóa học 10: Phản ứng đốt cháy cồn hay phản ứng nung vôi dễ thực hơn? Trả lời: Phản ứng đốt cháy cồn phản ứng tỏa nhiệt Phản ứng nung vôi phản ứng thu nhiệt Các phản ứng tỏa nhiệt thường diễn thuận lợi phản ứng thu nhiệt ⇒ Phản ứng đốt cháy cồn dễ thực Câu hỏi trang 84 Hóa học 10: CaSO4 thành phần thạch cao Biết rằng: 2CaSO4(s) → 2CaO(s) + 2SO2(g) + O2(g) có ∆r H o298 = 1000,6 kJ a) Phản ứng diễn thuận lợi hay khơng thuận lợi? b) Giải thích xây dựng, người ta sử dụng thạch cao để chế tạo vật liệu chịu nhiệt, chống cháy Trả lời: b) Phản ứng không thuận lợi có ∆r H o298 = 1000,6 kJ > Ở điều kiện chuẩn, phản ứng xảy đốt nóng (cung cấp nhiệt), dừng đốt nóng phản ứng dừng lại c) ∆r H o298 = 1000,6 kJ > nên cần cung cấp nhiệt lượng lớn thạch cao bị phân hủy ⇒ Thạch cao bền với nhiệt ⇒ Trong xây dựng, người ta sử dụng thạch cao để chế tạo vật liệu chịu nhiệt, chống cháy II Cách tính biến thiên enthalpy phản ứng Tính biến thiên enthalpy phản ứng theo enthalpy tạo thành Vận dụng trang 85 Hóa học 10: Cho biết: 2NaHCO3(s) → Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(l) ∆r H o298 = 91,6 kJ NaHCO3 có thành phần bột nở dùng để làm bánh Vì bảo quản, cần tránh để bột nở nơi có nhiệt độ cao? Trả lời: ∆r H o298 = 91,6 kJ > nên phản ứng thu nhiệt Khi gặp nhiệt độ cao bột nở NaHCO3 dễ dàng bị phân hủy Do bảo quản NaHCO3 cần tránh nơi có nhiệt độ cao Luyện tập trang 85 Hóa học 10: Tính ∆r H o298 phản ứng đốt cháy hoàn toàn mol chất C2H4(g), C2H6(g), CO(g) Biết sản phẩm thu thể khí Trả lời: C2H4(g) + 3O2(g) → 2CO2(g) + 2H2O(g) ∆r H o298 = × ∆f H o298 (CO2) + × ∆f H o298 (H2O) – × ∆f H o298 (C2H4) – × ∆f H o298 (O2) ∆r H o298 = × (-393,5) + × (-241,8) – × 52,4 – × = -1323 kJ C2H6(g) + O2(g) → 2CO2(g) + 3H2O(g) ∆r H o298 = × ∆f H o298 (CO2) + × ∆f H o298 (H2O) – × ∆f H o298 (C2H6) – ∆r H o298 = × (-393,5) + × (-241,8) – × (-84) CO (g) + × = -1428,4 kJ O2(g) → CO2(g) ∆r H o298 = × ∆f H o298 (CO2) – × ∆f H o298 (CO) – × ∆f H o298 (O2) × ∆f H o298 (O2) ∆r H o298 = × (-393,5) - × (-110,5) - × = -283 kJ 2 Tính biến thiên enthalpy phản ứng theo lượng liên kết Câu hỏi trang 85 Hóa học 10: Cho phản ứng sau điều kiện chuẩn: H-H(g) + F-F(g) → 2H-F(g) Tính lượng cần để phá vỡ liên kết H2, F2 lượng tỏa (theo kJ) hình thành liên kết HF cho phản ứng Trả lời: ∆r H o298 = EH-H + EF-F – 2.FH-F ∆r H o298 = 436 + 159 – 2.565 = -535 kJ Câu hỏi trang 86 Hóa học 10: Xác định số lượng loại liên kết phân tử trước sau phản ứng CH4 Cl2 Trả lời: Ta có phản ứng: Phân tử CH4 gồm liên kết C-H Phân tử Cl2 gồm liên kết Cl-Cl Phân tử CH3Cl gồm liên kết C-H liên kết C-Cl Phân tử HCl gồm liên kết H-Cl Luyện tập trang 86 Hóa học 10: Dựa vào lượng liên kết, tính ∆r H o298 phản ứng sau: a) Các phản ứng đốt cháy hoàn toàn mol chất C2H4, C2H6, H2 thể khí b) F2(g) + H2O(g) → 2HF(g) + O2(g) Dự đoán phản ứng thuận lợi hay không thuận lợi Trả lời: a) C2H4(g) + 3O2(g) → 2CO2(g) + 2H2O(g) ∆r H o298 = × Eb(C2H4) + × Eb(O2) – × Eb(CO2) – × Eb(H2O) ∆r H o298 = × (1EC=C + 4EC-H) + × EO=O – × 2EC=O – × × EO-H ∆r H o298 = × (611 + × 414) + × 489 – × 2× 736 – × × 464 = -1066 kJ < ⇒ Phản ứng thuận lợi C2H6(g) + O2(g) → 2CO2(g) + 3H2O(g) ∆r H o298 = × Eb(C2H6) + × Eb(O2) – × Eb(CO2) – × Eb(H2O) ∆r H o298 = × (1EC-C + 6EC-H) + × Eb(O2) – × 2EC=O – × × EO-H ∆r H o298 = × (347 + × 414) + × 498 – × × 736 – × × 464 = -1154 kJ < ⇒ Phản ứng thuận lợi H2(g) + O2(g) → H2O(g) ∆r H o298 = × Eb(H2) + ∆r H o298 = × EH-H + ∆r H o298 = × 436 + × Eb(O2) – × Eb(H2O) × Eb(O2) – × × EO-H × 498 – × × 464 = -243 kJ < ⇒ Phản ứng thuận lợi b) F2(g) + H2O(g) → 2HF(g) + O2(g) ∆r H o298 = × E(F2) + × E(H2O) - × E(HF) - × E(O2) ∆r H o298 = × EF-F + × × EO-H - × EH-F - × E(O2) ∆r H o298 = × 159 + × × 464 - × 565 - × 498 = -292 kJ < ⇒ Phản ứng thuận lợi Vận dụng trang 86 Hóa học 10: Phản ứng quang hợp phản ứng thu lượng dạng ánh sáng: 6CO2(g) + 6H2O(l) → C6H12O6 (s) + 6O2(g) Hãy tính xem cần phải cung cấp lượng dạng ánh sáng cho phản ứng quang hợp để tạo thành mol glucose C6H12O6(s), biết enthalpy tạo thành chuẩn chất -1271,1 kJ mol-1 Biến thiên enthalpy tạo thành chuẩn chất khác tra phụ lục Trả lời: Để tạo thành mol glucose C6H12O6(s) ta có 6CO2(g) + 6H2O(l) → C6H12O6(s) + 6O2(g) ∆r H o298 = × ∆f H o298 (C6H12O6) + × ∆f H o298 (O2) – × ∆f H o298 (CO2) – × ∆f H o298 (H2O) ∆r H o298 = × (-1271,1) + × – × (-393,5) – × (-285,8) = 2804,7 kJ Vậy cần phải cung cấp lượng 2804,7 kJ dạng ánh sáng cho phản ứng quang hợp để tạo thành mol glucose C6H12O6(s) Bài tập Bài trang 87 Hóa học 10: Joseph Priestly (Dơ-sép Prits-li) điều chế oxygen vào năm 1774 cách nung nóng HgO(s) thành Hg(l) O2(g) Tính lượng nhiệt cần thiết (kJ, điều kiện chuẩn) để điều chế mol O2 theo phương pháp Biết ∆f H o298 (HgO(s)) = -90,5 kJ mol-1 Trả lời: 2HgO(s) → 2Hg(l) O2(g) ∆r H o298 = 2.∆f H o298 (Hg(l)) + ∆f H o298 (O2(g)) – 2.∆f H o298 (HgO(s)) ∆r H o298 = 2.0 + – 2.(-90,5) = 181 kJ Vậy để điều chế mol O2 theo phương pháp cần cung cấp 181 kJ nhiệt lượng Bài trang 87 Hóa học 10: Tính ∆r H o298 cho phản ứng sau dựa theo lượng liên kết CH4(g) + X2(g) → CH3X(g) + HX(g) Với X = F, Cl, Br, I Liên hệ mức độ phản ứng (dựa theo ∆f H o298 ) với tính phi kim (F > Cl > Br > I) Tra giá trị lượng liên kết Phụ lục Trả lời: CH4(g) + F2(g) → CH3F(g) + HF(g) ∆r H o298 = Eb(CH4) + Eb(F2) – Eb(CH3F) – Eb(HF) ∆r H o298 = 4EC-H + EF-F – (3EC-H + EC-F) – EH-F ∆r H o298 = 4.414 + 159 – (3.414 + 485) – 565 = -477 kJ CH4(g) + Cl2(g) → CH3Cl(g) + HCl(g) ∆r H o298 = Eb(CH4) + Eb(Cl2) – Eb(CH3Cl) – Eb(HCl) ∆r H o298 = 4EC-H + ECl-Cl – (3EC-H + EC-Cl) – EH-Cl ∆r H o298 = 4.414 + 243 – (3.414 + 339) – 431 = -113 kJ CH4(g) + Br2(g) → CH3Br(g) + HBr(g) ∆r H o298 = Eb(CH4) + Eb(Br2) – Eb(CH3Br) – Eb(HBr) ∆r H o298 = 4EC-H + EBr-Br – (3EC-H + EC-Br) – EH-Br ∆r H o298 = 4.414 + 193 – (3.414 + 276) – 364 = -33 kJ CH4(g) + I2(g) → CH3I(g) + HI(g) ∆r H o298 = Eb(CH4) + Eb(I2) – Eb(CH3I) – Eb(HI) ∆r H o298 = 4EC-H + EI-I – (3EC-H + EC-I) – EH-I ∆r H o298 = 4.414 + 151 – (3.414 + 240) – 297 = 28 kJ Theo chiều giảm dần tính phi kim (F > Cl > Br > I) ∆f H o298 phản ứng tăng dần ⇒ Tính phi kim mạnh, phản ứng diễn thuận lợi Bài 3* trang 87 Hóa học 10: Khi đun bếp than, củi, để đun nấu nhanh hơn, người ta thường dùng quạt để thổi thêm khơng khí vào bếp Cách làm có làm thay đổi biến thiên enthalpy chuẩn phản ứng C(s) + O2(g) → CO2(g) khơng? Giải thích Trả lời: Khi đun bếp than, củi, để đun nấu nhanh hơn, người ta thường dùng quạt để thổi thêm khơng khí vào bếp (cung cấp thêm O2) giúp phản ứng diễn nhanh hơn, C cháy hoàn toàn Tuy nhiên cách làm không làm thay đổi biến thiên enthalpy chuẩn phản ứng ∆r H o298 = ∆f H o298 (CO2(g)) - ∆f H o298 (C(s)) – 3.∆f H o298 (O2(g)) Enthalpy tạo thành chuẩn đơn chất ⇒ ∆r H o298 không phụ thuộc vào ∆f H o298 (O2(g)) ... = × Eb(C2H4) + × Eb(O2) – × Eb(CO2) – × Eb(H2O) ∆r H o298 = × (1EC=C + 4EC-H) + × EO=O – × 2EC=O – × × EO-H ∆r H o298 = × (611 + × 414) + × 489 – × 2× 736 – × × 464 = -106 6 kJ < ⇒ Phản ứng thuận... o298 = × Eb(C2H6) + × Eb(O2) – × Eb(CO2) – × Eb(H2O) ∆r H o298 = × (1EC-C + 6EC-H) + × Eb(O2) – × 2EC=O – × × EO-H ∆r H o298 = × (347 + × 414) + × 498 – × × 736 – × × 464 = -1154 kJ < ⇒ Phản... ∆f H o298 (O2(g)) – 2.∆f H o298 (HgO(s)) ∆r H o298 = 2.0 + – 2.(-90,5) = 181 kJ Vậy để điều chế mol O2 theo phương pháp cần cung cấp 181 kJ nhiệt lượng Bài trang 87 Hóa học 10: Tính ∆r H o298