Bài 14 Phản ứng hóa học và enthalpy I Phản ứng tỏa nhiệt và phản ứng thu nhiệt Các phản ứng hóa học khi xảy ra luôn kèm theo sự giải phóng hoặc hấp thụ năng lượng Năng lượng này gọi là năng lượng hóa[.]
Bài 14: Phản ứng hóa học enthalpy I Phản ứng tỏa nhiệt phản ứng thu nhiệt Các phản ứng hóa học xảy ln kèm theo giải phóng hấp thụ lượng Năng lượng gọi lượng hóa học - Phản ứng giải phóng lượng dạng nhiệt gọi phản ứng tỏa nhiệt Ví dụ: Cho vơi sống (CaO) tác dụng với nước sinh Ca(OH)2, phản ứng tỏa nhiều nhiệt CaO(s) + H2O(l) → Ca(OH)2(s) - Phản ứng hấp thụ lượng dạng nhiệt gọi phản ứng thu nhiệt Ví dụ: Nung đá vơi thu vơi sống khí CO2, phản ứng thu nhiệt CaCO3(s) → CaO(s) + CO2(g) - Các phản ứng kèm theo thay đổi lượng dạng nhiệt phổ biến tự nhiên + Phản ứng đốt cháy nhiên liệu (than, gỗm cồn, ), phản ứng tạo gỉ sắt, phản ứng oxi hóa glucose thể, + Phản ứng lị nung vơi, nung clinker xi măng, phản ứng thu nhiệt - Với phản ứng, điều kiện khác nhiệt độ, áp suất lượng nhiệt kèm theo khác - Để thuận tiện cho việc so sánh lượng nhiệt kèm theo, người ta sử dụng điều kiện chuẩn quy định sau: Điều kiện chuẩn điều kiện ứng với áp suất bar (đối với chất khí), nồng độ mol L-1 (đối với chất tan dung dịch) nhiệt độ thường chọn 298K (25oC) Lưu ý: Kí hiệu thể chất g (gas): chất khí s (solid): chất rắn l (liquid): chất lỏng aq (aqueous): chất tan nước II Enthalpy tạo thành biến thiên enthalpy phản ứng hóa học Enthalpy tạo thành chuẩn chất hóa học - Enthalpy tạo thành chuẩn (hay nhiệt tạo thành chuẩn) chất, kí hiệu Δf H0298 , lượng nhiệt kèm theo phản ứng tạo thành mol chất từ đơn chất dạng bền điều kiện chuẩn - Khi phản ứng tỏa nhiệt Δf H0298 < - Khi phản thu tỏa nhiệt Δf H0298 > Ví dụ 1: Ở điều kiện chuẩn, phản ứng mol Na (thể rắn) với 0,5 mol Cl2 (thể khí) thu mol NaCl (thể rắn) giải phóng 411,2 kJ nhiệt Biết rằng, điều kiện chuẩn, Na thể rắn bền Na thể lỏng; chlorine dạng phân tử Cl2 bền dạng nguyên tử Cl Ta nói enthalpy tạo thành NaCl rắn điều kiện chuẩn - 411,2 kJ mol-1 Phản ứng biểu diễn sau: Na(s) + Cl2(g) → NaCl(s) Δf H0298 = - 411,2 kJmol-1 Ví dụ 2: Ở điều kiện chuẩn, cần phải cung cấp 91,3 kJ nhiệt lượng cho trình 0,5 mol N2(g) phản ứng với 0,5 mol O2(g) để thu mol NO(g) Như vậy, enthalpy tạo thành chuẩn NO thể khí 91,3 kJmol-1 Phản ứng biểu diễn sau: 1 N2(s) + O2(g) → NO(g) 2 Δf H0298 = 91,3 kJmol-1 Lưu ý: Enthalpy tạo thành chuẩn đơn chất bền Ví dụ: Δf H0298 (Na(s)) = kJmol-1 Δf H0298 (Cl2(g)) = kJmol-1 Biến thiên enthalpy chuẩn phản ứng hóa học - Khái niệm: Biến thiên enthalpy chuẩn phản ứng hóa học, kí hiệu Δr H0298 lượng nhiệt (tỏa thu vào) phản ứng điều kiện chuẩn Ví dụ 1: Phản ứng đốt cháy ethanol (C2H5OH) tỏa nhiều nhiệt C2H5OH(l) + 3O2(g) → 2CO2(g) + 3H2O(l) Δr H0298 = -1368 kJmol-1 Như vậy, điều kiện chuẩn đốt cháy hoàn toàn mol C2H5OH, sản phẩm CO2(g) H2O(l), giải phóng lượng nhiệt 1368 kJ Lưu ý: Cũng phản ứng này, nước thể giá trị Δr H0298 khác Đây lí cần phải ghi rõ thể chất viết phương trình phản ứng có kèm theo giá trị Δr H0298 Ví dụ 2: Phản ứng nhiệt phân CuO phản ứng thu nhiệt: 2CuO(s) → Cu2O(s) + O2(g) Δr H0298 = 287,4 kJmol-1 Ở điều kiện chuẩn, để thu mol Cu2O(s) từ CuO(s), cần phải cung cấp 287,4 kJ nhiệt lượng Ví dụ 3: Phản ứng trung hòa NaOH HCl phản ứng tỏa nhiệt NaOH(aq) + HCl(aq) → NaCl(aq) + H2O(l) Δr H0298 = -57,9 kJmol-1 ... kJmol-1 Δf H0298 (Cl2(g)) = kJmol-1 Biến thiên enthalpy chuẩn phản ứng hóa học - Khái niệm: Biến thiên enthalpy chuẩn phản ứng hóa học, kí hiệu Δr H0298 lượng nhiệt (tỏa thu vào) phản ứng điều kiện