Giải sgk hóa học 10 – chân trời sáng tạo bài (14)

Bài 13: Enthalpy tạo thành biến thiên enthalpy phản ứng hóa học A/ Câu hỏi đầu Mở đầu trang 80 Hóa học 10: Hầu phản ứng hóa học q trình chuyển thể chất kèm theo thay đổi lượng Trong ví dụ có phản ứng xảy với thay đổi lượng Theo em, phản ứng có kèm theo thay đổi lượng dạng nhiệt đóng vai trị đời sống? Trả lời: Các phản ứng kèm theo thay đổi lượng phổ biến như: phản ứng đốt nhiên liệu, phản ứng tạo gỉ sắt, phản ứng lò nung vơi … Trong nhiều phản ứng đem lại lợi ích quan trọng, gắn liền với sống như: - Phản ứng đốt cháy than tỏa lượng nhiệt lớn giúp đun nấu sưởi ấm - Phản ứng nhiệt nhôm tỏa lượng nhiệt lớn ứng dụng để hàn đường ray, hàn nối kim loại đồng, hàn thép không gỉ, gang … B/ Câu hỏi Phản ứng tỏa nhiệt Câu hỏi trang 81 Hóa học 10: Viết phương trình hóa học phản ứng xảy Hình 13.1 nêu nhận xét thay đổi nhiệt phản ứng Trả lời: - Phương trình hóa học phản ứng nhiệt nhôm để hàn đường ray: t  Al2O3 + 2Fe 2Al + Fe2O3  - Nhận xét thay đổi nhiệt: Phản ứng nhiệt nhôm tỏa nhiệt lớn (trên 500oC), làm nóng chảy hỗn hợp sắt sinh từ phản ứng lấp đầy khe hở Câu hỏi trang 81 Hóa học 10: Thực thí nghiệm Nêu tượng xảy Rút kết luận thay đổi nhiệt độ chất lỏng cốc Giải thích Thí nghiệm 1: Sự thay đổi nhiệt độ vôi sống phản ứng với nước Dụng cụ thiết bị: Cốc chịu nhiệt 500 mL, cân, nhiệt kế, đũa thủy tinh, giá đỡ nhiệt kế Hóa chất: Vơi sống (CaO), nước cất Tiến hành: Bước 1: Cho khoảng 25 mL nước cất vào cốc chịu nhiệt, đặt bầu nhiệt kế vào lòng chất lỏng (Hình 13.2a), ghi nhận giá trị nhiệt độ Bước 2: Cân khoảng 5g CaO Cho nhanh CaO vào cốc, bắt đầu bấm ghi nhận nhiệt độ, đồng thời dùng đũa thủy tinh khuấy nhẹ (Hình 13.2b) Bước 3: Ghi nhận giá trị nhiệt độ sau khoảng phút Trả lời: - Hiện tượng: + Ở bước 1, ghi nhận giá trị nhiệt kế khoảng 25oC + Ở bước 2, CaO màu trắng tan nước, nhiệt độ tăng dần trên nhiệt kế + Sau phút ghi nhận giá trị nhiệt kế khoảng 50oC - Kết luận: Nhiệt độ chất lỏng cốc tăng lên từ 25oC đến 50oC - Giải thích: CaO phản với nước theo phương trình: CaO + H2O → Ca(OH)2 Phản ứng tỏa nhiệt nên làm nhiệt độ chất lỏng cốc tăng Luyện tập trang 81 Hóa học 10: Hãy nêu tượng trình: đốt cháy than, ethanol khơng khí Nhiệt độ môi trường xung quanh thay đổi nào? Trả lời: - Hiện tượng: Cả than ethanol cháy khơng khí, nhiên ethanol dễ cháy hồn tồn - Phương trình hóa học: t  CO2 + Đốt cháy than: C + O2  t  2CO2 + 3H2O + Đốt cháy ethanol: C2H6O + 3O2  - Cả hai trình làm nhiệt độ môi trường xung quanh tăng lên Phản ứng thu nhiệt Câu hỏi trang 82 Hóa học 10: Khi thả viên vitamin C sủi vào cốc nước Hình 13.3, em dự đoán thay đổi nhiệt độ nước cốc Trả lời: Dự đoán thay đổi nhiệt độ nước cốc: Khi thả viên vitamin C sủi vào cốc nước, viên C sủi tan, thấy nước cốc mát Câu hỏi trang 82 Hóa học 10: Trong phản ứng nung đá vơi (CaCO3), ngừng cung cấp nhiệt, phản ứng có tiếp tục xảy không? Trả lời: Phản ứng nung đá vôi (CaCO3) phản ứng thu nhiệt, ngừng cung cấp nhiệt phản ứng không tiếp tục xảy Câu hỏi trang 82 Hóa học 10: Thực thí nghiệm Nêu tượng trước sau đốt nóng hỗn hợp Nếu ngừng đốt nóng phản ứng có xảy khơng? Thí nghiệm 2: Nhiệt phân potassium chlorate Dụng cụ thiết bị: Đèn cồn, ống nghiệm chịu nhiệt, nút cao su có gắn ống dẫn khí, chậu thủy tinh, bình tam giác, giá sắt Hóa chất: Potassium chlorate (KClO3), manganese dioxide (MnO2) Tiến hành: Bước 1: Trộn khoảng g tinh thể KClO3 nghiền nhỏ với g MnO2 Cho hỗn hợp vào ống nghiệm chịu nhiệt, khô Đậy ống nghiệm vào nút có gắn ống dẫn khí Lắp hệ thống Hình 13.4 Quan sát tượng Bước 2: Dùng đèn cồn hơ nóng nửa đáy ống nghiệm, sau đun tập trung phần có chứa hóa chất Quan sát tượng Phương trình hóa học phản ứng: t  3O2(g) + 2KCl(s) 2KClO3(s)  Trả lời: - Hiện tượng: + Trước đốt nóng hỗn hợp khơng có tượng xảy + Sau đốt nóng, thấy hỗn hợp chất rắn ống nghiệm bị phân hủy, có bọt khí lên đẩy nước khỏi bình tam giác - Nếu ngừng đốt nóng phản ứng dừng lại, khí khơng sinh thêm Biến thiên enthalpy chuẩn phản ứng Câu hỏi trang 83 Hóa học 10: Biến thiên enthalpy chuẩn phản ứng hóa học xác định điều kiện nào? Trả lời: Biến thiên enthalpy chuẩn phản ứng hóa học xác định điều kiện chuẩn: Áp suất bar (đối với chất khí), nồng độ mol/L (đối với chất tan dung dịch) thường chọn nhiệt độ 25oC (hay 298K) Câu hỏi trang 82 Hóa học 10: Phương trình nhiệt hóa học cho biết thơng tin phản ứng hóa học Trả lời: Phương trình nhiệt hóa học cho biết: - Nhiệt phản ứng (nhiệt lượng tỏa hay thu vào phản ứng), cụ thể: ∆rH > 0: Phản ứng thu nhiệt ∆rH < 0: Phản ứng tỏa nhiệt - Trạng thái chất đầu (cđ) sản phẩm (sp), cụ thể: (s): rắn (aq): dung dịch (l): lỏng (g): khí Ví dụ: t  CO (g) + 3H2 (g) CH4 (g) + H2O (l)  ∆ r Ho298 = 250 kJ Luyện tập trang 82 Hóa học 10: Cho hai phương trình nhiệt hóa học sau: t  CO(g) + H2(g) C(s) + H2O(g)  ∆ r Ho298 = +131,25 kJ CuSO4 (aq) + Zn(s) → ZnSO4(aq) + Cu(s) (1) ∆ r Ho298 = -231,04 kJ (2) Trong hai phản ứng trên, phản ứng thu nhiệt, phản ứng tỏa nhiệt? Trả lời: Phản ứng (1) thu nhiệt ∆ r Ho298 = +131,25 kJ > Phản ứng (2) tỏa nhiệt ∆ r Ho298 = -231,04 kJ < Enthalpy tạo thành (nhiệt tạo thành) Câu hỏi trang 84 Hóa học 10: Phân biệt enthalpy tạo thành chất biến thiên enthalpy phản ứng Lấy ví dụ minh họa Trả lời: Enthalpy tạo thành chất Enthalpy phản ứng - Nhiệt lượng tỏa hay thu vào - Nhiệt lượng tỏa hay thu vào phản phản ứng tạo thành mol chất từ ứng điều kiện áp suất không đổi đơn chất dạng bền vững nhất, điều kiện xác định - Các chất tham gia phải dạng đơn - Sản phẩm hay nhiều chất, chất bền nhất, sản phẩm thu chất tham gia dạng đơn chất có chất hợp chất - Kí hiệu: ∆fH - Kí hiệu: ∆rH Ví dụ: Ví dụ: t  CO2 (g) C (graphite) + O2(g)  t  CO(g) + H2(g) C(s) + H2O(g)  ∆ f Ho298 (CO2, g) = -393,50 kJ/mol ∆ r Ho298 = +131,25 kJ Carbon dạng graphite, oxygen dạng phân tử khí dạng đơn chất bền carbon oxygen Chú ý: Enthalpy tạo thành hợp chất enthalpy phản ứng tạo thành mol chất từ đơn chất bền Câu hỏi trang 84 Hóa học 10: Cho phản ứng sau: t  SO2(g) S(s) + O2(g)  ∆ f Ho298 (SO2, g) = -296,80 kJ/mol Cho biết ý nghĩa giá trị ∆ f Ho298 (SO2, g) Trả lời: ∆ f Ho298 (SO2, g) = -296,80 kJ/mol lượng nhiệt tỏa tạo mol SO2(g) từ đơn chất trạng thái bền điều kiện chuẩn (sulfur trạng thái rắn, oxygen dạng phân tử khí dạng đơn chất bền sulfur oxygen) Câu hỏi 10 trang 84 Hóa học 10: Hợp chất SO2(g) bền hay bền mặt lượng so với đơn chất bền S(s) O2(g) Trả lời: ∆ f Ho298 (SO2, g) = -296,80 kJ/mol < ⇒ Hợp chất SO2(g) bền mặt lượng so với đơn chất bền S(s) O2(g) Câu hỏi 11 trang 84 Hóa học 10: Từ Bảng 13.1 liệt kê phản ứng có enthalpy tạo thành dương (lấy nhiệt từ mơi trường) Trả lời: Các phản ứng có enthalpy tạo thành dương (lấy nhiệt từ môi trường): Phản ứng tạo thành chất: C2H2(g), C2H4(g), C6H6(l), CS2(aq), HI(g), N2O(g), N2O4(g), NO(g), NO2(g) Luyện tập trang 84 Hóa học 10: Em xác định enthalpy tạo thành theo đơn vị (kcal) chất sau: Fe2O3(s), NO(g), H2O(g), C2H5OH(l) Cho biết 1J = 0,239 cal Trả lời: 1J = 0,239 cal ⇒ kJ = 0,239 kcal ∆ f Ho298 (Fe2O3, s) = -825,50 kJ/mol = -825,50 × 0,239 kcal/mol = -197,2945 kcal/mol ∆ f Ho298 (NO, g) = +90,29 kJ/mol = +90,29 × 0,239 kcal/mol = +21,5793 kcal/mol ∆ f Ho298 (H2O, g) = -241,82 kJ/mol = -241,82 × 0,239 kcal/mol = -57,795 kcal/mol ∆ f Ho298 (C2H5OH, l) = -277,63 kJ/mol = -277,63 × 0,239 kcal/mol = -66,354 kcal/mol Ý nghĩa dấu giá trị ∆ r Ho298 Câu hỏi 12 trang 85 Hóa học 10: Quan sát Hình 13.5, mơ tả sơ đồ biểu diễn biến thiên enthalpy phản ứng Nhận xét giá trị ∆ f Ho298 (sp) so với ∆ f Ho298 (cđ) Trả lời: Biến thiên enthalpy phản ứng: ∆ r Ho298 = -111,68 kJ < ∆ f Ho298 (sp) < ∆ f Ho298 (cđ) Câu hỏi 13 trang 85 Hóa học 10: Vận dụng để vẽ sơ đồ biểu diễn biến thiên enthalpy phản ứng nhiệt phân CaCO3 Ví dụ Trả lời: t  CaO(s) + CO2(g) CaCO3(s)  ∆ r Ho298 = +178,49 kJ Sơ đồ biểu diễn biến thiên enthalpy phản ứng nhiệt phân CaCO3 Câu hỏi 14 trang 85 Hóa học 10: Cho hai phương trình nhiệt hóa học sau: CO(g) + O2(g) → CO2(g) H2(g) + F2(g) → 2HF(g) ∆ r Ho298 = -283,00 kJ (1) ∆ r Ho298 = -546,00 kJ (2) So sánh nhiệt hai phản ứng (1) (2) Phản ứng xảy thuận lợi hơn? Trả lời: Nhiệt phản ứng (2) (∆ r Ho298 = -546,00 kJ) âm nhiệt phản ứng (1) (∆ r Ho298 = 283,00 kJ) ⇒ Phản ứng (2) xảy thuận lợi Vận dụng trang 86 Hóa học 10: Hãy làm cho nhà em bong với hỗn hợp baking soda (NaHCO3) giấm (CH3COOH) Hỗn hợp tạo lượng lớn bọt Phương trình nhiệt hóa học phản ứng: NaHCO3(s) + CH3COOH(aq) → CH3COONa(aq) + CO2(g) + H2O(l) ∆ r Ho298 = 94,30kJ Phản ứng tỏa nhiệt hay thu nhiệt? Vì sao? Tìm ứng dụng khác phản ứng Trả lời: NaHCO3(s) + CH3COOH(aq) → CH3COONa(aq) + CO2(g) + H2O(l) ∆ r Ho298 = 94,30kJ - Phản ứng thu nhiệt ∆ r Ho298 = 94,30kJ > - Một số ứng dụng khác phản ứng trên: Thông bồn cầu, vệ sinh máy giặt, khử mùi, tẩy trắng quần áo … Bài tập Bài tập trang 86 Hóa học 10: Phương trình nhiệt hóa học nitrogen oxygen sau: N2(g) + O2(g) → 2NO(g) ∆ r Ho298 = +180 kJ Kết luận sau đúng? A Nitrogen oxygen phản ứng mạnh nhiệt độ thấp B Phản ứng tỏa nhiệt C Phản ứng xảy thuận lợi điều kiện thường D Phản ứng hóa học xảy có hấp thụ nhiệt từ mơi trường Trả lời: Đáp án là: D ∆ r Ho298 = +180 kJ > ⇒ Phản ứng hóa học xảy có hấp thụ nhiệt từ mơi trường Bài tập trang 86 Hóa học 10: Biến thiên enthalpy phản ứng ghi sơ đồ Kết luận sau đúng? A Phản ứng tỏa nhiệt B Năng lượng chất tham gia phản ứng nhỏ lượng chất sản phẩm C Biến thiên enthalpy phản ứng a kJ/mol D Phản ứng thu nhiệt Trả lời: Đáp án A Phản ứng có biến thiên enthalpy ∆ r Ho298 = -a kJ < ⇒ Phản ứng tỏa nhiệt Bài tập trang 86 Hóa học 10: Đồ thị sau thể thay đổi nhiệt độ dung dịch hydrochloric acid cho vào dung dịch sodium hydroxide tới dư? Trả lời: Đáp án là: A Phản ứng hydrochloric acid (HCl) sodium hydroxide (NaOH) phản ứng tỏa nhiệt (∆ r Ho298 = -57,3 kJ) Khi hydrochloric acid (HCl) phản ứng với sodium hydroxide (NaOH) nhiệt độ tăng dần Đến phản ứng kết thúc, nhiệt độ giảm dần để cân với nhiệt độ mơi trường Bài tập trang 86 Hóa học 10: Cho phương trình nhiệt hóa học sau: NaOH(aq) + HCl(aq) → NaCl(aq) + H2O(l) Vẽ sơ đồ biểu diễn biến thiên enthalpy phản ứng Trả lời: Sơ đồ biểu diễn biến thiên enthalpy phản ứng: ∆ r Ho298 = -57,3 kJ  ... nhiệt độ 25oC (hay 298K) Câu hỏi trang 82 Hóa học 10: Phương trình nhiệt hóa học cho biết thơng tin phản ứng hóa học Trả lời: Phương trình nhiệt hóa học cho biết: - Nhiệt phản ứng (nhiệt lượng... thường D Phản ứng hóa học xảy có hấp thụ nhiệt từ môi trường Trả lời: Đáp án là: D ∆ r Ho298 = +180 kJ > ⇒ Phản ứng hóa học xảy có hấp thụ nhiệt từ mơi trường Bài tập trang 86 Hóa học 10: Biến thiên... -231,04 kJ < Enthalpy tạo thành (nhiệt tạo thành) Câu hỏi trang 84 Hóa học 10: Phân biệt enthalpy tạo thành chất biến thiên enthalpy phản ứng Lấy ví dụ minh họa Trả lời: Enthalpy tạo thành chất Enthalpy