bài giảng hóa đại cương phần nhiệt động hóa học

1.Nhiệt phản ứng đẳng tích và đẳng áp:

 Hiệu ứng nhiệt của một phản ứng hay

nhiệt phản ứng là lượng nhiệt được phát ra hay thu vào trong một phản ứng hóa học.

0ΔUH 

 Quy ước:

Xem phản ứng: mA + mB pC + qD

 Nhiệt tạo thành của một chất (sinh nhiệt)

Nhiệt tạo thành của một chất là lượng nhiệt được phát ra hay thu vào trong phản ứng tạo thành một phân tử gam chất đó từ các đơn chất.

C (than chì) + O2(k) CO2(k) =-94,05kal/mol2H2(k) + O2(k) 2H2O(l) =-136,6kcal

H2(k) +1/2 O2(k) H2O(l) = - 68,3kcal/mol

oK

 Nhiệt đốt cháy của một chất (thiêu nhiệt):

Nhiệt đốt cháy của một chất là lượng nhiệt phát ra hay thu vào trong phản ứng đốt cháy một mol

chất đó bằng oxy phân tử lấy đủ để tạo thành các sản phẩm ở dạng bền vững nhất ở điều kiện chuẩn.

Ví dụ:

CH4(k)+2O2(k) CO2(k)+2H2O =-212,80kcal/mol

 Năng lượng liên kết:

Năng lượng liên kết giữa 2 nguyên tử A-B là năng lượng cần thiết để chặt đứt liên kết A-B.ký hiệu EA-B.



 Mối liên hệ giữa hiệu ứng nhiệt của một phản ứng với sinh nhiệt, thiêu nhiệt, năng lượng liên kết:

=Tổng sinh nhiệt sp – Tổng sinh nhiệt chất th.gia

= Tổng năng lượng đứt – tổng năng lượng ráp

Ghi chú:

Sinh nhiệt của đơn chất có giá trị = 0

ΔUH

Bài tập 1:(Ví dụ trang 68)

Xác định hiệu ứng của phản ứng: Al2O3(r) + 3 SO3(k) Al2(SO4)3(r) Biết:

Al2O3(r) SO3(k) Al2(SO4)3(r)Sinh nhiệt

(kcal/mol)

-399,1 - 94,5 - 821,0

ĐS: -138,4 kcal

Bài tập 1A:

Xác định hiệu ứng của phản ứng: Al2O3(r) + 3 SO3(k) Al2(SO4)3(r) Biết:

SO3(k) Al2(SO4)3(r)Sinh nhiệt

(kcal/mol)

- 94,5 - 821,0

o Biết thiêu nhiệt của nhôm ở đktc là -199,55

kcal/mol

Bài tập 2:(Ví dụ 1 trang 68)

Xác định hiệu ứng của phản ứng đốt

cháy glucose ở điều kiện tiêu chuẩn Biết:

CO2(k) H2O(l)

Sinh nhiệt (kcal/mol)

ĐS: - 672,8 kcal

Bài tập 3:(Ví dụ 2 trang 68)

Xác định hiệu ứng nhiệt của phản ứng

thủy phân ure thành CO2 và NH3 Biết:

H2O(l) CO2(dd)

Sinh nhiệt (kcal/mol)

-76,3 -68,3 -98,7 -19,3

ĐS: 7,3 kcal

Bài tập 4:(Ví dụ trang 69)

Xác định hiệu ứng của phản ứng:

2 CO(k) + 4 H2(k) H2O(l) + C2H5OH Biết:

oC

Bài tập 5:

 Tính năng lượng liên kết O-H trong phân tử nước Biết:

 Sinh nhiệt của H2O(h) là -57,8 kcal/mol.

 Năng lượng liên kết: EH-H = 104,2 kcal/mol EO=O= 117,0 kcal/mol ĐS: 110,25 kcal/mol

Bài tập 6:

 Tính năng lượng liên kết C=C trong phân tử C2H4 Biết:

 Sinh nhiệt chuẩn của C2H4 = 12,5 (kcal/mol).

 Nhiệt chuyển trạng thái

C(r) C(k) = 171,5 kcal/mol.Năng lượng liên kết: EH-H = 104,2 kcal/mol

EC-H = 99,0 kcal/mol ĐS: 142,9 kcal/mol



Bài tập 7:

Tính hiệu ứng nhiệt của phản ứng hydrô hóa etylen: CH2=CH2 + H2 C2H6 Biết năng lượng liên kết:

EC=C EC-H EH-H EC-CNăng lượng

liên kết

(kcal/mol) 142,5 99 104,2 78,0

ĐS: - 29,3 kcal

1.Entropi của một chất:

 Entropi là thước đo mức độ hỗn độn của vật chất, ký hiệu S.

 Trạng thái vật chất ít hỗn độn thì giá trị của S càng nhỏ

 Trạng thái vật chất càng nhiều hỗn độn thì giá trị của S càng lớn

2 Biến thiên entropi của phản ứng:

= Tổng S(sản phẩm ) – tổng S(chất tham gia)



1.Năng lượng tự do của một chất: (hay thế đẳng áp đẳng nhiệt)

G = H- TS.

 Biến thiên năng lượng tự do  Biến thiên anthalpi

Biến thiên entropi

2 Biến thiên năng lượng tự do:

<0 Phản ứng tự xảy ra theo chiều đang xét >0 Phản ứng khộng tự xảy ra theo chiều đang xét.

= 0 Phản ứng đang xét là phản ứng thuận nghịch, ở thời điểm đang xét phản ứng đạt trạng thái cân bằng.

ΔUG

Bài tập 8:

Cho phản ứng: CaCO3 CaO + CO2

CaCO3 CaO CO2Sinh nhiệt

-288,5 -151,9 -94,1 Entropi So

(cal/mol.oK)

22,2 9,5 51,1

 Xác định chiều tự xảy của phản ứng (ở đktc).

 Xác định nhiệt độ tại đó CaCO3 bị phân hủy?

Bài tập 9:

Tính biến thiên năng lượng tự do chuẩn: ( của pứ)

Fumarat + H2O maleatBiết:

Fumarat H2O MaleatNăng lương tự do

Bài tập 3.6 trang 81:

Tính sinh nhiệt của Ca(OH)2, Biết hiệu ứng nhiệt của phản ứng:

CaO + H2O Ca(OH)2 Biết:

CaO H2OSinh nhiệt

(kcal/mol)

-151,8 -68,3

ĐS: -235,36 kcal

(kcal/mol)

-94,1 -68,3

ĐS: -301,4 kcal

Bài tập 3.13 trang 81:

phản ứng sau đây xảy ra theo chiều nào ở điều kiện tiêu chuẩn

H2S(k) + ½ O2 H2O(h) + S(r)Biết:

H2S(k) O2 H2O(h) S(r)Năng lượng

liên kết E (kcal/mol)

ĐS: -29,6kcal

Bài tập 3.8 trang 81:

Tính hiệu ứng nhiệt của phản ứng CH2=CH2 + H2 CH3-CH3Biết năng lượng liên kết:

H-H C=C C-C C-HNăng lượng

liên kết E (kcal/mol)

ĐS: -29,6kcal