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.  Nhiệt phản ứng ký hiệu là Q.  Nhiệt phản ứng đo ở áp suất không đổi ký hiệu là ΔH (biến thiên anthalpi)  Nhiệt phản ứng đo thể tích không đổi ký hiệu là ΔU (được gọi là biến thiên nội năng).  Quy ước:  Phản ứng toả nhiệt là những phản ứng hóa học mà khi xảy ra hệ mất đi một lượng năng lượng dưới dạng nhiệt. Nhiệt được phát ra quy ước mang dấu (-) hay . ΔH < 0  Phản ứng thu nhiệt là những phản ứng hóa học mà khi xảy ra hệ nhận thêm một lượng năng lượng dưới dạng nhiêt. Nhiệt được hấp thu quy ước mang dấu (+) hay ΔH > 0  Quy ước: Xem phản ứng: mA + mB pC + qD qV = ∆U = Tổng nội năng sản phẩm- tổng nội năng tác chất V qP = ∆H P= Tổng Entalpi sản phẩm- Tổng Entalpi tác chất.  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. o C (than chì) + O2(k) CO2(k) ∆H 298 =-94,05kal/mol K o ∆ H 2H2(k) + O2(k) 2H2O(l) =-136,6kcal 298 K o ∆H 298 K= - 68,3kcal/mol H2(k) +1/2 O2(k) H2O(l) o o o  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: o CH4(k)+2O2(k) CO2(k)+2H2O ∆H 298 =-212,80kcal/mol K  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. o  Mối liên hệ giữa hiệu ứng nhiệt của một phản ứng với sinh nhiệt, thiêu nhiệt, năng lượng liên kết: ΔH opu =Tổng sinh nhiệt sp – Tổng sinh nhiệt chất th.gia ΔH opu =Tổng thiêu nhiệt chất th.gia–Tổng thiêu nhiệt sp ΔH opu = Tổng năng lượng đứt – tổng năng lượng ráp Ghi chú: Sinh nhiệt của đơn chất có giá trị = 0 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) -399,1 - 94,5 - 821,0 Sinh nhiệt ∆H so (kcal/mol) ĐS: -138,4 kcal Bài tập 1A: Xác định hiệu ứng của phản ứng: Al2O3(r) + 3 SO3(k) Al2(SO4)3(r). Biết: Sinh nhiệt ∆H so (kcal/mol) SO3(k) Al2(SO4)3(r) - 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: C6H12O6 (glucose) CO2(k) H2O(l) -304,0 -94,5 -68,3 Sinh nhiệt ∆H so (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: (NH2)2CO H2O(l) dd(ure) CO2 NH3 (dd) (dd) -98,7 -19,3 Sinh nhiệt ∆H so -76,3 -68,3 (kcal/mol) 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: CO (k) H2 (k) H2O(l) C2H5OH(l) Thiêu nhiệt ∆H Co -67,6 -68,3 ----- (kcal/mol) oĐS: - 81,7 kcal -326,7 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. o ∆ H C(r) C(k) pu = 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: Năng lượng liên kết (kcal/mol) EC=C EC-H EH-H EC-C 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: o ∆S pu = 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. o ΔG pu  Biến thiên năng lượng tự do o ΔH  Biến thiên anthalpi pu o ΔS pu Biến thiên entropi 2. Biến thiên năng lượng tự do: ΔG opu = ΔH o − T∆Sopu ΔG opu0 Phản ứng khộng tự xảy ra theo chiều đang xét. ΔG opu = 0 Phản ứng đang xét là phản ứng thuận nghịch, ở thời điểm đang xét phản ứng đạt trạng thái cân bằng. pu Bài tập 8: Cho phản ứng: CaCO3 o ∆ H Sinh nhiệt s CaO + CO2 CaCO3 CaO CO2 -288,5 -151,9 -94,1 22,2 9,5 51,1 (kcal/mol) Entropi So (cal/mol.oK)  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: ( ∆G ocủa pứ) Fumarat + H2O maleat Biết: Fumarat H2O Maleat Năng lương tự do ∆G o (kcal/mol) 144,4 ĐS: 0,9 kcal 56,7 202,0  Ví dụ 1 (trang 68)  Ví dụ 2 (trang 68)  Ví dụ (trang 69)  Ví dụ 1 (trang 70)  Ví dụ 2 (trang 70)  Ví dụ 3 (trang 71)  Ví dụ 1 (trang 76)  Ví dụ 2 (trang 77)  Ví dụ (trang 77)  Các Bài tập: 3.6; 3.7; 3.8; 3.13; 3.14; 3.15 trang (81, 82) Bài tập 3.6 trang 81: Tính sinh nhiệt ∆H So của Ca(OH)2, Biết hiệu ứng nhiệt của phản ứng: o ∆H 298 = −15,26kKcal / mol KPU CaO + H2O Ca(OH)2 Biết: CaO H2O o Sinh nhiệt ∆H so (kcal/mol) -151,8 -68,3 ĐS: -235,36 kcal Bài tập 3.7 trang 81: Khi đốt cháy 1 mol gluco thấy thoát ra 673 Kcal. o Tính sinh nhiệt ∆H S của gluco : Biết: CO2 H2O Sinh nhiệt ∆H so (kcal/mol) -94,1 ĐS: -301,4 kcal -68,3 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) 104 147 83 ĐS: -29,6kcal 98,8 Bài tập 3.8 trang 81: Tính hiệu ứng nhiệt của phản ứng. CH2=CH2 + H2 CH3-CH3 Biết năng lượng liên kết: H-H C=C C-C Năng lượng 104 147 83 liên kết E (kcal/mol) ĐS: -29,6kcal C-H 98,8 [...]... Các Bài tập: 3.6; 3.7; 3.8; 3.13; 3.14; 3.15 trang (81, 82) Bài tập 3.6 trang 81: Tính sinh nhiệt ∆H So của Ca(OH)2, Biết hiệu ứng nhiệt của phản ứng: o ∆H 298 = −15,26kKcal / mol KPU CaO + H2O Ca(OH)2 Biết: CaO H2O o Sinh nhiệt ∆H so (kcal/mol) -151,8 -68,3 ĐS: -235,36 kcal Bài tập 3.7 trang 81: Khi đốt cháy 1 mol gluco thấy thoát ra 673 Kcal o Tính sinh nhiệt ∆H S của gluco : Biết: CO2 H2O Sinh nhiệt. . .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 o ∆ H C(r) C(k) pu = 171,5... nghịch, ở thời điểm đang xét phản ứng đạt trạng thái cân bằng pu Bài tập 8: Cho phản ứng: CaCO3 o ∆ H Sinh nhiệt s CaO + CO2 CaCO3 CaO CO2 -288,5 -151,9 -94,1 22,2 9,5 51,1 (kcal/mol) Entropi So (cal/mol.oK)  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: ( ∆G ocủa pứ) Fumarat + H2O maleat Biết: Fumarat H2O... chuẩn của C2H4 = 12,5 (kcal/mol)  Nhiệt chuyển trạng thái o ∆ H C(r) C(k) pu = 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: Năng lượng liên kết (kcal/mol) EC=C EC-H EH-H EC-C 142,5 99 104,2 78,0 ĐS: - 29,3 kcal 1.Entropi của một chất:  Entropi... của gluco : Biết: CO2 H2O Sinh nhiệt ∆H so (kcal/mol) -94,1 ĐS: -301,4 kcal -68,3 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) 104 147 83 ĐS: -29,6kcal 98,8 Bài tập 3.8 trang 81: Tính hiệu ứng nhiệt của phản ứng CH2=CH2 + H2 CH3-CH3 Biết năng lượng liên kết: H-H C=C C-C Năng... đẳng áp đẳng nhiệt) G = H- TS o ΔG pu  Biến thiên năng lượng tự do o ΔH  Biến thiên anthalpi pu o ΔS pu Biến thiên entropi 2 Biến thiên năng lượng tự do: ΔG opu = ΔH o − T∆Sopu ΔG opu0 Phản ứng khộng tự xảy ra theo chiều đang xét ΔG opu = 0 Phản ứng đang xét là phản ứng thuận nghịch, ở thời điểm đang xét phản ứng đạt trạng thái cân bằng pu Bài tập 8: ... ứng toả nhiệt phản ứng hóa học mà xảy hệ lượng lượng dạng nhiệt Nhiệt phát quy ước mang dấu (-) hay ΔH <  Phản ứng thu nhiệt phản ứng hóa học mà xảy hệ nhận thêm lượng lượng dạng nhiêt Nhiệt. .. liên hệ hiệu ứng nhiệt phản ứng với sinh nhiệt, thiêu nhiệt, lượng liên kết: ΔH opu =Tổng sinh nhiệt sp – Tổng sinh nhiệt chất th.gia ΔH opu =Tổng thiêu nhiệt chất th.gia–Tổng thiêu nhiệt sp ΔH opu... 298 K o ∆H 298 K= - 68,3kcal/mol H2(k) +1/2 O2(k) H2O(l) o o o  Nhiệt đốt cháy chất (thiêu nhiệt) : Nhiệt đốt cháy chất lượng nhiệt phát hay thu vào phản ứng đốt cháy mol chất oxy phân tử lấy