Bài 15. Ý nghĩa và cách tính biến thiên enthalpy phản ứng hóa học trang 82, 83, 84, 85, 86, 87 Hóa 10 Cánh diều...

Câu hỏi trang 82 mở đầu

Hướng dẫn giải :

Phản ứng tỏa nhiệt: biến thiên enthalpy có giá trị càng âm, phản ứng tỏa ra càng nhiều nhiệt.

Phản ứng thu nhiệt: biến thiên enthalpy có giá trị càng dương, phản ứng thu vào càng nhiều nhiệt.

Lời giải chi tiết :

Giả sử: 1 gam C và Al

+ 1 gam C có 1/12 mol

1 mol C : ${\Delta _r},H_{298}^0$ = -393,5 kJ

1/12 mol C ${\Delta _r},H_{298}^0$ = -32,79 kJ

+ 1 gam Al có 1/27 mol

2 mol Al : ${\Delta _r},H_{298}^0$= -1675,7  kJ

1/27mol Al : ${\Delta _r},H_{298}^0$= -31,03 kJ

⇒ Với cùng một khối lượng C và Al, C khi đốt cháy tỏa ra nhiều nhiệt hơn.

Câu hỏi 1 trang 82

Hướng dẫn giải :

Phản ứng tỏa nhiệt: năng lượng của hệ chất phản ứng cao hơn năng lượng của hệ sản phẩm (kèm theo sự giải phóng năng lượng).

Phản ứng thu nhiệt: năng lượng của hệ chất phản ứng thấp hơn năng lượng của hệ sản phẩm (kèm theo sự hấp thu năng lượng).

   + ${\Delta _r},H_{298}^0$ < 0: phản ứng tỏa nhiệt.

   + ${\Delta _r},H_{298}^0$ > 0: phản ứng thu nhiệt.

Lời giải chi tiết :

a) Vì năng lượng chất tham gia cao hơn năng lượng của sản phẩm ⇒ phản ứng tỏa nhiệt ⇒ ${\Delta _r},H_{298}^0$ < 0.

b) Vì năng lượng chất tham gia thấp hơn năng lượng của sản phẩm ⇒ phản ứng thu nhiệt ⇒ ${\Delta _r},H_{298}^0$ > 0.

Câu hỏi 1 trang 83 Luyện tập

Hướng dẫn giải :

Giá trị enthalpy tỉ lệ thuận với lượng sản phẩm tạo thành của phản ứng

Lời giải chi tiết :

1 gam H₂ ⇒ n_H2 = $\frac{1}{2}$mol

3 mol H₂ : ${\Delta _r},H_{298}^0$ = 250 kJ.

$\frac{1}{2}$ mol H₂ : ${\Delta _r},H_{298}^0$ = 250. $\frac{1}{2}$ :3 = 41,67 kJ.

⇒ Để thu được 1 gam H₂, phản ứng này cần hấp thu 41,67 kJ.

Câu hỏi 1 trang 83 Vận dụng

Hướng dẫn giải :

Tham khảo 1 số nguồn: sách, báo, tivi, internet

Lời giải chi tiết :

Khi uống nước mắm, thường là mắm cốt với độ đạm cao, đồng nghĩa với chứa rất nhiều acid amin. Các acid amin này sẽ đc hấp thu nhanh chóng vào cơ thể cung cấp năng lượng. Giúp cơ thể có nguyên liệu để tăng sinh nhiệt.

Cùng với đó, lượng muối trong nước mắm thường rất cao. Khi uống vào sẽ khiến huyết áp tăng lên. Tim làm việc nhiều hơn để bơm lượng máu lớn hơn đi khắp cơ thể. Nước là chất giữ nhiệt tốt nên việc máu tăng lưu lượng giúp nhanh chóng điều hòa nhiệt độ cả cơ thể, nhanh chóng vận chuyển năng lượng đến các mô. Từ đó giúp cho cơ thể không bị lạnh.

Câu hỏi 2,3 trang 83 Vận dụng

Hướng dẫn giải :

2. Đốt nóng để gây phản ứng cho một lượng nhỏ chất ban đầu sau đó phản ứng tỏa nhiệt có thể tự tiếp diễn.

3. Nung vôi là phản ứng thu nhiệt, đốt than là phản ứng tỏa nhiệt

Lời giải chi tiết :

2. Đốt nóng để gây phản ứng cho một lượng nhỏ chất ban đầu sau đó phản ứng tỏa nhiệt có thể tự tiếp diễn.

3. Vì phản ứng nung vôi là phản ứng thu nhiệt từ quá trình đốt cháy than nên nếu không xếp lẫn than thì phản ứng nung sẽ không tiếp diễn.

Câu hỏi trang 84

Hướng dẫn giải :

Các phản ứng tỏa nhiệt (${\Delta _r},H_{298}^0$ < 0) thường diễn ra thuận lợi hơn các phản ứng thu nhiệt (${\Delta _r},H_{298}^0$ > 0).

Lời giải chi tiết :

Phản ứng đốt cháy cồn là phản ứng tỏa nhiệt.

Phản ứng nung vôi là phản ứng thu nhiệt.

⇒ Phản ứng đốt cháy cồn dễ thực hiện hơn phản ứng nung vôi.

Câu hỏi 3 trang 84

Hướng dẫn giải :

Các phản ứng tỏa nhiệt (${\Delta _r},H_{298}^0$ < 0) thường diễn ra thuận lợi hơn các phản ứng thu nhiệt (${\Delta _r},H_{298}^0$ > 0).

Lời giải chi tiết :

a) Phản ứng này không thuận lợi vì ${\Delta _r},H_{298}^0$ > 0 (phản ứng thu nhiệt)

b) Để phân hủy thạch cao, cần một lượng nhiệt rất lớn và thạch cao sẽ thu hết nhiệt

=> Dùng làm vật liệu tản nhiệt, chống cháy

Câu hỏi trang 85 Vận dụng

Hướng dẫn giải :

${\Delta _r},H_{298}^0$ > 0 => Phản ứng thu nhiệt, cần cung cấp nhiệt để phản ứng

Lời giải chi tiết :

${\Delta _r},H_{298}^0$ > 0 => Phản ứng thu nhiệt, cần cung cấp nhiệt để phản ứng

=> Khi để bột nở ở nơi có nhiệt độ cao, NaHCO₃ sẽ bị phân hủy, không còn tính chất của bột nở

Câu hỏi 2 trang 85 Luyện tập

Hướng dẫn giải :

- Các phương trình:

C₂H₄ + 3O₂ → 2CO₂ + 2H₂O

C₂H₆ + 7/2 O₂ → 2CO₂ + 3H₂O

CO + ½ O₂ → CO₂

- Tham khảo giá trị enthalpy ở phụ lục 3:

Lời giải chi tiết :

- Xét phản ứng đốt cháy 1 mol C₂H₄:

C₂H₄ (g) + 3O₂ (g) → 2CO₂ (g)+ 2H₂O (g)

∆_fH⁰₂₉₈ = 2 x ∆_fH⁰₂₉₈ (CO₂) + 2 x ∆_fH⁰₂₉₈ (H₂O) - 3 x ∆_fH⁰₂₉₈ (O₂) - 1 x ∆_fH⁰₂₉₈ (C₂H₄)

= -393,5 x 2 + -241,8 x 2 – 3 x 0 – 1 x 52,4 = -1323 kJ.mol^-1

- Xét phản ứng đốt cháy 1 mol C₂H₆:

C₂H₆ (g) + 7/2 O₂ (g) → 2CO₂ (g)+ 3H₂O (g)

∆_fH⁰₂₉₈ = 2 x ∆_fH⁰₂₉₈ (CO₂) + 3 x ∆_fH⁰₂₉₈ (H₂O) - 7/2 x ∆_fH⁰₂₉₈ (O₂) - 1 x ∆_fH⁰₂₉₈ (C₂H₆)

= -393,5 x 2 + -241,8 x 3 –7/2 x 0 – 1 x -84 = -1428,4 kJ.mol^-1

- Xét phản ứng đốt cháy 1 mol CO:

CO(g) + ½ O₂ (g) → CO₂(g)

∆_fH⁰₂₉₈ = 1 x ∆_fH⁰₂₉₈ (CO₂) – 1/2 x ∆_fH⁰₂₉₈ (O₂) - 1 x ∆_fH⁰₂₉₈ (CO)

= -393,5 x 1 – 1/2 x 0 – 1 x -110,5 = -283 kJ.mol^-1

Câu hỏi 4 trang 85

Câu hỏi 5 trang 86

Hướng dẫn giải :

Lời giải chi tiết :

- Trước phản ứng: có 4 liên kết C – H và 1 liên kết Cl – Cl

- Sau phản ứng: Có 3 liên kết C – H, 1 liên kết C – Cl, 1 liên kết H - Cl

Câu hỏi 3 trang 86 

Hướng dẫn giải :

- Tham khảo số liệu ở bảng phụ lục 2:

C₂H₄ + 3O₂ → 2CO₂ + 2H₂O

C₂H₆ + 7/2 O₂ → 2CO₂ + 3H₂O

CO + ½ O₂ → CO₂

- Giá trị elthanpy âm thì phản ứng xảy ra thuận lợi

Lời giải chi tiết :

a)

- Xét phản ứng đốt cháy 1 mol C₂H₄

C₂H₄ (g) + 3O₂ (g) → 2CO₂ (g)+ 2H₂O (g)

∆_fH⁰₂₉₈ = 1 x E_b (C₂H₄) + 3 x E_b (O₂) - 2 x E_b (CO₂) - 2 x E_b (H₂O)

∆_fH⁰₂₉₈ = 1 x E_C=C + 4 x E_C-H + 3 x E_O2 – 2 x 2E_C=O – 2 x 2E_O-H

∆_fH⁰₂₉₈ = 1×611 + 4×414 + 3×498 – 2x2x799 – 2x2x464 = -1291kJ

- Xét phản ứng đốt cháy 1 mol C₂H₆

C₂H₆ (g) + 7/2 O₂ (g) → 2CO₂ (g)+ 3H₂O (g)

∆_fH⁰₂₉₈ = 1 x E_b (C₂H₆) + 7/2 x E_b (O₂) - 2 x E_b (CO₂) - 3 x E_b (H₂O)

∆_fH⁰₂₉₈ = 1 x E_C-C + 6 x E_C-H + 7/2 x E_O2 – 2 x 2E_C=O – 3 x 2E_O-H

∆_fH⁰₂₉₈ = 1×347 + 6×414 + 7/2 x498 – 2x2x799 – 3x2x464 = -1406kJ

- Xét phản ứng đốt cháy 1 mol CO

CO(g) + ½ O₂ (g) → CO₂(g)

∆_fH⁰₂₉₈ = 1 x E_b (CO) + 1/2 x E_b (O₂) - 1 x E_b (CO₂)

∆_fH⁰₂₉₈ = 1 x E_CO + 1/2 x E_O2 – 1 x 2E_C=O

∆_fH⁰₂₉₈ = 1 x 1072 + 1/2 x 498– 1x2x799 = -277kJ

b)

F₂(g) + H₂O(g) → 2HF(g) + ½ O₂ (g)

∆_fH⁰₂₉₈ = 1 x E_b (F₂) + 1 x E_b (H₂O) - 2 x E_b (HF) – 1/2 x E_b (O₂)

∆_fH⁰₂₉₈ = 1 x E_F-F + 1x2E_O-H  - 2 x E_H-F -  1/2 x E_O2

∆_fH⁰₂₉₈ = 1 x 159 + 2×464– 2×565 -  1/2 x 498= -292kJ

Các phản ứng trên đều có giá trị elthanpy âm => Các phản ứng trên đều thuận lợi

Câu hỏi 5 trang 86 Vận dụng

Hướng dẫn giải :

Enthalpy của phản ứng bằng tổng enthalpy tạo thành các chất sản phẩm trừ tổng enthalpy tạo thành các chất phản ứng

Lời giải chi tiết :

6nCO₂(g) + 6nH₂O(l) → (C₆H₁₂O₆)_n(s) + 6nO₂(g)

∆_fH⁰₂₉₈ =  ∆_fH⁰₂₉₈ (C₆H₁₂O₆) + 6 x ∆_fH⁰₂₉₈ (O₂) - 6 x ∆_fH⁰₂₉₈ (CO₂) - 6 x ∆_fH⁰₂₉₈ (H₂O)

= -1271,1 + 6 x 0  – 6 x -393,5 – 6 x -285,8 = 2804,7 kJ.mol^-1

=> Phải cung cấp 2804,7 kJ dưới dạng ánh sáng cho phản ứng quang hợp để tạo thành 1 mol glucose C₆H₁₂O₆(s)

Giải bài tập 1,2,3 trang 87 Hóa 10 Cánh diều

Hướng dẫn giải :

a) Tiết kiệm kinh tế

b) Enthalpy của phản ứng bằng tổng enthalpy tạo thành các chất sản phẩm trừ tổng enthalpy tạo thành các chất phản ứng

Lời giải chi tiết :

a)Phản ứng sản xuất NH₃ là phản ứng tỏa nhiệt, lượng nhiệt tỏa ra dùng để đốt nóng hỗn hợp N₂ và H₂ cho phản ứng tiếp tục xảy ra

=> Tiết kiệm nhiên liệu đốt cho quá trình phản ứng

b) N₂(g) + 3H₂(g) → 2NH₃(g) ${\Delta _r},H_{298}^0$= -92,22 kJ

Ta có: -92,22 = 2 x ∆_fH⁰₂₉₈ (NH₃) – 1 x ∆_fH⁰₂₉₈ (N₂) - 3 x ∆_fH⁰₂₉₈ (H₂)

=> -92,22 = 2 x ∆_fH⁰₂₉₈ (NH₃) – 0 – 0

=> ∆_fH⁰₂₉₈ (NH₃) = -46,11 kJ

Hướng dẫn giải :

Biến thiên enthalpy phản ứng bằng tổng năng lượng liên kết của các chất phản ứng trừ tổng năng lượng các chất sản phẩm

Lời giải chi tiết :

- Xét X là F:

CH₄(g) + F₂(g) → CH₃F(g) + HF(g)

∆_fH⁰₂₉₈ = 1 x E_b (CH₄) + 1 x E_b (F₂) - 1 x E_b (HF) -  x E_b (CH₃F)

∆_fH⁰₂₉₈ = 1 x 4E_C-H + 1 x E_F-F  - 1 x E_H-F -  1 x (3E_C-H + E_C-F)

∆_fH⁰₂₉₈ = 1×4 x414 + 1×159– 1×565 -  1x(3×414 + 1×485)= -477kJ

- Xét X là Cl:

CH₄(g) + Cl₂(g) → CH₃Cl(g) + HCl(g)

∆_fH⁰₂₉₈ = 1 x E_b (CH₄) + 1 x E_b (Cl₂) - 1 x E_b (HCl) -  x E_b (CH₃Cl)

∆_fH⁰₂₉₈ = 1 x 4E_C-H + 1 x E_Cl-Cl  - 1 x E_H-Cl -  1 x (3E_C-H + E_C-Cl)

∆_fH⁰₂₉₈ = 1×4 x414 + 1×243– 1×431 -  1 x(3×414 + 1×339)= -113kJ

- Xét X là Br:

CH₄(g) + Br₂(g) → CH₃Br(g) + HBr(g)

∆_fH⁰₂₉₈ = 1 x E_b (CH₄) + 1 x E_b (Br₂) - 1 x E_b (HBr) -  x E_b (CH₃Br)

∆_fH⁰₂₉₈ = 1 x 4E_C-H + 1 x E_Br-Br  - 1 x E_H-Br -  1 x (3E_C-H + E_C-Br)

∆_fH⁰₂₉₈ = 1×4 x414 + 1×193– 1×364 -  1 x(3×414 + 1×276)= -33kJ

- Xét X là I:

CH₄(g) + I₂(g) → CH₃I(g) + HI(g)

∆_fH⁰₂₉₈ = 1 x E_b (CH₄) + 1 x E_b (I₂) - 1 x E_b (HI) -  x E_b (CH₃I)

∆_fH⁰₂₉₈ = 1 x 4E_C-H + 1 x E_I-I  - 1 x E_H-I -  1 x (3E_C-H + E_C-I)

∆_fH⁰₂₉₈ = 1×4 x414 + 1×151– 1×297 -  1 x(3×414 + 1×240)= 28kJ

=> Từ F đến I, tính phi kim giảm dần nên khả năng tham gia phản ứng giảm dần

Lời giải chi tiết :

Cách làm này chỉ làm tăng tốc độ phản ứng chứ không làm thay đổi biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng