Bài tập Ý nghĩa và cách tính biến thiên enthalpy phản ứng hóa học có đáp án

Giả sử đốt cháy hoàn toàn 1 gam C và 1 gam Al ta có:

Đốt cháy hoàn toàn 1 mol C tỏa ra 393,5 kJ nhiệt lượng

Nếu đốt cháy hoàn toàn 112 mol C tỏa ra 393,5. 112 = 32,79 kJ nhiệt lượng

Đốt cháy hoàn toàn 2 mol Al tỏa ra 1675,7 kJ nhiệt lượng

Nếu đốt cháy hoàn toàn 127 mol Al tỏa ra 1675,72.127 = 31,03 kJ nhiệt lượng

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

Hình a) năng lượng của hệ chất tham gia cao hơn năng lượng của hệ sản phẩm ⇒ Phản ứng diễn ra kèm theo sự giải phóng năng lượng dưới dạng nhiệt ⇒ Phản ứng tỏa nhiệt.

Hình b) năng lượng của hệ chất tham gia thấp hơn năng lượng của hệ sản phẩm ⇒ Phản ứng diễn ra kèm theo sự hấp thu năng lượng dưới dạng nhiệt ⇒ Phản ứng thu nhiệt.

nH2=12  =  0,5  mol

CH4g + H2Ol → COg + 3H2g16  mol      ←           12  mol

Để đốt cháy 1 mol CH₄(g) cần hấp thu 249,9 kJ nhiệt lượng

Vậy đốt cháy 16 mol CH₄(g) cần hấp thu 249,9. 16 = 41,65 kJ nhiệt lượng.

Nước mắm là hỗn hợp của muối với các axit amin được chuyển biến từ protein trong thịt cá qua một quá trình thủy phân với tác nhân là các hệ enzim có sẵn trong ruột cá cùng với một loại vi khuẩn kị khí chịu mặn, nhờ các men chất đạm từ cá được cắt nhỏ thành các axit amin giúp cơ thể hấp thu trực tiếp và dễ dàng. Trong nước mắm cốt có chứa rất nhiều đạm giúp cung cấp năng lượng, giữ ấm cơ thể.

Thực tế chứng minh trước khi lặn xuống nước uống nước mắm cốt giúp cơ thể người lặn nóng lên, xuống nước không còn thấy giá rét, tránh được nguy cơ cảm lạnh. Nước mắm cốt giúp tăng sức, giữ ấm cơ thể khi lặn xuống mực nước sâu.

Khi đốt cháy tờ giấy hay đốt lò than, ta cần thực hiện giai đoạn khơi mào bằng cách nhóm lửa (đốt một góc tờ giấy trước, đốt cháy một góc lò than trước).

Khi nung vôi người ta phải xếp đá vôi lẫn với than trong lò vì:

- Phản ứng đốt cháy than là phản ứng tỏa nhiệt.

- Phản ứng nung vôi là phản ứng thu nhiệt.

- Nhiệt tỏa ra trong quá trình đốt cháy than sẽ cung cấp cho quá trình nung vôi.

Phản ứng đốt cháy cồn là phản ứng tỏa nhiệt.

Phản ứng nung vôi là phản ứng thu nhiệt.

Các phản ứng tỏa nhiệt thường diễn ra thuận lợi hơn các phản ứng thu nhiệt.

⇒ Phản ứng đốt cháy cồn dễ thực hiện hơn.

b) Phản ứng này không thuận lợi vì có ∆_rH298o = 1000,6 kJ > 0

Ở điều kiện chuẩn, phản ứng chỉ xảy ra khi được đốt nóng (cung cấp nhiệt), dừng đốt nóng phản ứng sẽ dừng lại.

c) ∆_rH298o = 1000,6 kJ > 0 nên cần cung cấp một nhiệt lượng lớn thạch cao mới có thể bị phân hủy.

⇒ Thạch cao bền với nhiệt

⇒ Trong xây dựng, người ta sử dụng thạch cao để chế tạo các tấm vật liệu chịu nhiệt, chống cháy

∆_rH298o = 91,6 kJ > 0 nên phản ứng này thu nhiệt. Khi gặp nhiệt độ cao bột nở NaHCO₃ dễ dàng bị phân hủy.

C₂H₄(g) + 3O₂(g) → 2CO₂(g) + 2H₂O(g)

∆_rH298o = 2 × ∆_fH298o(CO₂) + 2 × ∆_fH298o(H₂O) – 1 × ∆_fH298o(C₂H₄) – 3 × ∆_fH298o(O₂)

∆_rH298o = 2 × (-393,5) + 2 × (-241,8) – 1 × 52,4 – 3 × 0 = -1323 kJ

C₂H₆(g) + 72O₂(g) → 2CO₂(g) + 3H₂O(g)

∆_rH298o = 2 × ∆_fH298o(CO₂) + 3 × ∆_fH298o(H₂O) – 1 × ∆_fH298o(C₂H₆) – 72 × ∆_fH298o(O₂)

∆_rH298o = 2 × (-393,5) + 3 × (-241,8) – 1 × (-84) - 72 × 0 = -1428,4 kJ

CO (g) + 12O₂(g) → CO₂(g)

∆_rH298o = 1 × ∆_fH298o(CO₂) – 1 × ∆_fH298o(CO) – 12 × ∆_fH298o(O₂)

∆_rH298o = 1 × (-393,5) - 1 × (-110,5) - 12 × 0 = -283 kJ

∆_rH298o = E_H-H + E_F-F – 2.F_H-F

∆_rH298o = 436 + 159 – 2.565 = -535 kJ

Ta có phản ứng:

Phân tử CH₄ gồm 4 liên kết C-H

Phân tử Cl₂ gồm 1 liên kết Cl-Cl

Phân tử CH₃Cl gồm 3 liên kết C-H và 1 liên kết C-Cl

Phân tử HCl gồm 1 liên kết H-Cl

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

∆_rH298o = 1 × E_b(C₂H₄) + 3 × E_b(O₂) – 2 × E_b(CO₂) – 2 × E_b(H₂O)

∆_rH298o = 1 × (1E_C=C + 4E_C-H) + 3 × E_O=O – 2 × 2E_C=O – 2 × 2 × E_O-H

∆_rH298o = 1 × (611 + 4 × 414) + 3 × 489 – 2 × 2× 736 – 2 × 2 × 464 = -1066 kJ < 0

⇒ Phản ứng này là thuận lợi

 C₂H₆(g) + 72O₂(g) → 2CO₂(g) + 3H₂O(g)

∆_rH298o = 1 × E_b(C₂H₆) + 72 × E_b(O₂) – 2 × E_b(CO₂) – 3 × E_b(H₂O)

∆_rH298o =1 × (1E_C-C + 6E_C-H) + 72 × E_b(O₂) – 2 × 2E_C=O – 3 × 2 × E_O-H

∆_rH298o = 1 × (347 + 6 × 414) + 72 × 498 – 2 × 2 × 736 – 3 × 2 × 464 = -1154 kJ < 0

⇒ Phản ứng này là thuận lợi

  H₂(g) + 12O₂(g) → H₂O(g)

 ∆_rH298o = 1 × E_b(H₂) + 12 × E_b(O₂) – 1 × E_b(H₂O)

∆_rH298o = 1 × E_H-H  + 12 × E_b(O₂) – 1 × 2 × E_O-H

∆_rH298o = 1 × 436 + 12 × 498 – 1 × 2 × 464 = -243 kJ < 0

⇒ Phản ứng này là thuận lợi

b) F₂(g) + H₂O(g) → 2HF(g) + 12O₂(g)

∆_rH298o= 1 × E(F₂) + 1 × E(H₂O) - 2 × E(HF) - 12 × E(O₂)

∆_rH298o = 1 × E_F-F + 1 × 2 × E_O-H  -  2 × E_H-F  -  12 × E(O₂)

∆_rH298o = 1 × 159 + 1 × 2 × 464 - 2 × 565 - 12 × 498 = -292 kJ < 0

⇒ Phản ứng này là thuận lợi

Để tạo thành 1 mol glucose C₆H₁₂O₆(s) ta có

6CO₂(g) + 6H₂O(l) → C₆H₁₂O₆(s) + 6O₂(g)

∆_rH298o = 1 × ∆_fH298o(C₆H₁₂O₆) + 6 × ∆_fH298o(O₂) – 6 × ∆_fH298o(CO₂) – 6 × ∆_fH298o(H₂O)

∆_rH298o = 1 × (-1271,1) + 6 × 0 – 6 × (-393,5) – 6 × (-285,8)  = 2804,7 kJ

Vậy cần phải cung cấp năng lượng là 2804,7 kJ dưới dạng ánh sáng cho những phản ứng quang hợp để tạo thành 1 mol glucose C₆H₁₂O₆(s)

2HgO(s) →  2Hg(l) và O₂(g)

∆_rH298o = 2.∆_fH298o (Hg(l)) + ∆_fH298o (O₂(g)) – 2.∆_fH298o (HgO(s))

∆_rH298o = 2.0 + 0 – 2.(-90,5) = 181 kJ

Vậy để điều chế được 1 mol O₂ theo phương pháp này cần cung cấp 181 kJ nhiệt lượng.

CH₄(g) + F₂(g) → CH₃F(g) + HF(g)

∆_rH298o = E_b(CH₄) + E_b(F₂) –  E_b(CH₃F) – E_b(HF)

∆_rH298o = 4E_C-H + E_F-F  – (3E_C-H  + E_C-F) – E_H-F

∆_rH298o = 4.414 + 159 – (3.414 + 485) – 565 = -477 kJ

CH₄(g) + Cl₂(g) → CH₃Cl(g) + HCl(g)

∆_rH298o = E_b(CH₄) + E_b(Cl₂) –  E_b(CH₃Cl) – E_b(HCl)

∆_rH298o = 4E_C-H + E_Cl-Cl  – (3E_C-H  + E_C-Cl) – E_H-Cl

∆_rH298o = 4.414 + 243 – (3.414 + 339) – 431 = -113 kJ

CH₄(g) + Br₂(g) → CH₃Br(g) + HBr(g)

∆_rH298o = E_b(CH₄) + E_b(Br₂) –  E_b(CH₃Br) – E_b(HBr)

∆_rH298o = 4E_C-H + E_Br-Br  – (3E_C-H  + E_C-Br) – E_H-Br

∆_rH298o = 4.414 + 193 – (3.414 + 276) – 364 = -33 kJ

CH₄(g) + I₂(g) → CH₃I(g) + HI(g)

∆_rH298o = E_b(CH₄) + E_b(I₂) –  E_b(CH₃I) – E_b(HI)

∆_rH298o = 4E_C-H + E_I-I  – (3E_C-H  + E_C-I) – E_H-I

∆_rH298o = 4.414 + 151 – (3.414 + 240) – 297 = 28 kJ

Theo chiều giảm dần tính phi kim (F > Cl > Br > I) thì ∆_fH298o của mỗi phản ứng tăng dần

⇒ Tính phi kim càng mạnh, phản ứng diễn ra càng thuận lợi.H298o

Khi đun bếp than, củi, để đun nấu nhanh hơn, người ta thường dùng quạt để thổi thêm không khí vào bếp (cung cấp thêm O₂) giúp phản ứng diễn ra nhanh hơn, C được cháy hoàn toàn

Tuy nhiên cách làm này không làm thay đổi biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng

∆_rH298o = ∆_fH298o(CO₂(g)) - ∆_fH298o (C(s)) – 3.∆_fH298o(O₂(g))

Enthalpy tạo thành chuẩn của đơn chất luôn bằng 0

⇒ ∆_rH298o không phụ thuộc vào ∆_fH298o(O₂(g))