HSG 11 phần hiệu ứng nhiệt

Trờng THPT Trần Hng Đạo -Lệ thủy -Quảng Bình Bài tập ôn HSG 11
đại cơng về lí thuyết của các
quá trình hoá học
I- Nhiệt động lực học hoá học
I.1. Nguyên lí I- Nhiệt hoá học
1.1- Nguyên lí I ( Định luật bảo toàn năng lợng )
Năng lợng không tự nhiên sinh ra, không tự nhiên mất đi mà chỉ biến đổi từ dạng này
sang dạng khác.
Biểu thức:

U = Q A ( 1 )

U hàm nội năng;


U là biến thiên nội năng của hệ trong một quá trình biến đổi


U là hàm trạng thái ( chỉ phụ thuộc vào trạng thái đầu và trạng thái cuối
không phụ thuộc vào cách thực hiện phản ứng)
Q là nhiệt kèm theo quá trình trên
A là công kèm theo quá tình trên mà hệ trải qua
- Quá trình xảy ra đẳng áp: P = const
A = P.

V ( A thờng là công giãn nở )
( 1 )

U = Q P.

V

Q =

U + P.

V = ( U
2
+ P.V
2
) - (U
1
+ P. V
1
) (2)
Đặt H = U + P.V
H đợc gọi là hàm entapi ( hiệu ứng nhiệt đẳng áp ). U là hàm trạng thái.
Do đó H là hàm trạng thái
(2) Q =

H = H
2
- H
1
=

H
sp
-

H
cđ

=

U + P.

V ( 3 )
1.2- Nhiệt hoá học
a) Định luật Hess : Nhiệt của phản ứng hoá học chỉ phụ thuộc vào bản chất và trạng thái
của các chất đầu và cuối, không phụ thuộc vào cách tiến hành phản ứng, nghĩa là không
phụ thuộc vào số lợng và đặc trng của các giai đoạn trung gian.
b) Từ nguyên lí I : U, H là các hàm trạng thái nên

U,

H không phụ thuộc vào cách
tiến hành quá trình mà chỉ phụ thuộc vào trạng thái chất đầu và chất cuối Nội dung
nguyên lí I là nội dung của định luật Hess
c) Dấu của

H
Hệ toả nhiệt

H < 0
Hệ thu nhiệt

H > 0
VD: H
2(k)
+ 1/2O
2(k)
= H

2
O
(k)
;

H = -57,8 (kcal/mol) phản ứng thu nhiệt
d) Hệ quả:
- Nếu phản ứng thuận có hiệu ứng nhiệt

H thì phản ứng nghịch có hiệu ứng nhiệt là -

H
- Hiệu ứng nhiệt của một chu trình bằng không
VD1: Hãy xác định nhiệt của quá trình oxi hoá C
(r)
thành CO
(k)
, biết thực nghiệm thu đ-
ợc
C
(r)
+ O
2(k)
= CO
2(k)


H
1
= -393,365 (kJ/mol)

CO
(k)
+ 1/2 O
2(k)
= CO
2(k)


H
2
= - 282,7189 (kJ/mol)
Giải: Thiết lập chu trình phản ứng dựa theo nội dung của định luật Hess

Giáo viên: Nguyễn Cao Chung - 1 -
Trờng THPT Trần Hng Đạo -Lệ thủy -Quảng Bình Bài tập ôn HSG 11
C
(r)



x
H
CO
k


H
1
-

H
2
CO
2 k
Từ chu trình ta có các mối liên hệ:
C
r
+ O
2 k
= CO
2 k
;

H
1
CO
2 k
= CO
k
+ 1/2O
2 k
;

-

H
2
________________________________
C
(r)

+ 1/2 O
2(k)
= CO
(k)
;

H
x
=

H
1
-

H
2
= - 110,4176 (kJ)
Bài tập:
Bài 1: Xác định

H của phản ứng: S
(r)
+ 3/2O
2(k)
= SO
3(k)
;

H
1

= ?
Biết : S
(r)
+ O
2(k)
= SO
2(k)
;

H
2
= - 297 (kcal/mol)
SO
2(k)
+ 1/2O
2(k)
= SO
3 (k)
;

H
3
= -98,2 (kcal/mol)
ĐS:

H
1
= -395,2 (kcal/mol)
Bài 2: Cho các số liệu động học của một số phản ứng sau ở 298K và 1atm:
2NH

3
+ 3N
2
O 4N
2
+ 3H
2
O (1) ;

H
1
= -1011 (kJ)
N
2
O + 3H
2
N
2
H
4
+ H
2
O (2) ;

H
2
= -317 (kJ)
2NH
3
+ 1/2O

2
N
2
H
4
+ H
2
O (3) ;

H
3
= -143 (kJ)
H
2
+ 1/2O
2
= H
2
O (4) ;

H
4
= -286 (kJ)
Tính entanpi (nhiệt tạo thành) của N
2
H
4
, N
2
O

ĐS:1) Nhiệt tạo thành của N
2
H
4
tức là nhiệt của phản ứng
N
2
+ 2H
2
= N
2
H
4
(5) ;

H
5
= 1/4[ -(

H
1
+

H
4
) +

H
3
+ 3

H
2
]
= 50,75 (kJ/mol)
2) Nhiệt tạo thành N
2
O tức là hiệu ứng nhiệt của phản ứng
N
2
+ 1/2O
2
= N
2
O (6) ;

H
6
=

H
5
+

H
4
-

H
2

= 81,75 (kJ/mol)
1.3- Các cách tính nhiệt của phản ứng hoá học
a) Tính nhiệt của phản ứng hoá học từ nhiệt sinh
- Nhiệt sinh ( nhiệt hình thành ) của một hợp chất là nhiệt của phản ứng tạo ra 1 mol hợp
chất đó từ các đơn chất ở trạng thái ở trạng thái bền nhất hay thờng gặp nhất của những
nguyên tố tự do của hợp chất trong những điều kiện đã cho về nhiệt độ và áp suất
Qui ớc:
- Nhiệt sinh tiêu chuẩn:

H
0
S 298
là nhiệt sinh của chất ở 298K (25
0
C), P = 1 atm
- Sinh nhiệt tiêu chuẩn của các đơn chất ở trạng thái tiêu chuẩn bằng không
Quy tắc : Nhiệt của một phản ứng bằng tổng nhiệt sinh của các chất cuối trừ tổng nhiệt
sinh của các chất đầu
Công thức :

H
0
p
=

=

m
1j
0

j
H
-

=

n
i
i
1
0

=

m
1j
0
j
H
là nhiệt tạo thành của các chất sản phẩm


=

n
i
i
1
0
là nhiệt tạo thành của các chất tham gia phản ứng

H
0
p
thay đổi theo nhiệt độ không nhiều lắm, nhiều trờng hợp coi nh không đổi.
VD2: Hãy xác định nhiệt của phản ứng sau:
4FeCO
3 tt
+ O
2 k
= 2Fe
2
O
3 tt
+ 4 CO
2 k

Biết nhiệt sinh tiêu chuẩn

H
0
S 298
của các chất trong phơng trình phản ứng đó nh sau:
Chất CO
2 k
FeCO
3 tt
Fe
2
O

3 tt
O
2 k
Giáo viên: Nguyễn Cao Chung - 2 -
Trờng THPT Trần Hng Đạo -Lệ thủy -Quảng Bình Bài tập ôn HSG 11

H
0
S 289
- 393,51 -747,68 -821,32 0
( kJ/mol)
Ta có nhiệt của phản ứng trên là:

H
0
p
= 4 (

H
0
S 298
)
CO
2
+ 2 (

H
0
S
)

Fe
2
O
3

- 4(

H
0
S
)
FeCO
3

= - 225,96 ( kJ/mol)
Bài tập:
Bài 1: Tính hiệu ứng nhiệt của phản ứng CaO
r
+ CO
2 k
= CaCO
3 r
;

H
p
= ?
Biết :

H

S 298
(kJ/mol) -636 -394 -1207
Bài 2: a)Khi 1 mol rợu CH
3
OH cháy ở 298K và ở thể tích cố định theo phản ứng :
CH
3
OH
(l)
+ 3/2 O
2 (k)
= CO
2(k)
+ 2 H
2
O
(l)
giải phóng ra một lợng nhiệt là 173,65 kcal/mol. Tính

H
p
b) Biết nhiệt sinh tiêu chuẩn của H
2
O
(l)
và CO
2(k)
tơng ứng là -68,32 và -94,05 kcal/mol.
Tính sinh nhiệt tiêu chuẩn của CH
3

OH
(l)
Bài 3 : Tính sinh nhiệt chuẩn của As(III)oxit tinh thể. Biết:
a) As
2
O
3 (r )
+ 3H
2
O = 2 H
3
AsO
3 (dd)
;

H
1
= 7,55 (kcal/mol)
b) AsCl
3

(r )
+ 3 H
2
O
l
= H
3
AsO
3 (dung dịch)

+ 3 HCl
(dd)
;

H
2
= 17,58 (kcal/mol)
c) As
( r )
+ 3/2 Cl
2

(k)
= AsCl
3 ( r )
;

H
3
= -71,39 (kcal/mol)
d) HCl
(k)
+ aq = HCl
(dd)
;

H
4
= -17,31 (kcal/mol)
e) 1/2H

2 (k)
+ 1/2 Cl
2

(k)
= HCl
(k)
;

H
5
= - 22,24 (kcal/mol)
f) H
2(k)
+ 1/2 O
2(k)
= H
2
O
(l)
;

H
6
= -68,3 (kcal/mol)
b) Tính nhiệt của phản ứng từ nhiệt cháy ( thiêu nhiệt )
- Định nghĩa: Thiêu nhiệt của một chất là hiệu ứng nhiệt của phản ứng đốt cháy một mol
chất đó bằng oxi ở điều kiện tiêu chuẩn để tạo thành các oxit bền
VD: hiệu ứng nhiệt của phản ứng:
CH

4

(k)
+ 2O
2(k)
= CO
2(k)
+ 2H
2
O
(l)
;

H
0
298
= -212,7 (kcal/mol)
đợc gọi là thiêu nhiệt của CH
4 (k)
- ứng dụng: Có thể tính hiệu ứng nhiệt của một phản ứng khi biết thiêu nhiệt của các chất
phản ứng và các sản phẩm
- Biểu thức:

H
0
p
=

=

n
i
i
1
0
-

=

m
1j
0
j
H
. Chú ý nhân với hệ số cân bằng

=

m
1j
0
j
H
là nhiệt cháy của các chất sản phẩm

=

n
i
i

1
0
là nhiệt cháy của các chất tham gia phản ứng
VD3: Tính hiệu ứng nhiệt của phản ứng : 2CH
4
C
2
H
2
+ 3H
2
Biết nhiệt cháy của các chất nh sau:
CH
4
+ O
2
CO
2
+ 2H
2
O ;

H
C 1
= -803 (kJ/mol)
C
2
H
2
+ 5/2 O

2
2CO
2
+ H
2
O ;

H
C 2
= -1257 (kJ/mol)
H
2
+ 1/2 O
2
H
2
O
(hơi)
;

H
C 3
= - 394 (kJ/mol)

H
0
p
= 2

H

C 1
-

H
C 2
- 3

H
C 3
= 377 (kJ/mol)
Câu 3: Một phản ứng quan trọng tạo nên mù gây ô nhiễm môi trờng là:
O
3 (k)
+ NO
(k)
O
2 (k)
+ NO
2 (k)
có K
C
= 6.10
34
a) Nếu nồng độ ban đầu là: O
3
: 10
-6
M ; NO: 10
-5
M; NO

2
: 2,5.10
-4
M và O
2
: 8,2.10
-3

thì phản ứng có ở vị trí cân bằng không? Nếu không thì nó đang diễn biến theo chiều
nào? Tính nồng độ của các chất khi ở trạng thái cân bằng.
Giáo viên: Nguyễn Cao Chung - 3 -
Trờng THPT Trần Hng Đạo -Lệ thủy -Quảng Bình Bài tập ôn HSG 11
b) Trong những ngày nóng nực thì tầng ozon bị phá huỷ nhiều hay ít hơn so với những
ngày mát mẻ. Biết H
0
)(
3
Ott
= 142,7 kJ/mol; H
0
)( NOtt
= 90,25 kJ/mol; H
0
)(
2
NOtt
= 33,18
kJ/mol
a)Xét tỉ số nồng độ các chất :
NOO

NOO
CC
CC
.
.
3
22
= 2,1 . 10
5
< K
C
Phản ứng diễn biến theo chiều thuận cho đến khi đạt đ-
ợc giá trị K
C

( nồng độ của O
2
, NO
2
tăng; nồng độ của O
3
, NO giảm)
O
3 (k)
+ NO
(k)
O
2 (k)
+ NO
2 (k)

C 10
-6
10
-5
8,2.10
-3
2,5.10
-4
p/ 10
-6
-x 10
-6
-x
[ ] x 0,99.10
-5
+x 8,2.10
-3
+10
-6
- x 2,5.10
-4
+10
-6
-x
Vì K rất lớn nên giả sử x << 10
-6
M

5
43

10.99,0.
10.51,2.10.201,8


x
= 6.10
34
x = 3,4.10
-36
<<10
-6
Vậy [O
3
] = 3,4.10
-36
M; [NO] = 9,9.10
-6
M; [O
2
] = 8,201.10
-3
M; [NO
2
] = 2,51.10
-4
M
a) Hiệu ứng nhiệt của phản ứng: H
0
= 0 + 33,18 142,7 90,25
= - 199,77 kJ < 0

Phản ứng toả nhiệt
Khi nhiệt độ không khí tăng lên cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch
Tầng ozon bị phá huỷ ít hơn so với ngày mát mẻ
Bài tập:
Bài 1: Xác định hiệu ứng nhiệt của phản ứng
C
2
H
5
OH
(l)
+ CH
3
COOH
(l)
= CH
3
COOC
2
H
5

(l)
+ H
2
O
(l)
Cho biết thiêu nhiệt của các chất nh sau:
C
2

H
5
OH
(l)
;

H
tn1
= - 326,7 (kcal/mol)
CH
3
COOH
(l)
;

H
tn2
= -208,2 (kcal/mol)
CH
3
COOC
2
H
5 (l)
;

H
tn3
= -545,9 (kcal/mol)
ĐS:

c) Nhiệt chuyển pha
- Các quá trình chuyển pha thờng gặp là:
+ Sự nóng chảy, sự hoá rắn
+ Sự bay hơi, sự ngng tụ
+ Sự thăng hoa
+ Sự chuyển dạng thù hình
Các quá trình chuyển pha cũng thờng kèm theo hiệu ứng nhiệt, gọi là nhiệt chuyển pha
VD: Xác định nhiệt chuyển pha của quá trình:
C
(graphit)
C
(kim cơng)
;

H
1
= ?
Biết :C
graphit
+ O
2 (k)
= CO
2 (k)
;

H
2
= -94,052 (kcal/mol)
C
kim cơng

+ O
2 (k)
= CO
2 (k)
;

H
3
= -94,505 (kcal/mol)
Giải:

H
1
=

H
2
-

H
3
= 0,453 (kcal/mol)
Bài 1: Biết:

H
0
S H2O (l)
= -68,32 (kcal/mol)

H
0
S H2O (k)
= -57,8 (kcal/mol)
Xác định

H
hoá hơi
của nớc
d) Nhiệt phân li: Nhiệt phân li của một chất là năng lợng cần thiết để phân huỷ 1 mol
phân tử của chất đó ở thể khí thành các nguyên tử ở thể khí.
Giáo viên: Nguyễn Cao Chung - 4 -
Trờng THPT Trần Hng Đạo -Lệ thủy -Quảng Bình Bài tập ôn HSG 11
VD: H
2 (k)
= 2H
(k)
;

H = 104,2 (kcal/mol)
Bài 4: Tính năng lợng mạng lới tinh thể của BaCl
2
, từ 2 loại dữ kiện sau
a) Sinh nhiệt của BaCl
2
tinh thể: -205,6 (kcal/mol)
- Nhiệt phân li của Clo: 57 (kcal/mol)
- Nhiệt thăng hoa của Ba kim loại : 46 (kcal/mol)
- Thế ion hoá thứ nhất của Ba: 119,8 (kcal/mol)
- Thế ion hoá thứ hai của Ba: 230,0 (kcal/mol)

- ái lực với electron của Cl: -88,5 (kcal/mol)
b) Nhiệt hoà tan của BaCl
2
: -2,43 (kcal/mol)
- Nhiệt hiđrat hoá của ion Ba
2+
: -321,22 (kcal/mol)
- Nhiệt hiđrat hoá của ion Cl
-
: - 86,755 (kcal/mol
e) Tính hiệu ứng nhiệt của phản ứng từ năng lợng liên kết
Năng lợng liên kết là năng lợng cần cung cấp để phá vỡ 1 liên kết để tạo thành các
nguyên tử ở thể khí
Ta thấy: nhiệt phân li = tổng năng lợng liên kết hoá học của tất cả các kiên kết trong phân
tử của nó
VD: tính năng lợng liên kết của liên kết C-H trong phân tử CH
4
biết :
- Sinh nhiệt tiêu chuẩn của CH
4
:

H
0
S, 298, CH4
= -98 (kcal/mol)
- Nhiệt phân li của H
2
:

H
pl,H2
= 104,2 (kcal/mol)
- Nhiệt thăng hoa của C:

H
th, C
= 172 (kcal/mol)
Giải: Viết các phơng trình biểu diễn mối liên quan giữa các phơng trình có liên quan

H
0
p
=


dau
lk
-


cuoi
lk
.Chú ý nhân với hệ số cân bằng
VD4: Tính năng lợng liên kết của H-I. Biết năng lợng liên kết của H-H và I-I lần lợt là
436 kJ/mol và 151 kJ/mol
2HI = H
2
+ I
2

;

H
0
p
= 52 (kJ/mol)

H
H-I
= (436 + 151 52 )/2 = 267,51 (kJ/mol)
Bài tập rèn luyện
Bài 1: Tính năng lợng liên kết trung bình C H và C C từ các kết quả thực nghiệm:
- Nhiệt đốt cháy (kJ/mol) CH
4
= -801,7; C
2
H
6
= 1412,7; H
2
= -241,5 ; than chì =
-393,4
- Nhiệt hoá hơi than chì = 715 kJ/mol
- Năng lợng liên kết H H = 431,5 kJ/mol
ĐS: C H : 413,175 kJ/mol
C C : 344,05 kJ/mol
Bài 2: Từ thực nghiệm thu đợc trị số H (kcal/mol) phân li từng liên kết ở 25
0
C :
Liên kết C C H H O O O H C O C H

H
83 104 33 111 84 99
Hãy tính H của sự đồng phân hoá: CH
3
CH
2
OH (hơi ) CH
3
OCH
3
(hơi)
Nêu sự liên hệ giữa dấu của H với độ bền của liên kết
ĐS: 11 Kcal/mol
Bài 3: Cho biết các năng lợng phân li liên kết sau đây:
Liên kết O H C C C = C C H Cl Cl H Cl C- O C - Cl
E (kcal/mol) 11 83 143 100 57 103 84 78,5
Hãy tính hiệu ứng nhiệt trong các phản ứng sau đây
a) HCl + CH
2
= CH
2
CH
3
CH
2
Cl
Giáo viên: Nguyễn Cao Chung - 5 -
Trờng THPT Trần Hng Đạo -Lệ thủy -Quảng Bình Bài tập ôn HSG 11
b) C
2

H
5
OH H
2
O + CH
2
= CH
2
c) CH
4
+ Cl
2
HCl + CH
3
Cl
d) ĐS:
Bài 4: Cho biết các năng lợng liên kết sau đây: E
C-C
= 343,4 kJ/mol, E
C=C
= 597,7 kJ/mol;
E
C-H
= 418,4 kJ/ mol
a) Hãy tính năng lợngnt hóa của ben zen ứng với công thức cổ điển của Kekule
b) B) So sánh với giá trị thực nghiệm E
A
= 5496,7 kJ/mol và giải thích
ĐS: E
A

= 5333,7 kJ
Bài 5: Cho biết các năng lợng phân li liên kết sau đây:
Liên kết O H C C C = C C H Cl Cl H Cl C- O C - Cl
E (kcal/mol) 11 83 143 100 57 103 84 78,5
Hãy tính hiệu ứng nhiệt trong các phản ứng sau đây
e) HCl + CH
2
= CH
2
CH
3
CH
2
Cl
f) C
2
H
5
OH H
2
O + CH
2
= CH
2
g) CH
4
+ Cl
2
HCl + CH
3

Cl
Bài 6: Cho biết các năng lợng liên kết sau đây: E
C-C
= 343,4 kJ/mol, E
C=C
= 597,7 kJ/mol;
E
C-H
= 418,4 kJ/ mol
c) Hãy tính năng lợngnt hóa của ben zen ứng với công thức cổ điển của Kekule
d) B) So sánh với giá trị thực nghiệm E
A
= 5496,7 kJ/mol và giải thích
ĐS: E
A
= 5333,7 kJ
Bài 7: Nhiệt phân li của hiđro là 104 (kcal/mol)
- Nhiệt phân li của oxi là 118 (kcal/mol)
- Sinh nhiệt của nớc lỏng là - 68,3 (kcal/mol)
- Nhiệt bay hơi của nớc là 10,5 (kcal/mol)
Xác định năng lợng liên kết của O-H trong phân tử nớc
Bài 8 : Tính hiệu ứng nhiệt của phản ứng :
C
2
H
4 (k)
+ H
2 (k)
= C
2

H
6 (k)
Cho biết :E
(H-H)
= 104 (kcal/mol) ; E
(C=C)
= 147 (kcal/mol) ;
E
(C-C)
= 83 (kcal/mol) ; E
(C-H)
= 99 (kcal/mol)
II- Nguyên lí II. Entropi
II.1- Nguyên lí II:
Nhiệt không thể truyền từ vật lạnh sang vật nóng hơn
II.2- Entropi
1- Quá trình tự diễn biến
- Nhiệt từ vật nóng truyền sang vật lạnh hơn chứ không có quá trình ngợc lại
- Nớc hoa từ lọ có thể tự bay khắp phòng còn quá trình ngợc lại thì không tự diễn ra.
2- Entropi
Các hệ trong tự nhiên luôn có xu hớng chuyển từ trạng thái trật tự sang trạng thái
vô trật tự hơn. Sự vô trật tự của một hệ phụ thuộc vào thành phần, nhiệt độ và áp suất của
hệ.
Để đánh giá sự tự diễn biến của của một quá trình ta dùng khái niệm mới là Entropi
và kí hiệu là S. S là một hàm trạng thái
Nếu sự vô trật tự càng lớn thì S càng cao
Biến thiên entropi

S của hệ và của môi trờng xung quanh tăng lên

S
tổng
=

S
hệ
+

S
mtxq
> 0 thì quá trình là tự diễn biến
Giáo viên: Nguyễn Cao Chung - 6 -
Trờng THPT Trần Hng Đạo -Lệ thủy -Quảng Bình Bài tập ôn HSG 11

S =
T
Q
=
T

VD5: Một mol nớc đá nóng chảy tại P= 1 atm và 0
0
C thì hấp thụ một lợng nhiệt là
6003,734J. Tính

S của quá trình
T = t
0
C = 273,15 = 273,15 K
Nhiệt đã cho là nhiệt nóng chảy, ta có thể dùng kí hiệu

Q
nc
=

H
nc
= 6003,734(J/mol)
Vậy

S
nc
=
T
Q
=
T

= 6003,734 /273,15 = 21,98 (J/mol.K)
* Cách tính

S
p
=

S
298, sp
-

S
298, cđ

VD: Tính biến thiên entropi của phản ứng
CaCO
3

(r)
= CaO
(r)
+ CO
2 (k)
Biết S
0
298,
(cal/mol.K) 22,16 9,5 51,06

S
0
298,p
= 51,06 + 9,5 22.16 = 38,4 (cal/mol.K)
Biến thiên entropi dơng. Phản ứng t diễn biến về phơng diện entropi
* Chú ý : Entropi S của từng chất thay đổi theo nhiệt độ thì khá nhiều nhng

S
p
thì không
thay đổi nhiều lắm
III- Năng lợng tự do Gipxơ ( Thế đẳng áp-đẳng nhiệt)
Thế nhiệt động là hàm của T, P. Nó là một hàm trạng thái. Hàm G(T,P) là thế
nhiệt động hay năng lợng tự do Gipxơ
* Nhận xét: Hai yếu tố entanpi và entropi là hai yếu tố đồng thời tác động lên hệ
nhng theo hai chiều ngợc nhau: Về phơng diện hoá học, entanpi giảm khi các nguyên tử

kết hợp với nhau để tạo thành các phân tử với các liên kết bèn vững nhng entropi lại giảm
gỉm vì độ hỗn loạn của hệ giảm
Ngợc lại, khi entropi tăng, yếu tố entropi là thuận lợi cho sự diễn biến của quá trình
thì hệ lại hấp thụ năng lợng để phá vỡ liên kết của các phân tử, do đó entanpi của hệ tăng
lên
Nói cách khác, trong mỗi qúa trình luôn luôn có sự cạnh tranh giữa 2 yếu tố : yếu
tố entanpi ( giảm năng lợng) và yếu tố entropi ( tăng mức độ hỗn loạn). Trong cuộc cạnh
tranh này yếu tố nào mạnh hơn sẽ quyết định chiều hớng của quá trình.
Đại lợng thế đẳng áp- đẳng nhiệt là sự thống nhất giữa 2 yếu tố entanpi và entropi
1) ở T, P không đổi ( đẳng nhiệt, đẳng áp) biến thiên của hàm G là

G là tiêu chuẩn về
cân bằng và tự diễn biến

G = 0 Quá trình đạt tới trạng thái cân bằng

G < 0 Quá trình tự xảy ra
Viết gộp

G 0
2) Biểu thức thống nhất giữa hai nguyên lí
Phơng trình Gipxơ- Hemhon:


G =

H - T

S

G
p
=

G
chất đầu
-

G
chất cuối

G
S, 298 đơn chất
= 0
VD6 : Xác định chiều tự diễn biến của phản ứng sau ở 298K
CuO
r
+ C
r
Cu
r
+ CO
k
Biết S
0
298
cal/mol.K 10,4 1,37 7,96 51,03


H

0
S 298K
kcal/mol -38,72 0 0 -26,42
Giải:
Giáo viên: Nguyễn Cao Chung - 7 -
Trờng THPT Trần Hng Đạo -Lệ thủy -Quảng Bình Bài tập ôn HSG 11

H
0
p
= -26,42+ 0 0- ( -38,72) = 12,3 ( kcal/mol)

S
0
p
= 51,03 +7,96- 10,4- 1,37 = 47,27 (cal/mol.K)

G
p
=

H
p
- T

S
p
= 12,3 47,27.298/1000 = - 1,786 ( kcal/mol) < 0
Vậy phản ứng có thể tự diễn biến
* Chú ý: Nếu đối với quá trình thuận

G < 0 ( tự diến biến) thì đối với quá trình nghịch
( không tự diễn biến)

G>0. Khi

G = 0 thì quá trình có thể diến ra theo cả hai chiều ng-
ợc nhau ( phản ứng cân bằng)
Bài 1: Đối với phản ứng CaCO
3 (r)
= CaO
( r )
+ CO
2 (k)

H
0
298
(kcal/mol) -288,5 -151,9 -94

S
0
298
(cal/mol.K) 22,16 9,5 51,06
Xác định chiều phản ứng ở 298K. Xác định nhiệt độ ở đó CaCO
3
bắt đầu bị phân huỷ
ĐS:

G

thuận
> 0 phản ứng tự diến biến theo chiều nghịch
T > 1109,4 K thì phản ứng tự diễn biến theo chiều CaCO
3
bị phân huỷ
Bài 2 : Đối với phản ứng
H
2
O
k
+ C
r
CO
k
+ H
2 k
ở 600K

G
0
1
= 12,18 (kcal/mol)
ở 700K

G
0
2
= 8,14 (kcal/mol)
Tính giá trị trung bình của biến thiên entropi trong khoảng nhiệt độ này.
ở nhiệt độ nào thì phản ứng này xảy ra đợc? Coi

H
0
, S
0

không thay đổi theo
nhiệt độ

H
0

= - 36 420 (cal/mol) ;

S
0

= 40,4 (cal/mol.T)
T = 901K thì phản ứng bắt đầu diễn ra theo chiều thuận
Bài 3: Cho

H
0
298
(cal/mol)

S
0
298
(cal/mol.K)

O
2(k)
0 49,01
S
r
0 7,62
H
2
O
k
-57800 45,13
H
2
S -4800 49,1
Hỗn hợp khí H
2
S và O
2
ở đktc có bền không nếu nh giả thiết có phản ứng theo sơ
đồ H
2
S
k
+ O
2
H
2
O
k
+ S

r
Bài 4: ở nhiệt độ nào phản ứng
PCl
5


PCl
3
+ Cl
2
đầu xảy ra biết

H
0
298
(cal/mol)

S
0
298
(cal/mol.K)
PCl
5
-88 300 84,3
PCl
3
- 66 700 74,6
Cl
2
0 53,3

Bài 5: Cho phản ứng Fe
2
O
3(r)
+ 3H
2

(k)
= 2Fe + 3 H
2
O
(k)
Biết ở điều kiện chuẩn

G
0
p
= 13,036 (kcal/mol) và ở nhiệt độ cao hơn 678K, hiđro bắt
đầu khử đợc oxit sắt, entropi và entanpi của phản ứng coi nh không phụ thuộc vào nhiệt
độ. Tính

H
0
298
,

S
0
298
của phản ứng

ĐS:

S
0
298
= 33,8 (cal/mol.T);

H
0
298
= 22,9 (kcal/mol)
Bài 6: Trong lò cao luyện gang xảy ra các phản ứng sau:
Phản ứng

H
0
298
(kcal/mol)

S
0
298
(cal/mol.K)
1) C
r
+ O
2

(k)
= CO

2
-94,05 -0,69
2) C
( r )
+ CO
2 (k)
= 2CO
(k)
+41,21 +42,01
3) 3CO
(k)
+ Fe
2
O
3( r )
= 3 CO
2 (k)
+ 2 Fe
( r )
-6,09 +3,0
Giáo viên: Nguyễn Cao Chung - 8 -
Trờng THPT Trần Hng Đạo -Lệ thủy -Quảng Bình Bài tập ôn HSG 11
4) CO
(k)
+ 3 Fe
2
O
3( r )
= CO
2(k)

+ 2Fe
3
O
4 ( r )
- 12,83 + 9,4
5) CO
(k)
+ Fe
3
O
4

(r)
= CO
2 ( k)
+ 3 FeO
( r )
+ 8,67 + 10,10
6) CO
(k)
+ FeO
( r)
= Fe
( r )
+ CO
2 ( k )
- 3, 83 - 3,41
Tính

G

0
298
của các phản ứng
3C
( r )
+ 2Fe
2
O
3 ( r )
= 3CO
2(k)
+ 2Fe
( r )
2C
( r )
+ Fe
3
O
4

( r )
= 2CO
2 (k)
+ 3Fe
(r )
C
( r )
+ 2FeO
(r )
= CO

2 ( k)
+ 2Fe
( r)
ở 400
0
C, 650
0
C, 700
0
C- 800
0
C sẽ xảy ra các phản ứng khử các oxit Fe nào bằng CO, C
Nhiệt phản ứng
Bài 1: Tính H của phản ứng sau:
CH
4 (k)
+ 4Cl
2(k)
CCl
4 (k)
+ 4HCl
(k)
Biết các giá trị năng lợng liên kết
C - Cl : 326,3 kJ
H - Cl 430,9 kJ
C - H 414,2 kJ
Cl - Cl 242,6 kJ
Bài 2: Tính nhiệt phản ứng:
8 Al
(r)

+ 3 Fe
3
O
4 (r)
9 Fe
(r)
+ 4Al
2
O
3 ( r )
Biết nhiệt tạo thành của Fe
3
O
4
và Al
2
O
3
tơng ứng là 1117 kJ/mol và 1670 kJ/mol
Bài 3: Tính H của phản ứng :
C
2
H
2 (k)
+ 2 H
2 (k)
C
2
H
6 (k)

Theo 2 cách sau:
a) Dựa vào năng lợng liên kết
b) Dựa vào nhiệt tạo thành
Hãy so sánh 2 kết quả và giải thích vì sao có sự khác nhau đó? Kết quả nào chính xác hơn?
Biết : Năng lợng liên kết (kJ/mol) của các liên kết H H, C H, C- C,
C C tơng ứng là: 436, 414, 347, 812
Nhiệt tạo thành (kJ/mol) của C
2
H
2
và C
2
H
6
tơng ứng là +227 và -84,6
Bài 4: Khi hoà tan 1,5 gam NH
4
NO
3
vào 35 gam H
2
O thì nhiệt độ của H
2
O từ 22,7
0
C hạ xuống
đến 19,4
0
C. Hỏi quá trình hoà tan toả nhiệt hay thu nhiệt? Tính H khi hoà tan 1 mol NH
4

NO
3
vào nớc. Biết nhiệt dung của nớc là 1 cal/1g nớc.
Bài 5: Cho Xiclopropan

Propen có H
1
= - 32,9 kJ/mol
Nhiệt đốt cháy than chì = 394,1 kJ/mol (H
2
)
Nhiệt đốt cháy Hidrro = 286,3 kJ/mol (H
3
)
Nhiệt đốt cháy Xiclopropan = 2094,4 kJ/mol. (H
4
) . Hãy tính:
Nhiệt đốt cháy Propen, Nhiệt tạo thành Xiclopropan và nhiệt tạo thành Propen?
Có thể thiết lập chu trình Born-Haber để tính toán, hoặc dùng phơng pháp tổ hợp các cân bằng :
* Ta có: Phơng trình cần tính là
CH
2
=CH-CH
3
+ 4,5O
2


3CO
2

+ 3H
2
O H
5
= ?
phơng trình này đợc tổ hợp từ các quá trình sau:
CH
2
=CH-CH
3
C
3
H
6
xiclo (-H
1
)
C
3
H
6
xiclo + 4,5O
2
3CO
2
+ 3H
2
O H
4

Giáo viên: Nguyễn Cao Chung - 9 -
Trờng THPT Trần Hng Đạo -Lệ thủy -Quảng Bình Bài tập ôn HSG 11
Cộng 2 phơng trình này ta đợc phơng trình cần tính H
5
= H
4
- H
1
Vậy, nhiệt đốt cháy propen = 2094,4 ( 32,9) = 2061,5 kJ/mol
* Tơng tự: 3 ( C + O
2
CO
2
H
2
)
3 ( H
2
+
2
1
O
2
H
2
O

H
3
)

3CO
2
+ 3H
2
O C
3
H
6
(xiclo) + 4,5 O
2
(-H
4
)
Tổ hợp đợc 3C + 3H
2
C
3
H
6
xiclo H
6
= 3H
2
+ 3H
3
- H
4
H
6
= 3( 394,1) + 3( 286,3) ( 2094,4) = 53,2 kJ/mol

* Tơng tự nhiệt tạo thành propen là:
H
7
= 3H
2
+ 3H
3
- H
5
= 20,3 kJ/mol
Bài 6: ở 25
0
C phản ứng NO +
1
2
O
2
NO
2

có G
0
= 34,82 kJ và H
0
= 56,43 kJ
a) Hãy tính hằng số cân bằng ở 298 K và 598 K ?
b) Kết quả tìm đợc có phù hợp với nguyên lý Le Chatelier không?
a) K
298
=

0
2,303
10
G
RT

=
34820
2,303 8,314 298
10

ì ì
= 1,3 . 10
6
.
Để tính K
598
không dùng công thức nói trên, vì cha biết G
0
ở 598 K.
Tuy nhiên nếu chấp nhận H
0
= 56,43 kJ không phụ thuộc nhiệt độ trong khoảng 298 K
598 K thì có thể dùng biểu thức : ln
0
2
1 1 2
1 1
K
H

K R T T

ữ


=

ln
598
6
56430 1 1
1,3 10 8,314 298 598
K

ữ

=
ì
K
598
= 12
c) K
598
< K
298
sự tăng nhiệt độ của phản ứng tỏa nhiệt làm cân bằng dịch chuyển theo
chiều từ phải sang trái (chiều của phản ứng thu nhiệt) phù hợp với nguyên lý Le
Chatelier.
Bài 7: 1. Cho cỏc d kin sau
Hóy xỏc nh: a/ Nhit to thnh ca etylen ( H tt )

b/ Nhit t chỏy ca etylen ( H c )
Giáo viên: Nguyễn Cao Chung - 10 -
Trờng THPT Trần Hng Đạo -Lệ thủy -Quảng Bình Bài tập ôn HSG 11
Danh pháp đồng phân cấu hình
I- đồng phân hình học
- Các trờng hợp xuất hiện đồng phân hình học
Điều kiện cần và đủ:
- Phân tử phải có liên kết đôi ( một hoặc nhiều liên kết đôi) hoặc có vòng no
- ở mỗi nguyên tử C của liên kết đôi và ở ít nhất 2 nguyên tử C của vòng no phải có 2 nguyên tử hoặc
nhóm nguyên tử khác nhau
abC=Ccd (a b, cd)
1. Trờng hợp có 1 liên kết đôi
a) Hệ abC=Ccd sẽ có hai đồng phân hình học nếu a b, cd
b) Hệ abC = Nc cũng có 2 đồng phân hình học nếu a b ( có đồng phân hình học vì nguyên tử N còn 1
đôi e cha liên kết có thể coi là một nhóm thế)
c) Hệ aN = Nb dù a giống b hay khác b đều có 2 đồng phân hình học
2. Trờng hợp có nhiều liên kết đôi
a) Hệ có một số lẻ liên kết C=C liền nhau: abC=(C=)
n
=Ccd (n lẻ), nếu a b, cd sẽ có 2 đồng phân hình
học
b) Hệ có nhiều liên kết C=C liên hợp
- Hệ abC = CH - (-CH=CH-)
n-2
-CH = C cd, số đồng phân là 2
n
nếu Cab Ccd. Thí dụ:
- Hệ abC = CH - (-CH=CH-)
n-2
-CH = Cab, số đồng phân ít hơn 2

n
c) Hệ có n nối đôi biệt lập: xét từng nối đôi đó, số đồng phân hình học là 2
n

3. Trờng hợp các hợp chất vòng no
Danh pháp hiđrocacbon
I- Hiđrocacbon no mạch hở
A. Hiđrocacbon no mạch hở không nhánh: Trừ 4 chất đầu dãy đồng đẳng còn lại tên của tất cả các
đồng đẳng cao hơn đều đợc hình thành bằng cách tổ hợp tiền tố cơ bản về độ bội với hậu tố an
B. Hiđrocacbon no mạch nhánh
1. Xác định hiđrua nền: Chọn mạch C dài nhất, có chứa nhiều nhánh nhất làm mạch chính
2. Đánh số các nguyên tử C trên mạch chính xuất phát từ đầu nào gần nhánh nhất để cho tổng chỉ số
của các nhánh là nhỏ nhất
3. Xác định tên của các nhánh: sắp xếp theo trình tự chữ cái và chọn tiền tố về độ bội thích hợp nếu có
2 nhánh giống nhau
Các nhánh đơn giản đợc xếp theo trình tự chữ cái đầu của tên nhánh, khong dùng chữ cái đầu của
tiền tố về độ bội
VD: Butyl Etyl Đimetyl Propyl
Các nhánh phức tạp (có nhóm thế trong nhánh) cũng đợc sắp xếp theo trình tự chữ cái đầu, nhng
là tên hoàn chỉnh cho dù đó là chữ cái đầu của nhóm thế tong nhánh hay tên của tiền tố cơ bản về độ bội
VD: (1,2-đimetylpentyl) Etyl Metyl (1-Metylbutyl) (2-Metylbutyl)
Khi có mặt 2 nhánh phức tạp giống nhau cần dùng các tiền tố nh bis-, tris, tetrakis-,
VD: bis(1-metyletyl) hoặc điisopropyl
bis(2,2-đimetylpropyl) hoặc đineopentyl
4. Thiết lập tên đầy đủ:
Chỉ số của nhánh + Tiền tố độ bội + Tên của nhánh+ Tên hiđrua nền
VD:
II- Nhóm (gốc) hiđrocacbon no
1. Gốc hiđrocacbon no hóa trị I
Có 2 cách gọi tên:

a) Đổi đuôi an -yl: Trong nhóm có mạch chính thì chọn mạch dài nhất kể từ nguyên tử
C mang hóa trị tự do (đợc đánh số 1) làm mạch chính rồi gọi tên nhóm theo danh pháp
thế
Giáo viên: Nguyễn Cao Chung - 11 -
Trờng THPT Trần Hng Đạo -Lệ thủy -Quảng Bình Bài tập ôn HSG 11
b) Thêm đuôi yl vào tên của ankan kèm theo chỉ số cho hóa trị tự do, đánh số mạch C sao
cho chỉ số có giá trị nhỏ nhất
VD: CH
3
CH
2
CH
2
CH
2
CH
3
pentan
CH
3
CH
2
CH
2
CH
2
CH
2
- a) Pentyl b) Pentan-1-yl
CH

3
CH
2
CH
2
CH CH
3
a) 1-Metylbutyl b) Pentan-2-yl
|
Kiểu gọi tên thứ 2 thờng dùng cho các nhóm mà cấu tạo phức tạp (chứa nhiều liên kết kép, nhiều
vòng, ) và các nhóm đa hóa trị
Một số tên gốc nửa hệ thống đợc sử dụng
(CH
3
)
2
CH-: Isopropyl (CH
3
)
2
CHCH
2
CH
2
- : Isopentyl
(CH
3
)
2
CHCH

2
-: Isobutyl CH
3
CH
2
-C(CH
3
)
2
-: tert-Pentyl
CH
3
CH
2
CH(CH
3
)-: sec-Butyl (CH
3
)
3
C-CH
2
-: Neopentyl
(CH
3
)
3
C-: tert-Butyl
2. Gốc hiđrocacbon no hóa trị 2
- Nếu hai hóa trị tự do đợc dùng để tạo liên kết đôi thì: -an -yliđen hoặc thêm yliđen vào tên ankan

- Nếu 2 hóa trị tự do đợc dùng để tạo 2 liên kết đơn thì thêm -điyl vào tên của hiđrua nền
- Đối với các gốc hóa trị 2 có công thức chung [CH
2
]
n
- có thể gọi: thêm tiền tố của độ bội vào
metylen trừ trờng hợp n = 1, 2
-CH
2
- -CH
2
-CH
2
- -CH
2
-CH
2
-CH
2
-
metylen etylen trimetylen
3. Gốc hóa trị 3 và cao hơn
- Ba hóa trị tự do: triyl
- Hóa trị tự do để tạo liên kết 3: -yliđin
- 3 hóa trị tự do dùng để tạo 1 liên kết đôi, 1 liên kết đơn: -yl-yliđen
Tơng tự với các gốc hóa trị cao hơn ta cũng kết hợp các đuôi yl, yliđen, yliđin kèm theo chỉ số chỉ vị trí,
tiền tố về độ bội
III- Hiđrocacbon không no mạch hở
- Chọn mạch C dài nhất có chứa nhiều liên kết bội làm mạch chính (u tiên mạch có số nối đôi
nhiều hơn)

- Đánh số thứ tự sao cho tổng chỉ số của liên kết bội là nhỏ nhất kể cả khi chỉ số nối 3 nhỏ hơn
- Gọi tên: chỉ số nhánh+tên nhánh + tên hiđrua nền + chỉ số liên kết đôi+ (độ bội)en + chỉ số
liên kết ba+ (độ bội)in
IV- gốc hiđrocacbon không no
1. Gốc hóa trị 1
- Thêm hâu tố yl kèm theo chỉ số cho vị trí hóa trị tự do vào tên của hiđrocacbon tơng ứng
- Chọn mạch chính cho gốc không no theo sự giảm dần độ u tiên:
+ Số liên kết kép là tối đa
+ Số nguyên tử C là nhiều nhất
+ Số nối đôi là nhiều nhất
2. Gốc hóa trị cao hơn
Tơng tự với hiđrocacbon no
V- Hiđrocacbon mạch vòng no và không no
1- Hiđrocacbon đơn vòng no
+ Không nhánh: xiclo + tên ankan tơng ứng
+ Có nhánh: đánh số thứ tự nhánh sao cho tổng chỉ số nhánh là nhỏ nhất
Gốc hiđrocacbon đơn vòng no: gọi tơng tự gốc hiđrocacbon no
2- Hiđrocacbon đơn vòng không no: tơng tự hiđrocacbon không no mạch hở thêm tiền tố xiclo-
3- Hiđrocacbon hai vòng có chung 1 nguyên tử mắt vòng:
Spiro + [các chỉ số nguyên tử C riêng] + tên hiđrocacbon mạch hở tơng ứng
(ghi từ số nhỏ đến số lớn)
Mạch C đợc đánh số hết vòng nhỏ đến vòng lớn, bắt đầu từ 1 nguyên tử kề nguyên tử chung
Giáo viên: Nguyễn Cao Chung - 12 -
Trêng THPT TrÇn Hng §¹o -LÖ thñy -Qu¶ng B×nh Bµi tËp «n HSG 11
 Gi¸o viªn: NguyÔn Cao Chung - 13 -