MỘT SỐ BÀI TẬP VỀ HIỆU ỨNG NHIỆT PHẢN ỨNG DÙNG BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN HOÁ HỌC TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

z




S¸ng KiÕn Kinh NghiÖm
ĐỀ TÀI:
MỘT SỐ BÀI TẬP VỀ HIỆU ỨNG NHIỆT PHẢN ỨNG
DÙNG BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN HOÁ HỌC
TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

Ngêi thùc hiÖn: NguyÔn ThÞ
Thu
Tæ: Hãa- Sinh- C«ng
nghÖ
S¸ng kiÕn kinh nghiÖm
Năm học 2012 – 2013
NguyÔn ThÞ Thu Tæ Ho¸ - Sinh –C«ng nghÖ
2

A. Mở đầu
I. Đặt vấn đề
II. Phạm vi nghiên cứu
III. Phương pháp nghiên cứu
B. Nội dung và tổ chức thực hiện
C. Kết luận
D. Tài liệu tham khảo
S¸ng kiÕn kinh nghiÖm
 
!"
Kiến thức là vô bờ bến, chúng ta khó lòng nào mà nắm bắt, hiểu biết được

tất cả mọi kiến thức trong cuộc sống, và trong môn hoá học cũng vậy, việc tìm hiểu
nghiên cứu , chuyên sâu mọi vấn đề sẽ rất khó khăn. Vì vậy, để tìm hiểu cặn kẽ
một vấn đề nào trong các môn khoa học nói chung và môn hoá học nói riêng thì
việc làm chuyên đề sẽ rất bổ ích. Các kì thi học sinh giỏi các cấp đang thu hút
nhiều người quan tâm. Sở dĩ như vậy vì chúng kích thích việc cải tiến nội dung và
phương pháp dạy và học bộ môn Hoá học ở trường phổ thông tại các trường theo
hướng tiếp cận với phương pháp dạy học hoá học hiện đại.
Để có thêm tài liệu tham khảo cần thiết và sát với chương trình bồi dưỡng
học sinh giỏi ở các trường THPT. Tôi đã tìm hiểu và đưa ra một chuyên đề: #$%
&'()*%+, /*012343/*0%,/532346734(8*69:34/;<&*3/4*=*>?3/@A
/;<B. Chuyên đề nhằm bồi dưỡng, rèn luyện nâng cao kiến thức để đạt kết
quả trong các kì thi học kì, thi học sinh giỏi các cấp … ; giúp các bạn học sinh ôn
luyện, tổng kết và kiểm tra kiến thức của mình, nâng cao khả năng tự suy nghĩ, kĩ
năng giải toán.
II. C
Tại trường THPT Sông Công
Áp dụng chủ yếu cho học sinh lớp 10 khi học nhiệt phản ứng.
Bồi dưỡng học sinh giỏi.
III. PHDC
Trong đề tài này sẽ đưa ra những tài liệu lý thuyết liên quan cơ sở của phản ứng
toả nhiệt, phản ứng thu nhiệt. Ngoài ra, chuyên đề còn đưa ra cách tính hiệu ứng
nhiệt của một số phản ứng. Bài tập chiếm một phần lớn bao gồm những dạng bài
tập liên quan đến cách xác định phản ứng toả nhiệt, phản ứng thu nhiệt, cách tính
hiệu ứng nhiệt. Tất cả sẽ được giới thiệu rõ kèm theo rõ kèm theo bài giải để ta dễ
hình dung và tìm ra phương pháp giải hay và phù hợp cho những dạng bài này.
Ngoài ra còn bổ sung một số bài tập để có thể tự tham khảo.
NguyÔn ThÞ Thu Tæ Ho¸ - Sinh –C«ng nghÖ
3
S¸ng kiÕn kinh nghiÖm
EFGCHI

J
/*0%,/53234
Quá trình hoá học cũng như quá trình biến đổi hoá vật lý của chất như bay
hơi,nóng chảy…luôn kèm theo hiện tượng phát ra hay thu vào một năng lượng ở
dạng này hoặc dạng khác thường là dạng nhiệt. Để so sánh những biến đổi năng
lượng dưới dạng nhiệt trong phản ứng hoá học người ta dùng đại lượng nhiệt phản
ứng tức là lượng nhiệt thoát ra hay thu vào trong một phản ứng hoá học. Ngành
hoá học nghiên cứu về nhiệt cuả phản ứng hoá học và nhiệt của các quá trình biến
hoá chất từ trạng thái tập hợp này sang trạng thái tập hợp khác được gọi là ngành
nhiệt hoá học.
Đầu tiên các em phải nắm được các kiến thức sau:
KL/MNO%9P34" là khí mà khoảng cách giữa các phân tử khí xa nhau đến mức ta
có thể bỏ qua sự tương tác giữa chúng (khí có áp suất thấp)
−Phương trình trạng thái khí lý tưởng dùng cho n mol khí: PV = nRT
(P là áp suất khí - Pa hoặc N/m
2
; V là thể tích khí - m
3
; T là nhiệt độ khí - K ;
R là hằng số khí lý tưởng - R = 8,314 J. K
−
1
. mol
−
1

= 1,987 cal. K
−
1
. mol

−
1
do 1 cal = 4,19 J
= 0,082 lít. atm. K
−
1
. mol
−
1
do 1 lít. atm =
101,325 J )
− Trong đó: P
1
V
1
= n
1
RT
1
; P
2
V
2
= n
2
RT
2
và v.v
Q/*0%,/53234"
a) Phản ứng tỏa nhiệt và phản ứng thu nhiệt:

− Phản ứng nhường nhiệt lượng cho môi trường gọi là phản ứng tỏa nhiệt: ∆H < 0
− Phản ứng thu nhiệt lượng của môi trường gọi là phản ứng thu nhiệt: ∆H > 0
b) Nhiệt sinh chuẩn của một chất: là nhiệt của phản ứng tạo thành 1 mol chất đó từ
các đơn chất bền ở 1atm và 298K.
Ví dụ: C(r) + O
2
(k) → CO
2
(k) có ∆H
0
298,s
= − 393,51 kJ. mol
−
1
.
NguyÔn ThÞ Thu Tæ Ho¸ - Sinh –C«ng nghÖ
4
S¸ng kiÕn kinh nghiÖm
c) Nhiệt cháy chuẩn của một chất; là nhiệt của phản ứng đốt cháy hoàn toàn 1 mol
chất đó bằng oxi tạo thành các oxit bền với hóa trị cao nhất.
Ví dụ: CH
4
(k) + 2O
2
(k) → CO
2
(k) + 2H
2
O (l) có ∆H
0

298,C
(CH
4
) = − 890,34
kJ. mol
−
1
.
d) Định luật Hess: Nhiệt phản ứng được thực hiện ở V=const hoặc P=const (không
thực hiện công nào khác ngoài công cơ học) chỉ phụ thuộc vào trạng thái đầu (của
các chất phản ứng) và trạng thái cuối (của các sản phẩm phản ứng) mà không phụ
thuộc vào các trạng thái trung gian (tức là không phụ thuộc vào quãng đường
chuyển trạng thái đầu đến trạng thái cuối)
Ví dụ: C(r) + O
2
(k) CO
2
(k)
∆H
∆H
1
∆H
2
CO (k) +
1
2
O
2
(k)
Theo định luật Hess: ∆H = ∆H

1
+ ∆H
2
. Sơ đồ trên gọi là Chu trình Born -
Haber
− Hệ quả của định luật Hess:
+ Hiệu ứng nhiệt của phản ứng thuận bằng Hiệu ứng nhiệt của phản ứng nghịch
nhưng ngược dấu.
+ Hiệu ứng nhiệt của phản ứng bằng tổng nhiệt sinh của các sản phẩm trừ đi tổng
nhiệt sinh của các chất phản ứng (trong đó nhiệt sinh của các đơn chất được coi=
0)
Ví dụ: CH
4
(k) + 2O
2
(k) → CO
2
(k) + 2H
2
O (l)
có ∆H
0
298,C
(CH
4
) = [∆H
0
298,s
(CO
2

) + ∆H
0
298,s
(H
2
O)] − ∆H
0
298,s
(CH
4
)
+ Hiệu ứng nhiệt của phản ứng cháy bằng tổng nhiệt cháy của các chất phản ứng
trừ đi tổng nhiệt cháy của các sản phẩm (trong đó nhiệt sinh của các đơn chất được
coi = 0)
e) Năng lượng liên kết: là năng lượng cần thiết để phá vỡ một liên kết hóa học.
RS*<A</%M3//*0%,/53234"
− Cách 1: Dựa vào định luật Hess. ∆H = ∆H
1
+ ∆H
2
. (xây dựng chu trình động
học)
NguyÔn ThÞ Thu Tæ Ho¸ - Sinh –C«ng nghÖ
5
S¸ng kiÕn kinh nghiÖm
hoặc tổ hợp các cân bằng: C(r) +
1
2
O
2

(k) → CO (k) ∆H
1

CO (k) +
1
2
O
2
(k) → CO
2
(k) ∆H
2

Phương trình tổ hợp: C(r) + O
2
(k) → CO
2
(k) ∆H
− Cách 2: Tính tổng năng lượng liên kết của các chất phản ứng (kết quả mang dấu
+ vì đó là nhiệt lượng thu vào)
Tính tổng năng lượng liên kết của các sản phẩm phản ứng (kết quả
mang dấu − vì đó là nhiệt lượng tỏa ra)
tổ hợp hai kết quả tính được chính là Hiệu ứng nhiệt của phản ứng.
FTUV
M6WK. Tính hiệu ứng nhiệt ∆H của các phản ứng sau, mỗi phản ứng tính theo 2
cách: theo năng lượng liên kết và theo nhiệt tạo thành
a) CH
4
(k) + 4Cl
2

(k) → CCl
4
(k) + 4HCl(k)
b) 2Cl
2
(k) + 2H
2
O (k) → 4HCl(k) + O
2
(k)
Biết:
Năng lượng liên kết (kJ/mol) Nhiệt tạo thành (kJ/mol)
C-Cl: 326,3 CH
4
: -74,9
H-Cl: 431,0 HCl: -92,3
C-H: 414,0 CCl
4
: -108,8
Cl-Cl: 242,6 H
2
O (k) : -241,8
O
2
: 498,7
H
2
O: 925,95
Tính ∆H của phản ứng:
a) CH

4
(k) + 4Cl
2
(k) → CCl
4
(k) + 4HCl(k)
• Dựa vào năng lượng liên kết
Tổng năng lượng của các chất phản ứng là
∆H=(4 x 414 + 4 x 242,6 ) – (4 x 326,3 + 4 x 431) = - 402,8 kJ/mol
• Dựa vào nhiệt tạo thành:
∆H=(-108,5+4(-92,3) ) – (-74,9) = - 402,8 kJ/mol
NguyÔn ThÞ Thu Tæ Ho¸ - Sinh –C«ng nghÖ
6
S¸ng kiÕn kinh nghiÖm
b) 2Cl
2
(k) + 2H
2
O (k) → 4HCl(k) + O
2
(k)
• Dựa vào năng lượng liên kết
∆H=(2 x 242,6 + 2 x 925,95 ) – (4 x 431 + 498,7) = 114,4 kJ /mol
• Dựa vào năng lượng tạo thành:
∆H= (4 x (-92,3) ) – (2 x (-241,8)) = 114,4 kJ/mol
a) ∆H<0 phản ứng toả nhiệt
b) ∆H>0 phản ứng thu nhiệt
M6WQ. Từ thực nghiệm thu được trị số ∆H(Kcal.mol
-1
) phân ly từng liên kết ở

25
0
C :
Liên kết
H – H O – O O – H C – H C – O C – C
∆
H 104 33 111 99 84 83
Hãy giải thích cách tính và cho biết kết quả tính ∆H (cũng ở điều kiện như trên)
của sự đồng phân hóa: CH
3
CH
2
OH (hơi)
→
CH
3
-O-CH
3
(hơi)
Giải: CH
3
CH
2
OH có 1 liên kết C − C ; 1 liên kết C − O ; 1 liên kết O − H và 5 liên
kết C − H
Tổng năng lượng liên kết của các chất phản ứng là:
83 + 84 + 111 + (5 × 99) = + 773 Kcal.mol
-1

CH

3
-O-CH
3
có 2 liên kết C − O ; 6 liên kết C − H
Tổng năng lượng liên kết của các sản phẩm phản ứng là:
− (2 × 84) − (6 × 99) = − 168 − 594 = − 762 Kcal.mol
-1

Vậy, Hiệu ứng nhiệt của phản ứng = + 773 − 762 = + 11 Kcal.mol
-1

Phản ứng trên là phản ứng thu nhiệt.
M6WR Xác định nhiệt hình thành 1 mol AlCl
3
khi biết:
Al
2
O
3
+ 3COCl
2
(k) → 3CO
2
+ 2 AlCl
3
∆H
1
= −232,24 kJ
CO + Cl
2

→ COCl
2
∆H
2
= −112,40 kJ
2Al + 1,5 O
2
→ Al
2
O
3
∆H
3
= −1668,20 kJ
Nhiệt hình thành của CO = -110,40 kJ/mol
Nhiệt hình thành của CO
2
= -393,13 kJ/mol.
NguyÔn ThÞ Thu Tæ Ho¸ - Sinh –C«ng nghÖ
7
S¸ng kiÕn kinh nghiÖm
Nhiệt hình thành 1 mol AlCl
3
là nhiệt của quá trình
Al + 1,5 Cl
2
→ AlCl
3
Để có quá trình này ta sắp xếp các phương trình như sau:
Al

2
O
3
+ 3COCl
2
(k) → 3CO
2
+ 2 AlCl
3
∆H
1
3CO + 3Cl
2
→ 3COCl
2
3∆H
2

2Al + 1,5 O
2
→ Al
2
O
3
∆H
3
3C + 1,5 O
2
→ 3CO 3∆H
4

và 3 CO
2
→ 3C + 3 O
2
3(-∆H
5
)
Sau khi tổ hợp có kết quả là: 2Al + 3 Cl
2
→ 2AlCl
3
∆H
x
và ∆H
x
= ∆H
1
+ 3∆H
2
+ ∆H
3
+ 3∆H
4
+ 3(-∆H
5
)
= (-232,24) + 3(-112,40) + (-1668,20) + 3(-110,40) + 3(393,13) = −
1389,45 kJ
Vậy, nhiệt hình thành 1 mol AlCl
3

= −1389,45 : 2 =− 694,725 kJ/mol
M6WX Tính nhiệt phản ứng ở 25
0
C của phản ứng sau:
CO(NH
2
)
2
(r) + H
2
O(l) → CO
2
(k) + 2NH
3
(k)
Biết trong cùng điều kiện có các đại lượng nhiệt sau đây:
CO (k) + H
2
O (h) → CO
2
(k) + H
2
(k) ∆H
1
= -41,13 kJ/mol
CO (k) + Cl
2
(k) → COCl
2
(k) ∆H

2
= -112,5 kJ/mol
COCl
2
(k) + 2NH
3
(k) → CO(NH
2
)
2
(r) +
2HCl(k)
∆H
3
= -201,0 kJ/mol
Nhiệt tạo thành HCl (k)
∆H
4
= -92,3 kJ/mol
Nhiệt hóa hơi của H
2
O(l)
∆H
5
= 44,01 kJ/mol
Để có phương trình theo giả thiết, ta sắp xếp lại các quá trình đã cho kèm theo các
đại lượng nhiệt tương ứng rồi tiến hành cộng các phương trình như sau:
CO (k) + H
2
O (h) → CO

2
(k) + H
2
(k) ∆H
1
NguyÔn ThÞ Thu Tæ Ho¸ - Sinh –C«ng nghÖ
8
S¸ng kiÕn kinh nghiÖm
COCl
2
(k) → CO (k) + Cl
2
(k) -∆H
2
CO(NH
2
)
2
(r) + 2HCl(k) → COCl
2
(k) + 2NH
3
(k) -∆H
3
H
2
(k) + Cl
2
(k) → 2HCl(k) 2∆H
4

H
2
O(l) → H
2
O (h) ∆H
5

Sau khi cộng ta được phương trình như giả thiết ta được:
∆H
x
= ∆H
1
- ∆H
2
- ∆H
3
+ 2∆H
4
+ ∆H
5

= -41,13 + 112,5 + 201 - 184,6 + 44,01 = 131,78 kJ/mol
M6WY 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. ở đây nếu dùng phương pháp
tổ hợp cân bằng nói trên thì dễ hiểu hơn:
a/ Ta có: Phương trình cần tính là
CH
2
=CH-CH
3
+ 4,5O
2

→
3CO
2
+ 3H
2
O ∆H
5
= ?
phương trình này được 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

Cộng 2 phương trình này ta được phương trình cần tính ∆H
5
=∆H
4
-∆H
1
Vậy, nhiệt đốt cháy propen = - 2094,4 -(-32,9) = Z2061,5 kJ/mol
b/ Tương 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 + 4,5O
2
(-∆H

4
)
NguyÔn ThÞ Thu Tæ Ho¸ - Sinh –C«ng nghÖ
9
S¸ng kiÕn kinh nghiÖm
Tổ hợp được 3C + 3H
2
→ C
3
H
6
xiclo ∆H
6
= 3∆H
2
+ 3∆H
3
- ∆H
4
∆H
6
= 3(-394,1) + 3(-286,3) - (-2094,4) = 53,2 kJ/mol
c/ Tương tự nhiệt tạo thành propen là:
∆H
7
= 3∆H
2
+ 3∆H
3
- ∆H

5
= 20,3 kJ/mol
E["
Bài 1: 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
tương ứng là 1117 kJ/mol và 1670
kJ/mol
Bài 2: 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 lượng liên kết
b) Dựa vào nhiệt tạo thành

L\][L\^
NguyÔn ThÞ Thu Tæ Ho¸ - Sinh –C«ng nghÖ
10
Sáng kiến kinh nghiệm
Vi thc t bi tp húa hc rt phong phỳ v a dng nhng thi gian luyn
tp trờn lp cũn ớt, c bit vi bi tp hiu ng nhit phn ng thỡ thi gian luyn
tp trờn lp l khụng cú. giỳp hc sinh rốn luyn k nng trong quỏ trỡnh
luyn tp giỏo viờn cn chỳ ý hng dn hc sinh phõn loi bi tp, nm chc kin
thc v rốn luyn thng xuyờn khc sõu, vi tng loi bi tp rỳt kinh
nghim cho bn thõn.
Hng dn hc sinh nm vng h thng kin thc, sau mi gi hc cú th
thut giỳp hc sinh nh bi.
Trang b cho hc sinh cỏc kin thc v phng phỏp gii toỏn c bn hc
sinh cú th t mỡnh lm cỏc dng toỏn khú.
Qua quỏ trỡnh luyn hc sinh gii phn hiu ng nhit tụi thng ging dy
cho hc sinh bng phng phỏp trờn tụi thy hc sinh hiu bi v vn dng tt.
Trờn õy l mt s bi tp v nhit phn ng. Hy vng sỏng kin kinh nghim ca
tụi s phn no giỳp c cỏc em hc sinh cú nhng kin thc b ớch khi ụn luyn
hc sinh gii. Rt mong cỏc ng nghip gúp ý, b sung cho ti c hon

thin hn.
Tụi xin chõn thnh cm n.
Duyệt của hội đồng khoa học cơ sở
Sông Công, tháng 5 năm 2013
Ngời viết
Nguyễn Thị Thu
Nguyễn Thị Thu Tổ Hoá - Sinh Công nghệ
11
S¸ng kiÕn kinh nghiÖm
 ]IL_
KSách 4*A@`/@SaS/;<Kbc34<S@d&A</4*A@-*e3aS/;<Kbc34
<S@d%)*N*01</1f3`*g3%/2<`h3i34/aS/;< Nhà xuất bản giáo dục
QaS/;<-?<j – Hoàng Nhâm - Nhà xuất bản giáo dục 2000
R Đề thi học sinh giỏi 10
4 Sách (8*69:34/;<&*3/4*=*/@A/;<Kb Đào Hữu Vinh
5.Tuyển tập k.%/*@Nl>,*<RbZXZNhà xuất bản Đại học Sư Phạm
NguyÔn ThÞ Thu Tæ Ho¸ - Sinh –C«ng nghÖ
12