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 opu<0 Phản ứng tự xảy ra theo chiều đang xét.
ΔG opu >0 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