skkn HIỆU ỨNG NHIỆT của PHẢN ỨNG hóa học

HiÖu øng nhiÖt cña ph¶n øng hãa häc
Giáp

Trường THPT Chuyên Võ Nguyên

Mẫu 1B
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

HIỆU ỨNG NHIỆT CỦA PHẢN ỨNG
HÓA HỌC

Họ và tên: LƯU VŨ DIỀM HẰNG
Chức vụ:

Giáo viên

Đơn vị công tác: Trường THPT Chuyên Võ Nguyên Giáp

Quảng Bình, tháng 11 năm 2018

Lu Vò DiÔm H»ng

1


HiÖu øng nhiÖt cña ph¶n øng hãa häc
Giáp

Trường THPT Chuyên Võ Nguyên
Mẫu 1A

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
1. PHẦN
MỞ
ĐẦU phúc
Độc lập
- Tự do
- Hạnh
1.1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Nhiệt động hóa học là môn nghiên cứu năng lượng và chuyển hóa năng lượng mà
trước hết là nhiệt và mối quan hệ chuyển hóa giữa nhiệt với công và các dạng năng
lượng khác.
Nhiệt động hóa học ứng dụng các định luật của nhiệt động học để khảo sát các
quá trình hóa lý khác nhau như: Tính toán nhiệt cho các quá trình, xác định khả năng,
hướng và mức độ xảy ra của các phản ứng hóa học…Nắm vững các kiến thức về nhiệt
động hóa học là rất cần thiết và quan trọng.
Trong quá trình dạy và học môn Hóa học, khi nắm vững lý thuyết về nhiệt động

HIỆU ỨNG NHIỆT CỦA PHẢN ỨNG
ra còn phản ứng kia lại không, tại sao có phản ứng lại tỏa nhiệt nhưng có những phản
HÓA HỌC

hóa học các em sẽ dễ dàng hơn trong việc giải thích được tại sao phản ứng này lại xảy
ứng lại thu nhiệt…. Thông qua việc nắm kiến thức về nhiệt phản ứng học sinh rèn
luyện tính tích cực, trí thông minh, tự lập, sáng tạo, bồi dưỡng hứng thú trong học tập
môn Hóa học để cho môn học không còn khô khan và cứng nhắc nữa.
Xuất phát từ suy nghĩ muốn giúp học sinh không gặp phải khó khăn và nhanh
chóng tìm được niềm đam mê, hứng thú với môn hóa trong quá trình học tập. Chính vì
vậy tôi chọn đề tài: “HIỆU ỨNG NHIỆT CỦA PHẢN ỨNG HÓA HỌC”
1.2. MỤC ĐỊCH CHỌN ĐỀ TÀI

- Các hóa học luôn kèm theo sự biến đổi về năng lượng (chủ yếu dưới dạng nhiệt)
cho nên việc nghiên cứu hiệu ứng nhiệt của phản ứng hóa học sẽ có một ý nghĩa nhất
định đối với hóa học.
- Xác định khả năng, hướng và mức độ xảy ra của các phản ứng hóa học.
- Giúp học sinh tính toán được nhiệt của phản ứng qua đó xác định phản ứng đó
là thu hay tỏa nhiệt.
1.3. NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI
Tìm hiểu về :

Quảng Bình, tháng 11 năm 2018

- Hiệu ứng nhiệt của các quá trình hóa học và phương trình nhiệt hoá học.
- Định luật Hess và các hệ quả, ứng dụng của định luật Hess.
Lu Vò DiÔm H»ng

2


HiÖu øng nhiÖt cña ph¶n øng hãa häc
Giáp

Trường THPT Chuyên Võ Nguyên

- Sự phụ thuộc của hiệu ứng vào nhiệt độ.
- Làm một số dạng bài tập liên quan đến nhiệt hóa học
2. PHẦN NỘI DUNG
I. CƠ SỞ LÍ THUYẾT CỦA PHƯƠNG PHÁP
1.1. Hiệu ứng nhiệt phản ứng.
Hiệu ứng nhiệt của quá trình hóa học là nhiêt lượng tỏa ra hay hấp thụ trong các
quá trình hóa học dùng để thay đổi nội năng hay entanpi của hệ.[1]

Trong các quá trình hoá học phát nhiệt làm cho nội năng U và entanpy H của hệ
giảm xuống tức là ΔU < 0 và ΔH < 0. ngược lại trong các quá trình thu nhiệt thì ΔU >
0 và ΔH > 0.
Trong những phản ứng mà chất rắn và chất lỏng tham gia sự biến đổi thể tích là
không đáng kể và nếu quá trình thực hiện ở áp suất bé có thể coi pΔU có giá trị rất nhỏ
khi đó ΔH ≈ ΔU.
Nếu các phản ứng có chất khí tham gia thì giá trị ΔH và ΔU sẽ khác nhau. Trong
trường hợp khí tham gia là lý tưởng:
PV = nRT
pΔV = Δn. RT
n: là biến thiên số mol khí trong phản ứng ở nhiệt độ tuyệt đối T.
R là hằng số khí R = 8,312at.lit / mol. độ
ΔH = ΔU + ΔnRT
Khi Δn = 0 thì ΔH = ΔU
Δn ≠ 0 thì ΔH ≠ ΔU

[1]

2.2. Phương trình nhiệt hóa học.
Phương trình nhiệt hoá học là phương trình phản ứng hoá học bình thường có ghi
kèm hiệu ứng nhiệt và trạng thái tập hợp của các chất tham gia và thu được sau phản
ứng. Đa số các phản ứng xảy ra ở áp suất không thay đổi nên ta xét chủ yếu biến thiên
ΔH. [1]
Ví dụ: C( r) +O2 (k)



CO2 (k)

ΔH =-395.41 kJ

Kim cương (tinh thể)
C( r) +O2 (k)



CO2 (k)

ΔH =-393.51 kJ

Graphit (than chì )
Lu Vò DiÔm H»ng

3


HiÖu øng nhiÖt cña ph¶n øng hãa häc
Giáp

Trường THPT Chuyên Võ Nguyên

Khi viết phương trình nhiệt hóa học ta cần lưu ý :
 Hệ số của phương trình:
H2(k) +1/2O2(k)



H2O(l)

ΔH =-285.84kJ

2H2(k) +O2(k)



2H2O(l)

ΔH =-571.68 kJ

 Cần nêu áp suất và nhiệt độ tại đó xác định giá trị entanpi. Thông thường áp
suất 1 atm được ghi bằng chỉ số trên 0, nhiệt độ 25oC được ghi bằng chỉ số dưới
298 (K) của kí hiệu ΔH:
H2(k)

+1/2O2(k)



H2O(l) ΔH0298 =-285.84 kJ

Áp suất 1 atm, nhiệt độ 298 0 K là áp suất tiêu chuẩn và nhiệt độ tiêu chuẩn nhiệt
động lực học.
Có thể áp dụng định luật Hess để xác định lí thuyết hiệu ứng nhiệt phản ứng. Về
bản chất, định luật là hệ quả của nguyên lý thứ nhất nhiệt động lực học áp dụng cho
quá trình hóa học.

[2]

Ta quy ước: Quá trình thu nhiệt ΔH>0
Quá trình tỏa nhiệt ΔH<0

Hiệu ứng nhiệt ΔH của 1 phản ứng ở áp suất không đổi và một nhiệt độ xác định
bằng tổng entanpy của các sản phẩm phản ứng trừ đi tổng entanpi của các chất tham
gia phản ứng: ΔH = ΣΔHSPpư - ΣΔHchất đầu pư
2.3. Các loại nhiệt thường gặp.
 Nhiệt tạo thành.
Nhiệt tạo thành (còn gọi là sinh nhiệt ) của một hợp chất là hiệu ứng nhiệt của
phản ứng tạo thành 1 mol chất đó từ các đơn chất ứng bền vững ở điều kiện đã cho.
Nhiệt tạo thành thường được đo trong điều kiện đảng áp và quy về 25 0C, 1atm.
Khi đó ta có nhiệt tạo thành tiêu chuẩn, tức entanpi tạo thành mol tiêu chuẩn và kí hiệu
là ΔH0tt
Chỉ có thể đo trực tiếp được nhiệt tạo thành trong 1 số ít trường hợp như HCl,
CO2, H2O…còn lại phải tính bằng phương pháp gián tiếp.
Quy tắc tính nhiệt tạo thành: “Entanpi của một phản ứng hóa học bằng tổng
entanpi sinh của các sản phẩm trừ entanpi sinh của các chất phản ứng”
Ví dụ: Xét phản ứng
CH2 = CH2 (k) +H2O (l)
Lu Vò DiÔm H»ng

CH3CH2OH (l)
4


HiÖu øng nhiÖt cña ph¶n øng hãa häc
Giáp

Trường THPT Chuyên Võ Nguyên

0
H 298
H S0( CH 3CH 2OH , L )  [H S0( CH 2 CH 2 , K )  H S0( H 2O , L ) ]

= -277,6 – (52,2 – 285,6) = -44,2 kJ/ mol.
- Entanpi sinh nguyên tử: Khi 1 mol hợp chất được tạo ra từ các nguyên tử thì
độ biến thiên entanpi của quá trình này gọi là entanpi sinh nguyên tử.
- Entanpi sinh của chất tan: Là hiệu ứng nhiệt của quá trình hình thành 1 mol
chất ở trạng thái tan từ các đơn chất ở trạng thái bền vững nhất trong các điều kiện đã
cho về nhiệt độ và áp suất.
Ví dụ: 1.Tính entanpi hòa tan của 1 mol HCl(k) trong 200 mol nước ở 250C
2. Tính H 298 của phản ứng HCl trong 100 mol H2O + NaOH trong 100 mol H2O
 NaCl trong 200 mol H2O + H2O(l)

Giải: 1. HCl ( K )  200molH 2 O  HCl trong 200 mol H2O
= -166,51 +92,2 = - 74,31 kJ/ mol
2.

H 298 H s , 298( NaCltrong 200 mol )  H s , 298( H 2Ol )
 H s , 298( NaOHtrong100 )  H s , 298( HCltrong 200 mol )

= - 406,76 – 285,6 + 166,16 + 469 = -57,19 kJ
-

Entanpi sinh của ion trong dung dịch nước là quá trình biến thiên entanpi của
phản ứng hình thành 1 mol ion bị hidrat hóa từ các đơn chất.
Ví dụ: Entanpi sinh của


Cl aq

H s0, 298

½ H2 (k) +1/2 Cl2 (k)  HCl k

HCl k + aq  H aq +

0
H 298


Cl aq

H s0, 298


½ H2 (k) +aq  H aq +e

(1) + (2) - (3) ½ Cl2 (k) +aq +e 


Cl aq

= -92,2 kJ (1)

= - 75,13kJ (2)
= 0 (3)

H s0, 298

= -167, 33 kJ

Ví dụ: Nhiệt tạo thành của khí CO2 là hiệu ứng nhiệt của phản ứng:

C(gr) + O2 = CO2(k) ΔH = -393,5 kJ/mol
Hiệu ứng nhiệt của phản ứng kết hợp giữa H2 và O2 tạo thành nước:
2H2(k) + O2(k) = 2H2O(l) ΔH = -571,66 kJ/mol
Nhiệt tạo thành của nước lỏng từ các đơn chất là: -571,66 : 2 = -285,83 kJ
Lu Vò DiÔm H»ng

5


HiÖu øng nhiÖt cña ph¶n øng hãa häc
Giáp

Trường THPT Chuyên Võ Nguyên

 Nhiệt cháy.
Nhiệt cháy (còn gọi là thiêu nhiệt): Là hiệu ứng nhiệt của phản ứng dốt cháy 1
mol chất bằng khí oxi (O2) để tạo thành sản phẩm cháy ở áp suất không đổi. Sản phẩm
cháy của các nguyên tố C, H, N, S, Cl được chấp nhận tương ứng là CO 2(k), H2O(l),
N2(k), SO2(k) và HCl(k.)
Quy tắc tính nhiệt cháy: “Hiệu ứng nhiệt của 1 phản ứng hóa học bằng tổng các
entanpi cháy của các chất phản ứng trừ đi tổng entanpi cháy của các sản phẩm”
Người ta dùng entanpi cháy để xác định entanpi sinh của 1 hợp chất hữu cơ và
hiệu ứng nhiệt của các phản ứng hữu cơ vì các đại lượng này khó xác định bằng thực
nghiệm.
Ví dụ: C2H6

+

7/2 O2



2CO2 +3H2O ΔH=-372.82 kcal

 Ta có ΔHdc=-372.82 kcal
* Nhiệt chuyển pha
Quá trình chuyển pha là quá trình trong đó một chất chuyển từ trạng thái tập hợp
này sang trạng thái tập hợp khác.
Quá trình chuyển pha có thể là thăng hoa, bay hơi, nóng chảy, biến đổi đa hình,
chuyển từ trạng thái vô định hình sang trạng thái tinh thể.
Hiệu ứng nhiệt kèm theo quá trình chuyển pha là nhiệt chuyển pha.
* Năng lượng liên kết
Năng lượng của một liên kết định vị là năng lượng được giải phóng khi liên kết
hóa học được hình thành từ các nguyên tử cô lập.
“Hiệu ứng nhiệt của một phản ứng hóa học bằng tổng các năng lượng liên kết
của các phẩn tử sản phẩm trừ đi tổng các năng lượng liên kết của các chất phản ứng”
* Năng lượng mạng lưới tinh thể ion
Trong điều kiện bình thường, các hợp chất ion có cấu trúc tinh thể. Trong mạng
lưới tinh thể ion không có ranh giới giữa các phân tử. Mỗi tinh thể được coi như 1
phân tử. Do đó đối với loại hợp chất này, người ta ít dùng năng lượng liên kết mà dùng
năng lượng mạng lưới tinh thể.
“Là năng lượng được giải phóng khi 1 mol chất tinh thể được hình thành từ các
ion ở thể khí”

Lu Vò DiÔm H»ng

6


HiÖu øng nhiÖt cña ph¶n øng hãa häc

Giáp

Trường THPT Chuyên Võ Nguyên

Không thể đo trực tiếp năng lượng mạng lưới tinh thể bằng phương pháp tính
nhiệt hóa học.
Phương pháp tính năng lượng mạng lưới tinh thể ion dựa vào các dữ kiện thực
nghiệm về năng lượng của các quá trình khác do H.Born và F.Haber đề xuất nên
phương pháp này còn gọi là phương pháp chu trình Born – Haber.
2.4. Sự phụ thuộc của hiệu ứng nhiệt vào nhiệt độ và áp suất
Phương trình này được thiết lập từ định luật Hess tức là hiệu ứng nhiệt không phụ
thuộc vào đường đi chỉ phụ thuộc và trạng thái đầu và cuối.
Xét phương trình: aA +bB + ....  gG + dD +.... thực hiện ở áp suất không đổi. Ở
nhiệt độ T1 hiệu ứng nhiệt phản ứng là H T . Chuyển chất phản ứng lên nhiệt độ T 2,
1

thực hiện phản ứng tạo sản phẩm, hiệu ứng nhiệt của phản ứng là H T 2 , sau đó chuyển
sản phẩm phản ứng về nhiệt độ T1
H

(mA  nB)T2  T2  ( pC  qD)T2

(mA  nB)T1  HT 1  ( pC  qD)T1
T2

Chuyển chất phản ứng từ T1  T2: H1  C p (chất phản ứng)dT
T1

T1

T2

Chuyển chất phản ứng từ T 2  T1: H 2  C p (chất sản phẩm)dT =T2

C

p

(chất sản

T1

phẩm) dT
Theo định luật Hess: H T H1  H 2  H T
1

2

T2

H T2 H T1  H1  H 2 H T1 +

T2

C p (chất phản ứng)dT -

T1
T2

Đặt

C

T1

T2
p

C

p

(chất sản phẩm) dT

T1

T2

(chất phản ứng)dT - C p (chất sản phẩm) dT = C p dT
T1

T1

T2

H T2 H T1  CP dT
T1

Từ phương trình Kirchhoff thấy sự phụ thuộc hiệu ứng nhiệt của phản ứng vào
nhiệt độ là do sự khác nhau giữa nhiệt dung mol phân tử đẳng áp của chất sản phẩm và

chất phản ứng quyết định.
Lu Vò DiÔm H»ng

7


HiÖu øng nhiÖt cña ph¶n øng hãa häc
Giáp

Trường THPT Chuyên Võ Nguyên

2.5. Định luật Hess và các hệ quả, ứng dụng của định luật Hess.
2.5.1. Định luật Hess (1812-1850).
Năm 1840 G.I.Hess đã phát minh ra định luật căn bản của nhiệt động hóa học.
Khái niệm: Hiệu ứng nhiệt của phản ứng hóa học chỉ phụ thuộc vào trạng thái
đầu và trạng thái cuối chứ không phụ thuộc vào các giai đoạn trung gian.[1]
Nội dung: “Nếu có nhiều cách để chuyển chất ban đầu thành những sản phẩm
giống nhau thì hiệu ứng nhiệt tổng cộng theo cách nào cũng như nhau ’’
Nói cách khác: Hiệu ứng nhiệt của quá trình hóa học chỉ phụ thuộc vào bản chất
và trạng thái của các chất đầu và sản phẩm chứ không phụ thuộc vào đường đi
Ví dụ: Có rất nhiều cách để chuyển 1 mol Na, 0,5 mol H 2, 0,5 mol O2, thành một mol
NaOH và hiệu ứng nhiệt tổng cộng của cách nào cũng bằng: -102.0 kcal
Cách 1:
Na(r)

+

1/2H2(k)

+

1/2Na2O2

+



1/2Na2O2(r)

H1= - 60,3 kcal

1/4O2(k)



1/2H2O(l)

H2 =-34,1 kcal

1/2H2O(l)



1/2O2(k)

Tổng cộng: Na(r) + 1/2O2(k)

NaOH(r) + 1/4O2(k)
+

1/2H2(k)

H3 = -7,6kcal

NaOH(r) H = ??

Thì ta có: H = -60,3 - 34,1 - -7,6 =-102,0 kcal
Cách 2:
H2(k) +

1/2O2(k)

Na (r) + H2O(l)
Tổng cộng: Na(r)

H1=-68,3 kcal

 H2O(l)
 NaOH +
+

1/2H2(k)

1/2H2
+

H2=-33,7kcal

1/2O2(k) NaOH (r) H=??

Ta có: H=-68,3-33,7=-102,0kcal
Chú ý: Entanpi một chất được tính với một mol chất đó. Biến thiên entanpi tính
được từ entanpi của các chất ở diều kiện chuẩn được gọi là biến thiên entanpi chuẩn và
được kí hiệu là H0 hoặc khi chú ý cả nhiệt độ nữa thì được kí hiệu là H0298.
+ Đối với các khí, trạng thái chuẩn là trạng thái khí lí tưởng ở áp suất 1 atm.
+ Đối với các chất rắn và các chất lỏng, trạng thái chuẩn là trạng thái của chất
tinh khiết.
+ Nhiệt độ thường được lấy là 250C = 2980K
2.5.2. Hệ quả của định luật Hess.
Lu Vò DiÔm H»ng

8


HiÖu øng nhiÖt cña ph¶n øng hãa häc
Giáp

Trường THPT Chuyên Võ Nguyên

 Hiệu ứng nhiệt của một phản ứng bằng tổng nhiệt tạo thành của các sản phẩm
trừ tổng nhiệt tạo thành của các chất ban đầu (có kể cả hệ số )
H=Htt (sản phẩm) - Htt (tác chất)
Ví dụ: CaCO3(r) CaO(r) +CO2 (k) H = ?
Giải
H = Htt(CaO) +

Htt(CO2 ) - Htt (CaCO3)

= -151,9 - 91,4 + 288,5 = 42,5 kcal
=> Nung vôi là quá trình thu nhiệt

Hiệu ứng nhiệt phản ứng bằng tổng nhiệt đốt cháy các chất đầu trừ đi tổng nhiệt
đốt cháy của các chất sản phẩm (có kể cả hệ số )
H =Hđc (tác chất ) - Hđc (sản phẩm )
Vd: CH3COOH(l)+C2H5OH(l)CH3COOC2H5 + H2O

H = ?

H = Hđc(CH3COOH) + Hđc(C2H5OH) -Hđc(CH3COOC2H5)
= -208,2 - 326,7 + 545,9 = 11 kcal
 Hiệu ứng nhiệt của quá trình thuận và hiệu ứng nhiệt của quá trình nghịch
bằng nhau về trị số và ngược dấu nhau. Htt = - Hng
2.5.3. Ứng dụng của định luật Hess.
 Tìm hiểu hiệu ứng nhiệt của một số phản ứng không thể xác định bằng
thực nghiệm.
Ví dụ:

C(r)

+

1/2O2(k)

CO(k)

Biết rằng:
C(r) + O2(k)



CO2 (k)

CO (k) + 1/2 O2(k) 

H= -94,1 kcal

CO2(k) H = -67,7 kcal

Giải: Theo định luật Hess ta có:
H - H2 = H1
Vậy H1=-94,1+67,7 = -26,4 kcal.
 Tìm nhiệt tạo thành của một chất
Ví dụ: tìm nhiệt tạo thành của rượu etylic từ các dữ kiện:
C2H5OH(l) + 3O2(k) CO2 (k) + H2O(l)
Lu Vò DiÔm H»ng

H = -327 kcal
9


HiÖu øng nhiÖt cña ph¶n øng hãa häc
Giáp

0

-94 kcal

Trường THPT Chuyên Võ Nguyên

-63,8 kcal

Htt = ?
Giải: Áp dụng hệ quả 1 của định luật Hess ta có:
H = 2 x (-94) + 3 x (-68,3) - Htt (C2H5OH) = -327 kcal
Rút ra: Htt (C2H5OH) = 2 x (-94) + 3 x (-68,3) – (-327) = - 65,9 kcal
 Định năng lượng liên kết
H=Hlk (tác chất) - Hlk (sản phẩm)
Vd: Định năng lượng trung bình của các liên kết O-H trong phân tử nước, biết
rằng năng lượng liên kết H-H và O-O tương ứng lần lượt là 435,9 và 498 kJ
Giải: H2(k) +

O2(k)

 H2O(k)

H = -483,68 kJ

==> - 483,68 = 2(+435,9) + 498,7 - 4×Hlk(O-H )
==>Hlk(O-H ) = ¼(2×435,9 + 498,7 + 483,68 ) = 463,545 kJ
 Xác định năng lượng mạng lưới của tinh thể
Năng lượng mang ion là năng lượng tạo thành mạng tinh thể hợp chất từ các ion
của trạng thái khí.
Ví dụ: Năng lượng mang ion của tinh thể NaCl chính là hiệu ứng nhiệt của phản ứng:
Na+

+

Cl-



NaCl (r)

H = ?

Từ các dữ kiện sau, ta có thể tính được năng lượng mạng ion của tinh thể NaCl:
Nhiệt thăng hoa của Na: Na(r)

=

Na(k) H1 = 20,64 kcal

Năng lượng liên kết của Cl2: ½ Cl2(k)

=

Cl(k) H2 = ½ ×58 kcal

Ái lực electron của Clo: Cl(k)

-

e-

=

Cl- (k) H3 = -83,17kcal

Năng lượng ion hóa Na: Na(k)

-

e-

=

Na+(k) H4 = +119,98 kcal

Năng lượng mạng ion: Na+(k)

+

Cl-(k) =NaCl (r)

H0 = ?

Hiệu ứng nhiệt của phản ứng: Na (r) + ½ Cl2 (k)  NaCl (r) H = -98,23 kcal
Theo định luật Hess ta có:
H1

+ H2

20,64

+ ½ ×58 +

+

H3

+

(-83,17)

+

H0 =
119,98

H
+

H0 =-98,23

Từ đó ta có năng lượng mạng tinh thể ion muối ăn:
H0

=

Lu Vò DiÔm H»ng

-184,68 kcal
10


HiÖu øng nhiÖt cña ph¶n øng hãa häc
Giáp

Trường THPT Chuyên Võ Nguyên

II. MỘT SỐ BÀI TẬP LIÊN QUAN

Bài tập 1 (đề thi đề nghị môn hóa lớp 10 trường THPT Chuyên Lê Hồng Phong –
thành phố Hồ Chí Minh): Thí nghiệm đo nhiệt lượng có thể được dùng để xác định
nhiệt tạo thành tiêu chuẩn của MgO
a. Viết phương trình phản ứng tạo thành MgO với sự biến thiên entanpi của phản
0
ứng là H f

b. Để xác định nhiệt lượng hấp thu bởi nhiệt lượng kế, cho 49,6 ml dung dịch
HCl 1,01M phản ứng với 50,1 ml dung dịch NaOH 0,998M. Nhiệt độ dung dịch tăng
6,40. Xác định khả năng hấp thụ nhiệt của nhiệt lượng kế biết nhiệt dung riêng của
dung dịch là 4,025 J / g .0 C và nhiệt trung hòa là 55,9 kJ/mol nước.
c. Khi cho 0,221 gam Mg vào dụng cụ đo nhiệt lượng như trong thí nghiệm trên
chứa 49,9 ml dung dịch HCl 1,01M và 48,7ml nước thấy nhiệt độ tăng 9,670 C . Viết
phương trình phản ứng đã xảy ra và tính H theo số mol Mg phản ứng. Cho nhiệt
dung riêng của dung dịch là 3,862 J / g .0 C và hằng số nhiệt lượng kế được lấy từ câu b.
d. Khi 0,576g MgO phản ứng với dung dịch gồm 49,9 ml dung dịch HCl 1,01M
và 48,7ml nước được đựng trong nhiệt lượng kế như trên thấy nhiệt lượng kế như trên
thấy nhiệt độ tăng 4,720 C . Viết phương trình phản ứng và tính H theo số mol Mg
phản ứng.những giả thiết khác lấy từ câu c.
e. Sử dụng những kết quả trên tính nhiệt tạo thành tiêu chuẩn của MgO biết nhiệt
0
tạo thành tiêu chuẩn của H 2O(l ) là H f  285,8kJ / mol

Hướng dẫn giải: a. Phương trình phản ứng: Mg ( r )  1 / 2O2 (k )  MgO(r )
b. nHCl= 0,0501 mol > nNaOH = 0,05 mol nên sau phản ứng NaOH hết.
Phương trình phản ứng: HCl( dd )  NaOH ( dd )  NaCl( dd )  H 2O(l )
H  55,9kJ / mol

Nhiệt tỏa ra trong thí nghiệm: 0,05. (-55,9) = -2,795kJ
Lượng nhiệt trên bị hấp thụ bởi dung dịch và nhiệt lượng kế.

Tổng thể tích dung dịch là 99,7ml.
Nếu d = 1g/ml thì mdd = 99,7g.
Lượng nhiệt do dung dịch hấp thụ bởi nhiệt lượng kế: 2795 – 2568 = 227J
Lu Vò DiÔm H»ng

11


HiÖu øng nhiÖt cña ph¶n øng hãa häc
Giáp

Trường THPT Chuyên Võ Nguyên

Khả năng hấp thụ nhiệt của nhiệt lượng kế: 227 : 6,4 = 35,5J. 0C
c. Phương trình phản ứng: Mg  2 H   Mg 2   H 2
Tổng khối lượng của hệ: 99,6 + 0,221 = 99,821g.
Nhiệt sinh ra của phản ứng hấp thụ bởi dung dịch và nhiệt lượng kế
Nhiệt hấp thụ bởi dung dịch: 99,821x 3,862 x 9,67 = 3728J.
Nhiệt hấp thụ bởi nhiệt lượng kế: 35,5 x9,67 = 343J
Tổng nhiệt lượng của phản ứng: 3728 + 343 = 4071J
Số mol Mg: 0,00909 mol
Nhiệt của phản ứng tính theo số mol Mg phản ứng là: - 4071 : 0,00909 = 4,479.105J/mol.
d. Phương trình phản ứng: MgO + 2H+  Mg2++ H2O
Tổng khối lượng của hệ: 99,6 + 0,576 = 101,676g
Nhiệt sinh ra của phản ứng hấp thụ bởi dung dịch và nhiệt lượng kế
Nhiệt hấp thụ bởi dung dịch: 101,676 x 3,862 x 4,72 = 1853J.
Nhiệt hấp thụ bởi nhiệt lượng kế: 35,5 x 4,72 = 168J.
Tổng nhiệt lượng của phản ứng: 1853 + 168 = 2021 J
Số mol MgO: 0,0143 mol
Nhiệt của phản ứng tính theo số mol Mg phản ứng là: - 2021 : 0,0143 = 1,143.105J/mol

e. Phương trình nhiệt của các phản ứng:
MgO + 2H+  Mg2++ H2O

H 141,3kJ / mol

Mg  2 H   Mg 2   H 2

H  447,9kJ / mol

H 2  1 / 2O2  H 2O

H  285,8kJ / mol

Suy ra: Mg  1 / 2O2  MgO

H  592,4kJ / mol

Bài tập 2 (đề thi đề nghị môn hóa lớp 10 trường THPT Chuyên Thăng Long –
Lâm Đồng): Năng lượng liên kết của N – N bằng 163kJ/mol, của N  N bằng 945 kJ/
mol. Từ 4 nguyên tử N có thể tạo ra 1 phân tử N 4 tứ diện đều hoặc 2 phân tử N2 thông
thường. Trường hợp nào thuận lợi hơn? Hãy giải thích?
iEi 
Giải: Xét dấu nhiệt của phản ứng: H 
i

 jEj
j

Xét cụ thể với nitơ:
Lu Vò DiÔm H»ng

12


HiÖu øng nhiÖt cña ph¶n øng hãa häc
Giáp

Trường THPT Chuyên Võ Nguyên

Phản ứng: 4 N  N 4
H1 4 EN  EN 4 0  6 x163  978kJ

Phản ứng: 4 N  2 N 2
H 2 4 E N  2 E N 2 0  2 x945  1890kJ

Ta thấy: H 2  H1 . Vậy phản ứng 4 N  2 N 2 xảy ra thuận lợi hơn phản ứng
4N  N4 .

Bài tập 3 (trường THPT Chuyên Lê Hồng Phong 2009): Một hỗn hợp gồm COCl 2
(khí) và Al2O3 (rắn) tác dụng theo phương trình
3COCl2 (k )  Al2O3 ( r )  3CO2 (k )  2 AlCl3 (r )

H10  55,56kcal

Tính nhiệt tạo thành của AlCl3 (r) biết
CO(k )  Cl2 (k )  COCl2 (k )

H 20  26,89kcal

3

2 Al (r )  O2 (k )  Al2O3
2

H 30  399,09kcal

C graphit  O2 (k )  CO2 (k )

H 40  94,05kcal

C graphit  1 / 2O2 (k )  CO(k )

H 50  26,41kcal

0
Theo phương trình ta có: H ttAl O  399,09 Kcal / mol
2

3

0
H ttCO
 94,05 Kcal / mol
2
0
0
H 20 H ttCOCl
 H ttCO
2
0
H ttCOCl

 ( 26,41)  26,89Kcal
2
0
 H ttCOCl
 53,3Kcal / mol
2
0
0
0
0
0
Vậy: H1 (3xH ttCO  2 xH ttAlCl )  (3xH ttCOCl  H ttAl O 3 )
2



3

2

2



0
 3x ( 94,05)  2 xH ttAlCl
  3 x( 53,3)  ( 399,09)  55,56
3
0
 H ttAlCl

166,2kcal / mol
3

Bài tập 4 (Trường THPT Huỳnh Thúc Kháng – Quảng Nam - 2009): Tính nhiệt
hình thành 1 mol AlCl3 biết
Al2O3( r )  3COCl2  3CO2( k )  2 AlCl3
CO( k )  Cl2 ( k )  COCl2( k )
3
2 Al (r )  O2 (k )  Al2O3
2

Lu Vò DiÔm H»ng

H1  232,24kJ
H 2  112,4kJ
H 3  1668,2kJ
13


HiÖu øng nhiÖt cña ph¶n øng hãa häc
Giáp

Trường THPT Chuyên Võ Nguyên

Nhiệt hình thành của CO là -110,4kJ/mol
Nhiệt hình thành của CO2 là -393,13kJ/mol
Hướng dẫn giải: ta có các quá trình sau:
Al2O3( r )  3COCl 2( r )  3CO2 ( k )  2 AlCl3( r )

H1

3CO( k )  3Cl2 ( k )  3COCl2 ( k )

3H 2

2 Al( r )  3 / 2O2 ( k )  Al2O3( r )

H 3

3C  3 / 2O2 ( k )  3CO( k )

3H 4

3CO2 ( k )  3C  3O2( k )

3 x(  H 5 )

 2 Al( r )  3Cl2 ( k )  2 AlCl3( r )

2H x

2H x H1  3H 2  H 3  3H 4  3( H 5 )

= -232,24 +3(-112,2) +(-1668,2) +3(-110,4) +3 .393,13 = -1389,45kJ
Nhiệt hình thành của AlCl3 là 694,725kJ/mol.
Bài tập 4 (Trường THPT Chuyên Nguyễn Bỉnh Khiêm – Quảng Nam): Cho phản
ứng sau
Cn H 2 n  2 

3n  1

O2 ( k )  nCO2  (n  1) H 2O
2

Cho kJ/mol: C gr  Ck

H1 717

H 2 ( k )  1 / 2O2 ( k )  H 2O(l )

H 2  285,8

C gr  O2( k )  CO2 ( k )

H 3  393,5

EH – H = 432, EC – C = 347, EC – H = 411. Tính entanpi của phản ứng cháy?
Giải: Xét phản ứng sau: Cn H 2 n  2  nC( k )  (2n  2) H ( k )
H 4 (n  1).EC  C  (2n  2) EC  H (n  1).347  (2n  2).411 1169 n  475

Mặt khác: nC( k )  nC( gr )
(n  1) H 2 ( k ) 

n 1
O2 ( k )  (n  1) H 2O
2

 nH1  717n
(n  1)H 2  285,8(n  1)

nC( gr )  nO2( k )  nCO2( k )

nH 3  393,5n

Cn H 2 n  2  nC( k )  (2n  2) H ( k )

H 4 1169 n  475

(2n  2) H  (n  1) H 2 ( k )

H 5  432(n  1)

Như vậy: H  nH1  ( 282,8( n  1))  nH 3  H 4  H 5
Lu Vò DiÔm H»ng

14


HiÖu øng nhiÖt cña ph¶n øng hãa häc
Giáp

Trường THPT Chuyên Võ Nguyên

= -717n – 285,8(n+1) – 393,5n +1169n +475 – 432(n+1)
= - 659,3n – 242,8
Bài tập 5 (Trường THPT Chuyên Nguyễn Đình Chiểu – Đồng Tháp): Tính nhiệt
của phản ứng sau: CH 4 ( k )  4Cl2 ( k )  CCl4 ( k )  4 HCl( k )
Biết các giá trị năng lượng liên kết:

Liên kết
C – Cl

H – Cl
C–H
Cl – Cl
Năng lượng liên kết
326,3kJ
430,9kJ
414,2kJ
242,6kJ
Giải: ta có: H pu  Elk ,tg   Elk ,tt = 4 (EC- H +ECl – Cl – EC – Cl – EH - Cl) =
4 (414,2 +242,6 – 326,3 – 430,9) = -401,6 kJ.
Bài 6 (Đề thi chọn học sinh giỏi lớp 11 năm 2013 – 2014 tỉnh Quảng Bình)
Cho phản ứng: C2H6 (k) + 3,5O2 (k) ��
� 2CO2 (k) + 3H2O (l)

(1)

Dựa vào 2 bảng số liệu sau:

Chất
ΔHs0 (kJ.mol-1)

C2H6 (k)
- 84,7

O2 (k)
0

CO2 (k)
- 394

Liên kết
Elk (kJ.mol-1)

C-H
C-C
O=O
C=O
413,82
326,04
493,24
702,24
Nhiệt hóa hơi của nước là 44 kJ.mol-1
hãy tính hiệu ứng nhiệt của phản ứng (1) theo 2 cách.

H2O (l)
- 285,8
H-O
459,80

0
0
0
0
Hướng dẫn giải: ΔH0p�= 2 ΔHs(CO
+ 3 ΔHs(H
– ΔHs(C
– 3,5 ΔHs(O
2 ,k)
2O,l)
2 H 6 ,k)

2 ,k)

ΔH0p�= 2(–394) + 3(–285,8) – (–84,7) – 3,5.0 = –1560,7 (kJ)

Mặt khác: ΔH0p� = 6EC-H + EC-C + 3,5EO=O – 4EC=O – 6 EO-H – 3 ΔH hh
ΔH0p�= 6(413,82) + 326,04 + 3,5(493,24) – 4(702,24) – 6(459,8) – 3(44) = –1164,46

(kJ)
Bài 7: (Đề thi chọn HSG duyên hải và Bắc Bộ 2013 – 2014) Cho các dữ kiện sau:
Năng lượng
thăng hoa của Na
ion hóa thứ nhất của Na
liên kết của F2
Nhiệt hình thành của NaF rắn :

kJ.mol¯1
Năng lượng
108,68
liên kết của Cl2
495,80
mạng lưới NaF
155,00
mạng lưới NaCl
-573,60 kJ.mol-1

kJ.mol¯1
242,60
922,88
767,00

Nhiệt hình thành của NaCl rắn: -401,28 kJ.mol-1
Tính ái lực electron của F và Cl ; so sánh các kết quả thu được và giải thích.
2. Biết giá trị nhiệt động của các chất sau ở điều kiện chuẩn là :
Lu Vò DiÔm H»ng

15


HiÖu øng nhiÖt cña ph¶n øng hãa häc
Giáp

Trường THPT Chuyên Võ Nguyên

Chất

Fe

O2

FeO

Fe2O3

Fe3O4

ΔH0s(kcal.mol-1

0

0

-63,7

-169,5

-266,9

S0 (cal.mol-1.K-1)

6,5

49,0

14,0

20,9

36,2

a. Tính biến thiên năng lượng tự do Gibbs ( ΔG0) của sự tạo thành các oxit sắt từ
các đơn chất ở điều kiện chuẩn.

b. Cho biêt ơ điêu kiên chuân oxit săt nao bên nhât ?
1. Áp dụng định luật Hess vào chu trình
M(r)

HHT
1X
2 2(k)
+ 12 HLK

+

HTH
M(k)

X(k)

I1

MX(r)

HML

+ AE

M+(k)

X-(k)

+

Ta được: AE = ΔHHT - ΔHTH - I1 - ½ ΔHLK + ΔHML (*)
Thay số vào (*), AE (F) = -332,70 kJ.mol-1 và
AE (Cl) = -360 kJ.mol-1.
AE (F) > AE (Cl) dù cho F có độ âm điện lớn hơn Cl nhiều. Có thể giải thích
điều này như sau:
* Phân tử F2 ít bền hơn phân tử Cl2, do đó ΔHLK (F2) < ΔHpl (Cl2) và dẫn
đến AE (F) > AE (Cl).
* Cũng có thể giải thích: F và Cl là hai nguyên tố liền nhau trong nhóm VIIA.

F ở đầu nhóm. Nguyên tử F có bán kính nhỏ bất thường và cản trở sự xâm nhập của
electron.
2. a) Sự tạo thành FeO từ các đơn chất Fe và oxit ở đkc:
2Fe+O2 → 2FeO

(1)

ΔH0= -63700 cal.mol-1
ΔS0= S0FeO – (S0Fe + ½ S0o2 ) = -17 cal.mol-1.K-1
ΔG10 = ΔH0 –T.ΔS0= -58,634 kcal.mol-1
Sự tạo thành Fe2O3 từ các đơn chất Fe và oxi ở đkc:
2Fe + 3/2O2 → Fe2O3

(2)

ΔH0=-169500 cal.mol-1
ΔS0= ΔS0Fe2O3- (2S0Fe + 3/2S0O2)= -65,6 cal.mol-1.K-1
Lu Vò DiÔm H»ng

16


HiÖu øng nhiÖt cña ph¶n øng hãa häc
Giáp

Trường THPT Chuyên Võ Nguyên

ΔG20 = ΔH0 – T.ΔS0 = -149,952 kcal.mol-1
Sự tạo thành Fe3O4 từ các đơn chất Fe và oxi ở đkc:
3Fe + 2O2 → Fe3O4

ΔH0=-266900 cal.mol-1
ΔS0= ΔS0Fe3O4- (3S0Fe + 2S0O2)= -81,3cal.mol-1.K-1
ΔG20 = ΔH0 – T.ΔS0 = -242,6726 kcal.mol-1
b) Xét quá trình:
2/3 Fe3O4 + 1/6 O2 <=> Fe2O3 ΔG30
ΔG30 = ΔG0Fe2O3 – 2/3 ΔG0Fe3O4 = 11,83 kcal.mol-1
Nên phản ứng xảy ra theo chiều nghịch hay ở đkc Fe3O4 bền hơn Fe2O3
Xét quá trình 2FeO + ½ O2 <=> Fe2O3 ΔG40
ΔG40 = ΔG0Fe2O3 – 2 ΔG0FeO= -32,6832 kcal.mol-1 < 0
Nên phản ứng xảy ra theo chiều thuận hay ở đkc Fe2O3 bền hơn FeO
Vậy tính bền của các oxit tăng dần theo thứ tự:
FeO → Fe2O3 → Fe3O4
Bài 8: Trong quá trình khí hóa than, than chuyển hóa thành hỗn hợp nhiên liệu của
cacbon monoxide và hyđrô, được gọi là khí than: H2O (k) + C (r)  CO (k) + H2 (k)
a. Hãy tính sự biến đổi entanpi chuẩn của phản ứng này từ những phương trình
phản ứng hóa học và sự biến đổi entanpi chuẩn
2C (s) + O2 (g)  2 CO (g)

ΔrH = –221.0 kJ mol–1

2H2 (g) + O2 (g)  2 H2O (g)

ΔrH = –483.6 kJ mol–1

Khí than được dùng làm nhiên liệu: CO (k) + H2 (k) + O2 (k)  CO2 (k) + H2O (k)
b. Với những giả thiết đã cho, hãy tính sự biến đổi entanpi cho sự cháy này
C (r) + O2 (k)  CO2 (k)

ΔrH = –393.5 kJ mol–1

Khí than cũng có thể thực hiện quá trình metan hóa :
3H2 (k) + CO (k)  CH4 (k) + H2O (k)
c. Dùng các dữ kiện cho thêm, hãy xác định sự biến đổi entanpi chuẩn của phản
ứng metan hóa: CH4 (k) + 2O2 (k)  CO2 (k) + 2 H2O (k)

ΔrH = –802.7 kJ mol–

1

Hướng dẫn:
a. (1) 2C (s) + O2 (g)  2 CO (g)
(2) 2H2 (g) + O2 (g)  2 H2O (g)
Lu Vò DiÔm H»ng

ΔrH = –221.0 kJ mol–1
ΔrH = –483.6 kJ mol–1
17


HiÖu øng nhiÖt cña ph¶n øng hãa häc
Giáp

Trường THPT Chuyên Võ Nguyên

Phản ứng tổng là ½ (E1 – E2): ΔrH = +131.3 kJ mol–1.
b. (3) CO (g) + H2 (g) + O2 (g)  CO2 (g) + H2O (g)
(4) C (s) + O2 (g)  CO2 (g)

ΔrH = –393.5 kJ mol–1
ΔrH = –524.8 kJ mol–1.

E3 = E4 + ½ E2 – ½ E1

c. (5) 3H2 (g) + CO (g)  CH4 (g) + H2O (g)
(6) CH4 (g) + 2O2 (g)

CO2 (g) + 2 H2O (g)

ΔrH = –802.7 kJ mol–1
ΔrH = –205.7 kJ mol–1

E5 = 3E2 – ½ E1 – E6

Bài 9. Hãy tính nhiệt tạo thành chuẩn của As2O3 tinh thể dựa vào các dữ kiện sau:
As2O3(r)

+

AsCl3(r)

+ 3H2O(l) =

As(r)

3H2O (l)

+

H 0298 = 31,59 kJ/mol

= 2H3AsO4 (aq)
H3AsO3 (aq) + 3HCl(aq)

3/2Cl2(k)

H 0298 =73,55kJ/mol
H 0298 = - 298,70 kJ/mol

= AsCl3(r)

HCl(k)

+

aq

= HCl(aq)

H 0298 = - 72,43kJ/mol

1/2H2(k)

+

1/2Cl2(k)

= HCl(k)

H 0298 = - 93,05kJ/mol

H2(k)

+

2. Cho 3As2O3(r) +
3As2O3(r)

+

1/2O2(k)

H 0298 = - 285,77kJ/mol

= H2O(l)

H 0298 = - 812,11kJ/mol

3O2(k)= 3As2O5(r)

H 0298 = - 1095,79kJ/mol

2O3(k)= 3As2O5(r)

Biết năng lượng phân ly của phân tử oxi là 493,71kJ/mol; năng lượng liên kết OO(tính từ H2O2) là 138,07kJ/mol.Hãy chứng minh rằng phân tử ozon không thể có cấu
trúc vòng kín mà phải có cấu tạo góc.
Hướng dẫn giải:
1.Nhiệt tạo thành chuẩn của As2O3 được tính từ phản ứng:
2As(r) + 3/2O2(k) = As2O3(r) (*)
Phản ứng (*) này được tổ hợp từ các phản ứng đã cho như sau:
2H3AsO4 (aq) = As2O3(r)

+

3H2O (l)

H10 = - 31,59 kJ/mol

2x │AsCl3(r) + 3H2O(l) = H3AsO3 (aq) + 3HCl(aq) (2) H 02 = 2 x73,55kJ/mol 2
x│As(r)

+

3/2Cl2(k)

6 x│HCl(aq) = HCl(k) + aq
Lu Vò DiÔm H»ng

= AsCl3(r) (3)
(4)

H 30 = 2 x (-298,70) kJ/mol
H 04 = 6 x 72,43kJ/mol
18


HiÖu øng nhiÖt cña ph¶n øng hãa häc
Giáp

Trường THPT Chuyên Võ Nguyên

H 50 = 6 x 93,05kJ/mol

6 x │ HCl(k) = 1/2H2(k) + 1/2Cl2(k) (5)
3 x │H2(k)

+

1/2O2(k)

= H2O(l) (6)

H 06 = 3 x (-285,77)kJ/mol

0
Do đó: H As2O3 = H10 + H 02 + H 30 + H 04 + H 50 + H 06 = -346,32 kJ/mol

2.– Nếu O3 có cấu tạo vòng 3 cạnh, khép kín thì khi nguyên tử hóa O3 phải phá vỡ 3
liên kết đơn O-O, lượng nhiệt cần cung cấp là: 3 x 138,07 = 414,21 kJ/mol
-

Nếu O3 có cấu tạo góc thì khi nguyên tử hóa O3 phải phá vỡ 1 liên kết đơn và 1 liên kết
đôi, lượng nhiệt cần cung cấp là: 493,71 + 138,07 = 632,78 kJ/mol

-

Trong khi đó nếu tính theo các giá trị đã cho ở đề bài, ta có:
Quá trình 3 O2 = 3 O3 có ΔH = -812,11 – (- 1095,79) = 283,68 kJ/mol
3. H

Ta lại có sơ đồ:

pli ,O2
3O 2 ����
� 6O

2.H pli ,O

ΔH

3

2O3
Từ đó: 3. H pli,O2 = ΔH + 2.

H pli,O3 nên H pli,O3 = 598,725 kJ/mol

Kết quả này gần với kết quả tính được khi giả sử ozon có cấu tạo góc. Do vậy,
cấu tạo góc phù hợp hơn về mặt năng lượng so với cấu tạo vòng.
Bài 10: 1. Trong 1 nhiệt lượng kế chứa 1,792 lít (đktc) hỗn hợp CH 4, CO và O2.
Bật tia lửa điện để đốt hoàn toàn CH 4 và CO, lượng nhiệt toả ra lúc đó là 13,638 KJ.
Nếu thêm tiếp 1 lượng dư hiđro vào nhiệt lượng kế rồi lại đốt tiếp thì lượng nhiệt thoát
ra thêm 9,672 kJ. Cho biết nhiệt tạo thành của CH 4, CO, CO2, H2O tương ứng bằng
74,8 ; 110,5 ; 393,5 ; 241,8 (kJ.mol-1). Hãy tính % thể tích mỗi khí trong hỗn hợp đầu.
2. Hợp chất Q có PTK = 122,0 chứa các nguyên tố C, H, O. Dùng lượng O 2 dư để
đốt cháy hết một mẩu rắn Q nặng 0,6 gam trong một nhiệt lượng kế ban đầu chứa
710,0 gam nước tại 25oC. Sau phản ứng nhiệt độ lên tới 27,25oC và có 1,5144 gam
CO2(k) và 0,2656 gam H2O(l) tạo ra.
a) Hãy xác định công thức phân tử và viết PTHH cho phản ứng đốt cháy Q với trạng
thái vật chất đúng. Cho: Sinh nhiệt chuẩn của CO 2(k) và H2O(l) ở 25oC tương ứng
là 393,51 kJ.mol1 và 285,83 kJ.mol1. Nhiệt dung riêng của H2O(l) là 75,312

J.mol1.K1 và biến thiên nội năng của phản ứng trên (Uo) là 3079 kJ.mol1.
Lu Vò DiÔm H»ng

19


HiÖu øng nhiÖt cña ph¶n øng hãa häc
Giáp

Trường THPT Chuyên Võ Nguyên

b) Hãy tính nhiệt dung của nhiệt lượng kế đó (không kể nước)
c) Tính Sinh nhiệt chuẩn (H ott ) của Q.
Hướng dẫn giải :

số mol hỗn hợp = 0,08

1. Phản ứng cháy:

CH4 + 2O2  CO2 + 2H2O

H1 =  802,3 kJ/mol

CO + 1/2O2  CO2

H2 =  283,0 kJ/mol

H2 + 1/2O2  H2O

H3 =  241,8 kJ/mol

Đặt số mol CH4 là x và CO là y.
Lượng nhiệt toả ra từ lần cháy đầu:
Lượng O2 dư tính theo H2 =
 (0,08  x  y)  (2x+

802,3x + 283,0y = 13,638 (I)

1 9,672

= 0,02 mol
2 241,8

y
) = 0,02
2

hay x+

y
=0,02
2

(II)

Kết hợp (I) với (II) cho: x = 0,01 chiếm 12,5% và y = 0,02 chiếm 25%; còn O2 
62,5%
2. a) Số mol C =

1,5144

0,2656
0,1575
�2 = 0,0295 và O =
= 0,0344 ; H =
= 0,00984
44
18
16

C : H : O = 0,0344 : 0,0295 : 0,00984 = 7 : 6 : 2
Với PTK = 122,0  công thức phân tử của Q là C7H6O2.
PTHH cho phản ứng đốt cháy Q với trạng thái vật chất đúng
C7H6O2 (r) +
b) n(Q) =

15
O2 (k)  7CO2 (k) + 3H2O (l)
2

0,6
= 4,919103 mol
122,0

qV = nUo = 4,919103(3079) = 15,14 kJ
Tổng nhiệt dung = 

15,14
qV
=
= 6,730 kJ.K1 hay 6730 J.K1.

27, 25  25
T

Nhiệt dung của H2O =

710
75,312 = 2971 J.K1.
18

Vậy nhiệt dung của nhiệt lượng kế = 6730 – 2971 = 3759 J.K1.
c) Theo PT cháy: n(k) = 7 

15
= 0,5 mol
2

Ho cháy = Uo + n(k)RT = 3079 + (0,5)(8,314298103) = 3080 kJ.mol1.
Lu Vò DiÔm H»ng

20


HiÖu øng nhiÖt cña ph¶n øng hãa häc
Giáp

Trường THPT Chuyên Võ Nguyên

Do Ho cháy = 7H ott (CO2(k)) + 3H ott (H2O(l))  H ott (Q(r))
nên H ott (Q(r)) = 7(393,51) + 3(285,83)  (3080) =  532 kJ.mol1.
Bài 11. Cho phản ứng: CH3OH (h) +

3
O2  CO2 (k) + 2H2O (h)
2

và các số liệu sau: S o298 =  93,615 J.K1

H o298
o
C p, 298

(kJ.mol )

CO2 (k)
393,51

H2O (h)
 241,83

O2 (k)


CH3OH (h)
 201,17

(J.K1.mol1)

37,129

33,572

29,372

49,371

1

Tính Ho và Go của phản ứng ở 227oC, cho rằng các dữ kiện trên không đổi trong
nhiệt độ xét.
Hướng dẫn giải :
* H o298 = H o298 (CO2) + H o298 (H2O)  H o298 (CH3OH)
= ( 393,51) + (241,83) 2  (201,17) = 676 kJ
C op = 37,129 + 33,5722  29,3721,5  49,371 = 10,844 J.K1
500

*

o
H 500
=

H o298

+

� C

o
p

dT =  676000 + 10,844 (500  298) =  673809,5 J

298

* (500K)

CH3OH (h) +

3
 S500
O2 ��
� CO2 (k) + 2H2O (h)
2

S 1o
(298K)

S o2

CH3OH (h) +

S 3o

S o4

3
 S298
O2 ��
� CO2 (k) + 2H2O (h)
2

o
Theo định luật Hees: S 500
= S o298 + S 1o + S o2 + S 3o + S o4

mà

S 1o

298

=

dT
Cop(CH3OH)

�

T

500

S o2

còn

S 3o

500

=

298

298

500

500

298

3
dT
= � Cop(O2)
=
2
T
500

Cop(CO2)
= �
298

Lu Vò DiÔm H»ng

dT
T

o

�Cp(CH3OH)

3

o

�2 Cp(O2)

và

S o4

dT
T
500

=

dT
T

(ngược chiều)

(ngược chiều)
o

�2Cp(H2O)

298

dT
T

(xuôi chiều)

21


HiÖu øng nhiÖt cña ph¶n øng hãa häc
Giáp
o
 S 500
= S o298 + ( 49,371 ln

ln

Trường THPT Chuyên Võ Nguyên

500
500
500
3
) + ( 29,372 ln
) + (37,129 ln
) + (33,572
298
298
298
2

500
)
298
500

HAY:

o
S 500
=

S o298

� C

o
p

+

298

T

dT = S o298 + n  Cp ln 2
T
1

thay C op vào ta

được:
o
S 500
= 93,615 + 10,844 J.K1  ln

500
=  88,003 J.K1
298

o
o
o
 G 500
= H 500
 TS 500
=  673809,5  500  ( 88,003) =  629807,9642 J

hay  629,8079 kJ
Bài 12: Xét phản ứng: Zn (r) + Cu2+(aq)  Zn2+(aq) + Cu(r)

diễn ra trong điều kiện

tiêu chuẩn ở 25oC.
a. Tính W, Q, U, H, G, S của phản ứng ở điều kiện trên.
Biết:

Zn2+(aq)

H S0, 298 (kJ/mol) -152,4

0
S 298
(J/mol.K)

- 106,5

Zn(r)

Cu(r)

Cu2+(aq)

0

0

64,39

41,6

33,3

- 98,7

b. Xét khả năng tự diễn biến của phản ứng theo 2 cách khác nhau.
c. Nếu thực hiện phản ứng trên 1 cách thuận nghịch trong pin điện thì các kết quả
trên có gì thay đổi?

Lu Vò DiÔm H»ng

22


HiÖu øng nhiÖt cña ph¶n øng hãa häc
Giáp

Trường THPT Chuyên Võ Nguyên

0
0
0
0
0
a. H pu = H S , Zn + H S ,Cu - H S ,Zn  H S ,Cu = -152,4 - 64,39 = -216,79 (kJ)
2

2

0
0
0
0
0
S pu
= S Zn 2  ( aq ) + S Cu (r ) - S Zn (r ) - S Cu 2  ( aq ) = -106,5 + 33,3 - 41,6 + 98,7 = -16,1 (J/K)

G 0pu = H 0 - T. S 0 = -216,79 + 298,15 .16,1.10-3= -211,99(kJ)
0
Uo = QP = H pu = -216,79 (kJ)

W = 0; quá trình BTN; W’ = 0
0

b. * G pu = -211,99 (kJ) << 0 ( ≤ - 40 kJ)
0
Do G pu rất âm nên phản ứng tự xảy ra không những ở đkc mà còn cả ở các điều kiện

khác nữa.
* Smt =

216,79.10 3
Qmt
 H he0
=
=
= 727,12 (J/K)
298,15
T
T

 S toàn phần = S hệ + Smt = -16,1 + 727,12 = 711,02 (J/K)
Vì S hệ cô lập = S toàn phần = 711,02 (J/K) > 0
 phản ứng tự xảy ra.
c. Khi thực hiện phản ứng trên TN trong pin điện thì các giá trị H0, S0, G0, U0
không thay đổi do H, S, G, U là các hàm trạng thái nên không phụ thuộc quá trình
biến đổi là thuận nghịch hay bất thuận nghịch nhưng các giá trị Q, W thì thay đổi.
Cụ thể: Wtt = 0; W’max = G0 = -211,99(kJ)
Q = T. S = 298,15 .(-16,1) = - 4800,215 (J)
 Smt =

Qmt
 Qhe
=
= 16,1 (J/K)
T
T

 S toàn phần = Smt + Shệ = 0

Bài 13: Xét quá trình hóa hơi 1 mol nước lỏng ở 25 0C và 1 atm. Cho biết nhiệt
dung đẳng áp của hơi nước, của nước lỏng và nhiệt hóa hơi của nước:
Cp,H2O (l) = 75,31 J/mol.K;

Cp,H2O (k) = 33,47 J/mol.K;

Hhh(1000C, 1at) =

40,668kJ/mol
Các dữ kiện trên được chấp nhận giá trị coi như không đổi trong khoảng nhiệt độ
khảo sát.
a. Tính H, S, G của hệ trong quá trình hóa hơi nói trên.

Lu Vò DiÔm H»ng

23


HiÖu øng nhiÖt cña ph¶n øng hãa häc
Giáp

Trường THPT Chuyên Võ Nguyên

b. Dựa vào kết quả thu được, hãy kết luận rằng quá trình hóa hơi của nước trong
điều kiện trên có thể tự diễn ra hay không? Vì sao?
Hướng dẫn giải: Ta tưởng tượng chia quá trình hóa hơi của nước ở 25 0C và 1atm
ra làm 3 quá trình nhỏ thuận nghịch như sau:
1. Nâng đẳng áp nước lỏng từ 298K lên 373K.
2. Làm hóa hơi đẳng nhiệt đẳng áp nước lỏng ở 273K và 1 atm.
3. Hạ nhiệt độ hơi nước đẳng áp từ 373K xuống 298K.
Biểu diễn các quá trình nhỏ đó qua sơ đồ:

H2O (l, 1atm, 298K)

H, S, G

H2O (k, 1atm, 298K)

(I)

(III)
(II)

H2O (l, 1 atm, 373K)

a. - Đối với quá trình nhỏ (I):

H2O (k, 1atm, 373K)

H1 = Cp,H O (l) .T = 75,31.(373-298) = 5648,25
2

(J/mol)
S1 = Cp,H O (l) ln
2

T2
373
=75,31.ln
= 16,91 (J/mol.K)
T1
298

- Đối với quá trình nhỏ (II): H2 = Hhh(100 C, 1at) = 40,668 (kJ/mol)
0

S2 =

Hhh
40668
=
=109,03 (J/mol.K)
T
373

- Đối với quá trình nhỏ (III): H3 = Cp,H O (k) .T = 33,47.(298 - 373) = - 2510,25
2

(J/mol)
S3 = Cp,H O (k) ln
2

T2
298
=33,47.ln
= -7,51 (J/mol.K)
T1
373

- Đối với cả quá trình nghiên cứu ta có: H = H1 + H2 + H3
= 5648,25 + 40668 + (-2510,25)
= 43806 (J/mol) = 43,806 (kJ/mol).
S = S1 + S2 + S3
= 16,91 + 109,03 – 7,51 = 118,43 (J/mol.K)
G = H – T.S = 43806 – 298.118,43 = 8514 (J/mol) = 8,514 (kJ/mol)
Lu Vò DiÔm H»ng

24


HiÖu øng nhiÖt cña ph¶n øng hãa häc
Giáp

Trường THPT Chuyên Võ Nguyên

b. Quá trình đang xét là một quá trình đẳng nhiệt đẳng áp (T, p = const) cho nên thế
nhiệt động GT,p được sử dụng là một tiêu chuẩn để đánh giá chiều của quá trình và cân
GT,p = 8,514 kJ/mol > 0

bằng của hệ. Ở đây kết quả cho thấy:

Vậy quá trình hóa hơi này là một quá trình không thuận nghịch nhưng không thể tự
diễn ra mà phải có sự tác động từ bên ngoài.
Bài 14: a. Cho các dữ kiện nhiệt động sau:
C2H5OH O2

CO2

H2O (l)

(l)

(k)
-

-68,32

(k)
0,00

H 298 (kcal/mol)
o

94,05
So298(cal/mol.K)
32,07
49,00 51,06 16,72
C2H5OH (l) + 3O2 (k)  2CO2(k) + 3H2O (l)
C (gr)  C (k) H = 171,37 kcal/mol
H = -326,7 kcal
C2H5OH (l)  C2H5OH (k) H = 9,4 kcal/mol H2 (k)2H (k) H = 103,25 kcal/mol

EC-C = 83,26 kcal/mol; EC-H = 99,5 kcal/mol;
O2 (k)  2O(k) H = 117,00 kcal/mol
EC-O = 79,0 kcal/mol.
1. Tính hiệu ứng nhiệt đẳng tích phản ứng đốt cháy C2H5OH (l), sinh nhiệt tiêu chuẩn
của C2H5OH (l) và năng lượng liên kết O-H trong C2H5OH.
2. Tính hằng số cân bằng của phản ứng đốt cháy C2H5OH ở 298K. Từ giá trị thu được
hãy nhận xét về mức độ tiến triển của phản ứng.
b. Cho phản ứng:

CaCO3(r)  CaO(r) + CO2(k)

Cho biết : ở 298oK,  Hopư = +178,32 kJ ;  So = +160,59 J/K
1. Phản ứng có tự diễn biến ở 25oC không ? Khi tăng nhiệt độ,  G của phản
ứng sẽ thay đổi như thế nào?
2. Phản ứng có tự diễn biến ở 850oC không ?
Hướng dẫn giải:
1. Phản ứng: C2H5OH + 3O 2 = 2CO2 + 3H2O
Áp dụng công thức: U = H - nRT và thay các giá trị vào ta được:
U = -326,107 kcal
Từ phản ứng ta có :

Hopư = 2Ho(CO2) + 3Ho(H2O) - Ho(C2H5OH)

Từ đó suy ra: Ho(C2H5OH) = -66,35 kcal/mol

Lu Vò DiÔm H»ng

25