Phản ứng thu nhiệt, phản ứng tỏa nhiệt là gì? Phương trình nhiệt hóa học là gì? Tính biến thiên Enthalpy - Hóa 10 bài 13

Nội dung bài này giúp các em hiểu: Khái niệm Phản ứng thu nhiệt, phản ứng tỏa nhiệt, phương trình nhiệt hóa học là như thế nào. Tính biến thiên của enthalpy,  enthalpy tạo thành chuẩn là gì...

1. Phản ứng tỏa nhiệt

- Phản ứng tỏa nhiệt là gì? 

Phản ứng tỏa nhiệt là phản ứng có sự giải phóng nhiệt năng ra môi trường.

* Ví dụ:

+ Phản ứng nhiệt nhôm tỏa một lượng nhiệt rất lớn làm nóng chảy hỗn hợp chất phản ứng và sắt sinh ra. Ứng dụng để hàn đường ray

2Al + Fe₂O₃  Al₂O₃ + 2Fe

+ Phản ứng đốt cháy than tỏa một lượng nhiệt lớn giúp nấu chín thức ăn và sưởi ấm.

C + O₂  CO₂

2. Phản ứng thu nhiệt

- Phản ứng thu nhiệt là gì? 

Phản ứng thu nhiệt là phản ứng hóa học trong đó có sự hấp thụ nhiệt năng từ môi trường.

* Ví dụ: Phản ứng nung đá vôi là phản ứng thu nhiệt:

 CaCO₃(s)  CaO(s) + CO₂(g)

Nếu ngừng cung cấp nhiệt thì phản ứng sẽ không tiếp tục xảy ra.

3. Biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng

a) Biến thiên enthalpy của phản ứng

- Biến thiên enthalpy của phản ứng (hay nhiệt phản ứng) được kí hiệu là ∆_rH^(*), thường tính theo đơn vị kJ hoặc kcal.

- Biến thiên enthalpy của phản ứng là nhiệt lượng tỏa ra hay thu vào của một phản ứng hóa học trong quá trình đẳng áp (áp suất không đổi).

- Biến thiên enthalpy chuẩn (hay nhiệt phản ứng chuẩn) của một phản ứng hóa học, được kí hiệu ΔrHo298ΔrH298o, là nhiệt kèm theo phản ứng đó trong điều kiện chuẩn.

- Điều kiện chuẩn: áp suất 1 bar (đối với chất khí), nồng độ 1 mol/ L (đối với chất tan trong dung dịch) và thường chọn nhiệt độ 25^oC (hay 298K).

b) Phương trình nhiệt hóa học là gì?

- Phương trình nhiệt hóa học là phương trình phản ứng hóa học có kèm theo nhiệt phản ứng và trạng thái của các chất đầu (cđ) và sản phẩm (sp).

- Phản ứng thu nhiệt (hệ nhận nhiệt của môi trường) thì Δ_rH^o₂₉₈ > 0.

- Phản ứng tỏa nhiệt (hệ tỏa nhiệt ra môi trường) thì ΔrHo298<0ΔrH298o<0

* Ví dụ:

C(s) + H₂O(g)  CO(g) + H₂(g) 

 Δ_rH^o₂₉₈ = +131,25 kJ >0         (1)

⇒ Phản ứng (1) là phản ứng thu nhiệt.

CuSO₄ (aq) + Zn(s) → ZnSO₄(aq) + Cu(s)

 Δ_rH^o₂₉₈ = -231,04 kJ  < 0        (2)

⇒ Phản ứng (2) là phản ứng tỏa nhiệt.

4. Enthalpy tạo thành (nhiệt tạo thành)

- Enthalpy tạo thành của một chất là nhiệt kèm theo phản ứng tạo thành 1 mol chất đó từ các đơn chất bền nhất.

- Enthalpy tạo thành (hay nhiệt tạo thành) được kí hiệu bằng ∆_fH, thường được tính theo đơn vị kJ/ mol hoặc kcal/mol.

- Enthalpy tạo thành trong điều kiện chuẩn được gọi là enthalpy tạo thành chuẩn (hay nhiệt tạo thành chuẩn) và được kí hiệu là Δ_fH^o₂₉₈.

* Ví dụ: Δ_fH^o₂₉₈.(CO₂,g) = -393,50kJ/mol là lượng nhiệt tỏa ra khi tạo ra 1 mol CO₂(g) từ các đơn chất ở trạng thái bền ở điều kiện chuẩn (carbon dạng graphite, oxygen dạng phân tử khí chính là các dạng đơn chất bền nhát của carbon và oxygen).

 C_(graphite) + O₂(g)  CO₂(g)

Δ_fH^o₂₉₈(CO₂,g) = -393,50kJ/mol

 Bảng Enthalpy tạo thành chuẩn của một số chất

> Chú ý:

• Δ_fH^o₂₉₈ của đơn chất bền nhất bằng 0 (xét ở điều kiện chuẩn).

• Δ_fH^o₂₉₈ < 0, chất bền hơn về mặt năng lượng so với các đơn chất bền tạo nên nó.

• Δ_fH^o₂₉₈ > 0, chất kém bền hơn mặt năng lượng so với các đơn chất bền tạo nên nó.

5. Ý nghĩa của dấu và giá trị Δ_rH^o₂₉₈

- Phản ứng tỏa nhiệt:

* Ví dụ:

 H₂SO₄(aq) + 2NaOH(aq) → Na₂SO₄(aq) + 2H₂O(l)   Δ_rH^o₂₉₈ = -111,68kJ

Sơ đồ biểu diễn Enthalpy của phản ứng tỏa nhiệt

- Phản ứng thu nhiệt:

* Ví dụ: Phản ứng nhiệt phân CaCO₃

 CaCO₃(s) → CaO(s) + CO₂(g)   Δ_rH^o₂₉₈ = +178,49kJ

- Thường các phản ứng có Δ_rH^o₂₉₈< 0 thì xảy ra thuận lợi.

> Chú ý: Phản ứng thu nhiệt cần cung cấp nhiệt liên tục, nếu dừng cung cấp nhiệt phản ứng sẽ không tiếp diễn.