Xác định biến thiên Enthalpy của phản ứng dựa vào năng lượng liên kết và Enthalpy tạo thành - Hóa 10 bài 14

Bài này sẽ giúp các em hiểu cách xác định biến thiên enthalpy (nhiệt hóa học) của phản ứng dựa vào năng lượng liên kết và dựa vào enthalpy tạo thành.

1. Xác định biến thiên enthalpy của phản ứng dựa vào năng lượng liên kết

- Phản ứng hóa học xảy ra khi có sự phá vỡ các liên kết hóa học của chất đầu (cđ) và hình thành các liên kết hóa học của sản phẩm (sp). Sự phá vỡ các liên kết cần cung cấp năng lượng, sự hình thành các liên kết lại giải phóng năng lượng.

- Cho phản ứng tổng quát ở điều kiện chuẩn:

 aA (g) + bB (g) → mM (g) + nN (g)

Công thức tính enthalpy của phản ứng khi biết các giá trị năng lượng liên kết (E_b) như sau:

 Δ_rH^o₂₉₈ = a.E_b(A)+b.E_b(B)− m.E_b(M)− n.E_b(N)

Hay tổng quát: Δ_rH^o₂₉₈ = ∑E_b(cd)− ∑E_b(sp)

Với ∑E_b(cđ); ∑E_b(sp): tổng năng lượng liên kết trong phân tử chất đầu và sản phẩm của phản ứng.

Bảng năng lượng liên kết của một số liên kết cộng hóa trị

* Ví dụ: Dựa vào bảng năng lượng liên kết (phía trên) tính biến thiên enthalpy của phản ứng:

 3H₂(g) + N₂(g) → 2NH₃(g)

Áp dụng công thức tổng quát, ta có:

 Δ_rH^o₂₉₈ = ∑E_b(cd)− ∑E_b(sp)

= 3.E_b(H₂) + E_b(N₂) – 2.E_b(NH₃)

= 3.E_b(H-H)  + E_b(N≡N) – 2.3.E_b(N-H)

= 3.432 + 945 – 2.3.391

= -105 kJ < 0

⇒ Phản ứng tỏa nhiệt

Sơ đồ biểu diễn enthalpy của phản ứng

> Lưu ý: Tính biến thiên enthalpy của phản ứng dựa vào năng lượng liên kết được áp dụng cho phản ứng trong đó các chất đều có liên kết cộng hóa trị ở thể khí khi biết giá trị năng lượng liên kết của tất cả các chất trong phản ứng.

2. Xác định biến thiên enthalpy của phản ứng dựa vào enthalpy tạo thành

- Cho phương trình hóa học tổng quát:

 aA + bB → mM + nN

Công thức tính biến thiên enthalpy của phản ứng dựa vào enthalpy tạo thành như sau:

 Δ_rH^o₂₉₈ = m.Δ_fH^o₂₉₈(M) + n.Δ_fH^o₂₉₈(N) − a.Δ_fH^o₂₉₈(A)− b.Δ_fH^o₂₉₈(B)

- Công thức tổng quát: 

 Δ_rH^o₂₉₈ = ∑Δ_fH^o₂₉₈(sp) − ∑Δ_fH^o₂₉₈(cd)

Với ∑Δ_fH^o₂₉₈(sp); ∑Δ_fH^o₂₉₈(cd) là tổng enthalpy tạo thành ở điều kiện chuẩn tương ứng của sản phẩm và chất đầu của phản ứng.

* Ví dụ 1: Cho nhiệt tạo thành chuẩn của các chất tương ứng trong phương trình

Tính biến thiên enthalpy của phản ứng sau:

N₂O₄(g) + 3CO(g) → N₂O(g) + 3CO₂(g)

Áp dụng công thức tính nhiệt tạo thành ta có:

 ∆_rH^o₂₉₈ = ∆ _fH^o₂₉₈(NO₂) + 3.∆ _fH^o₂₉₈(CO₂) - ∆ _fH^o₂₉₈(N₂O₄) - 3.∆ _fH^o₂₉₈(CO)

 ∆_rH^o₂₉₈ = 82,05 + 3.(-393,50) - 9,16 - 3.(-110,50)

 ∆_rH^o₂₉₈ = -776,11(kJ)

Do ∆_rH^o₂₉₈ < 0 nên phản ứng tỏa nhiệt

* Ví dụ 2: Tính Δ_rH^o₂₉₈ phản ứng đốt cháy hoàn toàn benzene C₆H₆(l) trong khí oxygen.

C₆H₆(l) + O₂(g)  6CO₂(g) + 3H₂O(l)

Áp dụng công thức tính biến thiên Enthalpy của phản ứng dựa vào enthalpy tạo thành ta có:

 Δ_rH^o₂₉₈ = 6.∆ _fH^o₂₉₈(CO₂) + 3.∆ _fH^o₂₉₈(H₂O) - ∆ _fH^o₂₉₈(C₆H₆) - .∆ _fH^o₂₉₈(O₂)

 Δ_rH^o₂₉₈ = 6.(-393,50) + 3.(-285,84) – (+49,00) - .0

 Δ_rH^o₂₉₈ = -3267,52 kJ

Do ∆_rH^o₂₉₈ < 0 nên phản ứng tỏa nhiệt