Lời giải bài tập Hóa học lớp 10 Bài 13: Enthalpy tạo thành và biến thiên enthalpy của phản ứng hóa học sách Chân trời sáng tạo hay, chi tiết sẽ giúp học sinh dễ dàng trả lời câu hỏi Hóa học 10 Bài 13 từ đó học tốt môn Hóa 10.
Giải bài tập Hóa học lớp 10 Bài 13: Enthalpy tạo thành và biến thiên enthalpy của phản ứng hóa học
Giải hóa học 10 trang 80 Chân trời sáng tạo
Trong cả 2 ví dụ đều có phản ứng xảy ra với sự thay đổi năng lượng. Theo em, phản ứng có kèm theo sự thay đổi năng lượng dưới dạng nhiệt năng đóng vai trò gì trong đời sống?
Lời giải:
- Phản ứng có kèm theo sự thay đổi năng lượng dưới dạng nhiệt năng đóng vai trò quan trọng trong đời sống:
+ Cung cấp nhiệt cho các nhu cầu đun nấu thức ăn
+ Giảm nhiệt độ của môi trường xung quanh
Giải hóa học 10 trang 81 Chân trời sáng tạo
1. Phản ứng tỏa nhiệt
Phương pháp giải:
Đốt cháy hỗn hợp: Fe2O3 và Al
Lời giải:
Fe2O3 + 2Al → 2Fe + Al2O3
Phản ứng làm tăng nhiệt độ môi trường xung quanh, tỏa nhiệt lớn, lên đến 2500 oC
Phương pháp giải:
So sánh nhiệt độ trước và sau khi cho CaO
Lời giải:
- Hiện tượng: Chất rắn màu trắng tan ra, tạo thành dung dịch
- Nhiệt độ chất lỏng trong cốc tăng lên, từ 20 oC lên 50 oC
- Giải thích: Sự hòa tan CaO trong nước sinh ra nhiệt, làm nhiệt độ chất lỏng trong cốc tăng lên
Phương pháp giải:
Quá trình đốt cháy than, ethanol trong không khí tỏa nhiệt ra môi trường
Lời giải:
- Hiện tượng: xuất hiện khí bay ra
C + O2 CO2↑
C2H5OH + 3 O2 2CO2↑ + 3H2O
- Nhiệt độ môi trường xung quanh tăng lên
Giải hóa học 10 trang 82 Chân trời sáng tạo
2. Phản ứng thu nhiệt
Phương pháp giải:
Học sinh thực hiện thí nghiệm và kiểm chứng
Lời giải:
Nhiệt độ của nước trong cốc giảm đi
Lời giải:
Trong phản ứng nung đá vôi (CaCO3), nếu ngừng cung cấp nhiệt, phản ứng sẽ không tiếp tục xảy ra
Lời giải:
- Hiện tượng: Xuất hiện bọt khí nổi lên, đẩy nước ra khỏi bình tam giác
- Nếu ngừng đốt nóng, phản ứng dừng lại, khí không được sinh ra
Giải hóa học 10 trang 83 Chân trời sáng tạo
3. Biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng
Phương pháp giải:
Điều kiện chuẩn
Lời giải:
- Biến thiên enthalpy chuẩn của một phản ứng hóa học được xác định ở điều kiện chuẩn
+ Áp suất 1 bar (đối với chất khí), nồng độ 1 mol/L (đối với chất tan trong dung dịch)
+ Nhiệt độ: 25oC (hay 298K)
Câu hỏi 7 trang 83 Hóa học 10: Phương trình nhiệt hóa học cho biết thông tin gì về phản ứng hóa học
Phương pháp giải:
- Nhiệt phản ứng
- Trạng thái của các chất đầu (cđ) và sản phẩm (sp)
Lời giải:
- Phương trình nhiệt hóa học cho biết
+ Phản ứng tỏa nhiệt hay thu nhiệt
+ Trạng thái của các chất đầu (cđ) và sản phẩm (sp)
Luyện tập trang 83 Hóa học 10: Cho hai phương trình nhiệt hóa học sau:
C(s) + H2O(g) CO(g) + H2(g) = +131,25 kJ (1)
CuSO4(aq) + Zn(s) → ZnSO4(aq) + Cu(s) = -231,04 kJ (2)
Trong hai phản ứng trên, phản ứng nào thu nhiệt, phản ứng nào tỏa nhiệt?
Phương pháp giải:
- Phản ứng thu nhiệt (hệ nhận nhiệt của môi trường) thì > 0
- Phản ứng tỏa nhiệt (hệ tỏa nhiệt ra môi trường) thì < 0
Lời giải:
- Phản ứng (1) có = +131,25 kJ > 0
=> Phản ứng thu nhiệt
- Phản ứng (2) có = +131,25 kJ < 0
=> Phản ứng tỏa nhiệt
Giải hóa học 10 trang 84 Chân trời sáng tạo
4. Enthalpy tạo thành (nhiệt tạo thành)
Phương pháp giải:
- Enthalpy tạo thành của một chất là nhiệt kèm theo phản ứng tạo thành 1 mol chất đó từ các đơn chất bền nhất
- Biến thiên enthalpy của phản ứng là lượng nhiệt tỏa ra hay thu vào của một phản ứng hóa học trong quá trình đẳng áp
Lời giải:
Enthalpy tạo thành của một chất |
Biến thiên enthalpy của phản ứng |
- Chất tham gia phải là đơn chất bền nhất - Sản phẩm chỉ có 1 chất duy nhất Ví dụ: H2(g) + Cl2(g) → 2HCl(g) |
- Chất tham gia ở dạng đơn chất hay hợp chất đều được - Sản phẩm có thể là 1 hay nhiều chất Ví dụ: C(s) + H2O(g) CO(g) + H2(g) |
Câu hỏi 9 trang 84 Hóa học 10: Cho phản ứng sau:
S(s) + O2(g) SO2(g) (SO2,g) = -296,80 kJ/mol
Cho biết ý nghĩa của giá trị (SO2,g)
Phương pháp giải:
Enthalpy tạo thành của một chất là nhiệt kèm theo phản ứng tạo thành 1 mol chất đó từ các đơn chất bền nhất
Lời giải:
(SO2,g) = -296,80 kJ/mol là lượng nhiệt tỏa ra khi tạo thành 1 mol chất SO2(g) từ các đơn chất ở trạng thái bền nhất ở điều kiện chuẩn (Sulfur ở dạng rắn, oxygen ở dạng phân tử khí chính là dạng đơn chất bền nhất của sulfur và oxygen)
Phương pháp giải:
- của đơn chất bền nhất = 0
- < 0, chất bền hơn về mặt năng lượng so với các đơn chất bền tạo nên nó
- > 0, chất kém bền hơn về mặt năng lượng so với các đơn chất bền tạo nên nó
Lời giải:
Ta có: (SO2,g) = -296,80 kJ/mol < 0
=> Chất bền hơn về mặt năng lượng so với các đơn chất bền tạo nên nó
=> SO2(g) bền hơn về mặt năng lượng so với các đơn chất bền S(s) và O2(g)
Phương pháp giải:
Quan sát Bảng 13.1 và liệt kê
Lời giải:
Các phản ứng có enthalpy tạo thành dương là: C2H2(g), C2H4(g), C6H6(l), CS2(aq), HI(g), N2O(g), N2O4(g), NO(g), NO2(g)
Phương pháp giải:
1J = 0,293 cal
=> 1kJ = 0,293 kcal
Lời giải:
- (Fe2O3, s) = -825,50 kJ/mol => Theo đơn vị kcal = -825,50.0,293 = -241,87 kcal/mol
- (NO, g) = +90,29 kJ/mol => Theo đơn vị kcal = +90,29.0,293 = +26,45 kcal/mol
- (H2O, g) = -241,82 kJ/mol ==> Theo đơn vị kcal = -241,82.0,293 = -70,85 kcal/mol
- (C2H5OH, l) = -277,63 kJ/mol ==> Theo đơn vị kcal = -277,63.0,293 = -81,35 kcal/mol
Giải hóa học 10 trang 85 Chân trời sáng tạo
5. Ý nghĩa của dấu và giá trị
Phương pháp giải:
Quan sát Hình 13.5 và nhận xét
Lời giải:
Giá trị (sp) nhỏ hơn (cđ)
Phương pháp giải:
= (sp) - (cđ)
Lời giải:
Ta có: = (sp) - (cđ) = +178,49 kJ
Câu hỏi 14 trang 85 Hóa học 10: Cho hai phương trình nhiệt hóa học sau:
CO(g) + ½ O2(g) → CO2(g) = -283,00 kJ (1)
H2(g) + F2(g) → 2HF(g) = -546,00 kJ (2)
So sánh nhiệt giữa hai phản ứng (1) và (2). Phản ứng nào xảy ra thuận lợi hơn?
Phương pháp giải:
càng nhỏ, phản ứng xảy ra càng thuận lợi
Lời giải:
= -546,00 kJ (2) < = -283,00 kJ (1)
=> Phản ứng (2) xảy ra thuận lợi hơn
Giải hóa học 10 trang 86 Chân trời sáng tạo
NaHCO3(s) + CH3COOH(aq) → CH3COONa(aq) + CO2(g) + H2O(l) = 94,30 kJ
Phản ứng trên là tỏa nhiệt hay thu nhiệt? Vì sao? Tìm những ứng dụng khác của phản ứng trên
Phương pháp giải:
- > 0 => Phản ứng thu nhiệt
- < 0 => Phản ứng tỏa nhiệt
Lời giải:
- Ta có: = 94,30 kJ > 0
=> Phản ứng thu nhiệt
- Ứng dụng khác của phản ứng baking soda với giấm:
+ Baking soda và giấm ngoài việc được sử dụng trong nấu ăn còn được dùng nhiều trong vệ sinh nhà cửa như: Khử mùi hôi, tẩy trắng quần áo, tẩy trắng nồi chảo, vệ sinh máy giặt,…
+ Kết hợp baking soda với giấm ăn để hiệu quả tẩy rửa cao hơn. Baking soda có khả năng làm sạch, khử mùi và làm mềm các mảng bám, còn giấm ăn cũng tác dụng loại bỏ mùi hôi và các vết bẩn cứng đầu khác.
Bài tập (trang 86,87)
Bài 1 trang 86 Hóa học 10: Phương trình nhiệt hóa học giữa nitrogen và oxygen như sau:
N2(g) + O2(g) → 2NO(g) = +180 kJ
Kết luận nào sau đây đúng?
A. Nitrogen và oxygen phản ứng mạnh hơn khi ở nhiệt độ thấp
B. Phản ứng tỏa nhiệt
C. Phản ứng xảy ra thuận lợi ở điều kiện thường
D. Phản ứng hóa học xảy ra có sự hấp thụ nhiệt năng từ môi trường
Phương pháp giải:
> 0 => Phản ứng thu nhiệt
Lời giải:
Ta có: = +180 kJ > 0
=> Phản ứng hấp thụ nhiệt năng từ môi trường
Đáp án D
A. Phản ứng tỏa nhiệt
B. Năng lượng chất tham gia phản ứng nhỏ hơn năng lượng chất sản phẩm
C. Biến thiên enthalpy của phản ứng là a kJ/mol
D. Phản ứng thu nhiệt
Phương pháp giải:
< 0 => Phản ứng tỏa nhiệt
Lời giải:
Ta có: = -a kJ < 0
=> Phản ứng tỏa nhiệt
Đáp án A
Giải hóa học 10 trang 87 Chân trời sáng tạo
Lời giải:
Đáp án đúng là: A
Phản ứng giữa hydrochloric acid (HCl) và sodium hydroxide (NaOH) là phản ứng tỏa nhiệt (∆ r = -57,3 kJ).
Khi hydrochloric acid (HCl) phản ứng với sodium hydroxide (NaOH) nhiệt độ tăng dần. Đến khi phản ứng kết thúc, nhiệt độ sẽ giảm dần để cân bằng với nhiệt độ môi trường.
Bài 4 trang 87 Hóa học 10: Cho phương trình nhiệt hóa học sau:
NaOH(aq) + HCl(aq) → NaCl(aq) + H2O(l) = -57,3 kJ
Vẽ sơ đồ biểu diễn biến thiên enthalpy của phản ứng
Phương pháp giải:
= (sp) - (cđ)
Lời giải:
Ta có: = (sp) - (cđ) = -57,3 kJ
Lý thuyết Enthalpy tạo thành và biến thiên enthalpy của phản ứng hóa học
I. Phản ứng tỏa nhiệt
- 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
II. Phản ứng thu nhiệt
- 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.
III. Biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng
1. 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 , 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 25oC (hay 298K).
2. Phương trình nhiệt hóa học
- 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 .
- Phản ứng tỏa nhiệt (hệ tỏa nhiệt ra môi trường) thì
Ví dụ:
C(s) + H2O(g) CO(g) + H2(g) ∆ r = +131,25 kJ > 0 (1)
⇒ Phản ứng (1) là phản ứng thu nhiệt.
CuSO4 (aq) + Zn(s) → ZnSO4(aq) + Cu(s) ∆ r = -231,04 kJ < 0 (2)
⇒ Phản ứng (2) là phản ứng tỏa nhiệt.
IV. 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 .
Chú ý:
1. của đơn chất bền nhất bằng 0 (xét ở điều kiện chuẩn).
2. < 0, chất bền hơn về mặt năng lượng so với các đơn chất bền tạo nên nó.
3. > 0, chất kém bền hơn mặt năng lượng so với các đơn chất bền tạo nên nó.
V. Ý nghĩa của dấu và giá trị
- Phản ứng tỏa nhiệt:
- Phản ứng thu nhiệt:
- Thường các phản ứng có < 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
Bài giảng Hóa học 10 Bài 13: Enthalpy tạo thành và biến thiên enthalpy của phản ứng hóa học - Chân trời sáng tạo
Xem thêm các bài giải SGK Hóa học lớp 10 Chân trời sáng tạo hay, chi tiết khác:
Bài 12: Phản ứng oxi hóa – khử và ứng dụng trong cuộc sống
Bài 14: Tính biến thiên enthalpy của phản ứng hóa học
Bài 15: Phương trình tốc độ phản ứng và hằng số tốc độ phản ứng
Bài 16: Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng hóa học