Tài liệu chuyên đề Năng lượng hóa học Hóa học 10 gồm lý thuyết và các dạng bài tập từ cơ bản đến nâng cao với phương pháp giải chi tiết và bài tập tự luyện đa dạng giúp Giáo viên có thêm tài liệu giảng dạy Hóa học 10. 

Chỉ từ 450k mua trọn bộ Chuyên đề dạy thêm Hóa học 10 word có lời giải chi tiết:

B1: Gửi phí vào tài khoản0711000255837 - NGUYEN THANH TUYEN - Ngân hàng Vietcombank (QR)

B2: Nhắn tin tới zalo Vietjack Official - nhấn vào đây

Xem thử tài liệu tại đây: Link tài liệu

Chuyên đề Năng lượng hóa học

A. PHẦN LÍ THUYẾT

I. LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM BÀI 5: ENTHALPY VÀ BIẾN THIÊN ENTHALPY TRONG CÁC PHẢN ỨNG HÓA HỌC

1. Phản ứng tỏa nhiệt, phản ứng thu nhiệt

* Phản ứng tỏa nhiệt là phản ứng hóa học trong đó có sự giải phóng nhiệt năng ra môi trường.

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

2. Biến thiên enthalpy của phản ứng

a) Biến thiên enthalpy của phản ứng (hay nhiệt phản ứng; kí hiệu ∆_rH (r: reaction – phản ứng); đơn vị kcal, kJ) là lượng nhiệt tỏa ra hay thu vào của một phản ứng hóa học trong quá trình đẳng áp (áp suất không đổi).

b) Biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng (hay nhiệt phản ứng chuẩn; kí hiệu ${\Delta }_r{H}_{298}^o$) 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 ⁰C (hay 298 K).

3. 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).

Ví dụ 1:

CH₄(g) + H₂O(l) $\stackrel{t^0}{\to }$CO(g) + 3H₂(g)

${\Delta }_r{H}_{298}^o$= 250 kJ

Ví dụ 2:

C₂H₅OH(l) + 3O₂(g) $\stackrel{t^0}{\to }$2CO₂(g) + 3H₂O(l)

${\Delta }_r{H}_{298}^o$ = –1366,89 kJ

4. Ý nghĩa của biến thiên enthalpy

* Phản ứng tỏa nhiệt

Ví dụ 3:

H₂SO₄(aq) + 2NaOH(aq) $\to$ Na₂SO₄(aq) + 2H₂O(l)

${\Delta }_r{H}_{298}^0$ = –111,68 kJ

$\sum {\Delta }_f{H}_{298}^0\left(sp\right)\text{<}\sum {\Delta }_f{H}_{298}^0\left(cd\right)\text{→}{\Delta }_r{H}_{298}^0\text{< 0}$

* Phản ứng thu nhiệt

CaCO₃(s) $\stackrel{t^0}{\to }$CaO(s) + CO₂(g)

${\Delta }_r{H}_{298}^0$= +178,49 kJ

$\sum {\Delta }_f{H}_{298}^0\left(sp\right)\text{>}\sum {\Delta }_f{H}_{298}^0\left(cd\right)\text{→}{\Delta }_r{H}_{298}^0\text{> 0}$

* Thường các phản ứng có ${\Delta }_r{H}_{298}^0$< 0 thì xảy ra thuận lợi.

II. LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM BÀI 6: TÍNH BIẾN THIÊN ENTHALPY CỦA PHẢN ỨNG HÓA HỌC

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

a) Enthalpy tạo thành (nhiệt tạo thành)

- Enthalpy tạo thành (nhiệt tạo thành, ∆_fH) của một chất là biến thiên enthalpy của phản ứng tạo thành 1 mol chất đó từ các đơn chất ở dạng bền vững nhất, ở một điều kiện xác định.

- Enthalpy tạo thành chuẩn (nhiệt tạo thành chuẩn, ${\Delta }_r{H}_{298}^0$) là enthalpy tạo thành ở điều kiện chuẩn. Ví dụ:

C(graphite) + O₂(g) $\stackrel{t^0}{\to }$ CO₂(g)

${\Delta }_r{H}_{298}^0$ (CO₂, g) = –393,50 kJ/mol

S(s) + O₂(g) $\stackrel{t^0}{\to }$SO₂(g)

${\Delta }_r{H}_{298}^0$ (SO₂, g) = –296,80 kJ/mol

- Enthalpy tạo thành chuẩn của các đơn chất bằng 0. Ví dụ:

${\Delta }_r{H}_{298}^0$ (O₂, g) = 0; ${\Delta }_r{H}_{298}^0$(S, s) = 0;…

b) Tính biến thiên enthalpy của phản ứng dựa vào enthalpy tạo thành

Cho phương trình hóa học tổng quát:

aA + bB $\to$ mM + nN

Có thể tính biến thiên enthalpy chuẩn của một phản ứng hóa học (${\Delta }_r{H}_{298}^0$) khi biết các giá trị ${\Delta }_r{H}_{298}^0$ của tất cả các chất đầu và sản phẩm theo công thức sau:

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

Cho phản ứng tổng quát ở điều kiện chuẩn:

aA(g) + bB(g) $\to$ mM(g) + nN(g)

Tính ${\Delta }_r{H}_{298}^0$của phản ứng khi biết các giá trị năng lượng liên kết (E_b) theo công thức:

III. ĐỀ TỰ LUYỆN PHẦN LÍ THUYẾT

3.1. Phần tự luận

Câu 1: Khi đun nóng ống nghiệm đựng KMnO₄ (thuốc tím), nhiệt của ngọn lửa làm cho KMnO₄ bị nhiệt phân, tạo hỗn hợp bột màu đen:

2KMnO₄ $\to$ K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂

Em hãy dự đoán phản ứng này tỏa nhiệt hay thu nhiệt?

Câu 2: Khi đun nóng muối ammonium nitrate bị nhiệt phân theo phương trình:

NH₄NO₃ $\stackrel{t^0}{\to }$ N₂O + 2H₂O

Hãy dự đoán phản ứng trên là tỏa nhiệt hay thu nhiệt.

Câu 3: Các quá trình nào sau đây là tỏa nhiệt hay thu nhiệt?

a) Nước hóa rắn.

b) Sự tiêu hóa thức ăn.

c) Quá trình chạy của con người.

d) Khí CH₄ đốt ở trong lò.

e) Hòa tan KBr vào nước làm cho nước trở nên lạnh.

g) Sulfuric acid đặc khi thêm vào nước làm cho nước nóng lên.

Câu 4: Nối mỗi nội dung cột A vớ nội dung ở cột B cho phù hợp:

Câu 5: Mỗi quá trình sau đây là thu nhiệt hay tỏa nhiệt?

(1) H₂O (lỏng, ở 25 ⁰C) $\to$ H₂O (hơi, ở 100 ⁰C).

(2) H₂O (lỏng, ở 25 ⁰C) $\to$ H₂O (rắn, ở 0 ⁰C).

(3) CaCO₃ $\stackrel{t^0}{\to }$CaO + CO₂.

(4) Khí methane (CH₄) cháy trong khí oxygen.

Câu 6: Cho các phản ứng sau và biến thiên enthalpy chuẩn:

(1) 2NaHCO₃(s) $\to$ Na₂CO₃(s) + H₂O(l) + CO₂(g)

${\Delta }_f{H}_{298}^o$= +20,33 kJ

(2) 4NH₃(g) + 3O₂(g) $\to$2N₂(g) + 6H₂O(l)

${\Delta }_f{H}_{298}^o$= –1531 kJ

Phản ứng nào tỏa nhiệt, phản ứng nào thu nhiệt?

Câu 7: Cho biết phản ứng sau có ${\Delta }_r{H}_{298}^0$> 0 và diễn ra ngay ở nhiệt độ phòng:

2NH₄NO₃(s) + Ba(OH)₂.8H₂O(s) $\to$2NH₃(aq) + Ba(NO₃)₂(aq) + 10H₂O(l)

Khi trộn đều một lượng ammonium nitrate (NH₄NO₃) rắn với một lượng barium hydroxide ngậm nước (Ba(OH)₂.8H₂O) ở nhiệt độ phòng thì nhiệt độ của hỗn hợp sẽ tăng hay giảm? Giải thích.

Câu 8: Cho 2 sơ đồ biểu diễn sự thay đổi nhiệt độ theo thời gian của phản ứng (1) và (2).

Sơ đồ nào chỉ quá trình thu nhiệt và sơ đồ nào chỉ quá trình tỏa nhiệt. Giải thích?

Câu 9: Viết phương trình nhiệt hóa học ứng với sơ đồ biểu diễn biến thiên enthalpy của hai phản ứng sau:

Câu 10: Phản ứng giữa nitrogen và oxygen chỉ xảy ra ở nhiệt độ cao (3000 ⁰C) hoặc nhờ tia lửa điện: N₂(g) + O₂(g) $\to$ 2NO(g).

a) Phản ứng trên tỏa nhiệt hay thu nhiệt?

b) Bằng kiến thức về năng lượng liên kết trong phân tử các chất, hãy giải thích vì sao phản ứng trên khó xảy ra.

Câu 11: Cho phản ứng:

C(kim cương) $\to$ C(graphite)

${\Delta }_r{H}_{298}^0$= –1,9 kJ

a) Ở điều kiện chuẩn, kim cương hay graphite có mức năng lượng thấp hơn?

b) Trong phản ứng xác định nhiệt tạo thành của CO₂(g):

C(s) + O₂(g) $\to$CO₂(g)

Carbon ở dạng kim cương hay graphite?

Câu 12: Cho hai phương trình nhiệt hóa học sau:

CO(g) + 1/2O₂(g) $\to$ CO₂(g)

${\Delta }_r{H}_{298}^0$= –283,00 kJ (1)

H₂(g) + F₂(g) $\to$ 2HF(g)

${\Delta }_r{H}_{298}^0$= –546,00 kJ (2)

So sánh nhiệt giữa hai phản ứng (1) và (2). Phản ứng nào xảy ra thuận lợi hơn?

Câu 13: Cho hai phương trình nhiệt hóa học sau:

(1) CO(g) + 1/2O₂(g) $\to$ CO₂(g)

${\Delta }_r{H}_{298}^0$= –283,00 kJ

(2) C₂H₅OH(l) + 3O₂(g) $\to$ 2CO₂(g) + 3H₂O(l)

${\Delta }_r{H}_{298}^0$= –1366,89 kJ

Khi đốt cháy cùng 1 mol CO và C₂H₅OH thì phản ứng nào tỏa ra lượng nhiệt lớn hơn?

Câu 14: Thí nghiệm phân hủy hydrogen peroxide (H₂O₂) thành nước và khí oxygen có xúc tác KI theo phương trình nhiệt hóa học sau:

2H₂O₂(aq) $\stackrel{KI}{\to }$O₂(g) + 2H₂O(l)

${\Delta }_r{H}_{298}^0$= –196 kJ

Phản ứng trên là phản ứng thu nhiệt hay tỏa nhiệt? Hãy đề xuất cách chứng minh khí sinh ra là oxygen. Nêu ứng dụng của thí nghiệm này trong thực tiễn.

Câu 15: Phản ứng phân hủy 1 mol H₂O(g) ở điều kiện chuẩn:

H₂O(g) $\to$ H₂(g) + 1/2O₂(g) (1)

Điền vào chỗ trống trong các phát biểu dưới đây:

(a) Phản ứng (1) là phản ứng……nhiệt.

(b) Nhiệt tạo thành chuẩn của H₂O(g) là……

(c) Biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng 2H₂(g) + O₂(g) $\to$2H₂O(g) là……

(d) Biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng (1) là……

Các số liệu tra ở bảng phụ lục 2.

Câu 16: Cho các phương trình nhiệt hóa học:

(1) CaCO₃(s) $\to$CaO(s) + CO₂(g)

${\Delta }_r{H}_{298}^0$= +176,0 kJ

(2) C₂H₄(g) + H₂(g) $\to$ C₂H₆(g) ${\Delta }_r{H}_{298}^0$= –137,0 kJ

(3) Fe₂O₃(s) + 2Al(s) $\to$ Al₂O₃(s) + 2Fe(s)

${\Delta }_r{H}_{298}^0$= –851,5 kJ

Trong các phản ứng trên, phản ứng nào tỏa nhiệt, phản ứng nào thu nhiệt?

Câu 17: Cho các đơn chất sau đây: C(graphite, s), Br₂(g), Br₂(l), Na(s), Hg(l), Hg(s). Đơn chất nào có ${\Delta }_r{H}_{298}^0$= 0?

Câu 18: Khi pha loãng 100 mL H₂SO₄ đặc bằng nước thấy cốc đựng dung dịch nóng lên. Vậy quá trình pha loãng H₂SO₄ đặc là quá trình thu nhiệt hay tỏa nhiệt? Theo em, khi pha loãng H₂SO₄ đặc nên cho từ từ H₂SO₄ đặc vào nước hay ngược lại? Vì sao?

Câu 19: Cho phương trình nhiệt hóa học sau:

NaOH(aq) + HCl(aq) $\to$NaCl(aq) + H₂O(l)

${\Delta }_r{H}_{298}^0$= –57,3 kJ

a) Vẽ sơ đồ biểu diễn biến thiên enthalpy của phản ứng.

b) Tính lượng nhiệt tỏa ra khi dùng dung dịch có chứa 8 gam NaOH trung hòa với lượng vừa đủ dung dịch HCl.

Câu 20: Khí hydrogen cháy trong không khí tạo thành nước theo phương trình hóa học sau:

2H₂(g) + O₂(g) $\to$ 2H₂O(g)

${\Delta }_r{H}_{298}^0$= –483,64 kJ

a) Nước hay hỗn hợp của oxygen và hydrogen có năng lượng lớn hơn? Giải thích.

b) Vẽ sơ đồ biến thiên năng lượng của phản ứng giữa hydrogen và oxygen.

Câu 21: Biến thiên enthalpy chuẩn của quá trình “H₂O(s) $\to$ H₂O(l)” là 6,020 kJ.

a) Quá trình tan chảy của nước đá là quá trình thu nhiệt hay tỏa nhiệt? Vì sao?

b) Vì sao khi cho viên nước đá vào một cốc nước lỏng ấm, viên đá lại tan chảy dần?

c) Vì sao cốc nước lỏng bị lạnh dần trong quá trình viên nước đá tan chảy?

d) Biết rằng để làm cho nhiệt độ 1 mol nước lỏng thay đổi 1 ⁰C cần một nhiệt lượng là 75,4 J. Giả sử mỗi viên nước đá tương ứng với 1 mol nước, số viên nước đá tối thiểu cần tan chảy để có thể làm lạnh 500 gam nước lỏng ở 20 ⁰C xuống 0 ⁰C là bao nhiêu?

e) Để làm lạnh 120 gam nước lỏng ở 45 ⁰C xuống 0 ⁰C, một bạn học sinh đã dùng 150 gam nước đá. Lượng nước đá này vừa đủ, thiếu hay dư?

Câu 22: Phân tử hemoglobin (Hb) trong máu nhận O₂ ở phổi để chuyển thành HbO₂. Chất này theo máu tới các bộ phận cơ thể, tại đó HbO₂ lại chuyển thành Hb và O₂ (để cung cấp O₂ cho các hoạt động sinh hóa cần thiết trong cơ thể). Nếu trong không khí có lẫn carbon monoxide (CO), cơ thể nhanh chóng bị ngộ độc. Cho các số liệu thực nghiệm sau:

Hb + O₂ $\to$ HbO₂

${\Delta }_r{H}_{298}^0$= –33,05 kJ (1)

Hb + CO $\to$ HbCO <${\Delta }_r{H}_{298}^0$= –47,28 kJ (2)

HbO₂ + CO $\to$ HbCO + O₂ ${\Delta }_r{H}_{298}^0$= –14,23 kJ (3)

HbCO + O₂ $\to$ HbO₂ + CO ${\Delta }_r{H}_{298}^0$= 14,23 kJ (4)

Liên hệ giữa mức độ thuận lợi của phản ứng (qua ${\Delta }_r{H}_{298}^0$) với những vấn đề thực nghiệm trên.

Câu 23: Viết phương trình nhiệt hóa học của các quá trình tạo thành những chất dưới đây từ đơn chất:

a) Nước ở trạng thái khí, biết rằng khi tạo thành 1 mol hơi nước tỏa ra 214,6 kJ nhiệt.

b) Nước lỏng, biết rằng khi tạo thành 1 mol nước lỏng tỏa ra 285,49 kJ nhiệt.

c) Ammonia (NH₃), biết rằng sự tạo thành 2,5 gam ammonia tỏa ra 22,99 kJ nhiệt.

d) Phản ứng nhiệt phân đá vôi (CaCO₃), biết rằng để thu được 11,2 gam vôi (CaO) phải cung cấp 6,94 kcal.

3.2. Đáp án phần tự luận

Câu 1: Khi đun nóng ống nghiệm đựng KMnO₄ (thuốc tím), nhiệt của ngọn lửa làm cho KMnO₄ bị nhiệt phân, tạo hỗn hợp bột màu đen:

2KMnO₄ $\to$K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂

Em hãy dự đoán phản ứng này tỏa nhiệt hay thu nhiệt?

Đáp án:

Phản ứng thu nhiệt.

Câu 2: Khi đun nóng muối ammonium nitrate bị nhiệt phân theo phương trình:

NH₄NO₃ $\stackrel{t^0}{\to }$N₂O + 2H₂O

Hãy dự đoán phản ứng trên là tỏa nhiệt hay thu nhiệt.

Đáp án:

Phản ứng thu nhiệt.

Câu 3: Các quá trình nào sau đây là tỏa nhiệt hay thu nhiệt?

a) Nước hóa rắn.

b) Sự tiêu hóa thức ăn.

c) Quá trình chạy của con người.

d) Khí CH₄ đốt ở trong lò.

e) Hòa tan KBr vào nước làm cho nước trở nên lạnh.

g) Sulfuric acid đặc khi thêm vào nước làm cho nước nóng lên.

Đáp án:

a) Nước hóa rắn: quá trình tỏa nhiệt.

b) Sự tiêu hóa thức ăn: quá trình thu nhiệt.

c) Quá trình chạy của con người: quá trình thu nhiệt.

d) Khí CH₄ đốt ở trong lò: quá trình tỏa nhiệt.

e) Hòa tan KBr vào nước làm cho nước trở nên lạnh: quá trình thu nhiệt.

g) Sulfuric acid đặc khi thêm vào nước làm cho nước nóng lên: quá trình tỏa nhiệt.

Câu 4: Nối mỗi nội dung cột A vớ nội dung ở cột B cho phù hợp:

Đáp án:

(a) – (4); (b) – (1); (c) – (3); (d) – (2).

Câu 5: Mỗi quá trình sau đây là thu nhiệt hay tỏa nhiệt?

(1) H₂O (lỏng, ở 25 ⁰C) $\to$H₂O (hơi, ở 100 ⁰C).

(2) H₂O (lỏng, ở 25 ⁰C) $\to$ H₂O (rắn, ở 0 ⁰C).

(3) CaCO₃ $\stackrel{t^0}{\to }$ CaO + CO₂.

(4) Khí methane (CH₄) cháy trong khí oxygen.

Đáp án:

(1) H₂O (lỏng, ở 25 ⁰C) $\to$ H₂O (hơi, ở 100 ⁰C): quá trình thu nhiệt.

(2) H₂O (lỏng, ở 25 ⁰C) $\to$ H₂O (rắn, ở 0 ⁰C): quá trình tỏa nhiệt.

(3) CaCO₃ $\stackrel{t^0}{\to }$ CaO + CO₂: quá trình thu nhiệt.

(4) Khí methane (CH₄) cháy trong khí oxygen: quá trình tỏa nhiệt.

Câu 6: Cho các phản ứng sau và biến thiên enthalpy chuẩn:

(1) 2NaHCO₃(s) $\to$ Na₂CO₃(s) + H₂O(l) + CO₂(g)

${\Delta }_f{H}_{298}^o$ = +20,33 kJ

(2) 4NH₃(g) + 3O₂(g) $\to$2N₂(g) + 6H₂O(l)

${\Delta }_f{H}_{298}^o$= –1531 kJ

Phản ứng nào tỏa , phản ứng nào thu nhiệt?

Đáp án:

Phản ứng (1) ${\Delta }_f{H}_{298}^o$> 0, phản ứng thu nhiệt.

Phản ứng (2) ${\Delta }_f{H}_{298}^o$< 0, phản ứng tỏa nhiệt.

Câu 7: Cho biết phản ứng sau có ${\Delta }_r{H}_{298}^0$> 0 và diễn ra ngay ở nhiệt độ phòng:

2NH₄NO₃(s) + Ba(OH)₂.8H₂O(s) $\to$2NH₃(aq) + Ba(NO₃)₂(aq) + 10H₂O(l)

Khi trộn đều một lượng ammonium nitrate (NH₄NO₃) rắn với một lượng barium hydroxide ngậm nước (Ba(OH)₂.8H₂O) ở nhiệt độ phòng thì nhiệt độ của hỗn hợp sẽ tăng hay giảm? Giải thích.

Đáp án:

Ở nhiệt độ phòng thì nhiệt độ của hỗn hợp tăng lên do phản ứng này là phản ứng thu nhiệt.

Câu 8: Cho 2 sơ đồ biểu diễn sự thay đổi nhiệt độ theo thời gian của phản ứng (1) và (2).

Sơ đồ nào chỉ quá trình thu nhiệt và sơ đồ nào chỉ quá trình tỏa nhiệt. Giải thích?

Đáp án:

Sơ đồ (1) chỉ quá trình tỏa nhiệt, do nhiệt độ phản ứng tăng so với nhiệt độ ban đầu (nhiệt độ phòng).

Sơ đồ (2) chỉ quá trình thu nhiệt, do nhiệt độ phản ứng giảm so với nhiệt độ ban đầu (nhiệt độ phòng).

Câu 9: Viết phương trình nhiệt hóa học ứng với sơ đồ biểu diễn biến thiên enthalpy của hai phản ứng sau:

Đáp án:

2ClF₃(g) + 2O₂(g) $\to$ Cl₂O(g) + 3F₂O(g)

${\Delta }_r{H}_{298}^0$= +394,10 kJ

2CH₃OH(l) + 3O₂(g) $\to$2CO₂(g) + 4H₂O(l)

${\Delta }_r{H}_{298}^0$= –1450 kJ

................................

................................

................................