Cho phản ứng: N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g). Ở điều kiện chuẩn

Nguyễn Hải Đăng Ngày: 20-09-2024 Lớp 10

4.5 K

Với giải Câu hỏi 4 trang 79 Hóa học lớp 10 Cánh diều chi tiết trong Bài 14: Phản ứng hóa học và enthalpy giúp học sinh dễ dàng xem và so sánh lời giải từ đó biết cách làm bài tập Hóa học 10. Mời các bạn đón xem:

Giải bài tập Hóa học lớp 10 Bài 14: Phản ứng hóa học và enthalpy

Câu hỏi 4 trang 79 Hóa học 10: Cho phản ứng:

N₂(g) + 3H₂(g) → 2NH₃(g)

Ở điều kiện chuẩn, cứ 1 mol N₂ phản ứng hết sẽ tỏa ra 92,22 kJ. Tính enthalpy tạo thành chuẩn của NH₃.

Phương pháp giải:

Enthalpy tạo thành chuẩn (nhiệt tạo thành chuẩn) của một chất là lượng nhiệt kèm theo của phản ứng tạo thành 1 mol chất đó từ các đơn chất ở dạng bền nhất trong điều kiện chuẩn.

Lời giải:

N₂(g) + 3H₂(g) → 2NH₃(g)

Cứ 1 mol N₂ phản ứng hết tỏa ra 99,22kJ và tạo ra 2 mol NH₃

=> 0,5 mol N₂ phản ứng hết tỏa ra 49,61kJ và tạo ra 1 mol NH₃

=> $Δ_{f} H_{298}^{0} = - 49, 61 k J . m o l^{- 1}$ (enthalpy có giá trị âm vì đây là phản ứng tỏa nhiệt)

Lý thuyết Enthalpy tạo thành và biến thiên enthalpy của phản ứng hóa học

1. Enthalpy tạo thành chuẩn của một chất hóa học

- Enthalpy tạo thành chuẩn (hay nhiệt tạo thành chuẩn) của một chất, kí hiệu là Δ_f $H_{298}^{0},$ là lượng nhiệt kèm theo của phản ứng tạo thành 1 mol chất đó từ các đơn chất ở dạng bền nhất trong điều kiện chuẩn.

- Khi phản ứng tỏa nhiệt Δ_f $H_{298}^{0}$ < 0.

- Khi phản thu tỏa nhiệt Δ_f $H_{298}^{0}$ > 0.

Ví dụ 1: Ở điều kiện chuẩn, phản ứng của 1 mol Na (thể rắn) với 0,5 mol Cl₂ (thể khí) thu được 1 mol NaCl (thể rắn) và giải phóng 411,2 kJ nhiệt. Biết rằng, ở điều kiện chuẩn, Na thể rắn bền hơn Na ở thể lỏng; chlorine dạng phân tử Cl₂ bền hơn dạng nguyên tử Cl.

Ta nói enthalpy tạo thành của NaCl rắn ở điều kiện chuẩn là - 411,2 kJ mol^-1. Phản ứng trên được biểu diễn như sau:

Na(s) + $\frac{1}{2}$ Cl₂(g) $\overset{}{\to}$ NaCl(s) Δ_f $H_{298}^{0}$ = - 411,2 kJmol^-1

Ví dụ 2: Ở điều kiện chuẩn, cần phải cung cấp 91,3 kJ nhiệt lượng cho quá trình 0,5 mol N₂(g) phản ứng với 0,5 mol O₂(g) để thu được 1 mol NO(g).

Như vậy, enthalpy tạo thành chuẩn của NO ở thể khí là 91,3 kJmol^-1. Phản ứng trên được biểu diễn như sau:

$\frac{1}{2}$ N₂(s) + $\frac{1}{2}$ O₂(g) $\overset{}{\to}$ NO(g) Δ_f $H_{298}^{0}$ = 91,3 kJmol^-1

Lưu ý: Enthalpy tạo thành chuẩn của các đơn chất bền nhất đều bằng 0.

Ví dụ: Δ_f $H_{298}^{0}$ (Na(_s)) = 0 kJmol^-1Δ_f $H_{298}^{0}$ (Cl₂(_g)) = 0 kJmol^-1

2. Biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng hóa học

- Khái niệm: Biến thiên enthalpy chuẩn của một phản ứng hóa học, kí hiệu là Δ_r $H_{298}^{0}$ hính là lượng nhiệt (tỏa ra hoặc thu vào) của phản ứng đó ở điều kiện chuẩn.

Ví dụ 1: Phản ứng đốt cháy ethanol (C₂H₅OH) tỏa rất nhiều nhiệt.

C₂H₅OH(l) + 3O₂(g) $\overset{}{\to}$ 2CO₂(g) + 3H₂O(l) Δ_{r $H_{298}^{0}$}= -1368 kJmol^-1

Như vậy, ở điều kiện chuẩn khi đốt cháy hoàn toàn 1 mol C₂H₅OH, sản phẩm là CO₂(g) và H₂O(l), thì sẽ giải phóng một lượng nhiệt là 1368 kJ.

Lưu ý: Cũng phản ứng này, nếu nước ở thể hơi thì giá trị Δ_{r $H_{298}^{0}$}sẽ khác đi. Đây là lí do cần phải ghi rõ thể của các chất khi viết phương trình các phản ứng có kèm theo giá trị Δ_{r $H_{298}^{0}$}