Cho phản ứng C(kim loại) → C(graphite)

ndiep Ngày: 17-09-2024 Lớp 10

1.8 K

Với giải Câu hỏi 5 trang 86 Hóa học lớp 10 Kết nối tri thức với cuộc sống chi tiết trong Bài 17: Biến thiên enthalpy trong các phản ứng hóa học 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 17: Biến thiên enthalpy trong các phản ứng hóa học

Câu hỏi 5 trang 86 Hóa học 10: Cho phản ứng:

(ảnh 4)

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) → CO₂(g), carbon ở dạng kim cương hay graphite?

Phương pháp giải:

a) Dấu của biến thiên enthalpy cho biết phản ứng tỏa nhiệt hay thu nhiệt.

∆_rH > 0: phản ứng thu nhiệt

∆_rH < 0: phản ứng tỏa nhiệt

b) Nhiệt tạo thành càng nhỏ( năng lượng thấp) => Chất càng dễ phản ứng

Lời giải:

a. Biến thiên enthalpy của phản ứng $△_{r} H_{298}^{o}$ = -1,9 kJ < 0

=> Phản ứng tỏa nhiệt => Graphite có nhiệt tạo thành nhỏ hơn kim cương nên graphite có mức năng lượng thấp thơn.

b. Ở điều kiện chuẩn, graphite có mức năng lượng thấp nên dễ bị phá vỡ cấu trúc

=> Graphite phản ứng được với nhiều chất khác

=> Trong phản ứng trên, carbon ở dạng kim cương.

Lý thuyết Tính biến thiên enthalpy của phản ứng theo nhiệt tạo thành

1. Khái niệm nhiệt tạo thành

Nhiệt tạo thành (D_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.

Nhiệt tạo thành chuẩn ( $Δ_{r} H_{298}^{o}$ ) là nhiệt tạo thành ở điều kiện chuẩn.

Nhiệt tạo thành chuẩn của các đơn chất ở dạng bền vững nhất bằng 0. Ví dụ: $Δ_{f} H_{298}^{o} (O_{2} (g)) = 0$ kJ.

Ví dụ 1: Nước lỏng được tạo thành từ khí hydrogen và khí oxygen theo phản ứng:

H₂(g) + $\frac{1}{2}$ O₂(g) $\overset{}{\to}$ H₂O(l)

Ở điều kiện chuẩn, cứ 1 mol H₂O(l) tạo thành từ 1 mol H₂(g) và $\frac{1}{2}$ mol O₂(g) giải phóng nhiệt lượng là 285,8 kJ.

Như vậy, nhiệt tạo thành của nước lỏng: $Δ_{f} H_{298}^{o} (H_{2} O (l)) = - 285, 8$ kJ/mol.

Ví dụ 2: Phản ứng $\frac{1}{2}$ N₂(g) + $\frac{1}{2}$ O₂(g) $\overset{}{\to}$ NO(g) có biến thiên enthalpy: $Δ_{f} H_{298}^{o} (H_{2} O (l)) = + 90, 3$ kJ/mol. Giá trị > 0, tức phản ứng này là phản ứng thu nhiệt.

2. Tính biến thiên enthalpy của phản ứng theo nhiệt tạo thành

Biến thiên enthalpy của phản ứng được xác định bằng hiệu số giữa tổng nhiệt tạo thành các chất sản phẩm (sp) và tổng nhiệt tạo thành của các chất đầu (cđ).

Ở điều kiện chuẩn: $Δ_{r} H_{298}^{o} = \sum Δ_{f} H_{298}^{o} (s p) - \sum Δ_{f} H_{298}^{o}$ (cđ).

Trong tính toán cần lưu ý đến hệ số của các chất trong phương trình hóa học.

Ví dụ 1: Xác định biến thiên enthalpy của phản ứng sau ở điều kiện chuẩn

SO₂(g) + $\frac{1}{2}$ O₂(g) $\overset{}{\to}$ SO₃(l)

biết nhiệt tạo tạo thành $Δ_{f} H_{298}^{o}$ của SO₂(g) là –296,8 kJ/mol, của SO₃(l) là – 441,0 kJ/mol.

Hướng dẫn giải:

$Δ_{r} H_{298}^{o} = Δ_{f} H_{298}^{o} (S O_{3} (l)) - [Δ_{f} H_{298}^{o} (S O_{2}) (g)) + \frac{1}{2} Δ_{f} H_{298}^{o} (O_{2} (g))$

= – 441,0 – (–296,8 + 0× $\frac{1}{2}$ ) = –144,2 (kJ).

Ví dụ 2: Xác định biến thiên enthalpy của phản ứng sau ở điều kiện chuẩn

4FeS₂(s) + 11O₂(g) $\overset{}{\to}$ 2Fe₂O₃(s) + 8SO₂(g)

biết nhiệt tạo thành $Δ_{f} H_{298}^{o}$ của các chất FeS₂(s), Fe₂O₃(s) và SO₂(g) lần lượt là –177,9 kJ/mol, –825,5 kJ/mol và –296,8 kJ/mol.

Hướng dẫn giải:

Tổng nhiệt tạo thành các chất ban đầu là:

$Δ_{f} H_{298}^{o}$ (cđ) = $Δ_{f} H_{298}^{o} (F e S_{2} (s)) \times 4 + Δ_{f} H_{298}^{o} (O_{2} (g)) \times 11$ = (–177,9)×4 + 0×11 = –711,6 (kJ).