Với giải Vận dụng 5 trang 86 Hóa học lớp 10 Cánh diều chi tiết trong Bài 15: Ý nghĩa và cách tính biến thiên enthalpy 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 15: Ý nghĩa và cách tính biến thiên enthalpy phản ứng hóa học

Vận dụng 5 trang 86 Hóa học 10: Phản ứng quang hợp là phản ứng thu năng lượng dưới dạng ánh sáng:

6CO₂(g) + 6H₂O(l) → C₆H₁₂O₆ (s) + 6O₂(g)

Hãy tính xem cần phải cung cấp bao nhiêu năng lượng dưới dạng ánh sáng cho những phản ứng quang hợp để tạo thành 1 mol glucose C₆H₁₂O₆(s), biết enthalpy tạo thành chuẩn của chất này là -1271,1 kJ mol^-1. Biến thiên enthalpy tạo thành chuẩn của các chất khác được cho ở phụ lục 3.

Lời giải:

Để tạo thành 1 mol glucose C₆H₁₂O₆(s) ta có

6CO₂(g) + 6H₂O(l) → C₆H₁₂O₆(s) + 6O₂(g)

∆_r $H_{298}^o$ = 1 × ∆_f $H_{298}^o$(C₆H₁₂O₆) + 6 × ∆_f $H_{298}^o$(O₂) – 6 × ∆_f $H_{298}^o$(CO₂) – 6 × ∆_f $H_{298}^o$(H₂O)

∆_r $H_{298}^o$ = 1 × (-1271,1) + 6 × 0 – 6 × (-393,5) – 6 × (-285,8) = 2804,7 kJ

Vậy cần phải cung cấp năng lượng là 2804,7 kJ dưới dạng ánh sáng cho những phản ứng quang hợp để tạo thành 1 mol glucose C₆H₁₂O₆(s).

Lý thuyết Cách tính biến thiên enthalpy phản ứng

1. Tính biến thiên enthalpy phản ứng theo enthalpy tạo thành

- Giả sử có phản ứng tổng quát:

aA + bB $\stackrel{}{\to }$ mM + nN

- Biến thiên enthalpy chuẩn phản ứng của phản ứng được tính theo công thức: 

Δ_r $H_{298}^0$= m× Δ_f$H_{298}^0$(M) + n× Δ_f$H_{298}^0$(N) - a× Δ_f$H_{298}^0$(A) - b× Δ_f$H_{298}^0$(B)

Trong đó: A, B, M, N là các chất trong phản ứng; a, b, m, n là hệ số tương ứng của các chất.

- Chú ý: Enthalpy tạo thành chuẩn của đơn chất bằng 0.

Ví dụ 1: Cho phản ứng: 2Na₂O(s) $\stackrel{}{\to }$ 4Na(s) + O₂(g)

Biến thiên enthalpy chuẩn phản ứng của phản ứng được tính như sau:

Δ_r $H_{298}^0$= 4× Δ_f$H_{298}^0$(Na(s)) + 1× Δ_f$H_{298}^0$(O₂(g)) - 2× Δ_f$H_{298}^0$(Na₂O(s))

= 4×0 + 1×0 - 2× (- 418,0) = 836,0 (kJ)

$\Rightarrow$ Do Δ_r$H_{298}^0$của phản ứng rất dương nên phản ứng thu nhiệt.

Ví dụ 2: Biến thiên enthalpy của phản ứng đốt cháy hoàn toàn 1 mol C₂H₆(g) được tính như sau:

C₂H₆(g) + $\frac{1}{2}$O₂(g) $\stackrel{}{\to }$ 2CO₂(g) + 3H₂O(l)

Δ_r$H_{298}^0$= 2×Δ_f$H_{298}^0$(CO₂(g)) + 3×Δ_f$H_{298}^0$(H₂O(l)) - 1×Δ_f$H_{298}^0$(C₂H₆(s)) - $\frac{7}{2}$×Δ_f$H_{298}^0$O₂(g))

= 2×(- 393,5) + 3×(- 285,8) - 1×(- 84) - $\frac{7}{2}$×0 = -1560,4 (kJ)

$\Rightarrow$ Do Δ_r$H_{298}^0$ủa phản ứng rất âm nên phản ứng tỏa nhiệt mạnh, rất thuận lợi và cung cấp nhiều năng lượng.

2. Tính biến thiên enthalpy phản ứng theo năng lượng liên kết

Khi các chất trong phản ứng ở thể khí, biến thiên enthalpy phản ứng cũng có thể tính được nếu biết giá trị năng lượng liên kết của tất cả các chất trong phản ứng.

- Giả sử có phản ứng tổng quát:

aA(g) + bB(g) $\stackrel{}{\to }$ mM(g) + nN(g)

- Biến thiên enthalpy chuẩn phản ứng của phản ứng được tính theo công thức:

Δ_r $H_{298}^0$= a× E_b(A) + b× E_b(B) - m× E_b(M) - n× E_b(N)

Trong đó E_b(A), E_b(B), E_b(M), E_b(N) lần lượt là tổng năng lượng liên kết của tất cả các liên kết trong các phân tử A, B, M, N.

Lưu ý: Để tính biến thiên enthalpy của phản ứng theo năng lượng liên kết, phải viết được công thức cấu tạo của tất cả các chất trong phản ứng để xác định số lượng và loại liên kết.

Ví dụ: Cho phản ứng:

C₂H₆(g) + Cl₂(g) $\stackrel{}{\to }$ C₂H₅Cl(g) + HCl(g)

Biến thiên enthalpy chuẩn phản ứng của phản ứng được tính theo năng lượng liên kết như sau:

Δ_r $H_{298}^0$=1× E_b(C₂H₆) + 1× E_b(Cl₂) - 1× E_b(C₂H₅Cl) - 1× E_b(HCl)

Δ_r $H_{298}^0$ =1×6E_C - _H + 1× E_C – _C + 1×E_Cl - _Cl - 1× (5E_C – _H + E_C – _C + E_C - _Cl) - 1×E_H – _Cl

Δ_r$H_{298}^0$= 1×6×414 + 1×347 + 1×243 - 1× (5×414 + 347 + 339) - 1×431 = -113 (kJ)

→ Phản ứng có Δ_r$H_{298}^0$ âm nên phản ứng tỏa nhiệt và diễn ra thuận lợi. Trong thực tế, chỉ cần được chiếu ánh sáng mặt trời là phản ứng đã diễn ra.