Trả lời nhanh
Phản ứng tỏa nhiệt là phản ứng hóa học trong đó năng lượng được giải phóng ra môi trường dưới dạng nhiệt. Khi đó tổng năng lượng của các chất đầu lớn hơn tổng năng lượng của sản phẩm, biến thiên enthalpy ΔH < 0, và nhiệt độ của hệ thường tăng lên. Ví dụ: đốt cháy than, khí gas, phản ứng trung hòa acid – base.
Đề bài và hướng xử lí
Câu hỏi có dạng «Cho các phát biểu sau: (1) Phản ứng tỏa nhiệt là phản ứng hóa học trong đó …». Phần còn lại của đề (các phát biểu (2), (3)… và phương án chọn) không có đủ thông tin nên trang này không đoán phương án. Thay vào đó, em nắm chắc định nghĩa và bộ «tiêu chí kiểm tra» để tự xét bất kì phát biểu nào về phản ứng tỏa nhiệt, thu nhiệt.
Phản ứng tỏa nhiệt là gì?
Phản ứng tỏa nhiệt là phản ứng hóa học giải phóng năng lượng dưới dạng nhiệt ra môi trường xung quanh. Hệ phản ứng «mất» năng lượng nên có ΔH < 0 (đơn vị kJ hoặc kJ/mol).
Vì sao tỏa nhiệt? Quá trình phá vỡ liên kết ở chất đầu cần năng lượng, quá trình tạo liên kết ở sản phẩm lại giải phóng năng lượng. Nếu năng lượng giải phóng lớn hơn năng lượng hấp thụ thì phần dư thoát ra dưới dạng nhiệt.
Bảng so sánh tỏa nhiệt và thu nhiệt
| Tiêu chí | Phản ứng tỏa nhiệt | Phản ứng thu nhiệt |
|---|---|---|
| Trao đổi nhiệt | Giải phóng nhiệt ra môi trường | Hấp thụ nhiệt từ môi trường |
| Dấu của ΔH | ΔH < 0 | ΔH > 0 |
| Năng lượng chất đầu so với sản phẩm | Chất đầu cao hơn | Chất đầu thấp hơn |
| Năng lượng liên kết | Tổng Eb chất đầu < tổng Eb sản phẩm | Tổng Eb chất đầu > tổng Eb sản phẩm |
| Cảm nhận | Bình phản ứng nóng lên | Bình phản ứng lạnh đi |
Ví dụ quen thuộc
- Đốt cháy carbon: C(s) + O2(g) → CO2(g), ΔH ≈ −393,5 kJ (tỏa nhiệt).
- Đốt methane: CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O, ΔH ≈ −890 kJ/mol (tỏa nhiệt mạnh).
- Vôi sống tác dụng nước: CaO + H2O → Ca(OH)2 – nước nóng lên, có thể sôi, tỏa nhiệt.
- Trung hòa: H+ + OH− → H2O, ΔH ≈ −57 kJ/mol.
Ngược lại, phản ứng thu nhiệt: nhiệt phân đá vôi CaCO3 → CaO + CO2 (cần nung, ΔH ≈ +178 kJ); N2 + O2 → 2NO (cần tia lửa điện hoặc nhiệt độ rất cao, ΔH ≈ +180 kJ).
Cách xét đúng sai một phát biểu
- Có nhắc «giải phóng/toả năng lượng dưới dạng nhiệt», «ΔH < 0», «môi trường nóng lên»? → thường đúng với phản ứng tỏa nhiệt.
- Có nhắc «hấp thụ nhiệt», «ΔH > 0»? → đó là phản ứng thu nhiệt, nếu gán cho tỏa nhiệt là sai.
- Có nói «phải đun nóng thì mới tỏa nhiệt là sai»? Đừng nhầm: nhiều phản ứng tỏa nhiệt vẫn cần đun nóng ban đầu để vượt qua năng lượng hoạt hóa (như đốt than). Cần đun không đồng nghĩa với thu nhiệt.
- Có «luôn xảy ra tự phát» hay «luôn xảy ra nhanh»? Sai. Dấu của ΔH không quyết định tốc độ phản ứng.
Lỗi sai thường gặp
- Nhầm dấu: «tỏa nhiệt thì ΔH > 0». Mẹo nhớ: hệ mất năng lượng → ΔH âm.
- Cho rằng cần đun nóng thì là thu nhiệt (xem ý 3 ở trên).
- Nhầm «tỏa nhiệt» với «tỏa sáng»: có phản ứng tỏa nhiệt không phát sáng, như gỉ sắt chậm.
Công thức tính ΔH
- Theo năng lượng liên kết: ΔH = ΣEb(chất đầu) − ΣEb(sản phẩm).
- Theo enthalpy tạo thành: ΔH = ΣΔfH(sản phẩm) − ΣΔfH(chất đầu).
Bài luyện tập (số liệu tự đặt)
Bài 1. Cho phản ứng H2 + Cl2 → 2HCl. Biết Eb(H–H) = 436, Eb(Cl–Cl) = 243, Eb(H–Cl) = 432 kJ/mol. Tính ΔH và cho biết phản ứng tỏa hay thu nhiệt.
Đáp án: ΔH = (436 + 243) − 2×432 = 679 − 864 = −185 kJ < 0 → phản ứng tỏa nhiệt.
Bài 2. Phát biểu «Phản ứng có ΔH > 0 thì làm nhiệt độ môi trường tăng» đúng hay sai?
Đáp án: Sai. ΔH > 0 là thu nhiệt, hấp thụ nhiệt nên môi trường lạnh đi.
Bài 3. Cho biết ΔfH(HCl, g) = −92,3 kJ/mol; H2 và Cl2 là đơn chất bền (ΔfH = 0). Tính ΔH của phản ứng ở Bài 1.
Đáp án: ΔH = 2×(−92,3) − 0 = −184,6 kJ, khớp với kết quả Bài 1 (sai lệch nhỏ do số liệu làm tròn).
Tóm tắt
Phản ứng tỏa nhiệt: giải phóng nhiệt, ΔH < 0, chất đầu giàu năng lượng hơn sản phẩm. Gặp phát biểu trái ngược (hấp thụ nhiệt, ΔH > 0) thì đó là của phản ứng thu nhiệt.
Câu hỏi thường gặp
Phản ứng tỏa nhiệt là phản ứng trong đó gì?
Là phản ứng hóa học giải phóng năng lượng dưới dạng nhiệt ra môi trường, có ΔH < 0 và năng lượng chất đầu lớn hơn năng lượng sản phẩm.
Phản ứng cần đun nóng có phải là phản ứng thu nhiệt không?
Không nhất thiết. Đun nóng chỉ giúp cung cấp năng lượng hoạt hóa. Ví dụ đốt than cần mồi lửa nhưng vẫn là phản ứng tỏa nhiệt.
Làm sao nhận biết nhanh phản ứng tỏa nhiệt qua ΔH?
Nếu ΔH 0 thì phản ứng thu nhiệt.
Cho ví dụ phản ứng tỏa nhiệt và thu nhiệt?
Tỏa nhiệt: đốt cháy methane, CaO tác dụng với nước, trung hòa acid – base. Thu nhiệt: nhiệt phân CaCO3, N2 + O2 tạo NO.