Đáp án Hóa học 10 cánh diều Bài 15. Ý NGHĨA VÀ CÁCH TÍNH BIẾN THIÊN ENTHALPY PHẢN ỨNG HÓA HỌC

BÀI 15: Ý NGHĨA VÀ CÁCH TÍNH BIẾN THIÊN ENTHALPY PHẢN ỨNG HÓA HỌC

I. Ý NGHĨA VỀ DẤU VÀ GIÁ TRỊ CỦA BIẾN THIÊN ENTHALPY PHẢN ỨNG

Câu 1: Xác định dấu của  trong các phản ứng được thể hiện trong hai hình dưới đây:

Trả lời:

• < 0
• > 0

Câu hỏi luyện tập 1:  Cho phản ứng:

CH₄(g) + H₂O → CO(g) + 3H₂(g) =249,9 kJ.

Ở điều kiện chuẩn, để thu được 1 gam H₂, phản ứng này cần hấp thu nhiệt lượng bằng bao nhiêu.

Trả lời:

• Số mol H₂là: 0,5 mol.
• Suy ra để thu được 1 gam H₂, phản ứng này cần hấp thu nhiệt lượng bằng: 124,95 kJ.

Câu hỏi vận dụng 1: Giải thích vì sao để giữ ấm cơ thể, trước khi lặn, người ta thường uống nước mắm cốt (là loại nước mắm chứa nhiều chất đạm).

Trả lời:

Nước mắm là hỗn hợp giàu các axit amin được chuyển biến từ protein trong thịt cá, trải qua một quá trình thủy phân với tác nhân là các hệ enzim có sẵn trong ruột cá. Chính nhờ các men chất đạm từ cá được cắt nhỏ thành các axit amin giúp cơ thể hấp thụ trực tiếp và dễ dàng. Bên cạnh đó, trong nước mắm cốt chứa nhiều chất đạm, chúng ở dạng các Amino Axit và Polipeptit mà hai chất này có khả năng cung cấp năng lượng và giữ ấm cơ thể khi chúng được nằm trong cơ thể. Độ đạm trong nước mắm càng cao khả năng giữ ấm cho cơ thể càng tốt.

Câu hỏi vận dụng 2: Khi đốt cháy tờ giấy hay đốt lò than, ta cần thực hiện giai đoạn khơi mào như thế nào?

Trả lời:

Giai đoạn khơi mào: cần cung cấp một nhiệt lượng ban đầu.

Câu hỏi vận dụng 3: Vì sao khi nung vôi, người ta phải xếp đá vôi lẫn với than trong lò?

Trả lời:

Vì phản ứng nung vôi cần nhiệt từ quá trình đốt cháy than.

Câu 2: Phản ứng đốt cháy cồn hay phản ứng nung vôi dễ thực hiện hơn?

Trả lời:

Phản ứng đốt cháy cồn diễn ra thuận lợi hơn phản ứng nung vôi vì phản ứng tỏa nhiệt thường diễn ra thuận lợi hơn.

Câu 3: CaSO₄ là thành phần chính của thạch cao. Biết rằng:

2CaSO₄(s) → 2CaO(s) + 2SO₂(g) + O₂(g) có   = 1000,6 kJ.

1. a) Phản ứng này thuận lợi hay không thuận lợi?
2. b) Giải thích vì sao trong xây dựng, người ta sử dụng thạch cao để chế tạo các tấm vật liệu chịu nhiệt, chống cháy.

Trả lời:

1. a) Phản ứng này không thuận lợi vì có = 1000,6 kJ > 0

Ở điều kiện chuẩn, phản ứng chỉ xảy ra khi được đốt nóng (cung cấp nhiệt), dừng đốt nóng phản ứng sẽ dừng lại.

1. b) = 1000,6 kJ > 0 nên cần cung cấp một nhiệt lượng lớn thạch cao mới có thể bị phân hủy.

⇒ Thạch cao bền với nhiệt

⇒ Trong xây dựng, người ta sử dụng thạch cao để chế tạo các tấm vật liệu chịu nhiệt, chống cháy.

II. CÁCH TÍNH BIẾN THIÊN ENTHALPY PHẢN ỨNG

Câu hỏi vận dụng 4: Cho biết:

 2NaHCO₃(s) → Na₂CO₃(s) + CO₂(g) +H₂O(l) =91,6 kJ.

NaHCO3 có trong thành phần bột nở dùng để làm bánh. Vì sao khi bảo quản, cần tránh để bột nở ở nơi có nhiệt độ cao?

Trả lời:

Vì nếu để ở nơi có nhiệt độ cao, phản ứng trên là phản ứng thu nhiệt, sẽ khơi mào phản ứng.

Câu hỏi luyện tập 2: Tính các phản ứng đốt cháy hoàn toàn 1 mol mỗi chất C₂H₄(g), C₂H₆(g), CO(g). Biết các sản phẩm thu được đều ở thể khí.

Trả lời: 

• Đốt cháy 1 mol C₂H₄(g):

 = 2. (-393,5) + 3.(-285,8) - 1.52,4  - 4.0 = -1696,8 kJ

• Đốt cháy 1 mol C₂H₆(g):

 = 2. (-393,5) + 3. (-285,8) – 1.(-84) – 0 = -1560,4 kJ

• Đốt cháy 1 mol CO(g):

= -393,5 – 1.(-110,5) – 0 = -283 kJ

Câu 4: Cho phản ứng sau ở điều kiện chuẩn:

H-H(g) + F-F(g) → 2H-F(g)

Tính năng lượng cần để phá vỡ các liên kết trong H₂, F₂ và năng lượng tỏa ra (theo kJ) khi hình thành liên kết trong HF cho phản ứng trên.

Trả lời: 

= E_H-H + E_F-F – 2.F_H-F

 = 436 + 159 – 2.565 = -535 kJ

Câu 5: Xác định số lượng mỗi loại liên kết trong các phân tử trước và sau phản ứng của CH₄ và Cl₂.

Trả lời: 

• CH₄có 4 liên kết C – H.
• Cl₂có 1 liên kết Cl – Cl.

Câu hỏi vận dụng 3: Dựa vào năng lượng liên kết, tính  các phản ứng sau:

1. a) Các phản ứng đốt cháy hoàn toàn 1 mol mỗi chất C₂H₄, C₂H₆, H₂, ở thể khí.
2. b) F₂(g) + H₂O(g) → 2HF(g) + 12O₂(g)

Dự đoán các phản ứng trên là thuận lợi hay không

Trả lời: 

a)

Đốt cháy 1 mol C₂H₄(g):

  = - 461 kJ

Đốt cháy 1 mol C₂H₆

 = -896 kJ

Đốt cháy 1 mol H₂:

  = 15 kJ

1. b) = -114 k

Các phản ứng thuận lợi là: đốt cháy 1 mol C₂H₄, C₂H₆ và phản ứng b.

Phản ứng không thuận lợi là: đốt cháy 1 mol H2.

Câu hỏi vận dụng 5: 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.

Trả lời: 

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

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

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).

BÀI TẬP

Câu 1: Joseph Priestly đã điều chế oxygen vào năm 1744 bằng cách nung nóng HgO(s) thành Hg và O₂. Tính lượng nhiệt cần thiết (kJ, ở điều kiện chuẩn) để điều chế được 1 mol O₂ theo phương pháp này.

Biết = -90,5 kJ mol^-1

Trả lời: 

Nhiệt lượng cần thiết để điều chế 1 mol O₂ là: 181 kJ.

Câu 2: Tính  cho phản ứng sau dựa theo năng lượng liên kết.

 CH₄(g) + X₂ → CH₃(g) + HX.

Với X = F, Cl, Br, I. Liên kết giữa mức độ thuận lợi của phản ứng với tính phi kim (F > Cl > Br > I). Tra các giá trị năng lượng kiên kết ở phụ

Trả lời: 

• X = F: = -477 kJ
• X = Cl: = -113 kJ
• X = Br: = -33 kJ
• X = I: = 28 kJ

Câu 3: Khi đun bếp than, củi, để đun nấu nhanh hơn, người ta thường dùng quạt để thổi thêm không khí vào bếp. Cách làm này có làm thay đổi biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng C + O₂ → CO₂ không? Giải thích.

Trả lời: 

Khi đun bếp than, củi, để đun nấu nhanh hơn, người ta thường dùng quạt để thổi thêm không khí vào bếp (cung cấp thêm O2) giúp phản ứng diễn ra nhanh hơn, C được cháy hoàn toàn

Tuy nhiên cách làm này không làm thay đổi biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng

Enthalpy tạo thành chuẩn của đơn chất luôn bằng 0

⇒  không phụ thuộc vào (O2(g))