CHƯƠNG V : LÍ THUYẾT VỀ PHẢN ỨNG HĨA HỌC CHUN ĐỀ 1 : HIỆU ỨNG NHIỆT CỦA PHẢN ỨNG HĨA HỌC I. KIẾN THỨC CƠ BẢN 1. Hiệu ứng nhiệt - Hiệu ứng nhiệt là năng lượng tỏa ra hay hấp thụ trong một phản ứng hóa học - Được kí hiệu là : ∆H (entapi) , đơn vị là KCal/mol hoặc KJ/mol (1Cal = 4,184J) - ∆H < 0 : phản ứng tỏa nhiệt - ∆H > 0 : phản ứng thu nhiệt 2. Cách tính hiệu ứng nhiệt của phản ứng hóa học a. Tính theo năng lượng liên kết , hoặc nhiệt tạo thành - Năng lượng liên kết (E lk hoặc ∆H lk ) là năng lượng cần thiết để phá vở 1 liên kết hóa học thành các các ngun tử riêng rẽ ở trạng thái khí . ∆H = ∑ ∑ lk lk E (sản phẩm) - E (ban đầu) - Nhiệt tạo thành của một hợp chất là lượng nhiệt tỏa ra hay hấp thụ khi tạo thành một mol chất đó từ các đơn chất bền . Nhiệt tạo thành của đơn chất bằng 0 . ∆H = ∑ ∑ nhiệt tạo thành sản phẩm - nhiệt tạo thành các chất ban đầu b. Định luật Hess - Hiệu ứng nhiệt của phản ứng hóa học chỉ phụ thuộc vào trạng thái đầu và trạng thái cuối của các chất , khơng phụ thuộc vào các giai đoạn trung gian . II. BÀI TẬP 1. Phản ứng giữa H 2 và Cl 2 là phản ứng tỏa nhiệt hay phản ứng thu nhiệt . Cho biết năng lượng liên kết của H 2 , Cl 2 và HCl lần lượt là : 2 H E = 435,9 kJ/mol , 2 Cl E = 242,4 kJ/mol , HCl E = 432 kJ/mol . 2. Cho khí HI vào bình kính rồi đun nóng đến nhiệt độ xác định thì xảy ra phản ứng sau : 2HI (k) → H 2 (k) + I 2 (k) ∆H = +52kJ Tính năng lượng liên kết H-I . Biết rằng năng lượng liên kết 2 H E = 439,5 kJ/mol và 2 H E = 151 kJ/mol . 3. Xác định hiệu ứng nhiệt của q trình C than chì (r) → C kim cương (r) ∆H = ? Biết : C than chì (r) + O 2 (k) → CO 2 (k) ∆H 1 = -94,052 kJ/mol C kim cương (r) + O 2 (k) → CO 2 (k) ∆H 2 = -94,505 kJ/mol 4. Cho phương trình nhiệt hóa học C 3 H 6 + 9 2 O 2 (k) → 3CO 2 (k) + 3H 2 O (l) ∆H o = -2061 kJ/mol Tính ∆H o của phản ứng ( ∆H o là hiệu ứng nhiệt chuẩn , tính ở 25 o C ) 9CO 2 (k) + 9H 2 O (l) → 3C 3 H 6 + 27 2 O 2 (k) 5. Từ các dữ kiện sau đây KClO 3 o t → KCl + 9 2 O 2 ∆H o = -49,4 kJ/mol KClO 4 o t → KCl + 2O 2 ∆H o = 33 kJ/mol Hãy tính ∆H o của phản ứng : 4KClO 3 → 3KClO 4 + KCl 6. Tính năng lượng mạng lưới ion của CaCl 2 từ các dữ kiện thực nghiệm sau : ∆H o của tinh thể CaCl 2 = -795 kJ/mol Ca (r) → Ca (k) ∆H o = 192 kJ/mol Ca (k) → Ca 2+ (k) năng lượng ion hóa I 1 + I 2 = 1745 kJ/mol Năng lượng liên kết của Cl 2 : 2 Cl E = 242,4 kJ/mol Năng lượng kết hợp electron của Clo Cl (k) + 1e → Cl - (k) E = -364 kJ/mol Biết : Năng lượng mạng lưới ion của CaCl 2 là hiệu ứng nhiệt của quá trình Ca 2+ (k) + 2Cl - (k) → CaCl 2 (r) 7. Tính năng lượng liên kết trung bình C-H và C-C từ các kết quả thực nghiệm sau : - Nhiệt đốt cháy CH 4 = -801,7 kJ/mol - Nhiệt đốt cháy C 2 H 6 = -1412,7 kJ/mol - Nhiệt đốt cháy H 2 = -241,5 kJ/mol - Nhiệt đốt cháy than chì= -393,4 kJ/mol - Nhiệt hóa hơi than chì = 715 kJ/mol - Năng lượng liên kết H 2 = 431,5 kJ/mol 8. Xác định nhiệt tạo thành 1 mol AlCl 3 , khi biết Al 2 O 3 + 3COCl 2 → 3CO 2 + 2AlCl 3 ∆H 1 = -232,24 kJ/mol CO + Cl 2 → COCl 2 ∆H 2 = -112,40 kJ/mol Al 2 O 3 + 9 2 O 2 (k) → Al 2 O 3 ∆H 3 = -1668,20 kJ/mol Nhiệt tạo thành của CO = -110,40 kJ/mol Nhiệt tao thành của CO 2 = - 393,13 kJ/mol 9. Tính nhiệt tạo thành chuẩn của khí CO từ các dữ kiện thực nghiệm sau : C than chì + O 2 (k) → CO 2 (k) 0 298 ΔH = -94,05 kCal 2CO (k) + O 2 (k) → 2CO 2 (k) 0 298 ΔH = -135,28 kCal Kết quả này phù hợp với công thức cấu tạo của CO là C=O hay không . Giải thích . Biết Nhiệt thăng hoa của than chì là 170 kCal/mol Năng lượng liên kết 2 O E = 118 kCal/mol Năng lượng liên kết C=O trong CO 2 168 kCal/mol 10. Cho các số liệu nhiệt động của một số phản ứng sau ở 298 o K : 2NH 3 + 3N 2 O → 4N 2 + 3H 2 O ∆H 1 = -1011 kJ/mol N 2 O + 3H 2 → N 2 H 4 + H 2 O ∆H 2 = -317 kJ/mol 2NH 3 + 1 2 O 2 → N 2 H 4 + H 2 O ∆H 3 = -143 kJ/mol H 2 + 1 2 O 2 → H 2 O ∆H 4 = -286 kJ/mol Hãy tính nhiệt tạo thành của N 2 H 4 , N 2 O và NH 3 11. Cho biết sinh nhiệt chuẩn của ∆H o (O 3 ) (khí) = +34 kCal/mol ∆H o (CO 2 ) (khí) = -94,05 kCal/mol ∆H o (NH 3 ) (khí) = -11,04 kCal/mol ∆H o (HI) (khí) = 6,2 kCal/mol a. Sắp xếp theo thứ tự bền tăng dần của các hợp chất O 3 ; CO 2 ; NH 3 và HI . Tại sao . b. Tính năng lượng liên kết E N-N . Biết E H-H = 04 kCal/mol và E N-H = 93 kCal/mol N 2 (k) + 3H 2 (k) → 2NH 3 (k) ∆H = -11,04 kJ/mol 12. Biết : nhiệt tạo thành của H 2 O (k) là -241,8 kJ/mol nhiệt hóa hơi của H 2 O là 44 kJ/mol nhiệt tạo thành của HCl (k) -92,3 kJ/mol nhiệt tạo thành của C 2 H 2 (k) +226,8 kJ/mol nhiệt tạo thành của C 2 H 6 (k) -84,7 kJ/mol nhiệt tạo thành của CO 2 (k) -343,5 kJ/mol Tính hiệu ứng nhiệt của các phản ứng sau , cho biết phản ứng nào tỏa nhiệt , phản ứng nào thu nhiệt a. 4HCl (k) + O 2 (k) → 2H 2 O (k) + 2Cl 2 ∆H a = ? b. 4HCl (k) + O 2 (k) → 2H 2 O (l) + 2Cl 2 ∆H b = ? c. C 2 H 2 (k) + 2H 2 (k) → C 2 H 6 (k) ∆H c = ? d. C 2 H 6 (k) + 7 2 O 2 (k) → 2CO 2 (k) + 3H 2 O (k) ∆H d = ? 13. Tính năng lượng mạng lưới của tinh thể NaCl , biết : Nhiệt thăng hoa của Na ∆H th,Na = 25,9 kCal/mol Nhiệt tạo thành của Cl 2 Cl H∆ = 57,2 kCal/mol Năng lượng ion hóa của Na I Na = 117,8 kCal/mol Ái lực electron của Clo A Cl = -80,0 kCal/mol Nhiệt tạo thành của NaCl (r) ∆H th,NaCl = 98,2Kcal/mol . CHƯƠNG V : LÍ THUYẾT V PHẢN ỨNG HĨA HỌC CHUN ĐỀ 1 : HIỆU ỨNG NHIỆT CỦA PHẢN ỨNG HĨA HỌC I. KIẾN THỨC CƠ BẢN 1. Hiệu ứng nhiệt - Hiệu ứng nhiệt. phản ứng hóa học - Được kí hiệu là : ∆H (entapi) , đơn v là KCal/mol hoặc KJ/mol (1Cal = 4,184J) - ∆H < 0 : phản ứng tỏa nhiệt - ∆H > 0 : phản ứng