Giá trị ${\Delta _r}H_{298}^0$ của phản ứng sau là bao nhiêu kJ?
½ CH4(g) + O2(g) → ½ CO2(g) + H2O(l)
Cho hai phản ứng đốt cháy:
(1) C(s) + O2(g) → CO2(g) ${\Delta _r},H_{298}^0$ = -393,5 kJ
(2) 2Al(s) + 3/2 O2(g) → Al2O3(s) ${\Delta _r},H_{298}^0$ = -1675,7 kJ
Với cùng một khối lượng C và Al, chất nào khi đốt cháy tỏa ra nhiều nhiệt hơn?
Giả sử: 1 gam C và Al
+ 1 gam C có 1/12 mol
1 mol C : ${\Delta _r},H_{298}^0$ = -393,5 kJ
1/12 mol C ${\Delta _r},H_{298}^0$ = -32,79 kJ
+ 1 gam Al có 1/27 mol
2 mol Al : ${\Delta _r},H_{298}^0$= -1675,7 kJ
1/27mol Al : ${\Delta _r},H_{298}^0$= -31,03 kJ
⇒ Với cùng một khối lượng C và Al, C khi đốt cháy tỏa ra nhiều nhiệt hơn.
Cho phản ứng:
CH4(g) + H2O(l) → CO(g) + 3H2(g) ${\Delta _r},H_{298}^0$= 250 kJ.
Ở điều kiện chuẩn, để thu được 1 gam H2, phản ứng này cần hấp thu nhiệt lượng bằng bao nhiêu.
1 gam H2 ⇒ nH2 = $\frac{1}{2}$mol
3 mol H2 : ${\Delta _r},H_{298}^0$ = 250 kJ.
$\frac{1}{2}$ mol H2 : ${\Delta _r},H_{298}^0$ = 250. $\frac{1}{2}$ :3 = 41,67 kJ.
⇒ Để thu được 1 gam H2, phản ứng này cần hấp thu 41,67 kJ.
Dựa vào năng lượng liên kết, tính ${\Delta _r},H_{298}^0$ các phản ứng sau:
a) Các phản ứng đốt cháy hoàn toàn 1 mol mỗi chất C2H4, C2H6, H2 ở thể khí.
b) F2(g) + H2O(g) → 2HF(g) + ½ O2(g)
Dự đoán các phản ứng trên là thuận lợi hay không thuận lợi.
a)
- Xét phản ứng đốt cháy 1 mol C2H4
C2H4 (g) + 3O2 (g) → 2CO2 (g)+ 2H2O (g)
∆fH0298 = 1 x Eb (C2H4) + 3 x Eb (O2) - 2 x Eb (CO2) - 2 x Eb (H2O)
∆fH0298 = 1 x EC=C + 4 x EC-H + 3 x EO2 – 2 x 2EC=O – 2 x 2EO-H
∆fH0298 = 1x611 + 4x414 + 3x498 – 2x2x799 – 2x2x464 = -1291kJ
- Xét phản ứng đốt cháy 1 mol C2H6
C2H6 (g) + 7/2 O2 (g) → 2CO2 (g)+ 3H2O (g)
∆fH0298 = 1 x Eb (C2H6) + 7/2 x Eb (O2) - 2 x Eb (CO2) - 3 x Eb (H2O)
∆fH0298 = 1 x EC-C + 6 x EC-H + 7/2 x EO2 – 2 x 2EC=O – 3 x 2EO-H
∆fH0298 = 1x347 + 6x414 + 7/2 x498 – 2x2x799 – 3x2x464 = -1406kJ
- Xét phản ứng đốt cháy 1 mol CO
CO(g) + ½ O2 (g) → CO2(g)
∆fH0298 = 1 x Eb (CO) + 1/2 x Eb (O2) - 1 x Eb (CO2)
∆fH0298 = 1 x ECO + 1/2 x EO2 – 1 x 2EC=O
∆fH0298 = 1 x 1072 + 1/2 x 498– 1x2x799 = -277kJ
b)
F2(g) + H2O(g) → 2HF(g) + ½ O2 (g)
∆fH0298 = 1 x Eb (F2) + 1 x Eb (H2O) - 2 x Eb (HF) – 1/2 x Eb (O2)
∆fH0298 = 1 x EF-F + 1x2EO-H - 2 x EH-F - 1/2 x EO2
∆fH0298 = 1 x 159 + 2x464– 2x565 - 1/2 x 498= -292kJ
Các phản ứng trên đều có giá trị elthanpy âm => Các phản ứng trên đều thuận lợi
Tính ${\Delta _r},H_{298}^0$ cho phản ứng sau dựa theo năng lượng liên kết.
CH4(g) + X2(g) → CH3X(g) + HX(g)
Với X = F, Cl, Br, I. Liên hệ giữa mức độ phản ứng (dựa theo ${\Delta _r},H_{298}^0$) với tính phi kim (F > Cl > Br > I). Tra các giá trị năng lượng liên kết của Phụ lục 2, trang 118.
- Xét X là F:
CH4(g) + F2(g) → CH3F(g) + HF(g)
∆rH0298 = 1 x Eb (CH4) + 1 x Eb (F2) - 1 x Eb (HF) - x Eb (CH3F)
∆rH0298 = 1 x 4EC-H + 1 x EF-F - 1 x EH-F - 1 x (3EC-H + EC-F)
∆rH0298 = 1x4 x414 + 1x159– 1x565 - 1x(3x414 + 1x485)= -477kJ
- Xét X là Cl:
CH4(g) + Cl2(g) → CH3Cl(g) + HCl(g)
∆rH0298 = 1 x Eb (CH4) + 1 x Eb (Cl2) - 1 x Eb (HCl) - x Eb (CH3Cl)
∆rH0298 = 1 x 4EC-H + 1 x ECl-Cl - 1 x EH-Cl - 1 x (3EC-H + EC-Cl)
∆rH0298 = 1x4 x414 + 1x243– 1x431 - 1 x(3x414 + 1x339)= -113kJ
- Xét X là Br:
CH4(g) + Br2(g) → CH3Br(g) + HBr(g)
∆rH0298 = 1 x Eb (CH4) + 1 x Eb (Br2) - 1 x Eb (HBr) - x Eb (CH3Br)
∆rH0298 = 1 x 4EC-H + 1 x EBr-Br - 1 x EH-Br - 1 x (3EC-H + EC-Br)
∆rH0298 = 1x4 x414 + 1x193– 1x364 - 1 x(3x414 + 1x276)= -33kJ
- Xét X là I:
CH4(g) + I2(g) → CH3I(g) + HI(g)
∆rH0298 = 1 x Eb (CH4) + 1 x Eb (I2) - 1 x Eb (HI) - x Eb (CH3I)
∆rH0298 = 1 x 4EC-H + 1 x EI-I - 1 x EH-I - 1 x (3EC-H + EC-I)
∆rH0298 = 1x4 x414 + 1x151– 1x297 - 1 x(3x414 + 1x240)= 28kJ
=> Từ F đến I, tính phi kim giảm dần nên khả năng tham gia phản ứng giảm dần
CaSO4 là thành phần chính của thạch cao. Biết rằng
CaSO4(s) → CaO(s) + SO2(g) + O2(g) có ${\Delta _r},H_{298}^0$ = 1000,6 kJ.
a) Phản ứng này thuận lợi hay không thuận lợi?
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
a) Phản ứng này không thuận lợi vì ${\Delta _r},H_{298}^0$ > 0 (phản ứng thu nhiệt)
b) Để phân hủy thạch cao, cần một lượng nhiệt rất lớn và thạch cao sẽ thu hết nhiệt
=> Dùng làm vật liệu tản nhiệt, chống cháy
Tính ${\Delta _r},H_{298}^0$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.
- Xét phản ứng đốt cháy 1 mol C2H4:
C2H4 (g) + 3O2 (g) → 2CO2 (g)+ 2H2O (g)
∆fH0298 = 2 x ∆fH0298 (CO2) + 2 x ∆fH0298 (H2O) - 3 x ∆fH0298 (O2) - 1 x ∆fH0298 (C2H4)
= -393,5 x 2 + -241,8 x 2 – 3 x 0 – 1 x 52,4 = -1323 kJ.mol-1
- Xét phản ứng đốt cháy 1 mol C2H6:
C2H6 (g) + 7/2 O2 (g) → 2CO2 (g)+ 3H2O (g)
∆fH0298 = 2 x ∆fH0298 (CO2) + 3 x ∆fH0298 (H2O) - 7/2 x ∆fH0298 (O2) - 1 x ∆fH0298 (C2H6)
= -393,5 x 2 + -241,8 x 3 –7/2 x 0 – 1 x -84 = -1428,4 kJ.mol-1
- Xét phản ứng đốt cháy 1 mol CO:
CO(g) + ½ O2 (g) → CO2(g)
∆fH0298 = 1 x ∆fH0298 (CO2) – 1/2 x ∆fH0298 (O2) - 1 x ∆fH0298 (CO)
= -393,5 x 1 – 1/2 x 0 – 1 x -110,5 = -283 kJ.mol-1
Cho biết:
2NaHCO3(s) → Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(l) ${\Delta _r},H_{298}^0$ = 85 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?
${\Delta _r},H_{298}^0$ > 0 => Phản ứng thu nhiệt, cần cung cấp nhiệt để phản ứng
=> Khi để bột nở ở nơi có nhiệt độ cao, NaHCO3 sẽ bị phân hủy, không còn tính chất của bột nở
Xác định dấu của ${\Delta _r},H_{298}^0$ trong các phản ứng được thể hiện trong hai hình dưới đây:
a) Vì năng lượng chất tham gia cao hơn năng lượng của sản phẩm ⇒ phản ứng tỏa nhiệt ⇒ ${\Delta _r},H_{298}^0$ < 0.
b) Vì năng lượng chất tham gia thấp hơn năng lượng của sản phẩm ⇒ phản ứng thu nhiệt ⇒ ${\Delta _r},H_{298}^0$ > 0.
Cho phản ứng: N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g) ${\Delta _r},H_{298}^0$ = -92,22 kJ.
a) Trong nhà máy sản xuất NH3, ban đầu phải đốt nóng N2 và H2 để phản ứng diễn ra. Nhiệt tỏa ra từ phản ứng này lại được dùng để đốt nóng hỗn hợp N2 và H2 cho quá trình phản ứng tiếp theo. Cách làm này có ý nghĩa gì về khía cạnh kinh tế? Giải thích.
b) Tính enthalpy tạo thành chuẩn của NH3.
a)Phản ứng sản xuất NH3 là phản ứng tỏa nhiệt, lượng nhiệt tỏa ra dùng để đốt nóng hỗn hợp N2 và H2 cho phản ứng tiếp tục xảy ra
=> Tiết kiệm nhiên liệu đốt cho quá trình phản ứng
b) N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g) ${\Delta _r},H_{298}^0$= -92,22 kJ
Ta có: -92,22 = 2 x ∆fH0298 (NH3) – 1 x ∆fH0298 (N2) - 3 x ∆fH0298 (H2)
=> -92,22 = 2 x ∆fH0298 (NH3) – 0 – 0
=> ∆fH0298 (NH3) = -46,11 kJ