Lớp 10 · Hoá Học
Bài 17
Biến Thiên Enthalpy Trong Phản Ứng Hoá Học
Phản ứng tỏa – thu nhiệt · Phương trình nhiệt hoá học · Tính $\Delta_rH$ theo nhiệt tạo thành & năng lượng liên kết
1
Phản ứng tỏa nhiệt & phản ứng thu nhiệt
▼
Khi phản ứng hoá học xảy ra, luôn có sự trao đổi nhiệt với môi trường xung quanh.
🔥
PHẢN ỨNG TỎA NHIỆT
Giải phóng nhiệt ra môi trường
$\Rightarrow$ Môi trường nóng lên
$\Rightarrow$ Môi trường nóng lên
❄️
PHẢN ỨNG THU NHIỆT
Hấp thụ nhiệt từ môi trường
$\Rightarrow$ Môi trường lạnh đi
$\Rightarrow$ Môi trường lạnh đi
| Phản ứng tỏa nhiệt | Phản ứng thu nhiệt |
|---|---|
| Đốt cháy than, củi, gas → không khí ấm | Pha viên sủi vitamin C → nước trong cốc mát hơn |
| Trung hoà $\text{HCl} + \text{NaOH}$ | Nhiệt phân $\text{CaCO}_3$ (cần đun nóng) |
| Tôi vôi: $\text{CaO} + \text{H}_2\text{O}$ | Nhiệt phân $\text{KMnO}_4$ (đun liên tục) |
📌 Quy luật chung:
• Phản ứng xảy ra được ở nhiệt độ phòng → thường là tỏa nhiệt.
• Phản ứng cần đun nóng hoặc cung cấp năng lượng liên tục → thường là thu nhiệt.
• Phản ứng xảy ra được ở nhiệt độ phòng → thường là tỏa nhiệt.
• Phản ứng cần đun nóng hoặc cung cấp năng lượng liên tục → thường là thu nhiệt.
⚠ Lưu ý an toàn: Sự đốt cháy nhiên liệu (xăng, dầu, gas…) tỏa nhiều nhiệt, dễ gây hỏa hoạn hoặc nổ mạnh → cần tuân thủ nghiêm ngặt nguyên tắc phòng cháy.
2
Biến thiên enthalpy & phương trình nhiệt hoá học
▼
ĐỊNH NGHĨA
Biến thiên enthalpy ($\Delta_rH$) là nhiệt lượng tỏa ra hoặc thu vào của phản ứng ở điều kiện áp suất không đổi.
Phương trình nhiệt hoá học = phương trình hoá học có ghi kèm trạng thái các chất và giá trị $\Delta_rH$.
▸ Kí hiệu trạng thái
- $(s)$ — rắn (solid)
- $(l)$ — lỏng (liquid)
- $(g)$ — khí (gas)
- $(aq)$ — dung dịch (aqueous)
▸ Ý nghĩa của dấu $\Delta_rH$
$\Delta_rH < 0$
Phản ứng TỎA NHIỆT
(giải phóng nhiệt)
(giải phóng nhiệt)
$\Delta_rH > 0$
Phản ứng THU NHIỆT
(hấp thụ nhiệt)
(hấp thụ nhiệt)
💡 Quy ước nhớ nhanh:
Dấu $-$ (âm) liên kết với "tỏa" (mất nhiệt), dấu $+$ (dương) liên kết với "thu" (nhận nhiệt). Giá trị tuyệt đối $|\Delta_rH|$ càng lớn → nhiệt lượng trao đổi càng nhiều.
Dấu $-$ (âm) liên kết với "tỏa" (mất nhiệt), dấu $+$ (dương) liên kết với "thu" (nhận nhiệt). Giá trị tuyệt đối $|\Delta_rH|$ càng lớn → nhiệt lượng trao đổi càng nhiều.
▸ Điều kiện chuẩn
Để so sánh giữa các phản ứng, người ta quy về điều kiện chuẩn:
- Áp suất: $1$ bar (với chất khí)
- Nồng độ: $1$ mol/L (với chất tan)
- Nhiệt độ: thường chọn $25°\text{C}$ ($298$ K)
Kí hiệu: $\Delta_rH^\circ_{298}$.
📘 Ví dụ — Phương trình nhiệt hoá học
Tỏa nhiệt: $2\text{H}_2(g) + \text{O}_2(g) \to 2\text{H}_2\text{O}(l)$, $\Delta_rH^\circ_{298} = -571{,}6$ kJ.
$\Rightarrow$ Đốt 2 mol $\text{H}_2$ tạo 2 mol nước lỏng, tỏa $571{,}6$ kJ.
$\Rightarrow$ Đốt 2 mol $\text{H}_2$ tạo 2 mol nước lỏng, tỏa $571{,}6$ kJ.
Thu nhiệt: $\text{Cu(OH)}_2(s) \xrightarrow{t^\circ} \text{CuO}(s) + \text{H}_2\text{O}(l)$, $\Delta_rH^\circ_{298} = +9{,}0$ kJ.
$\Rightarrow$ Nhiệt phân 1 mol $\text{Cu(OH)}_2$ thu $9{,}0$ kJ.
$\Rightarrow$ Nhiệt phân 1 mol $\text{Cu(OH)}_2$ thu $9{,}0$ kJ.
3
Nhiệt tạo thành (chuẩn)
▼
ĐỊNH NGHĨA
Nhiệt tạo thành ($\Delta_fH$) của một chất là biến thiên enthalpy của phản ứng tạo ra 1 mol chất đó từ các đơn chất ở dạng bền vững nhất, trong một điều kiện xác định.
Khi đo ở điều kiện chuẩn → nhiệt tạo thành chuẩn $\Delta_fH^\circ_{298}$.
⚠ Quy ước quan trọng:
Nhiệt tạo thành chuẩn của các đơn chất ở dạng bền vững nhất bằng $0$:
$\Delta_fH^\circ_{298}(\text{O}_2(g)) = 0$ | $\Delta_fH^\circ_{298}(\text{H}_2(g)) = 0$ | $\Delta_fH^\circ_{298}(\text{C}(\text{graphite})) = 0$.
Nhiệt tạo thành chuẩn của các đơn chất ở dạng bền vững nhất bằng $0$:
$\Delta_fH^\circ_{298}(\text{O}_2(g)) = 0$ | $\Delta_fH^\circ_{298}(\text{H}_2(g)) = 0$ | $\Delta_fH^\circ_{298}(\text{C}(\text{graphite})) = 0$.
💡 Lưu ý đặc biệt — Carbon:
Carbon ở dạng bền nhất là graphite (KHÔNG phải kim cương). Vì $\text{C}(\text{kim cương}) \to \text{C}(\text{graphite})$ có $\Delta_rH^\circ_{298} = -1{,}9$ kJ $< 0$ → graphite có năng lượng thấp hơn → bền hơn.
Carbon ở dạng bền nhất là graphite (KHÔNG phải kim cương). Vì $\text{C}(\text{kim cương}) \to \text{C}(\text{graphite})$ có $\Delta_rH^\circ_{298} = -1{,}9$ kJ $< 0$ → graphite có năng lượng thấp hơn → bền hơn.
📘 Ví dụ — Phản ứng tạo thành 1 mol $\text{H}_2\text{O}(l)$
$\text{H}_2(g) + \tfrac{1}{2}\text{O}_2(g) \to \text{H}_2\text{O}(l)$
$\Delta_fH^\circ_{298}(\text{H}_2\text{O}(l)) = -285{,}8$ kJ/mol.
$\Rightarrow$ Tạo 1 mol $\text{H}_2\text{O}(l)$ từ $\text{H}_2$ và $\text{O}_2$ thì tỏa $285{,}8$ kJ.
$\text{H}_2\text{O}(l)$: $\Delta_fH^\circ_{298} = -285{,}8$ kJ/mol
▸ Bảng nhiệt tạo thành chuẩn (một số chất quan trọng)
| Chất | $\Delta_fH^\circ_{298}$ (kJ/mol) | Chất | $\Delta_fH^\circ_{298}$ (kJ/mol) |
|---|---|---|---|
| $\text{CO}_2(g)$ | $-393{,}5$ | $\text{H}_2\text{O}(l)$ | $-285{,}8$ |
| $\text{CO}(g)$ | $-110{,}5$ | $\text{H}_2\text{O}(g)$ | $-241{,}8$ |
| $\text{CH}_4(g)$ | $-74{,}9$ | $\text{HCl}(g)$ | $-92{,}3$ |
| $\text{C}_2\text{H}_6(g)$ | $-84{,}7$ | $\text{NH}_3(g)$ | $-45{,}9$ |
| $\text{C}_2\text{H}_2(g)$ | $+227{,}0$ | $\text{NaCl}(s)$ | $-411{,}1$ |
| $\text{CaO}(s)$ | $-635{,}1$ | $\text{SO}_2(g)$ | $-296{,}8$ |
4
Tính $\Delta_rH$ theo nhiệt tạo thành
▼
CÔNG THỨC
$\Delta_rH^\circ_{298} = \sum \Delta_fH^\circ_{298}(\text{sp}) - \sum \Delta_fH^\circ_{298}(\text{cđ})$
Trong đó: sp = sản phẩm; cđ = chất đầu (chất phản ứng).
⚠ Quan trọng:
• Phải nhân nhiệt tạo thành mỗi chất với hệ số tương ứng trong phương trình.
• Nhiệt tạo thành của đơn chất bền $= 0$ (như $\text{O}_2(g), \text{H}_2(g), \text{N}_2(g)$…).
• Phải nhân nhiệt tạo thành mỗi chất với hệ số tương ứng trong phương trình.
• Nhiệt tạo thành của đơn chất bền $= 0$ (như $\text{O}_2(g), \text{H}_2(g), \text{N}_2(g)$…).
📘 Ví dụ — Đốt cháy ethane $\text{C}_2\text{H}_6$ (SGK)
PT: $\text{C}_2\text{H}_6(g) + \tfrac{7}{2}\text{O}_2(g) \to 2\text{CO}_2(g) + 3\text{H}_2\text{O}(l)$.
Cho: $\Delta_fH^\circ$ của $\text{C}_2\text{H}_6 = -84{,}7$; $\text{CO}_2 = -393{,}5$; $\text{H}_2\text{O}(l) = -285{,}8$ (kJ/mol).
Tổng cđ: $\Sigma = (-84{,}7) \times 1 + 0 \times \tfrac{7}{2} = -84{,}7$ kJ.
(Lưu ý: $\text{O}_2$ là đơn chất → $\Delta_fH = 0$.)
(Lưu ý: $\text{O}_2$ là đơn chất → $\Delta_fH = 0$.)
Tổng sp: $\Sigma = (-393{,}5) \times 2 + (-285{,}8) \times 3 = -787{,}0 + (-857{,}4) = -1\,644{,}4$ kJ.
Áp dụng: $\Delta_rH^\circ_{298} = -1\,644{,}4 - (-84{,}7) = -1\,559{,}7$ kJ.
$\Delta_rH^\circ_{298} = -1\,559{,}7$ kJ → phản ứng tỏa nhiệt
5
Tính $\Delta_rH$ theo năng lượng liên kết
▼
CÔNG THỨC (chỉ áp dụng cho thể khí)
$\Delta_rH^\circ_{298} = \sum E_b(\text{cđ}) - \sum E_b(\text{sp})$
⚠ Điều kiện áp dụng:
Tất cả các chất trong phương trình (cả chất đầu và sản phẩm) đều phải ở thể khí $(g)$. Nếu có chất ở thể rắn $(s)$ hoặc lỏng $(l)$, KHÔNG áp dụng được công thức này.
Tất cả các chất trong phương trình (cả chất đầu và sản phẩm) đều phải ở thể khí $(g)$. Nếu có chất ở thể rắn $(s)$ hoặc lỏng $(l)$, KHÔNG áp dụng được công thức này.
📌 Cách nhớ thứ tự — Lưu ý quan trọng!
Hai công thức có thứ tự ngược nhau:
• Theo nhiệt tạo thành: sp $-$ cđ.
• Theo năng lượng liên kết: cđ $-$ sp.
Giải thích: Phá liên kết trong cđ cần năng lượng ($+E_b$). Tạo liên kết mới trong sp giải phóng năng lượng ($-E_b$).
Hai công thức có thứ tự ngược nhau:
• Theo nhiệt tạo thành: sp $-$ cđ.
• Theo năng lượng liên kết: cđ $-$ sp.
Giải thích: Phá liên kết trong cđ cần năng lượng ($+E_b$). Tạo liên kết mới trong sp giải phóng năng lượng ($-E_b$).
▸ Quy trình giải
- Bước 1. Viết công thức cấu tạo đầy đủ → đếm chính xác các loại liên kết.
- Bước 2. Tính $\sum E_b(\text{cđ})$ (tổng năng lượng các liên kết trong chất đầu).
- Bước 3. Tính $\sum E_b(\text{sp})$ (tổng năng lượng các liên kết trong sản phẩm).
- Bước 4. Áp dụng $\Delta_rH = \sum E_b(\text{cđ}) - \sum E_b(\text{sp})$.
📘 Ví dụ — Cộng $\text{H}_2$ vào ethene (SGK)
PT: $\text{C}_2\text{H}_4(g) + \text{H}_2(g) \to \text{C}_2\text{H}_6(g)$.
Cho: $E_b(\text{C=C}) = 612$; $E_b(\text{C–C}) = 346$; $E_b(\text{C–H}) = 418$; $E_b(\text{H–H}) = 436$ (kJ/mol).
Đếm liên kết — chất đầu:
$\text{C}_2\text{H}_4$ có $1$ liên kết $\text{C=C}$ và $4$ liên kết $\text{C–H}$.
$\text{H}_2$ có $1$ liên kết $\text{H–H}$.
$\text{C}_2\text{H}_4$ có $1$ liên kết $\text{C=C}$ và $4$ liên kết $\text{C–H}$.
$\text{H}_2$ có $1$ liên kết $\text{H–H}$.
Đếm liên kết — sản phẩm:
$\text{C}_2\text{H}_6$ có $1$ liên kết $\text{C–C}$ và $6$ liên kết $\text{C–H}$.
$\text{C}_2\text{H}_6$ có $1$ liên kết $\text{C–C}$ và $6$ liên kết $\text{C–H}$.
Tổng cđ: $\Sigma E_b = 612 + 4 \times 418 + 436 = 2\,720$ kJ.
Tổng sp: $\Sigma E_b = 346 + 6 \times 418 = 2\,854$ kJ.
Áp dụng: $\Delta_rH^\circ_{298} = 2\,720 - 2\,854 = -134$ kJ.
$\Delta_rH^\circ_{298} = -134$ kJ → tỏa nhiệt
6
Xem đầy đủ lý thuyết & phương pháp giải
▼
Để xem lý thuyết đầy đủ với bảng nhiệt tạo thành chuẩn chi tiết, bảng năng lượng liên kết, các dạng bài tập tính toán mở rộng cùng sơ đồ tư duy và bảng sai lầm thường gặp, hãy đọc bài viết bên dưới:
📚
Biến thiên enthalpy trong các phản ứng hoá học (Lý thuyết)
Bảng nhiệt tạo thành đầy đủ, các dạng bài tập tính $\Delta_rH$ kèm sơ đồ tư duy và bảng sai lầm thường gặp.
Xem ngay →
Bảng nhiệt tạo thành đầy đủ, các dạng bài tập tính $\Delta_rH$ kèm sơ đồ tư duy và bảng sai lầm thường gặp.
Sau khi đã nắm vững lý thuyết, các em hãy chuyển sang tab Bài Tập để luyện 24 câu bám sát chương trình SGK Hoá Học 10!
1
—
Điểm: 0/24
🌡️
Cùng luyện Bài 17 – Biến thiên enthalpy!
24 câu: 19 trắc nghiệm · 2 đúng/sai · 3 tự luận
🏆
Tuyệt vời!
0/24
💡 Gợi ý
ThS. Lê Thị Mai Nhi
(Người kiểm duyệt, ra đề)
Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Hoá Học THPT
Trình độ: Thạc sĩ Hóa học, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ STEM, Ngoại ngữ B1
Kinh nghiệm: 10+ năm kinh nghiệm tại Trường THPT Chuyên Nguyễn Huệ