I. GIỚI THIỆU VỀ ĐỊNH LUẬT HESS

1. Định luật Hess là gì?

Tên gọi đầy đủ: Định luật Hess về tổng nhiệt phản ứng (Hess’s Law of Constant Heat Summation)

Người phát hiện: Nhà hóa học người Thụy Sĩ – Nga Germain Henri Hess công bố năm 1840 sau nhiều năm nghiên cứu thực nghiệm về nhiệt phản ứng hóa học.

Nội dung cốt lõi:

Nhiệt của một phản ứng hóa học (ở điều kiện áp suất không đổi) chỉ phụ thuộc vào trạng thái đầu và trạng thái cuối của hệ phản ứng, hoàn toàn không phụ thuộc vào các trạng thái trung gian hay con đường mà phản ứng diễn ra.

Nói đơn giản: Dù bạn đi từ A đến B theo đường nào, tổng nhiệt lượng tỏa ra hay thu vào đều như nhau.

2. Tại sao gọi là định luật “bảo toàn năng lượng hóa học”?

Định luật Hess là biểu hiện cụ thể của định luật bảo toàn năng lượng trong hóa học:

Năng lượng không tự sinh ra, không tự mất đi – Năng lượng chỉ chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác. Trong phản ứng hóa học, năng lượng hóa học (liên kết) chuyển thành nhiệt năng hoặc ngược lại.

Tổng nhiệt theo mọi con đường bằng nhau – Bất kể phản ứng diễn ra trực tiếp hay qua nhiều giai đoạn trung gian, tổng nhiệt lượng trao đổi với môi trường là như nhau.

Ứng dụng quan trọng: Tính nhiệt phản ứng khó đo trực tiếp

• Nhiều phản ứng xảy ra quá nhanh, quá chậm, hoặc kèm theo phản ứng phụ
• Dùng các phản ứng trung gian đã biết để tính toán
• Xây dựng bảng dữ liệu nhiệt động học

3. Các đại lượng liên quan

Điều kiện chuẩn: Nhiệt độ 25°C (298K), áp suất 1 atm (101325 Pa)

4. Quy ước dấu

Quy ước về dấu của $\Delta H$:

• $\Delta H < 0$ (âm): Phản ứng tỏa nhiệt (exothermic)
  • Hệ giải phóng nhiệt ra môi trường
  • Nhiệt độ môi trường tăng
  • Ví dụ: Phản ứng cháy, trung hòa axit-bazơ
• $\Delta H > 0$ (dương): Phản ứng thu nhiệt (endothermic)
  • Hệ hấp thụ nhiệt từ môi trường
  • Nhiệt độ môi trường giảm
  • Ví dụ: Phản ứng phân hủy, điện phân

Lưu ý quan trọng:

• Dấu của $\Delta H$ cho biết chiều trao đổi nhiệt
• Giá trị tuyệt đối cho biết độ lớn nhiệt trao đổi

II. NỘI DUNG ĐỊNH LUẬT HESS

1. Phát biểu định luật Hess

Phát biểu đầy đủ:

Nhiệt của một phản ứng hóa học (ở áp suất không đổi) chỉ phụ thuộc vào trạng thái đầu (chất phản ứng) và trạng thái cuối (sản phẩm) của hệ, hoàn toàn không phụ thuộc vào các trạng thái trung gian hay con đường mà phản ứng diễn ra.

Phát biểu ngắn gọn:

Tổng nhiệt phản ứng bằng nhau cho dù phản ứng diễn ra theo con đường nào, trực tiếp hay qua nhiều giai đoạn trung gian.

Biểu thức toán học:

Nếu một phản ứng có thể thực hiện theo nhiều con đường: $$\Delta H_{\text{trực tiếp}} = \Delta H_1 + \Delta H_2 + \Delta H_3 + …$$

Trong đó:

• $\Delta H_{\text{trực tiếp}}$: Nhiệt phản ứng đi trực tiếp
• $\Delta H_1, \Delta H_2, \Delta H_3, …$: Nhiệt các bước trung gian

2. Minh họa bằng sơ đồ

Ví dụ kinh điển: Phản ứng tạo CO₂ từ C và O₂

Phản ứng có thể xảy ra theo 2 con đường:

Con đường 1 (Trực tiếp): $$\text{C(r) + O₂(k) → CO₂(k)}, \quad \Delta H$$

Con đường 2 (Qua trung gian CO):

• Bước 1: C(r) + ½O₂(k) → CO(k), $\Delta H_1 = -110.5$ kJ
• Bước 2: CO(k) + ½O₂(k) → CO₂(k), $\Delta H_2 = -283$ kJ

Sơ đồ tam giác:

        C + O₂
         ╱  ╲
    ΔH₁ ╱    ╲ ΔH = -393.5 kJ
       ╱      ╲
      CO + ½O₂ ╲
       ╲        ╲
    ΔH₂ ╲        ╲
         ╲        ╲
          ╲        ╲
           ╲________╲
               CO₂

Theo định luật Hess: $$\Delta H = \Delta H_1 + \Delta H_2$$ $$\Delta H = -110.5 + (-283) = -393.5 \text{ kJ}$$

Kết luận: Nhiệt tạo CO₂ bằng nhau dù đi trực tiếp hay qua CO.

3. Ý nghĩa của định luật

Tính được nhiệt phản ứng khó đo trực tiếp

Vấn đề: Nhiều phản ứng không thể đo nhiệt trực tiếp vì:

• Phản ứng quá nhanh hoặc quá chậm
• Kèm theo nhiều phản ứng phụ
• Khó tạo điều kiện thực nghiệm

Giải pháp: Dùng các phản ứng trung gian đã biết nhiệt để tính toán.

Ví dụ: Khó đo trực tiếp nhiệt tạo CO từ C, nhưng dễ đo nhiệt cháy của C và CO.

Xây dựng bảng dữ liệu nhiệt động học

Entanpy tạo thành chuẩn $\Delta H_f^o$:

• Đo một lần cho mỗi chất
• Lưu trong bảng dữ liệu
• Dùng tính mọi phản ứng liên quan

Entanpy cháy chuẩn $\Delta H_c^o$:

• Dễ đo (đốt trong O₂ dư)
• Dùng tính các phản ứng khác

Thiết kế quy trình công nghiệp tối ưu

Chọn con đường:

• Con đường nào tỏa nhiệt nhiều hơn
• Con đường nào tiết kiệm năng lượng
• Con đường nào an toàn, ít phụ phẩm

Ví dụ: Sản xuất amoniac NH₃

• Có nhiều cách tổng hợp
• Chọn cách tối ưu về năng lượng và hiệu suất

III. HỆ QUẢ CỦA ĐỊNH LUẬT HESS

1. Hệ quả 1: Tính theo entanpy tạo thành

Công thức tổng quát:

$$\boxed{\Delta H_{pư} = \sum \Delta H_f^o \text{(sản phẩm)} – \sum \Delta H_f^o \text{(chất phản ứng)}}$$

Hoặc viết đầy đủ với hệ số tỉ lượng:

$$\Delta H = \sum n_i \Delta H_{f,i}^o \text{(sp)} – \sum n_j \Delta H_{f,j}^o \text{(cpr)}$$

Trong đó:

• $n_i$, $n_j$: Hệ số tỉ lượng trong phương trình hóa học
• $\Delta H_f^o$: Entanpy tạo thành chuẩn ở 25°C, 1 atm
• sp: sản phẩm
• cpr: chất phản ứng

Quy tắc nhớ: “Sản phẩm trừ Chất phản ứng”

Lưu ý quan trọng:

• $\Delta H_f^o$ của đơn chất ở trạng thái bền = 0
  • C(graphit), O₂(k), H₂(k), N₂(k), Br₂(l), I₂(r)…
• $\Delta H_f^o$ của hợp chất thường khác 0

Ví dụ 1: Tính nhiệt phản ứng cháy metan

Phản ứng: CH₄(k) + 2O₂(k) → CO₂(k) + 2H₂O(l)

Cho dữ liệu:

• $\Delta H_f^o$(CH₄) = -74.8 kJ/mol
• $\Delta H_f^o$(CO₂) = -393.5 kJ/mol
• $\Delta H_f^o$(H₂O, lỏng) = -285.8 kJ/mol
• $\Delta H_f^o$(O₂) = 0 (đơn chất)

Lời giải:

Bước 1: Áp dụng công thức hệ quả 1: $$\Delta H = \sum \Delta H_f^o(\text{sp}) – \sum \Delta H_f^o(\text{cpr})$$

Bước 2: Tính tổng entanpy tạo thành sản phẩm: $$\sum \Delta H_f^o(\text{sp}) = 1 \times (-393.5) + 2 \times (-285.8)$$ $$= -393.5 – 571.6 = -965.1 \text{ kJ}$$

Bước 3: Tính tổng entanpy tạo thành chất phản ứng: $$\sum \Delta H_f^o(\text{cpr}) = 1 \times (-74.8) + 2 \times 0$$ $$= -74.8 \text{ kJ}$$

Bước 4: Tính $\Delta H$ phản ứng: $$\Delta H = -965.1 – (-74.8) = -965.1 + 74.8 = -890.3 \text{ kJ}$$

Kết luận: Phản ứng tỏa nhiệt 890.3 kJ khi đốt cháy 1 mol CH₄.

2. Hệ quả 2: Tính theo entanpy cháy

Công thức tổng quát:

$$\boxed{\Delta H_{pư} = \sum \Delta H_c^o \text{(chất phản ứng)} – \sum \Delta H_c^o \text{(sản phẩm)}}$$

Lưu ý quan trọng:

• Công thức này NGƯỢC với công thức tạo thành!
• “Chất phản ứng trừ Sản phẩm”

Giải thích:

• $\Delta H_c^o$: Nhiệt khi đốt cháy hoàn toàn 1 mol chất
• Sản phẩm cháy (CO₂, H₂O) có $\Delta H_c^o = 0$ (không cháy thêm được)

Ví dụ 2: Tính nhiệt phản ứng cháy ethanol

Phản ứng: C₂H₅OH(l) + 3O₂(k) → 2CO₂(k) + 3H₂O(l)

Cho:

• $\Delta H_c^o$(C₂H₅OH) = -1367 kJ/mol
• $\Delta H_c^o$(CO₂) = 0 (sản phẩm cháy, không cháy được nữa)
• $\Delta H_c^o$(H₂O) = 0 (sản phẩm cháy)
• $\Delta H_c^o$(O₂) = 0 (chất oxi hóa, không cháy)

Lời giải:

$$\Delta H = \sum \Delta H_c^o(\text{cpr}) – \sum \Delta H_c^o(\text{sp})$$ $$= 1 \times (-1367) + 3 \times 0 – [2 \times 0 + 3 \times 0]$$ $$= -1367 – 0 = -1367 \text{ kJ}$$

Kết luận: Đốt cháy 1 mol ethanol tỏa nhiệt 1367 kJ.

Chú ý: Vì đây chính là phản ứng cháy ethanol nên $\Delta H = \Delta H_c^o$(ethanol).

3. Hệ quả 3: Phản ứng thuận nghịch

Quy tắc: Nếu đảo chiều phản ứng, nhiệt phản ứng đổi dấu.

Nếu: $$\text{A → B có } \Delta H_1$$

Thì: $$\text{B → A có } \Delta H_2 = -\Delta H_1$$

Giải thích:

• Phản ứng thuận tỏa nhiệt → phản ứng nghịch thu nhiệt
• Năng lượng giải phóng = năng lượng cần cung cấp

Ví dụ 3:

Phản ứng tổng hợp amoniac: $$\text{N₂(k) + 3H₂(k) → 2NH₃(k)}, \quad \Delta H = -92 \text{ kJ}$$

Phản ứng phân hủy amoniac: $$\text{2NH₃(k) → N₂(k) + 3H₂(k)}, \quad \Delta H = +92 \text{ kJ}$$

Nhận xét:

• Tổng hợp NH₃: tỏa nhiệt 92 kJ
• Phân hủy NH₃: thu nhiệt 92 kJ (cần cung cấp)

4. Hệ quả 4: Nhân hệ số phương trình

Quy tắc: Nếu nhân tất cả hệ số trong phương trình với $n$, thì nhiệt phản ứng cũng nhân với $n$.

Nếu: $$\text{A → B có } \Delta H$$

Thì: $$\text{nA → nB có } \Delta H’ = n \times \Delta H$$

Ví dụ 4:

Phản ứng tạo nước (1 mol): $$\text{H₂(k) + ½O₂(k) → H₂O(l)}, \quad \Delta H = -285.8 \text{ kJ}$$

Phản ứng tạo nước (2 mol) – Nhân cả phương trình với 2: $$\text{2H₂(k) + O₂(k) → 2H₂O(l)}, \quad \Delta H = 2 \times (-285.8) = -571.6 \text{ kJ}$$

Giải thích: Tạo gấp đôi sản phẩm thì nhiệt tỏa ra cũng gấp đôi.

IV. CÁCH VIẾT SƠ ĐỒ ĐỊNH LUẬT HESS

1. Sơ đồ tam giác (phổ biến nhất)

Dạng tổng quát:

      Chất đầu (A, B)
         ╱  ╲
    ΔH₁ ╱    ╲ ΔH (cần tìm)
       ╱      ╲
   Trung gian  ╲
      (C, D)    ╲
       ╲         ╲
    ΔH₂ ╲        ╲
         ╲        ╲
        Chất cuối (E, F)

Công thức áp dụng: $$\Delta H = \Delta H_1 + \Delta H_2$$

Nguyên tắc: Tổng nhiệt theo con đường nào cũng bằng nhau.

2. Các bước viết sơ đồ Hess

Bước 1: Xác định trạng thái đầu và cuối

• Viết rõ chất phản ứng (trạng thái đầu)
• Viết rõ sản phẩm (trạng thái cuối)
• Ghi trạng thái: (k), (l), (r)

Bước 2: Tìm các phản ứng trung gian đã biết

• Tìm phản ứng nào có chất chung
• Có thể đảo chiều phản ứng (đổi dấu $\Delta H$)
• Có thể nhân hệ số (nhân $\Delta H$)

Bước 3: Vẽ sơ đồ hình tam giác hoặc chu trình

• Đặt chất đầu và chất cuối ở hai đỉnh
• Tìm trạng thái trung gian chung
• Vẽ mũi tên chỉ chiều phản ứng

Bước 4: Ghi nhiệt lên từng đoạn

• Ghi $\Delta H$ của mỗi phản ứng
• Chú ý dấu cộng/trừ

Bước 5: Áp dụng định luật Hess

• Tổng nhiệt theo con đường = nhau
• Giải phương trình tìm $\Delta H$ cần tìm

3. Ví dụ minh họa chi tiết

Bài toán: Tính $\Delta H$ của phản ứng tạo CO từ C và O₂: $$\text{C(r) + ½O₂(k) → CO(k)}$$

Cho biết:

• (1) C(r) + O₂(k) → CO₂(k), $\Delta H_1 = -393.5$ kJ
• (2) CO(k) + ½O₂(k) → CO₂(k), $\Delta H_2 = -283$ kJ

Lời giải:

Bước 1: Xác định

• Trạng thái đầu: C + ½O₂
• Trạng thái cuối: CO
• Cần tìm: $\Delta H$ của phản ứng trên

Bước 2: Phân tích các phản ứng cho trước

• Phản ứng (1) đi từ C + O₂ → CO₂
• Phản ứng (2) đi từ CO + ½O₂ → CO₂
• Cả hai đều tạo CO₂ → đây là trạng thái trung gian

Bước 3: Vẽ sơ đồ tam giác

    C + O₂
     ╱  ╲
ΔH₁ ╱    ╲ ΔH (cần tìm)
   ╱      ╲
  ↓        ↓
 CO₂   CO + ½O₂
   ╲      ╱
    ╲ ΔH₂╱
     ╲  ╱
      ↓↓
     CO₂

Bước 4: Áp dụng định luật Hess

Con đường 1: C + O₂ → CO₂ (trực tiếp), nhiệt: $\Delta H_1$

Con đường 2:

• C + ½O₂ → CO, nhiệt: $\Delta H$
• CO + ½O₂ → CO₂, nhiệt: $\Delta H_2$

Theo Hess: Hai con đường đều từ C + O₂ đến CO₂ $$\Delta H_1 = \Delta H + \Delta H_2$$

Bước 5: Giải tìm $\Delta H$ $$\Delta H = \Delta H_1 – \Delta H_2$$ $$= -393.5 – (-283)$$ $$= -393.5 + 283$$ $$= -110.5 \text{ kJ}$$

Kết luận: Phản ứng C + ½O₂ → CO tỏa nhiệt 110.5 kJ/mol.

4. Các dạng sơ đồ khác

a) Sơ đồ chu trình (cyclic diagram)

Dùng khi các phản ứng tạo thành một vòng khép kín:

   A → B
   ↑   ↓
   D ← C

Công thức: $$\Delta H_{AB} + \Delta H_{BC} + \Delta H_{CD} + \Delta H_{DA} = 0$$

Ứng dụng: Tính năng lượng liên kết, chu trình Born-Haber.

b) Sơ đồ nhiều tầng

Dùng khi có nhiều bước trung gian:

A
 ↓ ΔH₁
B
 ↓ ΔH₂
C
 ↓ ΔH₃
D

Công thức: $$\Delta H_{AD} = \Delta H_1 + \Delta H_2 + \Delta H_3$$

V. CÔNG THỨC VÀ BÀI TẬP

1. Công thức tổng hợp

📌 A. Định luật Hess cơ bản

$$\boxed{\Delta H_{\text{tổng}} = \sum \Delta H_i}$$

Tổng nhiệt = Tổng nhiệt các bước trung gian

📌 B. Theo entanpy tạo thành

$$\boxed{\Delta H = \sum n_i \Delta H_f^o(\text{sp}) – \sum n_j \Delta H_f^o(\text{cpr})}$$

“Sản phẩm trừ Chất phản ứng”

📌 C. Theo entanpy cháy

$$\boxed{\Delta H = \sum \Delta H_c^o(\text{cpr}) – \sum \Delta H_c^o(\text{sp})}$$

“Chất phản ứng trừ Sản phẩm” – NGƯỢC với tạo thành!

📌 D. Phản ứng nghịch

$$\boxed{\Delta H_{\text{nghịch}} = -\Delta H_{\text{thuận}}}$$

Đảo chiều → đổi dấu

📌 E. Nhân hệ số

$$\boxed{\Delta H_{nA→nB} = n \times \Delta H_{A→B}}$$

Nhân hệ số → nhân nhiệt

2. Dạng bài tập 1: Tính theo entanpy tạo thành

Đề bài: Tính $\Delta H$ của phản ứng: $$\text{2CO(k) + O₂(k) → 2CO₂(k)}$$

Cho:

• $\Delta H_f^o$(CO) = -110.5 kJ/mol
• $\Delta H_f^o$(CO₂) = -393.5 kJ/mol
• $\Delta H_f^o$(O₂) = 0 (đơn chất)

Lời giải:

Bước 1: Áp dụng hệ quả 1: $$\Delta H = \sum \Delta H_f^o(\text{sp}) – \sum \Delta H_f^o(\text{cpr})$$

Bước 2: Tính tổng entanpy tạo thành sản phẩm: $$\sum \Delta H_f^o(\text{sp}) = 2 \times \Delta H_f^o(\text{CO₂})$$ $$= 2 \times (-393.5) = -787 \text{ kJ}$$

Bước 3: Tính tổng entanpy tạo thành chất phản ứng: $$\sum \Delta H_f^o(\text{cpr}) = 2 \times \Delta H_f^o(\text{CO}) + 1 \times \Delta H_f^o(\text{O₂})$$ $$= 2 \times (-110.5) + 0 = -221 \text{ kJ}$$

Bước 4: Tính $\Delta H$: $$\Delta H = -787 – (-221) = -787 + 221 = -566 \text{ kJ}$$

Kết luận: Phản ứng tỏa nhiệt 566 kJ.

3. Dạng bài tập 2: Dùng sơ đồ Hess

Đề bài: Tính $\Delta H$ của phản ứng: $$\text{S(r) + O₂(k) → SO₂(k)}$$

Cho:

• (1) S(r) + 3/2 O₂(k) → SO₃(k), $\Delta H_1 = -395.2$ kJ
• (2) SO₂(k) + ½O₂(k) → SO₃(k), $\Delta H_2 = -98.3$ kJ

Lời giải:

Bước 1: Vẽ sơ đồ Hess

S + 3/2 O₂
    ╱  ╲
ΔH₁╱    ╲ ΔH (cần tìm)
  ╱      ╲
 ↓        ↓
SO₃   SO₂ + ½O₂
  ╲      ╱
   ╲ΔH₂╱
    ╲ ╱
     ↓
    SO₃

Bước 2: Áp dụng định luật Hess

Con đường 1: S + 3/2 O₂ → SO₃, nhiệt: $\Delta H_1$

Con đường 2:

• S + O₂ → SO₂, nhiệt: $\Delta H$
• SO₂ + ½O₂ → SO₃, nhiệt: $\Delta H_2$

Theo Hess: $$\Delta H_1 = \Delta H + \Delta H_2$$

Bước 3: Giải tìm $\Delta H$: $$\Delta H = \Delta H_1 – \Delta H_2$$ $$= -395.2 – (-98.3)$$ $$= -395.2 + 98.3 = -296.9 \text{ kJ}$$

Kết luận: Phản ứng S + O₂ → SO₂ tỏa nhiệt 296.9 kJ/mol.

4. Dạng bài tập 3: Tính theo entanpy cháy

Đề bài: Tính $\Delta H$ của phản ứng cháy metan: $$\text{CH₄(k) + 2O₂(k) → CO₂(k) + 2H₂O(l)}$$

Cho: $\Delta H_c^o$(CH₄) = -890 kJ/mol

Lời giải:

Vì đây chính là phản ứng cháy hoàn toàn metan nên: $$\Delta H = \Delta H_c^o(\text{CH₄}) = -890 \text{ kJ}$$

Giải thích: Entanpy cháy chuẩn của CH₄ chính là nhiệt tỏa ra khi đốt cháy 1 mol CH₄.

Kết luận: Đốt 1 mol CH₄ tỏa nhiệt 890 kJ.

5. Dạng bài tập 4: Kết hợp nhiều phản ứng

Đề bài: Tính $\Delta H$ của phản ứng: $$\text{C₂H₄(k) + H₂(k) → C₂H₆(k)}$$

Cho:

• (1) C₂H₄ + 3O₂ → 2CO₂ + 2H₂O, $\Delta H_1 = -1411$ kJ
• (2) C₂H₆ + 7/2 O₂ → 2CO₂ + 3H₂O, $\Delta H_2 = -1560$ kJ
• (3) H₂ + ½O₂ → H₂O, $\Delta H_3 = -286$ kJ

Lời giải:

Phương pháp: Biến đổi các phản ứng cho trước để cộng lại được phản ứng cần tìm.

Bước 1: Phản ứng cần tìm: $$\text{C₂H₄ + H₂ → C₂H₆}$$

Bước 2: Biến đổi các phản ứng đã cho

Giữ nguyên (1): C₂H₄ + 3O₂ → 2CO₂ + 2H₂O, nhiệt: $\Delta H_1$

Đảo chiều (2): 2CO₂ + 3H₂O → C₂H₆ + 7/2 O₂, nhiệt: $-\Delta H_2$

Giữ nguyên (3): H₂ + ½O₂ → H₂O, nhiệt: $\Delta H_3$

Bước 3: Cộng ba phản ứng

C₂H₄ + 3O₂ → 2CO₂ + 2H₂O
2CO₂ + 3H₂O → C₂H₆ + 7/2 O₂
H₂ + ½O₂ → H₂O
────────────────────────────
C₂H₄ + H₂ → C₂H₆

(Các chất trung gian O₂, CO₂, H₂O triệt tiêu)

Bước 4: Tính $\Delta H$: $$\Delta H = \Delta H_1 + (-\Delta H_2) + \Delta H_3$$ $$= -1411 + (+1560) + (-286)$$ $$= -1411 + 1560 – 286$$ $$= -137 \text{ kJ}$$

Kết luận: Phản ứng cộng H₂ vào C₂H₄ tỏa nhiệt 137 kJ/mol.

VI. BẢNG CÔNG THỨC TỔNG HỢP

Công thức định luật Hess

Quy ước dấu và ý nghĩa

Giá trị đặc biệt cần nhớ

VII. MẸO VÀ LƯU Ý

1. Mẹo vẽ sơ đồ Hess

Bước 1: Viết rõ chất đầu và chất cuối

• Đặt chất đầu ở trên hoặc bên trái
• Đặt chất cuối ở dưới hoặc bên phải

Bước 2: Tìm trạng thái trung gian chung

• Tìm chất xuất hiện trong nhiều phản ứng
• Đây thường là điểm nối các con đường

Bước 3: Vẽ tam giác hoặc chu trình

• Dùng mũi tên chỉ chiều phản ứng
• Vẽ rõ ràng, dễ nhìn

Bước 4: Ghi nhiệt lên mỗi mũi tên

• Ghi $\Delta H$ bên cạnh mỗi mũi tên
• Chú ý dấu (+) hoặc (-)

Bước 5: Áp dụng quy tắc

• Con đường nào cũng bằng nhau
• Lập phương trình và giải

2. Mẹo nhớ công thức

Entanpy tạo thành:

“Sản phẩm – Chất phản ứng”

$$\Delta H = \sum \Delta H_f^o(\text{sp}) – \sum \Delta H_f^o(\text{cpr})$$

Cách nhớ: Giống như tính lãi/lỗ = Thu – Chi

Entanpy cháy:

“Chất phản ứng – Sản phẩm” (NGƯỢC LẠI!)

$$\Delta H = \sum \Delta H_c^o(\text{cpr}) – \sum \Delta H_c^o(\text{sp})$$

Cách nhớ: Đốt chất phản ứng ra sản phẩm cháy

Đơn chất:

“Đơn chất bền có $\Delta H_f^o = 0$”

C(graphit), O₂(k), H₂(k), N₂(k), Br₂(l), I₂(r), S(r), P(r)

Sản phẩm cháy:

“CO₂ và H₂O có $\Delta H_c^o = 0$”

Vì đã cháy hoàn toàn, không cháy thêm được.

3. Các sai lầm thường gặp

❌ SAI LẦM 1: Nhầm dấu khi đảo phản ứng

Sai: Đảo phản ứng nhưng giữ nguyên dấu $\Delta H$

Đúng: Đảo phản ứng thì $\Delta H$ đổi dấu

• Thuận: $\Delta H = -100$ kJ
• Nghịch: $\Delta H = +100$ kJ

❌ SAI LẦM 2: Quên nhân với hệ số tỉ lượng

Sai: Dùng trực tiếp $\Delta H_f^o$ mà không nhân hệ số

Đúng: Phải nhân với hệ số trong phương trình

• 2CO₂ → nhân 2
• 3H₂O → nhân 3

❌ SAI LẦM 3: Nhầm công thức tạo thành và cháy

Sai: Dùng công thức tạo thành cho bài toán entanpy cháy

Đúng:

• Tạo thành: sp – cpr
• Cháy: cpr – sp (NGƯỢC!)

❌ SAI LẦM 4: Quên $\Delta H_f^o$(đơn chất) = 0

Sai: Tính $\Delta H_f^o$(O₂) khác 0

Đúng: Mọi đơn chất ở trạng thái bền đều có $\Delta H_f^o = 0$

4. Lưu ý quan trọng

Cân bằng phương trình trước khi tính

• Hệ số phải chính xác
• Trạng thái (k), (l), (r) phải đúng

Kiểm tra đơn vị: kJ hay kJ/mol

• Đọc kỹ đề bài
• Ghi rõ đơn vị trong đáp án

Chú ý trạng thái: (k), (l), (r)

• Cùng chất nhưng khác trạng thái có $\Delta H_f^o$ khác nhau
• Ví dụ: H₂O(k) và H₂O(l)

Nhiệt theo con đường nào cũng bằng nhau

• Đây là tinh thần của định luật Hess
• Chọn con đường nào dễ tính

VIII. ỨNG DỤNG THỰC TẾ

1. Tính năng lượng liên kết

Ứng dụng: Xác định năng lượng cần để đứt hoặc tạo liên kết hóa học.

Phương pháp: Dùng định luật Hess để tính năng lượng liên kết từ các phản ứng đã biết.

Ví dụ: Tính năng lượng liên kết C-H trong CH₄

• Dùng $\Delta H$ phản ứng phân hủy: CH₄ → C + 4H
• Kết hợp với $\Delta H_f^o$(CH₄)

Ý nghĩa: Hiểu cấu trúc phân tử, thiết kế hợp chất mới.

2. Công nghiệp hóa chất

Chọn quy trình tối ưu về năng lượng:

• So sánh nhiều con đường tổng hợp
• Chọn phương án tỏa nhiệt nhiều nhất (tự cung cấp năng lượng)
• Hoặc chọn phương án thu nhiệt ít nhất (tiết kiệm năng lượng)

Tính lượng nhiệt cần cung cấp/thu hồi:

• Thiết kế lò phản ứng
• Tính hệ thống làm lạnh/sưởi ấm
• Tối ưu hóa chi phí

Ví dụ: Sản xuất amoniac NH₃

• Quy trình Haber-Bosch
• Tối ưu nhiệt độ, áp suất để tiết kiệm năng lượng

3. Nhiên liệu

Tính nhiệt cháy nhiên liệu:

• Xăng, dầu diesel, khí đốt
• Hiđro, etanol sinh học
• Than đá, gỗ

So sánh hiệu suất năng lượng:

• kJ/g hoặc kJ/mol
• Chọn nhiên liệu hiệu quả cao
• Đánh giá tác động môi trường

Ví dụ: So sánh CH₄ và C₂H₅OH

• CH₄: -890 kJ/mol ÷ 16 g/mol = 55.6 kJ/g
• C₂H₅OH: -1367 kJ/mol ÷ 46 g/mol = 29.7 kJ/g
• CH₄ hiệu quả năng lượng cao hơn

4. Sinh học

Tính năng lượng trong chuyển hóa sinh học:

• Phân hủy glucose: C₆H₁₂O₆
• Tổng hợp protein, lipid
• Quá trình hô hấp tế bào

ATP – “đồng tiền năng lượng”:

• ATP → ADP + P, $\Delta H \approx -30.5$ kJ/mol
• Năng lượng này dùng cho các quá trình sống

Hô hấp tế bào:

• C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O
• Tính năng lượng giải phóng
• Hiệu suất chuyển hóa

5. Môi trường

Tính nhiệt phân hủy chất thải:

• Xử lý rác thải bằng đốt
• Tính nhiệt cần thiết
• Đánh giá hiệu quả năng lượng

Đánh giá phản ứng trong khí quyển:

• Phản ứng tạo ozon: 3O₂ → 2O₃
• Phản ứng phá hủy ozon
• Hiệu ứng nhà kính

Biến đổi khí hậu:

• Tính nhiệt hấp thụ/phản xạ
• Đánh giá vai trò CO₂, CH₄

IX. KẾT LUẬN

Bài viết đã trình bày đầy đủ và chi tiết về Định luật Hess:

Phát biểu định luật:

Nhiệt phản ứng chỉ phụ thuộc trạng thái đầu và trạng thái cuối, không phụ thuộc con đường trung gian.

Công thức cốt lõi: $$\Delta H_{\text{tổng}} = \sum \Delta H_i$$

Các hệ quả quan trọng:

• Tính theo entanpy tạo thành: $\Delta H = \sum \Delta H_f^o(\text{sp}) – \sum \Delta H_f^o(\text{cpr})$
• Tính theo entanpy cháy: $\Delta H = \sum \Delta H_c^o(\text{cpr}) – \sum \Delta H_c^o(\text{sp})$
• Phản ứng nghịch: $\Delta H_{\text{nghịch}} = -\Delta H_{\text{thuận}}$
• Nhân hệ số: $\Delta H’ = n \times \Delta H$

Phương pháp giải bài tập:

• Vẽ sơ đồ tam giác Hess
• Áp dụng các hệ quả
• Kết hợp nhiều phản ứng

4 dạng bài tập có lời giải chi tiết

Ứng dụng thực tế: Công nghiệp, nhiên liệu, sinh học, môi trường

Công thức QUAN TRỌNG NHẤT

1. Định luật Hess tổng quát: $$\boxed{\Delta H_{\text{tổng}} = \sum \Delta H_i}$$

2. Theo entanpy tạo thành: $$\boxed{\Delta H = \sum \Delta H_f^o(\text{sản phẩm}) – \sum \Delta H_f^o(\text{chất phản ứng})}$$

3. Theo entanpy cháy: $$\boxed{\Delta H = \sum \Delta H_c^o(\text{chất phản ứng}) – \sum \Delta H_c^o(\text{sản phẩm})}$$

Chú ý: Công thức cháy NGƯỢC với công thức tạo thành!

Bản chất vật lý

Định luật Hess là biểu hiện của định luật bảo toàn năng lượng trong hóa học:

• Năng lượng không tự sinh ra, không tự mất đi
• Chỉ chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác
• Tổng năng lượng của hệ kín được bảo toàn
• Nhiệt phản ứng không phụ thuộc vào đường đi

Cô Trần Thị Bình

(Người kiểm duyệt, ra đề)

Chức vụ: Tổ trưởng chuyên môn Tổ Lý – Hóa – Sinh tại Edus

Trình độ: Cử nhân Sư phạm Vật lý, Hoá Học, Bằng Thạc sĩ, Chức danh nghề nghiệp Giáo viên THPT – Hạng II, Tin học ứng dụng cơ bản, Ngoại ngữ B1

Kinh nghiệm: 12+ năm kinh nghiệm tại Trường THPT Gia Định