Enthalpy tạo thành chuẩn của một đơn chất bền bằng 0

1. Enthalpy tạo thành chuẩn của một đơn chất bền bằng 0

Enthalpy tạo thành chuẩn của một đơn chất bền bằng 0. Biến thiên enthalpy của một phản ứng, thường được ký hiệu là rH(*), thường được đo bằng đơn vị kJ hoặc kcal, biểu thị lượng nhiệt mà một phản ứng hóa học phát ra hoặc tiêu thụ trong điều kiện áp suất không đổi.

Enthalpy (còn được gọi là "nhiệt động học" hoặc "nhiệt lượng học") là một đại lượng trong lĩnh vực nhiệt động học và hóa học vật lý. Enthalpy (biểu hiện bằng ký hiệu H) đo lượng nhiệt hoặc năng lượng nhiệt động mà một hệ thống hấp thụ hoặc phát ra trong quá trình biến đổi ở áp suất cố định.

Enthalpy được sử dụng rộng rãi trong nhiệt động học và hóa học để mô tả sự thay đổi nhiệt lượng trong các phản ứng hóa học, quá trình nhiệt động, và các quá trình khác liên quan đến nhiệt động học. Công thức cơ bản để tính enthalpy của một hệ thống là:

H = U + PV

Trong đó:

H là enthalpy.

U là năng lượng nội (năng lượng nhiệt động bên trong hệ thống).

P là áp suất.

V là thể tích của hệ thống.

Enthalpy thường được sử dụng để tính toán lượng nhiệt phát ra hoặc tiêu thụ trong các phản ứng hóa học hoặc trong các quá trình nhiệt động như nhiệt phân, đun sôi, hoặc đông cứng. Enthalpy cũng thường được sử dụng để dự đoán sự thay đổi nhiệt lượng trong các quá trình công nghiệp và thiết kế các hệ thống nhiệt.

Điều tra sự biến đổi của biến thiên enthalpy của phản ứng

Biến thiên enthalpy của một phản ứng hoá học (hoặc nhiệt phản ứng) thường được biểu thị bằng ký hiệu fH và đo bằng đơn vị kJ hoặc kcal.

Biến thiên enthalpy của phản ứng là lượng nhiệt toả ra hoặc hấp thụ trong một phản ứng hoá học trong điều kiện áp suất không đổi.

Biến thiên enthalpy chuẩn (hoặc nhiệt phản ứng chuẩn) của một phản ứng hoá học, ký hiệu là ΔrHo298, là nhiệt động lượng kèm theo phản ứng trong điều kiện chuẩn.

Điều kiện chuẩn: áp suất 1 bar (cho chất khí), nồng độ 1 mol/L (cho chất tan trong dung dịch), và thường được đo ở nhiệt độ 25oC (hoặc 298 K).

Khám phá về phương trình nhiệt hoá học

Nếu một phản ứng phát nhiệt (hệ tỏa nhiệt cho môi trường), thì rHo298 > 0.

Ví dụ 1: CH4 (g) + H2O (l) → CO2 (g) + 3H2 (g) rHo298 = 250kJ

Nếu một phản ứng hấp thụ nhiệt (hệ hấp thụ nhiệt từ môi trường), thì rHo298 < 0.

Ví dụ 2: C2H5OH (l) + 3O2 (g) → 2CO2 (g) + 3H2O (l) rHo298 = -1366,89 kJ

Phương trình nhiệt hoá học là phương trình phản ứng hoá học bao gồm nhiệt phản ứng và trạng thái của cả các chất đầu (cd) và sản phẩm (sp).

Tìm hiểu về enthalpy tạo thành

Enthalpy tạo thành (hoặc nhiệt tạo thành) thường được ký hiệu là ΔfH và được tính bằng đơn vị kJ/mol hoặc kcal/mol.

Enthalpy tạo thành của một chất là nhiệt động lượng kèm theo khi 1 mol chất đó được tạo thành từ các đơn chất bền nhất.

Enthalpy tạo thành trong điều kiện chuẩn gọi là enthalpy tạo thành chuẩn (hoặc nhiệt tạo thành chuẩn), ký hiệu là fHo298.

Ví dụ 3: fHo298 (CO2 , g) = -393,50 kJ/mol là lượng nhiệt phát ra khi 1 mol CO2 (g) được tạo ra từ các đơn chất ở trạng thái bền ở điều kiện chuẩn (carbon ở dạng graphite, oxygen ở dạng phân tử khí - các dạng đơn chất bền nhất của carbon và oxygen).

Ý nghĩa của dấu và giá trị ΔrHo298

Dấu (+) hoặc (-) của rHo298 biểu thị sự thay đổi nhiệt trong phản ứng. Nếu rHo298 (+) thì phản ứng phát nhiệt, nếu ΔrHo298 (-) thì phản ứng hấp thụ nhiệt.

Ví dụ 4: H2SO4 (aq) + 2NaOH (aq) → Na2SO4 (aq) + 2H2O (l) rHo298 = -11,68 kJ

Ứng dụng Enthalpy

Enthalpy được áp dụng để đo lường một cách chính xác các biến đổi năng lượng diễn ra trong một hệ thống, khi năng lượng được hấp thụ hoặc tỏa ra đến môi trường.

Enthalpy là một khái niệm phức tạp trong lĩnh vực nhiệt động học, thường không được sử dụng trong cuộc sống hàng ngày, vì trong đời thường chúng ta không cần phải tính toán lượng năng lượng cần để đun nóng nước cho trà, ví dụ. Tuy nhiên, chúng ta có thể hiểu cách nó hoạt động thông qua một ví dụ phổ biến.

Khi chúng ta đun sôi nước, nhiệt độ của nó tăng dần cho đến khi đạt đến điểm sôi (100 °C). Trong tình huống này, chúng ta đang trải qua một quá trình với enthalpy âm, bởi vì hệ thống nhiệt động cần hấp thụ năng lượng từ môi trường để làm nó nóng lên.

Ngược lại, khi chúng ta để nước đóng bình thường sau khi đun sôi, nhiệt độ của nó bắt đầu giảm dần mà không cần sự can thiệp từ bên ngoài. Trong trường hợp này, chúng ta thấy một quá trình với enthalpy dương, bởi vì năng lượng đang được tỏa ra từ hệ thống và chuyển giao đến môi trường xung quanh.

2. Giáo án hóa học lớp 10 bài 14: Phản ứng hóa học và enthalpy

I. MỤC TIÊU:

Kiến thức: Học xong bài này, HS đạt các yêu cầu sau:

Khái niệm khái niệm phản ứng tỏa nhiệt, phản ứng thu nhiệt; điều kiện chuẩn; enthalpy tạo thành (nhiệt tạo thành) và biến thiên enthalpy (nhiệt phản ứng)  của phản ứng hóa học.

Nêu được ý nghĩa và dấu của giá trị

Năng lực

- Năng lực chung:

Năng lực tự chủ và tự học: Kĩ năng tìm kiếm thông tin trong SGK, quan sát hình ảnh về một số phản ứng tỏa nhiệt và thu nhiệt trong đời sống.

Năng lực giao tiếp và hợp tác: Hoạt động nhóm một cách hiệu quả theo đúng yêu cầu của GV, đảm bảo các thành viên trong nhóm đều được tham gia và trình bày báo cáo.

Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo: Làm việc nhóm tìm hiểu về phản ứng tỏa nhiệt, phản ứng thu nhiệt.

- Năng lực riêng:

Năng lực nhận thức hóa học: học sinh đặt được các yêu cầu sau:

+ Phản ứng tỏa nhiệt là phản ứng giải phóng năng lượng dưới dạng nhiệt.

+  Phản ứng thu nhiệt là phản ứng hấp thụ năng lượng dưới dạng nhiệt.

+ Enthalpy tạo thành và biến thiên enthalpy

Năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ hóa học: được thực hiện thông qua các hoạt động: Làm thí nghiệm, quan sát thí nghiệm, thảo luận phản ứng tỏa nhiệt, phản ứng thu nhiệt. Tính toán giá trị và .

Năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học để: giải thích được tại sao phản ứng tỏa nhiệt, phản ứng thu nhiệt dựa vào giá trị enthalpy. Rèn kỹ năng thực hành thí nghiệm.

Phẩm chất

Tham gia tích cực hoạt động nhóm phù hợp với khả năng của bản thân.

Cẩn thận trung thực và thực hiện an toàn trong quá trình làm thực hành.

Có niềm say mê, hứng thú với việc khám phá và học tập hóa học.

II. THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU

Đối với GV: SGK, Tài liệu giảng dạy, giáo án PPT, các phiếu học tập, các dụng cụ thí nghiệm.

Đối với HS: SGK, vở ghi, giấy nháp, đồ dùng học tập (bút, thước...), bảng nhóm, bút viết bảng nhóm.

III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC

HOẠT ĐỘNG KHỞI ĐỘNG (MỞ ĐẦU)

a) Mục tiêu: Thông qua hình ảnh HS biết viết phương trình phản ứng; biết phản ứng tỏa nhiệt, thu nhiệt.

b) Nội dung: HS hoạt động nhóm đôi, xác định phản ứng tỏa nhiệt, phản ứng thu nhiệt.

c) Sản phẩm: Câu trả lời của HS cho các câu hỏi.

d) Tổ chức thực hiện:

Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ

- Cho HS quan sát 2 hình ảnh: lò nung vôi và đốt cháy rượu etylic. Viết phương trình phản ứng? Phản ứng nào tỏa nhiệt, phản ứng nào thu nhiệt?

Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ

- HS quan sát và chú ý lắng yêu cầu và đưa ra đáp án.

Bước 3: Báo cáo, thảo luận:

- Các HS xung phong phát biểu trả lời.

Bước 4: Kết luận, nhận xét:

- GV nhận xét, đánh giá và dẫn dắt vào bài: Bài 14: Phản ứng hóa học và enthalpy

IV. HÌNH THÀNH KIẾN THỨC MỚI

Hoạt động 1: Tìm hiểu về phản ứng tỏa nhiệt và phản ứng thu nhiệt

a) Mục tiêu: Trình bày được khái niệm và phân biệt được phản ứng tỏa nhiệt và thu nhiệt.

b) Nội dung: HS làm việc theo nhóm: thực hành thí nghiệm và làm phiếu học tập.

c) Sản phẩm: Khái niệm phản ứng tỏa nhiệt, phản ứng thu nhiệt, câu trả lời của HS về các câu hỏi và phiếu học tập số 1.

d) Tổ chức thực hiện:

3. Bài tập vận dụng

Câu 1. Phản ứng thu nhiệt là gì?

A. Là phản ứng giải phóng năng lượng dưới dạng nhiệt;

B. Là phản ứng hấp thụ năng lượng dưới dạng nhiệt;

C. Là phản ứng giải phóng ion dưới dạng nhiệt;

D. Là phản ứng hấp thụ ion dưới dạng nhiệt.

Câu 2. Phản ứng tỏa nhiệt là gì?

A. Là phản ứng giải phóng năng lượng dưới dạng nhiệt;

B. Là phản ứng hấp thụ năng lượng dưới dạng nhiệt;

C. Là phản ứng giải phóng ion dưới dạng nhiệt;

D. Là phản ứng hấp thụ ion dưới dạng nhiệt.

Câu 3. Phản ứng nào sau đây là phản ứng thu nhiệt?

A. Phản ứng tôi vôi

B. Phản ứng đốt than và củi;

C. Phản ứng phân hủy đá vôi;

D. Phản ứng đốt nhiên liệu.

Câu 4. Nhiệt lượng tỏa ra hay thu vào của một phản ứng ở một điều kiện xác định được gọi là gì?

A. Nhiệt lượng tỏa ra;

B. Nhiệt lượng thu vào;

C. Biến thiên enthalpy;

D. Biến thiên năng lượng.

Câu 5. Điều kiện chuẩn của biến thiên enthalpy là?

A. Áp suất 1 bar (đối với chất khí), nồng độ 1 mol/L (đối với chất tan trong dung dịch) và nhiệt độ là 25oC (298K);

B. Áp suất 1 atm (đối với chất khí), nồng độ 1 mol/L (đối với chất tan trong dung dịch) và nhiệt độ là 25oC (298K);

C. Áp suất 1 bar (đối với chất khí), nồng độ 1 mol/L (đối với chất tan trong dung dịch) và nhiệt độ là 0oC (273K);

D. Áp suất 1 atm (đối với chất khí), nồng độ 1 mol/L (đối với chất tan trong dung dịch) và nhiệt độ là 0oC (273K).

Câu 6. Phát biểu nào sau đây sai?

A. rH > 0 thì phản ứng thu nhiệt;

B. rH < 0 thì phản ứng tỏa nhiệt;

C. Giá trị tuyệt đối của biến thiên enthalpy càng lớn thì nhiệt lượng tỏa ra hay thu vào của phản ứng càng ít;

D. Các phản ứng xảy ra ở nhiệt độ phòng thường là phản ứng tỏa nhiệt, các phản ứng thu nhiệt thường xảy ra khi đun nóng.

Quý khách có thể tham khảo thêm bài viết liên quan cùng chủ đề như sau:Phản ứng oxi hóa khử là gì? Ví dụ về phản ứng oxi hóa khử lớp 10?