Phản ứng nào sau đây là phản ứng tỏa nhiệt - thu nhiệt?

1. Phản ứng nào là phản ứng tỏa nhiệt - thu nhiệt?

1.1. Phản ứng tỏa nhiệt

Có nhiều phản ứng hóa học mà trong đó năng lượng được tạo ra hoặc giải phóng dưới dạng nhiệt, ánh sáng hoặc âm thanh. Loại phản ứng này được gọi là phản ứng tỏa nhiệt. Phản ứng tỏa nhiệt có khả năng diễn ra một cách tự phát và có thể dẫn đến sự tăng entropy (S > 0) của hệ thống, thể hiện bằng một dòng nhiệt âm (nhiệt được trao đổi với môi trường xung quanh) và giảm enthalpy (ΔH < 0). Trong phòng thí nghiệm, các phản ứng tỏa nhiệt có thể tạo ra nhiệt độ cao hoặc thậm chí gây ra hiện tượng nổ.

Ngược lại, có các phản ứng hóa học khác yêu cầu hấp thụ năng lượng để tiến hành, được gọi là phản ứng nhiệt. Phản ứng nhiệt không thể xảy ra tự phát mà cần phải tiếp nhận năng lượng từ môi trường bên ngoài. Trong quá trình phản ứng, nhiệt độ giảm đi và được đo lường. Phản ứng nhiệt nội thường đi kèm với dòng nhiệt dương (nhiệt được cung cấp vào phản ứng) và tăng enthalpy (+ΔH).

1.2. Phản ứng thu nhiệt

Phản ứng thu nhiệt là quá trình trong đó hệ thống hấp thụ năng lượng từ môi trường xung quanh dưới dạng nhiệt. Nếu không có nguồn nhiệt từ môi trường, phản ứng này sẽ không xảy ra. Trong quá trình phản ứng này, bình phản ứng trở lạnh do nó tiêu thụ nhiệt độ từ môi trường xung quanh, dẫn đến giảm nhiệt độ.

Để phá vỡ các liên kết hóa học, cần cung cấp năng lượng. Trong các phản ứng thu nhiệt, năng lượng cần thiết để phá vỡ liên kết trong các chất tham gia cao hơn tổng năng lượng được giải phóng khi hình thành liên kết trong các sản phẩm. Do đó, sự thay đổi enthalpy là một giá trị dương, và phản ứng này không xảy ra tự phát. Vì vậy, đối với các phản ứng thu nhiệt, chúng ta phải cung cấp năng lượng từ nguồn bên ngoài.

Ví dụ, khi chúng ta hòa tan amoni clorua vào nước, cốc chứa dung dịch trở lạnh đi do dung dịch hấp thụ nhiệt độ từ môi trường bên ngoài. Quá trình quang hợp trong tự nhiên cũng là một phản ứng thu nhiệt. Để xảy ra quá trình quang hợp, ánh sáng mặt trời cung cấp năng lượng cần thiết.

Sự bay hơi cũng là một ví dụ về phản ứng thu nhiệt. Trong các loại phản ứng này, nhiệt độ của hệ thống giảm và môi trường xung quanh hấp thụ năng lượng. Phản ứng thu nhiệt kết thúc với tổng nhiệt dương của phản ứng.

Các phản ứng thu nhiệt khác hấp thụ năng lượng từ các phản ứng thay vì giải phóng năng lượng vào môi trường xung quanh chúng. Phản ứng thu nhiệt có nhiệt phản ứng dương và giá trị enthalpy dương. Giá trị enthalpy là dương vì các phản ứng thu nhiệt tạo ra enthalpy cao và các sản phẩm có năng lượng cao. Kết quả là các sản phẩm của phản ứng thu nhiệt có năng lượng và enthalpy cao hơn so với các chất phản ứng. Loại phản ứng còn lại là phản ứng tỏa nhiệt. Trong các phản ứng này, năng lượng được giải phóng ra môi trường xung quanh và có tổng nhiệt phản ứng âm và thay đổi enthalpy.

2. Sự khác biệt giữa phản ứng tỏa nhiệt và phản ứng thu nhiệt

Sự khác biệt giữa phản ứng tỏa nhiệt và phản ứng thu nhiệt nằm ở cách chúng ứng xử với năng lượng và môi trường xung quanh.

Phản ứng tỏa nhiệt là quá trình trong đó năng lượng được giải phóng ra môi trường xung quanh. Trong phản ứng này, hệ thống tổng hợp năng lượng, và nhiệt độ của môi trường thường tăng lên. Một ví dụ điển hình về phản ứng tỏa nhiệt là sự đốt cháy.

Phản ứng thu nhiệt, ngược lại, là quá trình trong đó hệ thống hấp thụ năng lượng từ môi trường xung quanh để thực hiện phản ứng. Khi phản ứng này diễn ra, nhiệt độ của môi trường thường giảm xuống. Ví dụ về phản ứng thu nhiệt bao gồm sự tan chảy của băng.

Sự khác biệt chính giữa chúng:

- Phản ứng tỏa nhiệt giải phóng năng lượng ra môi trường, trong khi phản ứng thu nhiệt hấp thụ năng lượng từ môi trường.

- Sự thay đổi enthalpy (ΔH) trong phản ứng tỏa nhiệt là âm (ΔH < 0), cho thấy rằng năng lượng được giải phóng. Trong phản ứng thu nhiệt, ΔH là dương (ΔH > 0), cho thấy rằng năng lượng đã bị tiêu thụ.

- Năng lượng trong phản ứng tỏa nhiệt có thể xuất hiện ở dạng nhiệt, ánh sáng, hoặc dạng khác. Trong khi đó, phản ứng thu nhiệt chỉ giải phóng năng lượng dưới dạng nhiệt.

Như vậy, sự khác biệt chính giữa phản ứng tỏa nhiệt và phản ứng thu nhiệt nằm ở cách chúng xử lý năng lượng và ảnh hưởng lên nhiệt độ môi trường xung quanh.

3. Những bài tập vận dụng liên quan

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.

Đáp án đúng là B. Phản ứng thu nhiệt là phản ứng hấp thụ năng lượng 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.

Đáp án đúng là A. Phản ứng tỏa nhiệt là phản ứng giải phóng năng lượng 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.

Đáp án đúng là C. Phản ứng phân hủy đá vôi cần cung cấp nhiệt để phản ứng xảy ra, ngừng cung cấp nhiệt phản ứng sẽ dừng lại, do đó là phản ứng thu nhiệt.

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.

Đáp án đúng là C. Biến thiên enthalpy của phản ứng là nhiệt lượng tỏa ra hay thu vào của một phản ứng ở một điều kiện xác định.

Câu 5: Điều kiện chuẩn của biến thiên enthalpy là gì?

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).

Đáp án đúng là A. Biến thiên enthalpy chuẩn được xác định ở điều kiện chuẩn với 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).

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.

Đáp án đúng là C. Giá trị tuyệt đối của biến thiên enthalpy càng lớn thì nhiệt lượng tỏa ra hay thu vào của phản ứng càng nhiều.

Câu 7: Phát biểu nào sau đây là sai?

A. Nhiệt tạo thành của một chất là biến thiên enthalpy của phản ứng tạo thành 1 mol chất đó từ các đơn chất ở dạng bền vững nhất ở một điều kiện xác định;

B. Nhiệt tạo thành chuẩn là nhiệt tạo thành ở điều kiện chuẩn;

C. Nhiệt tạo thành chuẩn của các đơn chất ở dạng bền vững nhất bằng một;

D. Biến thiên enthalpy của phản ứng được xác định bằng hiệu số giữa tổng nhiệt tạo thành các sản phẩm và tổng nhiệt tạo thành các chất đầu.

Đáp án đúng là C. Nhiệt tạo thành chuẩn của các đơn chất ở dạng bền vững nhất bằng không.

Câu 8: Tính biến thiên enthalpy của phản ứng theo năng lượng liên kết khi các chất ở trạng thái nào?

A. Chất lỏng;

B. Chất rắn;

C. Chất khí;

D. Cả 3 trạng thái trên.

Đáp án đúng là C. Tính biến thiên enthalpy của phản ứng theo năng lượng liên kết khi các chất đều ở trạng thái khí.

Bài viết liên quan: Nhiệt phân là gì? Phản ứng nhiệt phân là gì? Phản ứng nhiệt phân muối NH4NO3

Trên đây là toàn bộ nội dung bài viết của Luật Minh Khuê về phản ứng tỏa nhiệt và phản ứng thu nhiệt. Xin cảm ơn quý bạn đọc đã quan tâm theo dõi!