Giải Hóa học 10 bài 15:Ý nghĩa và cách tính biến thiên Enthalpy phản ứng hóa học

Giải Hóa học 10 bài 15: ý nghĩa và cách tính biến thiên Enthalpy phản ứng hóa học có đáp án chi tiết cho từng bài tập trong sách giáo khoa Hoá học 10 Cánh diều. Mời các em học sinh cùng quý phụ huynh tham khảo.

Giải hoá học 10 phần câu hỏi

Mở đầu trang 82 Hóa học 10

Cho hai phản ứng đốt cháy:

(1) C(s) + O₂(g) → CO₂(g)    ∆_r H₂₉₈^o = -393,5 kJ

(2) 2Al(s) + 32 O₂(g) → Al₂O₃(s)   ∆ _r H₂₉₈^o = -1675,7 kJ

Với cùng một khối lượng C và Al, chất nào khi đốt cháy tỏa ra nhiều nhiệt hơn?

Lời giải:

Giả sử đốt cháy hoàn toàn 1 gam C và 1 gam Al ta có:

Đốt cháy hoàn toàn 1 mol C tỏa ra 393,5 kJ nhiệt lượng

Nếu đốt cháy hoàn toàn 1/12 mol C tỏa ra 393,5.1/12 = 32,79 kJ nhiệt lượng

Đốt cháy hoàn toàn 2 mol Al tỏa ra 1675,7 kJ nhiệt lượng

Nếu đốt cháy hoàn toàn 1/27 mol Al tỏa ra 1675,7/2.1/27 = 31,03 kJ nhiệt lượng

Vậy với cùng một khối lượng C và Al, khi đốt cháy C tỏa ra nhiều nhiệt hơn.

Câu hỏi 1 trang 82 Hóa học 10

Xác định dấu của ∆_r H₂₉₈^o trong các phản ứng được thể hiện trong hai hình dưới đây:

Lời giải:

Hình a) năng lượng của hệ chất tham gia cao hơn năng lượng của hệ sản phẩm ⇒ Phản ứng diễn ra kèm theo sự giải phóng năng lượng dưới dạng nhiệt ⇒ Phản ứng tỏa nhiệt.

Hình b) năng lượng của hệ chất tham gia thấp hơn năng lượng của hệ sản phẩm ⇒ Phản ứng diễn ra kèm theo sự hấp thu năng lượng dưới dạng nhiệt ⇒ Phản ứng thu nhiệt.

Luyện tập 1 trang 83 Hóa học 10

Cho phản ứng:

CH₄(g) + H₂O(l) → CO(g) + 3H₂(g)    ∆_r H₂₉₈^o = 249,9 kJ

Ở điều kiện chuẩn, để thu được 1 gam H₂, phản ứng này cần hấp thu nhiệt lượng bằng bao nhiêu?

Lời giải:

n_H2= 1/2 = 0,5mol

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.

Để đốt cháy 1 mol CH₄(g) cần hấp thu 249,9 kJ nhiệt lượng

Vậy đốt cháy 16 mol CH₄(g) cần hấp thu 249,9.16 = 41,65 kJ nhiệt lượng.

Vận dụng 1 trang 83 Hóa học 10

Giải thích vì sao để giữ ấm cơ thể, trước khi lặn, người ta thường uống nước mắmcốt (là loại nước mắm chứa nhiều chất đạm).

Lời giải:

Nước mắm là hỗn hợp của muối với các acid amin được chuyển biến từ protein trong thịt cá qua một quá trình thủy phân với tác nhân là các hệ enzim có sẵn trong ruột cá cùng với một loại vi khuẩn kị khí chịu mặn, nhờ các men chất đạm từ cá được cắt nhỏ thành các acid amin giúp cơ thể hấp thu trực tiếp và dễ dàng. Trong nước mắm cốt có chứa rất nhiều đạm giúp cung cấp năng lượng, giữ ấm cơ thể.

Thực tế chứng minh trước khi lặn xuống nước uống nước mắm cốt giúp cơ thể người lặn nóng lên, xuống nước không còn thấy giá rét, tránh được nguy cơ cảm lạnh. Nước mắm cốt giúp tăng sức, giữ ấm cơ thể khi lặn xuống mực nước sâu.

Vận dụng 2 trang 83 Hoá học 10

Khi đốt cháy tờ giấy hay đốt lò than, ta cần thực hiện giai đoạn khơi mào như thế nào?

Lời giải:

Khi đốt cháy tờ giấy hay đốt lò than, ta cần thực hiện giai đoạn khơi mào bằng cách nhóm lửa (đốt một góc tờ giấy trước, đốt cháy một góc lò than trước).

Vận dụng 3 trang 83 Hoá học 10

Vì sao khi nung vôi người ta phải xếp đá vôi lẫn với than trong lò?

Lời giải:

Khi nung vôi người ta phải xếp đá vôi lẫn với than trong lò vì:

– Phản ứng đốt cháy than là phản ứng tỏa nhiệt.

– Phản ứng nung vôi là phản ứng thu nhiệt.

– Nhiệt tỏa ra trong quá trình đốt cháy than sẽ cung cấp cho quá trình nung vôi.

Câu hỏi 2 trang 84 Hoá học 10

Phản ứng đốt cháy cồn hay phản ứng nung vôi dễ thực hiện hơn?

Lời giải:

Phản ứng đốt cháy cồn là phản ứng tỏa nhiệt.

Phản ứng nung vôi là phản ứng thu nhiệt.

Các phản ứng tỏa nhiệt thường diễn ra thuận lợi hơn các phản ứng thu nhiệt.

⇒ Phản ứng đốt cháy cồn dễ thực hiện hơn.

Câu hỏi 3 trang 84 Hoá học 10

CaSO₄ là thành phần chính của thạch cao. Biết rằng:

2CaSO₄(s) → 2CaO(s) + 2SO₂(g) + O₂(g) có ∆_r H₂₉₈^o = 1000,6 kJ.

a) Phản ứng này diễn ra 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.

Lời giải:

a) Phản ứng này không thuận lợi vì có ∆_r H₂₉₈^o = 1000,6 kJ > 0

Ở điều kiện chuẩn, phản ứng chỉ xảy ra khi được đốt nóng (cung cấp nhiệt), dừng đốt nóng phản ứng sẽ dừng lại.

b) ∆_r H₂₉₈^o = 1000,6 kJ > 0 nên cần cung cấp một nhiệt lượng lớn thạch cao mới có thể bị phân hủy.

⇒ Thạch cao bền với nhiệt

⇒ Trong xây dựng, người ta sử dụng thạch cao để chế tạo các tấm vật liệu chịu nhiệt, chống cháy.

Vận dụng 4 trang 85 Hoá học 10

Cho biết:

2NaHCO₃(s) → Na₂CO₃(s) + CO₂(g) + H₂O(l) có ∆_r H₂₉₈^o = 91,6 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?

Lời giải:

∆_r H₂₉₈^o = 91,6 kJ > 0 nên phản ứng này thu nhiệt. Khi gặp nhiệt độ cao bột nở NaHCO₃ dễ dàng bị phân hủy.

Luyện tập 2 trang 85 Hoá học 10

Tính ∆_r H₂₉₈^o 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.

Lời giải:

– 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

Câu hỏi 4 trang 85 Hoá học 10

Cho phản ứng sau ở điều kiện chuẩn:

H-H(g) + F-F(g) → 2H-F(g)

Tính năng lượng cần để phá vỡ các liên kết trong H₂, F₂ và năng lượng tỏa ra (theo kJ) khi hình thành liên kết trong HF cho phản ứng trên.

Lời giải:

Câu hỏi 5 trang 86 Hoá học 10 Xác định số lượng mỗi loại liên kết trong các phân tử trước và sau phản ứng của CH₄ và Cl₂.

Lời giải:

Ta có phản ứng:

Phân tử CH₄ gồm 4 liên kết C-H

Phân tử Cl₂ gồm 1 liên kết Cl-Cl

Phân tử CH₃Cl gồm 3 liên kết C-H và 1 liên kết C-Cl

Phân tử HCl gồm 1 liên kết H-Cl

Luyện tập 3 trang 86 Hoá học 10

Dựa vào năng lượng liên kết, tính ∆_r H298o 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) + 12 O₂(g)

Dự đoán các phản ứng trên là thuận lợi hay không thuận lợi.

Lời giải:

a)

– Xét phản ứng đốt cháy 1 mol C₂H₄

C₂H₄ (g) + 3O₂ (g) → 2CO₂ (g)+ 2H₂O (g)

∆_fH⁰₂₉₈ = 1 x E_b (C₂H₄) + 3 x E_b (O₂) – 2 x E_b (CO₂) – 2 x E_b (H₂O)

∆_fH⁰₂₉₈ = 1 x E_C=C + 4 x E_C-H + 3 x E_O2 – 2 x 2E_C=O – 2 x 2E_O-H

∆_fH⁰₂₉₈ = 1×611 + 4×414 + 3×498 – 2x2x799 – 2x2x464 = -1291kJ

– Xét phản ứng đốt cháy 1 mol C₂H₆

C₂H₆ (g) + 7/2 O₂ (g) → 2CO₂ (g)+ 3H₂O (g)

∆_fH⁰₂₉₈ = 1 x E_b (C₂H₆) + 7/2 x E_b (O₂) – 2 x E_b (CO₂) – 3 x E_b (H₂O)

∆_fH⁰₂₉₈ = 1 x E_C-C + 6 x E_C-H + 7/2 x E_O2 – 2 x 2E_C=O – 3 x 2E_O-H

∆_fH⁰₂₉₈ = 1×347 + 6×414 + 7/2 x498 – 2x2x799 – 3x2x464 = -1406kJ

– Xét phản ứng đốt cháy 1 mol CO

CO(g) + ½ O₂ (g) → CO₂(g)

∆_fH⁰₂₉₈ = 1 x E_b (CO) + 1/2 x E_b (O₂) – 1 x E_b (CO₂)

∆_fH⁰₂₉₈ = 1 x E_CO + 1/2 x E_O2 – 1 x 2E_C=O

∆_fH⁰₂₉₈ = 1 x 1072 + 1/2 x 498– 1x2x799 = -277kJ

b)

F₂(g) + H₂O(g) → 2HF(g) + ½ O₂ (g)

∆_fH⁰₂₉₈ = 1 x E_b (F₂) + 1 x E_b (H₂O) – 2 x E_b (HF) – 1/2 x E_b (O₂)

∆_fH⁰₂₉₈ = 1 x E_F-F + 1x2E_O-H  – 2 x E_H-F –  1/2 x E_O2

∆_fH⁰₂₉₈ = 1 x 159 + 2×464– 2×565 –  1/2 x 498= -292kJ

Các phản ứng trên đều có giá trị elthanpy âm => Các phản ứng trên đều thuận lợi

Vận dụng 5 trang 86 Hoá học 10

Phản ứng quang hợp là phản ứng thu năng lượng dưới dạng ánh sáng:

6CO₂(g) + 6H₂O(l) → C₆H₁₂O₆ (s) + 6O₂(g)

Hãy tính xem cần phải cung cấp bao nhiêu năng lượng dưới dạng ánh sáng cho những phản ứng quang hợp để tạo thành 1 mol glucose C₆H₁₂O₆(s), biết enthalpy tạo thành chuẩn của chất này là -1271,1 kJ mol^-1. Biến thiên enthalpy tạo thành chuẩn của các chất khác được cho ở phụ lục 3.

Lời giải:

Để tạo thành 1 mol glucose C₆H₁₂O₆(s) ta có

6nCO₂(g) + 6nH₂O(l) → (C₆H₁₂O₆)_n(s) + 6nO₂(g)

∆_fH⁰₂₉₈ =  ∆_fH⁰₂₉₈ (C₆H₁₂O₆) + 6 x ∆_fH⁰₂₉₈ (O₂) – 6 x ∆_fH⁰₂₉₈ (CO₂) – 6 x ∆_fH⁰₂₉₈ (H₂O)

= -1271,1 + 6 x 0  – 6 x -393,5 – 6 x -285,8 = 2804,7 kJ.mol^-1

=> Phải cung cấp 2804,7 kJ dưới dạng ánh sáng cho phản ứng quang hợp để tạo thành 1 mol glucose C₆H₁₂O₆(s)

Giải hoá học 10 phần bài tập

Bài 1 trang 87 Hoá học 10

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.

Lời giải:

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

Vậy để điều chế được 1 mol O₂ theo phương pháp này cần cung cấp 181 kJ nhiệt lượng.

Bài 2 trang 87 Hoá học 10

Tính ∆_r H298o 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 ∆_f H298o) với tính phi kim (F > Cl > Br > I). Tra các giá trị năng lượng liên kết ở Phụ lục 2, trang 119.

Lời giải:

– 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 = 1×4 x414 + 1×159– 1×565 – 1x(3×414 + 1×485)= -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 = 1×4 x414 + 1×243– 1×431 – 1 x(3×414 + 1×339)= -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 = 1×4 x414 + 1×193– 1×364 – 1 x(3×414 + 1×276)= -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 = 1×4 x414 + 1×151– 1×297 – 1 x(3×414 + 1×240)= 28kJ

=> Từ F đến I, tính phi kim giảm dần nên khả năng tham gia phản ứng giảm dần

Bài 3 trang 87 Hoá học 10

Khi đun bếp than, củi, để đun nấu nhanh hơn, người ta thường dùng quạt để thổi thêm không khí vào bếp. Cách làm này có làm thay đổi biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng C(s) + O₂(g) → CO₂(g) không? Giải thích.

Lời giải:

Cách làm này chỉ làm tăng tốc độ phản ứng chứ không làm thay đổi biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng