Xem toàn bộ tài liệu Lớp 10 – Cánh Diều: tại đây
Mở đầu trang 77 Hóa học 10:
(1) Phản ứng nung vôi: CaCO3(s) → CaO(s) + CO2(g)
(2) Phản ứng than cháy trong không khí: C(s) + O2(g) → CO2(g)
Trong hai phản ứng trên, phản ứng nào là tỏa nhiệt, phản ứng nào là thu nhiệt?
Lời giải:
Phản ứng nung vôi là phản ứng thu nhiệt
CaCO3(s) → CaO(s) + CO2(g) ∆ r
H
298
o
= 178,29 kJ
Để thu được 1 mol CaO(s), cần cung cấp 178,29 kJ nhiệt lượng để chuyển 1 mol CaCO3(s) thành CaO(s)
Phản ứng than cháy trong không khí là phản ứng tỏa nhiệt
C(s) + O2(g) → CO2(g) ∆ r
H
298
o
= -393,5 kJ
Đốt cháy 1 mol C trong không khí tỏa ra 393,5 kJ nhiệt lượng
Thực hành trang 77 Hóa học 10:
Thí nghiệm 1: Đặt một nhiệt kế vào trong cốc thủy tinh chứa khoảng 50 ml dung dịch hydrochloric acid (HCl) 1M (hình 14.1). Khi nhiệt độ trong cốc ổn định, ghi nhiệt độ ban đầu. Thêm vào cốc khoảng 1 gam magnesium oxide (MgO) rồi dùng đũa thủy tinh khuấy liên tục. Quan sát hiện tượng phản ứng và ghi lại sự thay đổi nhiệt độ trong quá trình phản ứng.
Thí nghiệm 2: Lặp lại thí nghiệm với bộ dụng cụ và cách tiến hành như trên, nhưng thay bằng khoảng 50 ml dung dịch CH3COOH 5% (giấm ăn) và khoảng 5 gam baking soda (sodium hydrogen carbonate, NaHCO3). Quan sát hiện tượng phản ứng và ghi lại sự thay đổi nhiệt độ trong quá trình phản ứng.
Viết phương trình hóa học xảy ra ở hai thí nghiệm trên và cho biết phản ứng nào là tỏa nhiệt, phản ứng nào là thu nhiệt.
Lời giải:
Học sinh làm thí nghiệm và ghi lại sự thay đổi nhiệt độ trong quá trình phản ứng.
Thí nghiệm 1:
Phương trình hóa học: MgO(s) + 2HCl(aq) → MgCl2(aq) + H2O(l)
Hiện tượng: MgO tan trong dung dịch HCl.
Thí nghiệm 2:
Phương trình hóa học: CH3COOH + NaHCO3 → CH3COONa + H2O + CO2
Hiện tượng: Bột baking soda (sodium hydrogen carbonate, NaHCO3) tan trong dung dịch giấm ăn (CH3COOH). Có khí không màu, không mùi thoát ra.
Câu hỏi 1 trang 78 Hóa học 10:
Lời giải:
Khi làm thí nghiệm, ta có thể theo dõi sự thay đổi nhiệt độ trong quá trình phản ứng bằng nhiệt kế để biết một phản ứng là tỏa nhiệt hay thu nhiệt.
– Nếu nhiệt độ của phản ứng tăng (giải phóng năng lượng dưới dạng nhiệt) thì đó là phản ứng tỏa nhiệt.
– Nếu nhiệt độ của phản ứng giảm (hấp thụ năng lượng dưới dạng nhiệt) thì đó là phản ứng thu nhiệt.
Vận dụng 1 trang 78 Hóa học 10:
a) Nung NH4Cl(s) tạo ra HCl(g) và NH3(g).
b) Cồn cháy trong không khí.
c) Phản ứng thủy phân collagen thành gelatin (là một loại protein dễ tiêu hóa) diễn ra khi hầm xương động vật.
Lời giải:
Dự đoán:
a) Nung NH4Cl(s) tạo ra HCl(g) và NH3(g) là phản ứng thu nhiệt
b) Cồn cháy trong không khí là phản ứng tỏa nhiệt
c) Phản ứng thủy phân collagen thành gelatin (là một loại protein dễ tiêu hóa) diễn ra khi hầm xương động vật là phản ứng thu nhiệt.
Vận dụng 2 trang 78 Hóa học 10:
Lời giải:
– Đốt cháy than là phản ứng tỏa nhiệt.
– Đốt cháy khí gas trên bếp gas là phản ứng tỏa nhiệt.
– Cho vôi sống vào nước là phản ứng tỏa nhiệt.
– Phản ứng nung vôi là phản ứng thu nhiệt.
Câu hỏi 2 trang 79 Hóa học 10:
Lời giải:
Nhiệt tỏa ra hình hình thành 1 mol Na2O(s) ở điều kiện chuẩn từ phản ứng giữa Na(s) và O3(g) không được coi là nhiệt tạo thành chuẩn của Na2O(s).
Vì nhiệt tạo thành chuẩn của một chất là lượng nhiệt kèm theo của phản ứng tạo thành 1 mol chất đó từ các đơn chất ở dạng bền nhất trong điều kiện chuẩn.
Mà oxygen dạng nguyên tử O và phân tử O3 kém bền hơn phân tử O2
Nhiệt tỏa ra hình hình thành 1 mol Na2O(s) ở điều kiện chuẩn từ phản ứng giữa Na(s) và O2(g) mới được coi là nhiệt tạo thành chuẩn của Na2O(s)
Câu hỏi 3 trang 79 Hóa học 10:
Lời giải:
1 mol Na2O giải phóng 417,98 kJ nhiệt
0,5 mol Na2O ⇒ giải phóng 417,98.0,5 = 208,99 kJ nhiệt
Câu hỏi 4 trang 79 Hóa học 10:
Lời giải:
– Enthalpy tạo thành chuẩn (hay nhiệt tạo thành chuẩn) của một chất là lượng nhiệt kèm theo của phản ứng tạo thành một mol chất đó từ các đơn chất ở dạng bền nhất trong điều kiện chuẩn.
– Đơn chất bền nên không có sự biến đổi, enthalpy tạo thành bằng 0.
Câu hỏi 5 trang 80 Hóa học 10:
H
298
o
của phản ứng sau là bao nhiêu kilôJun?
1
2
CH4(g) + O2(g) →
1
2
CO2(g) + H2O(l)
Lời giải:
Ở điều kiện chuẩn
Khi đốt cháy hoàn toàn 1 mol CH4 sẽ giải phóng một nhiệt lượng là 890,36 kJ
Đốt cháy hoàn toàn 0,5 mol CH4 sẽ giải phóng một nhiệt lượng là
890
,
36
2
= 445,18 kJ
Vậy
1
2
CH4(g) + O2(g) →
1
2
CO2(g) + H2O(l) ∆ r
H
298
o
= – 445,18 kJ
Luyện tập 1 trang 80 Hóa học 10:
Lời giải:
1 gam C2H2(g) tương ứng với
1
26
mol C2H2(g)
Đốt cháy hoàn toàn
1
26
mol C2H2(g) giải phóng 50,01 kJ nhiệt lượng
Vật đốt cháy hoàn toàn 1 mol C2H2 sẽ giải phóng 50,01.26 = 1300,26 kJ nhiệt lượng
Phản ứng: C2H2(g) +
5
2
O2(g) → 2CO2(g) + H2O(l) ∆ r
H
298
o
= -1300,26 kJ
Luyện tập 2 trang 80 Hóa học 10:
Lời giải:
Để thu được 1 mol CaO(s) cần phải cung cấp 178,29 kJ nhiệt lượng.
Khi đốt cháy hoàn toàn 1 mol CH4 sẽ giải phóng một nhiệt lượng là 890,36 kJ
Vậy cần đốt cháy
178
,
29
890
,
36
mol CH4 sẽ giải phóng một nhiệt lượng là 178,29 kJ
Khối lượng CH4 cần lấy là
178
,
29
890
,
36
.16 = 3,2 gam
Vận dụng 3 trang 80 Hóa học 10:
Lời giải:
Sự hô hấp cung cấp oxygen cho các phản ứng oxi hóa chất béo, chất đường, tinh bột,… trong cơ thể con người. Đó là các phản ứng giải phóng năng lượng. Năng lượng kèm theo các phản ứng này dùng để cung cấp cho các hoạt động sống của cơ thể.
Bài 1 trang 81 Hóa học 10: Những loại phản ứng nào sau đây cần phải cung cấp năng lượng trong quá trình phản ứng?
(a) Phản ứng tạo gỉ kim loại.
(b) Phản ứng quang hợp.
(c) Phản ứng nhiệt phân.
(d) Phản ứng đốt cháy.
Lời giải:
Chọn (b), (c)
Phản ứng quang hợp và phản ứng nhiệt phân cần phải cung cấp năng lượng trong quá trình phản ứng.
Phản ứng tạo gỉ kim loại và phản ứng đốt cháy là phản ứng tỏa nhiệt.
Bài 2 trang 81 Hóa học 10: Một số phản ứng khi xảy ra sẽ làm nóng môi trường xung quanh, một số khác lại làm lạnh môi trường xung quanh. Em hãy cho biết sự khác biệt cơ bản giữa hai loại phản ứng này.
Lời giải:
Một số phản ứng khi xảy ra sẽ làm nóng môi trường xung quanh tức là phản ứng xảy ra kèm theo giải phóng năng lượng dưới dạng nhiệt ⇒ Phản ứng tỏa nhiệt.
Một số phản ứng khi xảy ra sẽ làm lạnh môi trường xung quanh tức là phản ứng hấp thu năng lượng dưới dạng nhiệt từ môi trường xung quanh. ⇒ Phản ứng thu nhiệt.
Bài 3 trang 81 Hóa học 10:
H
298
o
> 0 và diễn ra ở ngay nhiệt độ phòng.
2NH4NO3(s) + Ba(OH)2.8H2O(s) → 2NH3(aq) + Ba(NO3)2 (aq) + 10H2O(l)
Khi trộn đều một lượng ammonium nitrate (NH4NO3) rắn với một lượng barium hydroxide ngậm nước (Ba(OH)2.8H2O) ở nhiệt độ phòng thì nhiệt độ của hỗn hợp sẽ tăng hay giảm? Giải thích.
Lời giải:
∆ r
H
298
o
> 0 ⇒ Phản ứng thu nhiệt ⇒ Nhiệt độ của phản ứng giảm.
Bài 4 trang 81 Hóa học 10: Cho biết phản ứng tạo thành 2 mol HCl(g) ở điều kiện chuẩn sau đây tỏa ra 184,6 kJ:
H2(g) + Cl2(g) → 2HCl(g) (*)
Những phát biểu nào dưới đây là đúng?
(a) Nhiệt tạo thành của HCl là -184,6 kJ mol-1
(b) Biến thiên enthalpy của phản ứng (*) là -184,6 kJ.
(c) Nhiệt tạo thành của HCl là -92,3 kJ mol-1
(d) Biến thiên enthalpy phản ứng (*) là -92,3 kJ
Lời giải:
Phát biểu (b) và (c) là đúng
H2(g) + Cl2(g) → 2HCl(g) (*) ∆ r
H
298
o
= – 184,6 kJ
Cách 1: Tính enthalpy tạo thành chuẩn của HCl dựa vào enthalpy của phản ứng
∆ r
H
298
o
= 2. ∆ f
H
298
o
(HCl(g)) – ∆ r
H
298
o
(H2(g)) – ∆ r
H
298
o
(H2(g))
⇔ – 184,6 = 2. ∆ f
H
298
o
(HCl(g)) – 0 – 0
⇒ ∆ f
H
298
o
(HCl(g)) = -92,3 kJ mol-1
Cách 2: Tính enthalpy tạo thành chuẩn của HCl dựa vào định nghĩa.
Phản ứng tạo thành 2 mol HCl(g) ở điều kiện chuẩn tỏa ra 184,6 kJ
⇒ Phản ứng tạo thành 1 mol HCl(g) ở điều kiện chuẩn tỏa ra
184
,
6
2
= 92,3 kJ
⇒ ∆ f
H
298
o
(HCl(g)) = -92,3 kJ mol-1