Xem toàn bộ tài liệu Lớp 10 – Chân Trời Sáng Tạo: tại đây
Mở đầu trang 80 Hóa học 10:
Trong cả 2 ví dụ đều có phản ứng xảy ra với sự thay đổi năng lượng. Theo em, phản ứng có kèm theo sự thay đổi năng lượng dưới dạng nhiệt năng đóng vai trò gì trong đời sống?
Lời giải:
Phản ứng có kèm theo sự thay đổi năng lượng dưới dạng nhiệt năng đóng vai trò rất quan trọng trong đời sống.
Ví dụ:
– Phản ứng đốt cháy than tỏa một lượng nhiệt lớn giúp đun nấu và sưởi ấm.
C + O2
→
t
°
CO2
– 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.
Câu hỏi 1 trang 81 Hóa học 10:
Lời giải:
– Phương trình hóa học của phản ứng nhiệt nhôm để hàn đường ray:
2Al + Fe2O3
→
t
°
Al2O3 + 2Fe
– Nhận xét về sự thay đổi nhiệt: Phản ứng tỏa nhiệt rất lớn (trên 2 500oC)
Câu hỏi 2 trang 81 Hóa học 10:
Thí nghiệm 1: Sự thay đổi nhiệt độ khi vôi sống phản ứng với nước.
Dụng cụ và thiết bị: Cốc chịu nhiệt 500 mL, cân, nhiệt kế, đũa thủy tinh, giá đỡ nhiệt kế.
Hóa chất: Vôi sống (CaO), nước cất.
Tiến hành:
Bước 1: Cho khoảng 25 mL nước cất vào cốc chịu nhiệt, đặt bầu nhiệt kế vào trong lòng chất lỏng (Hình 13.2a), ghi nhận giá trị nhiệt độ.
Bước 2: Cân khoảng 5g CaO. Cho nhanh CaO vào cốc, bắt đầu bấm giờ và ghi nhận nhiệt độ, đồng thời dùng đũa thủy tinh khuấy nhẹ (Hình 13.2b).
Bước 3: Ghi nhận giá trị nhiệt độ sau khoảng 2 phút.
Lời giải:
– Hiện tượng:
+ Ở bước 1 ghi nhận giá trị của nhiệt kế là khoảng 25oC.
+ Ở bước 2, CaO màu trắng tan trong nước, nhiệt độ tăng dần trên trên nhiệt kế.
+ Sau 2 phút ghi nhận giá trị của nhiệt kế là khoảng 50oC.
– Kết luận: Nhiệt độ chất lỏng trong cốc tăng lên từ 25oC đến 50oC
– Giải thích: CaO đã phản với nước theo phương trình: CaO + H2O → Ca(OH)2
Phản ứng này tỏa nhiệt nên làm nhiệt độ chất lỏng trong cốc tăng.
Luyện tập trang 81 Hóa học 10:
Lời giải:
– Hiện tượng: Cả hai quá trình đều xuất hiện khí bay ra.
– Phương trình hóa học:
+ Đốt cháy than: C + O2
→
t
°
CO2
+ Đốt cháy ethanol: C2H5OH + 3O2
→
t
°
2CO2 + 3H2O
– Cả hai quá trình trên đều làm nhiệt độ môi trường xung quanh tăng lên.
Câu hỏi 3 trang 82 Hóa học 10:
Lời giải:
Dự đoán sự thay đổi nhiệt độ của nước trong cốc:
Nhiệt độ của nước trong cốc sẽ giảm đi (hay nước sẽ mát hơn).
Câu hỏi 4 trang 82 Hóa học 10:
Lời giải:
Trong phản ứng nung đá vôi (CaCO3), nếu ngừng cung cấp nhiệt, phản ứng không tiếp tục xảy ra.
Câu hỏi 5 trang 82 Hóa học 10:
Thí nghiệm 2: Nhiệt phân potassium chlorate
Dụng cụ và thiết bị: Đèn cồn, ống nghiệm chịu nhiệt, nút cao su có gắn ống dẫn khí, chậu thủy tinh, bình tam giác, giá sắt.
Hóa chất: Potassium chlorate (KClO3), manganese dioxide (MnO2)
Tiến hành:
Bước 1: Trộn đều khoảng 4 g tinh thể KClO3 đã được nghiền nhỏ với 1 g MnO2. Cho hỗn hợp vào ống nghiệm chịu nhiệt, khô. Đậy ống nghiệm vào nút có gắn ống dẫn khí. Lắp hệ thống như Hình 13.4. Quan sát hiện tượng.
Bước 2: Dùng đèn cồn hơ nóng đều nửa đáy ống nghiệm, sau đó đun tập trung ở phần có chứa hóa chất. Quan sát hiện tượng.
Phương trình hóa học của phản ứng:
2KClO3(s)
→
t
°
3O2(g) + 2KCl(s)
Lời giải:
– Hiện tượng:
+ Trước khi đốt nóng hỗn hợp không có hiện tượng gì xảy ra.
+ Sau khi đốt nóng, có bọt khí nổi lên và đẩy nước ra khỏi bình tam giác
– Nếu ngừng đốt nóng thì phản ứng dừng lại, khí không được sinh ra thêm nữa.
Câu hỏi 6 trang 83 Hóa học 10:
Lời giải:
Biến thiên enthalpy chuẩn của một phản ứng hóa học được xác định trong điều kiện chuẩn: Áp suất 1 bar (đối với chất khí), nồng độ 1 mol/L (đối với chất tan trong dung dịch) và thường chọn nhiệt độ 25oC (hay 298K).
Câu hỏi 7 trang 83 Hóa học 10:
Lời giải:
Phương trình nhiệt hóa học cho biết:
– Nhiệt phản ứng (Nhiệt lượng tỏa ra hay thu vào của phản ứng).
∆rH > 0 ⇒ Phản ứng thu nhiệt.
∆rH < 0 ⇒ Phản ứng tỏa nhiệt.
– Trạng thái của các chất đầu (cđ) và sản phẩm (sp).
(s): rắn
(aq): dung dịch
(l): lỏng
(g): khí.
Luyện tập trang 83 Hóa học 10:
C(s) + H2O(g)
→
t
°
CO(g) + H2(g) ∆ r
H
298
o
= +131,25 kJ (1)
CuSO4 (aq) + Zn(s) → ZnSO4(aq) + Cu(s) ∆ r
H
298
o
= -231,04 kJ (2)
Trong hai phản ứng trên, phản ứng nào là thu nhiệt, phản ứng nào là tỏa nhiệt?
Lời giải:
Phản ứng (1) là thu nhiệt vì ∆ r
H
298
o
= +131,25 kJ > 0
Phản ứng (2) là tỏa nhiệt vì ∆ r
H
298
o
= -231,04 kJ < 0
Câu hỏi 8 trang 84 Hóa học 10:
Lời giải:
|
Enthalpy tạo thành của một chất |
Enthalpy của phản ứng |
|
– Chỉ tạo thành 1 mol chất. – Các chất tham gia phải ở dạng đơn chất bền nhất. |
– Sản phẩm có thể là 1 hay nhiều chất. – Các chất tham gia có thể ở dạng đơn chất hoặc hợp chất. |
|
Ví dụ: C (graphite) + O2(g) → t ° CO2 ∆ f H 298 o (CO2, g) = -393,50 kJ/mol Carbon dạng graphite, oxygen dạng phân tử khí là các dạng đơn chất bền nhất của carbon và oxygen. |
Ví dụ: C2H5OH(l) + 3O2(g) → t ° 2CO2(g) + 3H2O(l) ∆r H 298 o = -1366,89 kJ |
Câu hỏi 9 trang 84 Hóa học 10:
S(s) + O2(g)
→
t
°
SO2(g)
∆ f
H
298
o
(SO2, g) = -296,80 kJ/mol
Cho biết ý nghĩa của giá trị ∆ f
H
298
o
(SO2, g)
Lời giải:
∆ f
H
298
o
(SO2, g) = -296,80 kJ/mol là lượng nhiệt tỏa ra khi tạo ra 1 mol SO2(g) từ các đơn chất ở trạng thái bền ở điều kiện chuẩn (sulfur ở trạng thái rắn, oxygen dạng phân tử khí chính là các dạng đơn chất bền nhất của sulfur và oxygen).
Câu hỏi 10 trang 84 Hóa học 10:
Lời giải:
∆ f
H
298
o
(SO2, g) = -296,80 kJ/mol < 0
⇒ Hợp chất SO2(g) bền hơn về mặt năng lượng so với các đơn chất bền S(s) và O2(g).
Câu hỏi 11 trang 84 Hóa học 10:
Lời giải:
Các phản ứng có enthalpy tạo thành dương (lấy nhiệt từ môi trường):
Phản ứng tạo thành các chất: C2H2(g), C2H4(g), C6H6(l), CS2(aq), HI(g), N2O(g), N2O4(g), NO(g), NO2(g).
Luyện tập trang 84 Hóa học 10:
Lời giải:
1J = 0,239 cal
⇒ 1 kJ = 0,239 kcal
∆ f
H
298
o
(Fe2O3, s) = -825,50 kJ/mol = -825,50 . 0,239 kcal/mol = -197,29 kcal/mol
∆ f
H
298
o
(NO, g) = +90,29 kJ/mol = +21,58 kcal/mol
∆ f
H
298
o
(H2O, g) = -241,82 kJ/mol = -57,79 kcal/mol
∆ f
H
298
o
(C2H5OH, l) = -277,63 kJ/mol = -66,35 kcal/mol
Câu hỏi 12 trang 85 Hóa học 10:
H
298
o
(sp) so với ∆ f
H
298
o
(cđ)
Lời giải:
Biến thiên enthalpy của phản ứng: ∆ r
H
298
o
= -111,68 kJ < 0
∆ f
H
298
o
(sp) < ∆ f
H
298
o
(cđ)
Câu hỏi 13 trang 85 Hóa học 10:
Lời giải:
CaCO3(s)
→
t
°
CaO(s) + CO2(g) ∆ r
H
298
o
= +178,49 kJ
Sơ đồ biểu diễn biến thiên enthalpy của phản ứng nhiệt phân CaCO3
Câu hỏi 14 trang 85 Hóa học 10:
CO(g) +
1
2
O2(g) → CO2(g) ∆ r
H
298
o
= -283,00 kJ (1)
H2(g) + F2(g) → 2HF(g) ∆ r
H
298
o
= -546,00 kJ (2)
So sánh nhiệt giữa hai phản ứng (1) và (2). Phản ứng nào xảy ra thuận lợi hơn?
Lời giải:
Nhiệt phản ứng (2) (∆ r
H
298
o
= -546,00 kJ) âm hơn nhiệt phản ứng (1) (∆ r
H
298
o
= -283,00 kJ)
⇒ Phản ứng (2) xảy ra thuận lợi hơn.
Vận dụng trang 86 Hóa học 10:
NaHCO3(s) + CH3COOH(aq) → CH3COONa(aq) + CO2(g) + H2O(l) ∆ r
H
298
o
= 94,30kJ
Phản ứng trên là tỏa nhiệt hay thu nhiệt? Vì sao? Tìm những ứng dụng khác của phản ứng trên.
Lời giải:
NaHCO3(s) + CH3COOH(aq) → CH3COONa(aq) + CO2(g) + H2O(l) ∆ r
H
298
o
= 94,30kJ
– Phản ứng trên là thu nhiệt vì ∆ r
H
298
o
= 94,30kJ > 0
– Một số ứng dụng khác của phản ứng trên:
+ Thông tắc cống, bồn cầu, máy giặt, bồn rửa bát,…
+ Làm xốp bánh.
+ Tẩy trắng quần áo, giày dép, răng miệng.
+ Vệ sinh cơ thể, tẩy tế bào chết cho da.
+ Hút ẩm giày, tủ quần áo.
Bài 1 trang 86 Hóa học 10: Phương trình nhiệt hóa học giữa nitrogen và oxygen như sau:
N2(g) + O2(g) → 2NO(g) ∆ r
H
298
o
= +180 kJ
Kết luận nào sau đây đúng?
A. Nitrogen và oxygen phản ứng mạnh hơn khi ở nhiệt độ thấp.
B. Phản ứng tỏa nhiệt.
C. Phản ứng xảy ra thuận lợi ở điều kiện thường.
D. Phản ứng hóa học xảy ra có sự hấp thụ nhiệt năng từ môi trường.
Lời giải:
Đáp án đúng là: D
∆ r
H
298
o
= +180 kJ > 0
⇒ Phản ứng hóa học xảy ra có sự hấp thụ nhiệt năng từ môi trường
Bài 2 trang 86 Hóa học 10: Biến thiên enthalpy của một phản ứng được ghi ở sơ đồ dưới. Kết luận nào sau đây là đúng?
A. Phản ứng tỏa nhiệt
B. Năng lượng chất tham gia phản ứng nhỏ hơn năng lượng chất sản phẩm
C. Biến thiên enthalpy của phản ứng là a kJ/mol
D. Phản ứng thu nhiệt
Lời giải:
Phản ứng có biến thiên enthalpy là ∆ r
H
298
o
= -a kJ < 0 ⇒ Phản ứng tỏa nhiệt
Năng lượng chất tham gia phản ứng lớn hơn năng lượng chất sản phẩm.
Bài 3 trang 87 Hóa học 10: Đồ thị nào sau đây thể hiện đúng sự thay đổi nhiệt độ khi dung dịch hydrochloric acid được cho vào dung dịch sodium hydroxide tới dư?
Lời giải:
Đáp án đúng là: A
Phản ứng giữa hydrochloric acid (HCl) và sodium hydroxide (NaOH) là phản ứng tỏa nhiệt (∆ r
H
298
o
= -57,3 kJ).
Khi hydrochloric acid (HCl) phản ứng với sodium hydroxide (NaOH) nhiệt độ tăng dần. Đến khi phản ứng kết thúc, nhiệt độ sẽ giảm dần để cân bằng với nhiệt độ môi trường.
Bài 4 trang 87 Hóa học 10: Cho phương trình nhiệt hóa học sau:
NaOH(aq) + HCl(aq) → NaCl(aq) + H2O(l) ∆ r
H
298
o
= -57,3 kJ
Vẽ sơ đồ biểu diễn biến thiên enthalpy của phản ứng
Lời giải:
Sơ đồ biểu diễn biến thiên enthalpy của phản ứng:
