Biến thiên enthalpy chuẩn và enthalpy tạo thành: định nghĩa, kí hiệu, điều kiện chuẩn và bài tập có đáp án Hóa 10

Biến thiên enthalpy của phản ứng là nhiệt tỏa ra hay thu vào ở áp suất không đổi. Điều kiện chuẩn 1 bar và 298 K, enthalpy tạo thành chuẩn, bảng giá trị, quan hệ với hệ số phương trình, ví dụ và bài tập có đáp án Hóa 10.

Biến thiên enthalpy là gì?

Biến thiên enthalpy của phản ứng, kí hiệu $\Delta_rH$, là lượng nhiệt tỏa ra hoặc thu vào của phản ứng ở áp suất không đổi. Ở điều kiện chuẩn (áp suất $1$ bar, nhiệt độ thường chọn $298$ K) ta có biến thiên enthalpy chuẩn $\Delta_rH^\circ_{298}$ và enthalpy tạo thành chuẩn $\Delta_fH^\circ_{298}$.

Các khái niệm

Điều kiện chuẩn: áp suất $1$ bar, nồng độ dung dịch $1$ mol/L, nhiệt độ thường chọn $298$ K ($25\ ^\circ\text{C}$).
Biến thiên enthalpy chuẩn $\Delta_rH^\circ_{298}$ của phản ứng: nhiệt kèm theo phản ứng ở điều kiện chuẩn.
Enthalpy tạo thành chuẩn $\Delta_fH^\circ_{298}$ của một chất: biến thiên enthalpy của phản ứng tạo $1$ mol chất đó từ các đơn chất bền nhất ở điều kiện chuẩn. Của đơn chất bền bằng $0$.

Chất	$\Delta_fH^\circ_{298}$ (kJ/mol)	Chất	$\Delta_fH^\circ_{298}$ (kJ/mol)
$\ce{CO2(g)}$	$-393{,}5$	$\ce{CO(g)}$	$-110{,}5$
$\ce{H2O(l)}$	$-285{,}8$	$\ce{H2O(g)}$	$-241{,}8$
$\ce{CH4(g)}$	$-74{,}6$	$\ce{NH3(g)}$	$-45{,}9$
$\ce{Fe2O3(s)}$	$-824{,}2$	$\ce{Al2O3(s)}$	$-1675{,}7$
$\ce{NO(g)}$	$+90{,}3$	$\ce{C2H2(g)}$	$+227$

Quan hệ giữa $\Delta_rH$ và phương trình phản ứng

Nhân hệ số phương trình với $k$ thì $\Delta_rH$ nhân với $k$.
Đảo chiều phản ứng thì $\Delta_rH$ đổi dấu.

Ví dụ 1

Cho $\ce{H2(g) + 1/2O2(g) -> H2O(l)}$, $\Delta_rH = -285{,}8$ kJ. Tính $\Delta_rH$ của $\ce{2H2(g) + O2(g) -> 2H2O(l)}$.

Nhân đôi hệ số nên $\Delta_rH = 2 \cdot (-285{,}8) = -571{,}6$ kJ.

Ví dụ 2

Tính nhiệt tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn $2$ g $\ce{H2}$ tạo $\ce{H2O(l)}$.

$n_{\ce{H2}} = 1$ mol nên tỏa ra $285{,}8$ kJ.

Ví dụ 3

Cho $\ce{H2O(l) -> H2(g) + 1/2O2(g)}$. Tính $\Delta_rH$.

Đảo chiều so với phản ứng tạo thành nên $\Delta_rH = +285{,}8$ kJ.

Xem bài: Phản ứng tỏa nhiệt và thu nhiệt

Điều cần nhớ khi dùng $\Delta_rH$

Giá trị $\Delta_rH$ phụ thuộc trạng thái của chất: tạo $\ce{H2O(l)}$ tỏa $285{,}8$ kJ/mol nhưng tạo $\ce{H2O(g)}$ chỉ tỏa $241{,}8$ kJ/mol vì hơi nước còn chứa thêm nhiệt hóa hơi.

Những lỗi thường gặp

Bài tập thực hành

Cho $\ce{C(s) + O2(g) -> CO2(g)}$, $\Delta_rH = -393{,}5$ kJ. Tính nhiệt tỏa ra khi đốt $12$ g C.
Tính $\Delta_rH$ của $\ce{2CO2(g) -> 2C(s) + 2O2(g)}$.
$\Delta_fH^\circ_{298}$ của $\ce{O2(g)}$ và $\ce{Fe(s)}$ bằng bao nhiêu?
Đốt cháy $4{,}48$ g C hoàn toàn thành $\ce{CO2}$. Tính nhiệt lượng tỏa ra (C $=12$).
Vì sao tạo $\ce{H2O(l)}$ tỏa nhiều nhiệt hơn tạo $\ce{H2O(g)}$?

Đáp án

$n = 1$ mol nên tỏa ra $393{,}5$ kJ.
$+787$ kJ.
Đều bằng $0$ (đơn chất bền).
$n = 0{,}3733$ mol, nhiệt $\approx 0{,}3733 \cdot 393{,}5 \approx 146{,}9$ kJ.
Vì hơi nước giữ lại nhiệt hóa hơi, nên lượng nhiệt tỏa ra ít hơn.

Tổng kết

Bài học liên quan

Bài trước: Phản ứng tỏa nhiệt và phản ứng thu nhiệt

Bài tiếp theo: Tính biến thiên enthalpy theo enthalpy tạo thành

Xem tất cả bài học chủ điểm Năng lượng hóa học

Câu hỏi thường gặp

Biến thiên enthalpy là gì?

Là lượng nhiệt tỏa ra hay thu vào của phản ứng ở áp suất không đổi.

Điều kiện chuẩn là gì?

Áp suất $1$ bar, nồng độ $1$ mol/L, nhiệt độ thường chọn $298$ K.

Enthalpy tạo thành chuẩn là gì?

Biến thiên enthalpy khi tạo $1$ mol chất từ đơn chất bền ở điều kiện chuẩn.

Đơn vị của $\Delta_rH$?

kJ hoặc kJ/mol.