Tính biến thiên enthalpy theo năng lượng liên kết: công thức, ví dụ HCl, NH3, đốt CH4 và bài tập có đáp án

Cách tính biến thiên enthalpy theo năng lượng liên kết cho phản ứng ở thể khí, tính gần đúng: tổng năng lượng liên kết bị phá vỡ trừ tổng năng lượng liên kết được tạo thành. Ví dụ tạo HCl, NH3, đốt CH4 và bài tập có đáp án Hóa 10.

Tính biến thiên enthalpy theo năng lượng liên kết là gì?

Có thể tính biến thiên enthalpy theo năng lượng liên kết cho các phản ứng mà mọi chất đều ở thể khí: biến thiên enthalpy bằng tổng năng lượng liên kết cần phá vỡ ở chất phản ứng trừ tổng năng lượng liên kết toả ra khi hình thành ở sản phẩm. Đây là cách tính gần đúng.

Công thức

$$\Delta_rH^\circ_{298} \approx \sum E_b(\text{chất phản ứng}) - \sum E_b(\text{sản phẩm})$$

Bảng năng lượng liên kết (kJ/mol): H–H $436$; Cl–Cl $243$; F–F $159$; H–Cl $432$; H–F $565$; C–H $413$; C–C $347$; C=C $614$; N≡N $945$; N–H $391$; O=O $498$; O–H $464$; C=O (trong $\ce{CO2}$) $799$.

Ví dụ

Ví dụ 1

$\ce{H2(g) + Cl2(g) -> 2HCl(g)}$

$\Delta_rH = (436 + 243) - 2 \cdot 432 = -185$ kJ.

Ví dụ 2

$\ce{N2(g) + 3H2(g) -> 2NH3(g)}$

$\Delta_rH = (945 + 3 \cdot 436) - 6 \cdot 391 = 2253 - 2346 = -93$ kJ.

Ví dụ 3

$\ce{CH4(g) + 2O2(g) -> CO2(g) + 2H2O(g)}$

Phá: $4 \cdot 413 + 2 \cdot 498 = 2648$. Tạo: $2 \cdot 799 + 4 \cdot 464 = 3454$. $\Delta_rH = 2648 - 3454 = -806$ kJ.

Ví dụ 4

$\ce{C2H4(g) + H2(g) -> C2H6(g)}$

Phá: C=C $614$ + H–H $436$ + $4$ C–H $= 614 + 436 + 1652 = 2702$. Tạo: C–C $347$ + $6$ C–H $= 347 + 2478 = 2825$. $\Delta_rH = -123$ kJ.

Xem bài: Năng lượng liên kết và độ dài liên kết

Xem bài: Tính biến thiên enthalpy theo enthalpy tạo thành

Lưu ý về độ chính xác

Năng lượng liên kết là giá trị trung bình, nên kết quả chỉ gần đúng; chênh lệch với tính theo enthalpy tạo thành là bình thường. Cách này chỉ áp dụng khi tất cả chất đều ở thể khí.

Những lỗi thường gặp

Bài tập thực hành

Tính $\Delta_rH$ của $\ce{H2(g) + F2(g) -> 2HF(g)}$.
Tính $\Delta_rH$ của $\ce{2H2(g) + O2(g) -> 2H2O(g)}$.
Tính năng lượng cần để phá vỡ $1$ mol $\ce{NH3}$ thành nguyên tử.
Cho $\Delta_rH$ của $\ce{H2 + Cl2 -> 2HCl}$ là $-185$ kJ. Phản ứng tỏa hay thu nhiệt?
Vì sao kết quả tính theo năng lượng liên kết chỉ là gần đúng?

Đáp án

$(436 + 159) - 2 \cdot 565 = -535$ kJ.
$(2 \cdot 436 + 498) - 4 \cdot 464 = 1370 - 1856 = -486$ kJ.
$3 \cdot 391 = 1173$ kJ.
Tỏa nhiệt.
Vì năng lượng liên kết là giá trị trung bình, không tính đến mọi chi tiết của phân tử.