Tính biến thiên enthalpy của phản ứng hóa học SVIP

1. XÁC ĐỊNH BIẾN THIÊN ENTHALPY CỦA PHẢN ỨNG DỰA VÀO NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT

Công thức tính biến thiên enthalpy từ năng lượng liên kết:

\({\mathrm{\Delta}_{r}H_{298}^{{^{o}}}=\sum_{}^{}E}_{b}(cđ)-\ \sum_{}^{}{E_{b}\left( sp \right)}\)

Trong đó:

- \(\sum_{}^{}E_{b}(cđ)\) là tổng năng lượng cần để phá vỡ tất cả các liên kết trong các phân tử chất phản ứng.

- \(\sum_{}^{}{E_{b}\left( sp \right)}\) là tổng năng lượng được giải phóng khi các liên kết mới hình thành trong các phân tử sản phẩm.

- Phản ứng hóa học xảy ra khi các liên kết của chất đầu bị phá vỡ (tiêu tốn năng lượng) và các liên kết mới trong sản phẩm hình thành (giải phóng năng lượng).

- Biến thiên enthalpy của phản ứng có thể tính từ năng lượng liên kết của các chất phản ứng và sản phẩm, khi tất cả các chất đều ở thể khí và chỉ có liên kết cộng hóa trị.

Ví dụ: Xác định biến thiên enthalpy của phản ứng:

\(CH_4\left(g\right)+Cl_2\left(g\right)\overset{t^{o}}{\rarr}CH_3Cl\left(g\right)+HCl\left(l\right)\)

Bước 1: Tính năng lượng liên kết để phá vỡ 1 mol CH₄ và 1 mol Cl₂.

\(\sum_{}^{}E_{b}(cđ)=1.\left(4E_{C-H}\right)+1.\left(E_{Cl-Cl}\right)=1.4.413+1.243=1895\) \(kJ\).

Bước 2: Tính năng lượng tỏa ra khi hình thành 1 mol CH₃Cl và 1 mol HCl.

\(\sum_{}^{}{E_{b}\left( sp \right)}=1.\left(3E_{C-H}+_{}E_{C-Cl}\right)+1.\left(E_{H-Cl}\right)=1.\left(3.413+339\right)+1.427=2005\) \(kJ\).

Bước 3: Tính biến thiên enthalpy của phản ứng

\(\Delta_{r}H_{298}^{o}=\sum_{}^{}E_{b}(cđ)-\ \sum_{}^{}{E_{b}\left( sp \right)}=1895-2005=-110\) \(kJ\).

2. XÁC ĐỊNH BIẾN THIÊN ENTHALPY CỦA PHẢN ỨNG DỰA VÀO ENTHALPY TẠO THÀNH

Công thức tính biến thiên enthalpy từ nhiệt tạo thành:

\(\mathrm{\Delta}_{r}H_{298}^{{^\circ}}=\sum_{}^{}{\mathrm{\Delta}_{f}H_{298}^{{^\circ}}\ \left( sp \right)}-\ \sum_{}^{}{\mathrm{\Delta}_{f}H_{298}^{{^\circ}}\ (cđ)}\)

Trong đó:

- \(\sum_{}^{}{\mathrm{\Delta}_{f}H_{298}^{{^\circ}}\ \left( sp \right)}\) là tổng nhiệt tạo thành của tất cả các chất sản phẩm đã nhân với hệ số tỉ lượng tương ứng.

- \(\sum_{}^{}{\mathrm{\Delta}_{f}H_{298}^{{^\circ}}\ (cđ)}\) là tổng nhiệt tạo thành của tất cả các chất đầu đã nhân với hệ số tỉ lượng tương ứng.

Ví dụ: Xác định biến thiên enthalpy của phản ứng:

\(Fe_2O_3\left(s\right)+3CO\left(g\right)\rarr2Fe\left(s\right)+3CO_2\left(g\right)\)

Áp dụng công thức, ta có:

\(\mathrm{\Delta}_{r}H_{298}^{o}=2\Delta_{f}H_{298}^{o}\left(Fe_{}\left(s\right)\right)+3.\Delta_{f}H_{298}^{o}\left(CO_2\left(g\right)\right)-\left\lbrack\Delta_{f}H_{298}^{o}\left(Fe_2O_3\left(s\right)\right)+3.\Delta_{f}H_{298}^{o}\left(CO\left(g\right)\right)\right\rbrack\)

\(\mathrm{\Delta}_{r}H_{298}^{o}=2.0+3.\left(-393,5\right)-\left\lbrack\left(-825,5\right)+3.\left(-110,5\right)\right\rbrack=-23,5\) \(kJ\).

Do \(\mathrm{\Delta}_{r}H_{298}^{o}<0\) nên đây là phản ứng tỏa nhiệt.

Sơ đồ biểu diễn enthalpy của phản ứng: