Công thức tính biến thiên enthalpy theo nhiệt tạo thành chuẩn lớp 10 (hay, chi tiết)

Bài viết Công thức tính biến thiên enthalpy theo nhiệt tạo thành chuẩn lớp 10 trình bày đầy đủ công thức, ví dụ minh họa có lời giải chi tiết và các bài tập tự luyện giúp học sinh nắm vững kiến thức trọng tâm về Công thức tính biến thiên enthalpy theo nhiệt tạo thành chuẩn từ đó học tốt môn Hóa học.

Công thức tính biến thiên enthalpy theo nhiệt tạo thành chuẩn lớp 10 (hay, chi tiết)

(199k) Xem Khóa học Hóa 10 KNTTXem Khóa học Hóa 10 CDXem Khóa học Hóa 10 CTST

I. Lý thuyết và phương pháp giải

Giả sử có phản ứng tổng quát:

aA + bB → mM + nN

Biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng này được tính theo công thức:

Giá trị enthalpy tạo thành chuẩn của một số chất được cho ở bảng sau:

(Trích phụ lục 3 – SGK Hóa học 10 – Cánh diều)

Chú ý: Các phản ứng tỏa nhiệt (${\Delta }_r{H}_{298}^0<0$) thường diễn ra thuận lợi hơn các phản ứng thu nhiệt (${\Delta }_r{H}_{298}^0>0$).

II. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Cho phản ứng:

$\text{2}S{O}_2\left(g\right){\text{ + O}}_2\left(g\right)\stackrel{}{\to }{\text{ 2SO}}_3\left(l\right){\Delta }_r{H}_{298}^0=-288,4kJ$

Tính nhiệt tạo thành chuẩn của khí SO₂ biết ${\Delta }_f{H}_{298}^0{\text{(SO}}_3\left(l\right))=-441,0{\text{ kJ mol}}^{-1}$.

Hướng dẫn giải:

Ta có:

$\begin{array}{l}{\Delta }_r{H}_{298}^0\text{= 2}\times {\Delta }_f{H}_{298}^0{\text{(SO}}_3\left(l\right))\text{- 2}\times {\Delta }_f{H}_{298}^0{\text{(SO}}_2(g\left)\right)-{\Delta }_f{H}_{298}^0{\text{(O}}_2\left(g\right))\end{array}$

$\iff \text{ -288,4 = 2}\times (-441,0)\text{ - 2}\times {\Delta }_f{H}_{298}^0{\text{(SO}}_2\left(g\right))-0$

$\iff {\Delta }_f{H}_{298}^0{\text{(SO}}_2\left(g\right))=-296,8{\text{ kJ mol}}^{-1}$

Ví dụ 2: Cho phản ứng: 2NaCl (s) → 2Na (s) + Cl₂ (g)

Biết ${\Delta }_f{H}_{298}^0\left(NaCl\right)=-411,2\left(kJmo{l}^{-1}\right)$. Biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng này là

A. -822,4 kJ.

B. +822,4 kJ.

C. -411,2 kJ.

D. +411,2 kJ.

Hướng dẫn giải:

Đáp án đúng là: B

Biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng:

${\Delta }_r{H}_{298}^0=2\times {\Delta }_f{H}_{298}^0\left(Na\right(s\left)\right)$$+1\times {\Delta }_f{H}_{298}^0\left(C{l}_2\right(g\left)\right)$$-2\times {\Delta }_f{H}_{298}^0\left(NaCl\right(s\left)\right)$

= 2 × 0 + 1 × 0 – 2 × (-411,2) = 822,4 (kJ).

III. Bài tập vận dụng

Câu 1: Cho phản ứng hóa học xảy ra ở điều kiện chuẩn như sau:

2NO₂(g) _{(đỏ nâu)} → N₂O₄(g) _{(không màu)}

Biết NO₂ và N₂O₄ có nhiệt tạo thành chuẩn tương ứng là 33,18 kJ/mol và 9,16 kJ/mol. Phát biểu nào sau đây là đúng?

A. Phản ứng tỏa nhiệt, NO₂ bền vững hơn N₂O₄.

B. Phản ứng thu nhiệt, NO₂ bền vững hơn N₂O₄.

C. Phản ứng tỏa nhiệt, N₂O₄ bền vững hơn NO₂.

D. Phản ứng thu nhiệt, N₂O₄ bền vững hơn NO₂.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

${\Delta }_r{H}_{298}^o={\Delta }_f{H}_{298}^o\left(N_2{O}_4\right(g\left)\right)$$-2.{\Delta }_f{H}_{298}^o\left(N{O}_2\right(g\left)\right)$

 = 9,16 – 2.33,18 = -57,2 (kJ) < 0

Vậy phản biểu đúng là: phản ứng tỏa nhiệt, N₂O₄ bền hơn NO₂.

Câu 2: Cho phản ứng sau:

CaCO₃(s) → CaO(s) + CO₂(g)           

Biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng là

A. -178,5.

B. -185,7.

C. +178,5.

D. +235,5.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

${\Delta }_r{H}_{298}^o={\Delta }_f{H}_{298}^o\left(CaO\right(s\left)\right)$$+{\Delta }_f{H}_{298}^o\left(C{O}_2\right(g\left)\right)$$-{\Delta }_f{H}_{298}^o\left(CaC{O}_3\right(s\left)\right)$

(-635) + (-393,5) – (-1207) = +178,5 (kJ)

Câu 3: Cho phản ứng sau:

C(graphite) + O₂(g) → CO₂(g)                     

Biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng trên là (Biết nhiệt enthalpy tạo thành chuẩn (kJ/mol) của CO₂ là -393,5).

A. +393,5 kJ.

B. +1966,5 kJ.

C. -393,5 kJ.

D. -1966,5 kJ.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

${\Delta }_r{H}_{298}^o={\Delta }_f{H}_{298}^o\left(C{O}_2\right(g\left)\right)$$-{\Delta }_f{H}_{298}^o\left(C\right(graphite\left)\right)$$-{\Delta }_f{H}_{298}^o\left(O_2\right(g\left)\right)$

= (-393,5) – 0 – 0 = - 393,5 (kJ)

Câu 4: Cho phản ứng đốt cháy ethane:

C₂H₆ (g) + $\frac{7}{2}$O₂ (g) $\stackrel{t^o}{\to }$ 2CO₂ (g) + 3H₂O (l)   

Biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng đốt cháy ethane là

Biết:

Chất	C2H6 (g)	O2 (g)	CO2 (g)	H2O (l)
${\Delta }_f{H}_{298}^0$(kJmol-1)	-87,1	0	-393,5	-285,8

A. - 1559,7 (kJ).

B. +1559,7 (kJ).

C. - 1644,4 (kJ).

D. +1644,4 (kJ).

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

Tổng nhiệt tạo thành các chất đầu là:

$\sum {\Delta }_f{H}_{298}^o\left(c\text{d}\right)={\Delta }_f{H}_{298}^o\left(C_2{H}_6\right(g\left)\right).1$ $+{\Delta }_f{H}_{298}^o\left(O_2\right(g\left)\right).\frac{7}{2}$= (-84,7.1) + 0.$\frac{7}{2}$= - 84,7 (kJ)

Tổng nhiệt tạo thành các chất sản phẩm là:

$\sum {\Delta }_f{H}_{298}^o\left(sp\right)={\Delta }_f{H}_{298}^o\left(C{O}_2\right(g\left)\right).2+{\Delta }_f{H}_{298}^o\left(H_{2}O\right(l\left)\right).3$

= (-393,5.2) + (-285,8.3) = - 1644,4 (kJ)

⇒ Biến thiên enthalpy của phản ứng:

${\Delta }_r{H}_{298}^o=\sum {\Delta }_f{H}_{298}^o\left(sp\right)-\sum {\Delta }_f{H}_{298}^o\left(cd\right)$= - 1559,7 (kJ)

Câu 5: Cho phản ứng sau:

$CO\left(g\right)+ \frac{1}{2}{O}_2\left(g\right)\to C{O}_2\left(g\right){\Delta }_r{H}_{298}^o=-283,0kJ$

Biết nhiệt tạo thành chuẩn của CO₂: ${\Delta }_r{H}_{298}^o\left(C{O}_2\left(g\right)\right)=–393,5kJ/mol.$ 

Nhiệt tạo thành chuẩn của CO là

A. –110,5 kJ/mol.

B. +110,5 kJ/mol.

C. –141,5 kJ/mol.

D. –221,0 kJ/mol.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

${\Delta }_r{H}_{298}^o={\Delta }_f{H}_{298}^o\left(C{O}_2\left(g\right)\right).1$ $-[1.{\Delta }_f{H}_{298}^o\left(CO\left(g\right)\right)+\frac{1}{2}.{\Delta }_f{H}_{298}^o\left(O_2\left(g\right)\right)\text{]}$

⇒ - 283 = - 393,5.1 – $\text{[}{\Delta }_f{H}_{298}^o\left(CO\left(g\right)\right)+0.\frac{1}{2}\text{]}$

⇒ ${\Delta }_f{H}_{298}^o\left(CO\left(g\right)\right)=-110,5kJ$

Câu 6: Cho phản ứng nhiệt nhôm sau:

2Al(s) + Fe₂O₃(s) $\stackrel{t°}{\to }$ 2Fe(s) + Al₂O₃(s)

Biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng nhiệt nhôm là

Biết:

Chất	Al (s)	Fe2O3 (s)	Fe (s)	Al2O3 (s)
${\Delta }_f{H}_{298}^0$(kJmol-1)	0	-825,5	0	-1676,0

A. +850,5 kJ.

B. - 850,5 kJ.

C. -839 kJ.

D. +839 kJ.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

2Al(s) + Fe₂O₃(s) $\stackrel{t°}{\to }$ 2Fe(s) + Al₂O₃(s)

${\Delta }_r{H}_{298}^0=2.{\Delta }_f{H}_{298}^0\left(Fe\right(s\left)\right)$ $+{\Delta }_f{H}_{298}^0\left(A{l}_2{O}_3\right(s\left)\right)$ $-2.{\Delta }_f{H}_{298}^0\left(Al\right(s\left)\right)$ $-{\Delta }_f{H}_{298}^0\left(F{e}_2{O}_3\right(s\left)\right)$

 = 2.0 + (-1676,00) – 2.0 – (-825,5) = -850,5 kJ.

Câu 7: Cho phản ứng hóa học sau:

$C_2{H}_4\left(g\right)+H_{2}O\left(l\right)\to C_2{H}_{5}OH\left(l\right)$

Biết:

Nhận xét nào sau đây là đúng?

A. Phản ứng tỏa nhiệt.

B. Phản ứng thu nhiệt.

C. Biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng lớn hơn 0.

D. Biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng bằng 0.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

Lời giải:

Biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng:

${\Delta }_r{H}_{298}^0={\Delta }_f{H}_{298}^0\left(C_2{H}_{5}OH\right)$ $-{\Delta }_f{H}_{298}^0\left(C_2{H}_4\right)-{\Delta }_f{H}_{298}^0\left(H_{2}O\right)$

= - 277,63 - (+52,47) - (-285,84) = -44,26 kJ

Do ${\Delta }_r{H}_{298}^0<0$ nên phản ứng toả nhiệt.

Câu 8: Cho phản ứng xảy ra trong quá trình luyện gang như sau:

Fe₂O₃(s) + 3CO(g) → 2Fe(s) + 3CO₂(g)        (1)

Biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng là

Biết:

Chất	CO (s)	Fe2O3 (s)	Fe (s)	CO2 (g)
${\Delta }_f{H}_{298}^0$(kJmol-1)	-110,5	-824,2	0	-393,5

A. +24,8 kJ.

B. -24,8 kJ.

C. +28,4 kJ.

D. -28,4 kJ.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng:

${\Delta }_r{H}_{298}^0=3\times {\Delta }_f{H}_{298}^0\left(C{O}_2\right(g\left)\right)$ $+2\times {\Delta }_f{H}_{298}^0\left(Fe\right(s\left)\right)$$-3\times {\Delta }_f{H}_{298}^0\left(CO\right(g\left)\right)$$-{\Delta }_f{H}_{298}^0\left(F{e}_2{O}_3\right(s\left)\right)$

$=3\times (-393,5)+2\times 0-3\times (-110,5)-(-824,2)=-24,8\left(kJ\right).$

Câu 9: Muối ammonium bicarbonate (NH₄HCO₃) được sử dụng làm bột nở, giúp cho bánh nở to, xốp và mềm. Dựa vào phản ứng và các dữ kiện sau hãy lựa chọn cách bảo quản ammonium bicarbonate đúng?

NH₄HCO₃ (s) $\to$ NH₃ (g) + CO₂ (g) + H₂O (g)

Chất	NH4HCO3 (s)	NH3 (g)	CO2 (g)	H2O (g)
${\Delta }_f{H}_{298}^0$(kJmol-1)	–849,40	–46,11	–393,51	–241,82

A. Bảo quản nơi thoáng mát, khô ráo, có nhiệt độ cao, nhiều ánh nắng Mặt Trời.

B. Bảo quản nơi thoáng mát, khô ráo, nhiều ánh sáng Mặt Trời.

C. Bảo quản nơi thoáng mát, tránh ánh sáng Mặt Trời và tránh nhiệt độ cao.

D. Bảo quản nơi kín gió, có ánh sáng Mặt Trời.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

${\Delta }_r{H}_{298}^0={\Delta }_f{H}_{298}^0\left(N{H}_3\right(g\left)\right)$ $+{\Delta }_f{H}_{298}^0\left(C{O}_2\right(g\left)\right)$$+{\Delta }_f{H}_{298}^0\left(H_{2}O\right(g\left)\right)$$-{\Delta }_f{H}_{298}^0\left(N{H}_{4}HC{O}_3\right(s\left)\right)$

= –46,11– 393,51– 241,82 – (–849,40) = 167,96 kJ > 0.

Phản ứng trên là phản ứng thu nhiệt, do vậy ở nơi có nhiệt độ cao (hay tiếp xúc trực tiếp ánh sáng mặt trời) bột nở sẽ có thể bị phân hủy tạo thành các khí.

Do đó cách bảo quản bột nở: Bảo quản nơi thoáng mát, tránh ánh sáng Mặt Trời và tránh nhiệt độ cao.

Câu 10: Muối ammonium chloride rắn khi hòa vào nước cất sẽ xảy ra phản ứng:

              NH₄Cl (s) → NH₄Cl (aq)

Biết enthalpy tạo thành chuẩn của NH₄Cl (s) và NH₄Cl (aq) lần lượt là –314,43 kJ mol^-1 và –299,67 kJ mol^-1. Biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng là

A. +14,76 kJ.

B. -14,76 kJ.

C. - 614,1 kJ.

D. + 614,1 kJ.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

Biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng:

${\Delta }_r{H}_{298}^0={\Delta }_f{H}_{298}^0\left(N{H}_{4}Cl\right(aq\left)\right)-{\Delta }_f{H}_{298}^0\left(N{H}_{4}Cl\right(s\left)\right)$ = –299,67 + 314,43 = 14,76 kJ.

(199k) Xem Khóa học Hóa 10 KNTTXem Khóa học Hóa 10 CDXem Khóa học Hóa 10 CTST

Xem thêm các bài viết về công thức Hóa học 10 hay, chi tiết khác:

• Công thức tính số oxi hóa

• Công thức bảo toàn electron

• Công thức tính biến thiên enthalpy chuẩn theo năng lượng liên kết

• Công thức tính tốc độ trung bình của phản ứng

• Công thức tính tốc độ tức thời của phản ứng hay công thức định luật tác dụng khối lượng

• Công thức tính hệ số nhiệt van't hoff

---