CHUYÊN ĐỀ5.NHIỆT HÓA HỌC VÀ NHIỆT ĐỘNG HỌCA. LÍ THUYẾT CƠ BẢN VÀ NÂNG CAOI. NHIỆT HÓA HỌC1. Nhiệt phản ứng [kí hiệu H, đọc là entanpi]Trong phản ứng hóa học, vì tổng năng lượng của các chất tham gia và các chất tạo thành không bằngnhau, nghĩa là có sự biến đổi năng lượng. Sự biến đổi năng lượng [tỏa ra hoặc hấp thụ] được thể hiệndưới dạng nhiệt năng, quang năng hoặc điện năng, trong đó nhiệt năng đóng vai trò quan trọng nhất.Nhiệt phản ứng là nhiệt lượng tỏa ra hay hấp thụ trong một phản ứng hoá học. Phản ứng tỏa nhiệt H < 0,phản ứng thu nhiệt H > 0. Theo định luật bảo toàn năng lượng, nếu tổng năng lượng của các chất thamgia phản ứng lớn hơn tổng năng lượng của các chất tạo thành [sản phẩm] thì phản ứng tỏa nhiệt và ngượclại. Ví dụ:H 2 [k] 1/ 2O 2 [k] � H 2 O[k] H 241,8kJ.mol 1 [tỏa nhiệt]Chiều ngược lại là chiêu thụ nhiệt.H 2 [k] 1/ 2O 2 [k] � H 2 O[k] H 241,8KJ �mol 12. Năng lượng liên kếtNăng lượng liên kết là năng lượng cần thiết để phá vỡ một liên kết hóa học giữa hai nguyên tử thànhcác nguyên tử riêng lẻ ở trong pha khí, Năng lượng tạo thành liên kết có trị số bằng năng lượng phá vỡliên kết nhưng trái dấu. Đối với phân tử có nhiều liên kết giống nhau [ví dụ như CH có 4 liên kết C-H] thìnăng lượng liên kết được lấy giá trị trung bình.Như chúng ta đã biết, bản chất của phản ứng hóa học là sự phá vỡ các liên kết cũ của các chất thamgia phản ứng và sự tạo thành các liên kết mới của sản phẩm phản ứng. Như vậy, phản ứng sẽ giải phóngnăng lượng [tỏa nhiệt] nếu tổng năng lượng tạo thành các liên kết mới lớn hơn tổng năng lượng phá vỡcác liên kết cũ.Do đó H của phản ứng:aA bB � cC dDđược tính theo công thức:H aH A bH B cH C dH DTrong đó HA, HB là tổng năng lượng tất cả các liên kết trong A, B, còn HC, HD] là tổng nănglượng tất cả các liên kết trong C, D.Ví dụ: Thực nghiệm cho biết năng lượng liên kết, kí hiệu là E, [theo kJ.mol/l] của mộtsố liên kết như sau:Liên kếtO-H [ancol]C=O [RCHO]E437,6705,2Liên kếtC-0 [ancol]C-C [RCHO]E332,8350,30a] Tính nhiệt phản ứng [ H pư] của phản ứng:CH 2 [CHO] 2 2H 2 � CH 2 CH 2OH 2C-H [ankan]412,6C-H [RCHO]415,5C-C [ankan]331,5H-H430,5[1]b] H 0 pư tính được ở trên liên hệ như thế nào với độ bền của liên kết hóa học trong chất tham gia và sảnphẩm của phản ứng [1]?Giảia] Phương trình phản ứng:Trang 1mnijH 0pu �vi E i �v j E ji là liên kết thứ trong chất đầu; vi là số mol liên kết ij là liên kết thứ j trong chất cuối; vj là số mol liên kết jH 0 pưVậy 2ECO= 2EC=O 2E H H 2E C H[RCHO] 2E C-H[Ankan] +2E C-C[RCHO] - 2E O-H +6E C-H[Ankan] +2E C-C[Ankan] = [2.705,2 + 2.430,5 + 2.415,5 + 2.412,6 + 2.350,3] - [2.332,8 + 2.437,6 + 6.412,6 + 2.331,5]=2[705,2 + 430,5 + 415,5 + 350,3] - 2[332,8 + 437,6 + 2.412,6 + 331,5]=-51,2 [kJ]b] Phản ứng tỏa nhiệt vì tổng năng lượng cần thiết để phá hủy các liên kết ở cácphân tử chất đầu nhỏ hơn tông năng lượng tỏa ra khi hình thành các liên kết ởphân tử chất cuối.3. Nhiệt tạo thànhNhiệt tạo thành của một chất là nhiệt lượng tỏa ra hay hấp thụ trong phản ứng tạo thành 1 mol chấtđó từ các đơn chất.Ví dụ 1: Ở P = 1atm, T = 298K1C[graphit ] 2H 2 [k] � CH 4 [k]ΔH 74,5kJ.molN 2 [k] 3H 2 [k] � 2NH3 [k]ΔHS[r] O 2 [k] � SO 2 [k]ΔH46, 2kJ.mol296,8kJ.mol11Đối với phản ứng hóa học thì nhiệt phản ứng ΔH bằng tổng nhiệt tạo thành của sản phẩm trừ tổng nhiệttạo thành của các chất tham gia:ΔH = ΔH [sản phẩm] - ΔH [tham gia]Vi dụ 2: Tính API của các phản ứng sau:7a] C 2 H 6 [k] O2 [k] � 2CO 2 [k] 3H 2 O[k]2xt.t 05b] 2NH 3 [k] O 2 [k] � 2NO[k] 3H 2O[k]2Giải7a] C 2 H 6 [k] O 2 [k] � 2CO 2 [k] 3H 2O[k]2Ta có:7ΔH ΔH [sp] ΔH [tg] 2ΔHCO2 3ΔH H 2 O - ΔH C2H6 ΔHO22= 2.[-393,5] + 3.[-241,8] - [-84,7] - 3,5.0 = - 1427,7 kJoxt ,tb] 4NH 3 [k] + 5O 2 [k] ���� 4NO[k] + 6H 2O[k]Tương tự ta cũng có:ΔH = ΔH[sp] - ΔH [tg] = 4ΔH NO + 6ΔH H2O - 4ΔH NH3 - 5ΔH O2= 4.90,3 + 6.[-241,8] - 4.[-46,2] - 5.0 = -904,8 kJChú ý: - Bảng nhiệt tạo thành của một số chất ở điều kiện chuẩn [kJ.mol-1] [1 atm, 25°C].Trang 2ChấtNH3[k]SO2[k]SO3[k]CO[k]CO2[k]H2O[k]H2O[l]NO[k]oH-46,2-296,8-395,7-110,5-393,5-241,8-285,8+90,3ChấtNO2[k]C2H4[k]C2H6[k]C2H2[k]C6H6[k]CH4[k]H2SO4[l] NaOH[r]o+90,3+52,3-84,7+226,8-48,6-74,5-814,0-425,6H- Tất cả các đơn chất và nguyên tố bền đều có nhiệt tạo thành bằng 0.Ví dụ 3: Đốt cháy một lượng xác định C2H5OH [l] ở P = const = 1 atm và 273K trong sự có mặt của 22,4dm3 oxi toả ra 343 kJ:- Tính số mol C2H5OH đã dùng, biết rằng sau phản ứng còn lại 5,6 dm 3 oxi ở điều kiện chuẩn [273Kvà 1 atm];- Tính nhiệt cháy chuẩn của C2H5OH ở 273K- Ở 273K nhiệt cháy chuẩn của axit axetic là - 874,5 kJ.mol-1.0Tính ΔH 273 của phản ứng:C2 H5OH[l ] O2 [k] � CH3COOH[l ] H 2O[l ]Giảin O2 phản ứng =22, 4 5, 6= 0,75 mol22, 4C 2 H5 OH[l ] 3O 2 [k] � 2CO 2 [k] 3H 2 O[l ]0, 25 � 0, 75� H 0223,c C2 H 5OH[l ] 1x[343] 1372kJ �mol 10, 25C2 H5OH[l ] O2 [k] � CH 3COOH[l ] H 2O[l ]Vì nhiệt cháy của O 2 và H 2 O ở 273K bằng không nên:� H 0273 H 0273,c C2 H5 OH[l ] H 0273,c CH 3COOH[l ] = -1372 - [-874,5] = - 497,5 kJ.mol-1Chú ý:[1] Nhiệt sinh chuẩn của một chất: Là nhiệt phản ứng tạo thành 1 mol chất đó từ các đơn chất trongđiều kiện các chất tham gia phản ứng và sản phẩm của phản ứng phải là nguyên chất ở 1 atm và giữ0nguyên P, T, thường T = 298K và được kí hiệu H 298.s .01Ví dụ: H 298,s CO2 393.51kJ.mol . Nó là nhiệt của phản ứng sau ở 25°C khi PO2 PCO2 1atmCgr + O2[k] + CO2[k]- Từ định nghĩa trên ta suy ra rằng nhiệt sinh chuẩn của đơn chất bền bằng không.000- H 298 phản ứng = H 298,s [sản phẩm] - H 298,s [tham gia][2] Nhiệt cháy chuẩn của một chất: Là nhiệt phản ứng đốt cháy hoàn toàn 1 mol chất đó bằng oxi tạothành các oxit bền với hoá trị cao nhất của các nguyên tố khi các chất trong phản ứng đều nguyên chất ở P0= 1 atm và giữ áp suất và nhiệt độ không đổi, thường T = 298K và được kí hiệu là H 298,c .01Ví dụ: H 298,c CH 4 890,34kJ.mol ứng với nhiệt phản ứng sau ở 25oC và PCH 4 = PO2 = PCO2 = 1atmCH 4 [k] 2O 2 [k] � CO 2 [k] 2H 2O[l ]000- H 298 phản ứng = H 298.c [tham gia] - H 298,c [sản phẩm][3] Điều kiện chuẩn của một phản ứng: Các chất trong phản ứng phải là nguyên chất ở P = 1atm, nếu làchất tan trong dung dịch thì nồng độ mol của nó [hoặc ion] là 1 M và phản ứng phải tiến hành ở áp suấtkhông đổi [hoặc thể tích không đổi] và T = const, thường thì T = 298K. Trong trường hợp này nhiệt phản0ứng được kí hiệu là H 298 .Trang 3Ví dụ: CH 4 [k ] CO 2 [ k ] � 2CO[ k ] 2H 2 [ k ]- Điều kiện chuẩn của phản ứng này là PCH4 = PCO2 = PCO = PH 2 = 1atm và duy trì áp suất và nhiệt độkhông đổi.4. Định luật Hess [Hexơ]Nhiệt phản ứng [biến thiên H] của một phản ứng hóa học chỉ phụ thuộc vào trạng thái đầu và trạngthái cuối của các chất, không phụ thuộc vào các giai đoạn trung gian của quá trình, nghĩa là vào conđường đi tới sản phẩm cuối cùng. Chẳng hạn, xét phản ứng sau đây thực hiện bằng 2 con đường:H 2n1 A n2 B ��� T2 � n3C n4 DHaHbH1[T1 ]n1A n 2 B ���� n 3C n 4 DTheo định luật Hess ta có: ΔH 2 ΔH a ΔH1 ΔH bPhương trình phản ứng có viết kèm theo nhiệt phản ứng gọi là phương trình nhiệt hóa học.Ví dụ 1: Tính nhiệt của phản ứng đốt cháy metan:CH 4 [k] 2O 2 [k] � CO 2 [k] 2H 2O[k]ΔH ?GiảiTa có thể viết:1x CH 4 [k] � C[graphit] 2H 2 [k]ΔH1 74,5kJ1x C[graphit] O 2 [k] � CO 2 [k]ΔH12x H 2 [k] O 2 [k] � H 2O[l ]ΔH2393,5kJ23285,8kJCH 4 [k] 2O 2 [k] � CO 2 [k] 2H 2O[l ]� ΔH = ΔH1 + ΔH 2 + ΔH3 = -890,6kJVí dụ 2: Ở 25°C phản ứng sau: 2H 2 [k] O2 [k] � 2H 2O[h]toả ra một nhiệt lượng là 483,66 kJ trong điều kiện áp suất riêng phần của mỗi khí trong phản ứngbằng 1 atm và phản ứng thực hiện ở áp suất là hằng số. Nhiệt bay hơi của nước lỏng ở 25°C và 1 atm là44,01 kJ.mol-1- Tính nhiệt sinh chuẩn của H2O [h] và H2O [l] ở 25°c- Tính nhiệt lượng toả ra khi dùng 6 gam H2 để phản ứng tạo thành H2O [l]GiảiĐiều kiện chuẩn của sự tạo thành 1 mol H2O [h] từ các đơn chất bền ở T = const làPH2 = PO2 = PH2O[h] = 1atm- Vậy nhiệt sinh chuẩn của H2O [h] ở 25oC là:483, 66ΔH 0298, = - 241,83 kJ.mol-12- Nhiệt sinh chuẩn của H2O [l] ở 25oC là:1ΔH oH 2 [k] O 2 [k] ���� H 2O[l ]2Trang 4ΔH10ΔH 02H 2 O[h]Theo định luật Hess:ΔH 0 ΔH10 ΔH 02 241,83 [44, 01] 285,84kJ.mol 1� ΔH 0298,s H 2 O 285,84kJ.mol 1- Nhiệt lượng toả ra khi 6 gam H2 phản ứng với O2 ở điều kiện chuẩn và 25°C tạo thành H2O [l] là6ΔH 0298 x[285,84] 857,52kJ2Chú ý: Ở P = const khi một chất nguyên chất chuyển pha [đông đặc, nóng chảy, sôi, hoá lỏng, thăng hoa,chuyển dạng tinh thể] thì trong suốt quá trình chuyển pha nhiệt độ là không đổi. Nhiệt lượng trao đổi vớimột trường khi 1 mol chất chuyển pha được gọi là nhiệt chuyển pha.5. Các hệ quả của định luật Hess- Nhiệt phản ứng của phản ứng thuận bằng phản ứng của phản ứng nghịch nhưng ngược dấu.- Nhiệt phản ứng của một phản ứng bằng tổng nhiệt sinh của các chất sản phẩm trừ đi tổng nhiệt sinh củacác chất tham gia phản ứng.ΔH ΣΔH s [sản phẩm] - ΣΔH s [tham gia]- Nhiệt phản ứng của một phản ứng bằng tổng nhiệt cháy của các chất tham gia phản ứng trừ đi tổng nhiệtcháy của các sản phẩm phản ứng.ΔH ΣΔH c [tham gia] - ΣΔH c [sản phẩm]Ví dụ: Tính nhiệt của phản ứng sau ở 25oC và áp suất của các chất đều không đổi và bằng 1 atm:0Biết ΔH 298,c của C2H2, H2 và C2H6 lần lượt là:0Ta có: ΔH 298- 1299,63; - 285,84; - 1559,88 kJ.mol-1Giải000 ΔH 298,c C2 H 2 2ΔH 298,c H 2 ΔH 298,c C2 H6 = - 1299,63 - 2.285,84 - [-1559,88] = -311,43 kJII. NHIỆT ĐỘNG HỌC1. Nguyên lí thứ nhất của nhiệt động học"Năng lượng không tự sinh ra hoặc tự mất đi mà chỉ có thể biến đổi từ một dạng này thành một dạngkhác". Có thể phát biểu nguyên lí thứ nhất theo cách khác: "Năng lượng của một hệ cô lập với môitrường xung quanh là một hằng số".Sự trao đổi năng lượng của hệ với môi trường xung quanh có thể thực hiện bằng hai con đường: hệnhận một lượng nhiệt [+Q] của môi trường bên ngoài và thực hiện một công [-A] hoặc hệ nhận một công[+A] từ môi trường bên ngoài và tỏa ra một lượng nhiệt [-2]. Như vậy sự biến đổi năng lượng của hệ[AE] được biểu diễn dưới dạng biểu thức toán học:E = Q + AĐây là dạng toán học của nguyên lí thứ nhất nhiệt động học.2. Nội năng, UNội năng U của một hệ là tổng động năng và thế năng của tất cả các hạt vi mô trong hệ [phân tử,nguyên tử, electron, hạt nhân, dao động, quay, tịnh tiến,...] Ta không thể đo được giá trị tuyệt đối của nộinăng, nhưng có thể biết được sự biến đổi nội năng của hệ nhờ nhiệt và công mà hệ trao đổi với môitrường xung quanh. Một hệ được xác định bởi những tính chất đặc trưng là: thành phần, nhiệt độ, áp suấtvà thể tích.Nội năng U là một hàm trạng thái, tức là nội năng chỉ phụ thuộc vào trạng thái của hệ không phụthuộc vào hệ đó được hình thành như thế nào.Trang 5Ví dụ: Khi đun nóng pittong [truyền nhiệt cho CO2, làm tăng động năng của khí tức tăng nội năngU], khí giãn nở và đầy pittong từ trạng thái 1 đến trạng thái 2 [hình bên] thì dừng lại [cân bằng áp suấttrong và ngoài pittong]. Gọi Q là lượng nhiệt hệ hấp thụ:A = P[V2 – V1] = PVTa có độ biến thiên nội năng:ΔU U 2 U1 Q A Q PΔVTrong trường hợp thể tích của hệ không đổi [gọi là đẳng tích] thìΔU Q VVậy nhiệt đẳng tích là một hàm trạng thái nghĩa là nó chỉ phụ thuộc vào trạng thái đầu và trạng tháicuối.3. Entanpi, HĐa số các phản ứng hóa học xảy ra ở áp suất không đổi [ví dụ như áp suất khí quyển], thì biểu thứcvề lượng nhiệt mà hệ hấp thụ QP trở thành:QΔUPΔVU PV PVP 2 2U11Đặt H = U + PV thìQ p H 2 HΔH1 H được gọi là entanpi, nó là một hàm trạng thái vì U và PV là hàm trạng thái.H là sự biến thiên entanpi của hệ.4. Phản ứng toả nhiệt hay thu nhiệt- Phản ứng nhường nhiệt cho môi trường gọi là phản ứng toả nhiệt, khi đó:ΔH Q p 0 hoặc ΔU Qv 0- Phản ứng nhận nhiệt của một trường gọi là phản ứng thu nhiệt, nghĩa là:ΔH Q p 0 hoặc ΔU Q v 05. Quan hệ giữa Qp và QvΔ[U PV] ΔU PΔVTa có: QΔHp Q ΔnRTv [11]Trong đó: n bằng số mol khí ở vế 2 của phản ứng trừ đi số mol khí ở vế 1 của phản ứng [các khí đềuđược coi là khí lí tưởng].Khi n = 0 thì H = UNếu Qp và Qv tính bằng jun thì R = 8,314 J.K-1.mol-16. Nhiệt dung mol CNhiệt lượng cần thiết để nâng nhiệt độ của 1 mol lên 1K và trong quá trình này không có sự biến đổitrạng thái [như nóng chảy, sôi, .v..v....]. Để nâng nhiệt độ 1 mol chất từ T 1 đến T2 cần một nhiệt lượng Qthì nhiệt dung mol trung bình của chất đó trong khoảng từ T1 đến T2 là:QQCT2 TΔT1Trang 6Khi T > 0 thì nhiệt dung mol thực:QCdTĐơn vị của nhiệt dung mol C thường J.mol-1.K-1- Nhiệt dung mol đẳng áp Cp: quá trình thực hiện ở P = constT2C�dTpdH Cp dTΔH�TlNếu trong khoảng nhiệt độ từ T1 đến T2, mà Cp không thay đổi thì:ΔHΔH C P T2 T1 � C P T2 T1- Nhiệt dung mol đẳng tích Cv: quá trình thực hiện ở V = constT2C�dTvdU C v dTΔU�T1Nếu trong khoảng nhiệt độ từ T1 đến T2 mà Cv, không thay đổi thì:ΔUΔU C V T2 T1 � C V T2 T1Trong hệ SI, đơn vị nhiệt dung mol là J.K-17. Sự phụ thuộc của hiệu ứng nhiệt vào nhiệt độ. Định luật KirchhoffXét phản ứng sau đây thực hiện bằng 2 con đường:H 2n1A n 2 B ���� n 3C n 4 D[T2 ]HaHbH1n1A n 2 B ���� n 3C n 4 D[T1 ]Theo định luật Hess ta có: ΔH 2 ΔH a ΔH1 ΔH bT1T2n1CpA n 2 CPH dT �n1CPA n 2 CPB dTMặt khác: ΔH a �TT2T21ΔH b �n 3CPC n 4 C PD dTT1T2T2� ΔH ΔH1 �n 3CpC n 4CPD dT �n1C PA n 2C PH dTT1T2T1T2 ΔH1 �n3C pc n4C PD n1C PA n2C PB dT ΔH1 �ΔC p dTT1T1Đây là công thức định luật Kirchhoff.Thường ΔH1 được xác định ở điều kiện chuẩn và 298K nên:TΔH T ΔH 0298 �ΔCp dT298Ở đây: ΔC p ΣC p [sản phẩm] - ΣC p [tham gia]8. Nhiệt chuyển pha [nhiệt biến đổi trạng thái]Ở P = const khi một chất nguyên chất chuyển pha [đông đặc, nóng chảy, sôi, hoá lỏng, thăng hoa,chuyển dạng tinh thể] thì trong suốt quá trình chuyển pha nhiệt độ là không đổi. Nhiệt lượng trao đổi vớimột trường khi 1 mol chất chuyển pha được gọi là nhiệt chuyển pha.Ví dụ: Ở 25°C nhiệt thăng hoa của iot là 62,3 kJ/mol. Entanpi chuẩn trong sự hình thành HI [k] là24,7 kJ/mol. Tính biến thiên entanpi ứng với sự hình thành HI [k] từ iot với hidro ở thể khí ở 225°C, biếtrằng khoảng nhiệt độ từ 25°C đến 225°C nhiệt dung trung bình của các chất như sau:ChấtH2[k]I2[k]HI[k]CP[J/mol]29,0833,5629,87Trang 7Giải110H 2 [k] I 2 [r] � HI[k]ΔH 298 24,7kJ.mol 122I 2 [r] � I 2 [k]ΔH 0298 62,3kJ.mol 1Lấy phương trình [2] chia đôi rồi lấy [1] trừ đi, ta được:11H 2 [k] I 2 [k] � HI[k]ΔH 0298 6, 45kJ �mol 122Từ phương trình Kirchhoff ta có:[1][2][3]498ΔH 0498 ΔH 0298 �ΔCp dT ΔH 0298 ΔC P [498 298]29811��� ΔH 0498 6, 45.103 �29,87 .29,08 .33,56 �200 6740J.mol 122��9. Entropi, SNguyên lí bảo toàn năng lượng với sự xuất hiện các hàm nội năng U và entanpi H mới chỉ thiết lậpđược mối tương quan giữa nhiệt và công cũng như sự tính hai đại lượng này trong các quá trình hóa học.Tuy nhiên trong thực tế người ta lại có vấn đề về khả năng diễn biến của quá trình trong những điều kiệnđã cho về nhiệt độ và áp suất. Để giải quyết vấn đề này người ta phải sử dụng hàm số mới đó là hàmentropi, kí hiệu bằng chữ S và được định nghĩa như sau:� Q �dS � �[1]�T �tnĐối với quá trình thuận nghịch [tn], hữu hạn giữa hai trạng thái 1 và 2, phương trình [1] có dạng:2�Q �ΔS S 2 S1 �[2]��1�T �tnNếu quá trình thuận nghịch từ 1 đến 2 là đẳng nhiệt thì [2] trở thành:QΔST [3]TĐối với quá trình thuận nghịch đoạn nhiệt [ Q 0] thì dS = 0 và do đó ΔS 0 . Nếu sự chuyển hóa từ [1]đến [2] là không thuận nghịch thì� Q �dS � �[4]�T �ktnĐối với quá trình đẳng nhiệt không thuận nghịch thì:�Q �ΔS � �[5]�T �ktnTừ [1] và [4] ta có biểu thức toán tổng quát đối với nguyên lý II của nhiệt động lực học:QdS �[6]TKhi hệ nhiệt động được gộp với môi trường xung quanh làm thành một hệ cô lập thì:Shệ cô lập = [Shệ nhiệt động + Smôi trường] 0Nếu trong hệ cô lập chỉ diễn ra quá trình thuận nghịch thì:Shệ cô lập = 0 S = constNếu trong hệ cô lập chỉ diễn ra quá trình không thuận nghịch thì Shệ cô lập > 0, nghĩa là S2 > S1.Về ý nghĩa vật lí, entropi S đặc trưng cho tính hỗn loạn của hệ nhiệt động. S trong một số quá trình: P = const:T2ΔS �C p dlnTT1Trang 8Khi Cp là một hằng số thì:TΔS Cp ln 2T1[7] V = const:T2ΔS �C v dlnT C v lnT1T2T1[8][Cv là hằng số trong khoảng T1, T2] AS của khí lí tưởng: Đối với n mol khí lý tưởng thì:VTΔS nR ln 2 nC v ln 2 với CV const V1T1[9]Hoặc:ΔS nR lnP1T nC p ln 2 với CP const [10]P2T1S của phản ứng hóa học:S phản ứng = ΣS sản phẩm - ΣS tham giaỞ điều kiện chuẩn:oSo phản ứng = ΣSsản phẩmo- ΣS tham giaVí dụ 1: Tính S trong quá trình:a] Dãn nở đẳng nhiệt 2 mol khí lý tưởng từ 1,2 lít đến 2,2 lít.b] Đun nóng 100 gam nước từ 10°C đến 20°C ở P = const, biết Cp của nước bằng 75,3 J.K-1 mol-1.c] Trộn 5 gam nước đá ở 0°C với 30 gam nước ở 40°C trong một hệ cô lập. Nhiệt nóng chảy của nước đábằng 334,4 J.gam-1 , tỉ nhiệt của nước bằng 4,18 J.K.gam-1.Giảia] Áp dụng công thức [9] trong điều kiện T= const, đối với 2 mol khí:2, 2S = 2.8,314.ln= 10,07 J.K-11, 2b] Áp dụng công thức:ΔS nC p lnT2 100273 20�75,3ln 14,52J �K 1T1 18273 10c] Gọi t là nhiệt độ lúc cân bằng sau khi pha trộn. Ta có:5.334, 4 5.4,18t 30.4,18[40 t ] � t 22,850 CGọi ΔS1 là độ tăng entropi trong sự chuyển hóa 5 gam nước đá từ 0°C thành nước lỏng ở 22,85°C. Tacó:5.334, 4273 22,85 5.4,18.ln 7,80J.K 1273273Gọi ΔS2 là độ giảm entropi trong sự chuyển hóa 30 gam nước lỏng từ 40°C thành nước lỏng ở 22,85°C.Ta có:273 22,85ΔS 2 30.4,18.ln 7, 06J.K 1273 40S trong sự trộn bằng tổng S1 và S2:ΔS1 ΔS ΔS1 ΔS2 7,80 7, 06 0, 74J.K 1Ví dụ 2: Tính AS trong quá trình khuếch tán vào nhau của 0,5 mol khí N 2 và 0,5 mol khí O2. Ở trạng tháinguyên chất mỗi chất khí ở cùng điều kiện về nhiệt độ, áp suất và thể tích.GiảiTrang 9Sự khuếch tán của hai khí làm tăng gấp hai lần thể tích ở T= const, do đó:V2ΔSO2 nRln 2 0,5.8,314.ln 2,88J.K 1V11ΔSN2 nR lnV22 0,5.8,314.ln 2,88J.K 1V11Vậy:ΔS 2.2,88 5, 76J.K 1Fe2O3Ckim cươngCgraphitI2PtrắngShình thoiFeNaBrNaClCaCO3CaOH2OBảng giá trị entropi của một số chất ở điều kiện tiêu chuẩn. So ở 25oC[JK-1 mol-1]RắnLỏngKhíH 2ONH 387,470,1CH3OHH 2S2,4126,8C 2 H5OH5,8160,7COCH3COOH116,1159,8CO241,1Hg75,9H232,0CCl4216,4N227,3Br2152,2Cl287,2HNO3155,6O272,5O392,9HCl38,1CH439,3H2O192,7205,6197,6213,7130,6191,5223,0205,0238,8186,886,1188,7Ví dụ 3: Tính độ biến thiên entropi của các phản ứng sau ở điều kiện chuẩn:a] CH 4 [k] 2O 2 [k] � CO 2 [k] 2H 2O[k]xt ,t 0��� 2NH 3 [k]b] N 2 [k] 3H 2 [k] ���otc] H 2 [k] Cl 2 [k] ��� 2HCl[k]Giảia] CH 4 [k] 2O 2 [k] � CO 2 [k] 2H 2O[k]0ΔS0 SCO 2S0H2O S0CH4 2SO0 2 213, 7 2.188, 7 [86,1 2.205] 95JK 12xt ,t 0��� 2NH 3 [k]b] N 2 [k] 3H 2 [k] ���ΔS0 2S0NII3 3S0H2 S0N2 2.192, 7 [3.130, 6 191,5] 197,9JK 1Biểu thức định lượng giữa năng lượng dưới dạng nhiệt của hệ truyền cho môi trường xung quanh ởáp suất không đổi và độ tăng entropi của môi trường xung quanh là:ΔH hệSmôi trường xung quanh = TVí dụ 4: Tính độ biến thiên entropi của quá trình làm tan 1 mol nước đá, biết nhiệt nóng chảy của nước đálà 6020 J.mol-1GiảinΔH nc 1.6020ΔS 22, 05J �K 1T273III. THẾ NHIỆT ĐỘNG G VÀ FTrang 10Từ nguyên lí II với sự xuất hiện hàm entropi S, ta đã biết rằng trong hệ cô lập chỉ có những quá trìnhnào làm tăng entropi [AS > 0] mới có thể tự xảy ra. Đối với những quá trình xảy ra không trong điều kiệncô lập, thì có những hàm số khác với những biến số tương ứng; đó là những hàm số G [T, P] và hàm F [T,V]. Chúng là các hàm trạng thái. Các hàm số G và F là các thế nhiệt động và được định nghĩa như sau:G = H - TS; F = U - TSThế nhiệt động G còn được gọi là năng lượng tự do Gipxơ; F còn được gọi là năng lượng tự doHiemhonxơ. G và F đều được gọi là năng lượng tự do vì đó là phần năng lượng tự do chuyển thành công.Từ các biểu thức định nghĩa đối với G và F ta có:• Đối với G ở T, P = const thì G = H - TS [1]• Đối với F ở T, V = const thì F = U - TS [2]Các hàm G và F được dùng làm tiêu chuẩn đánh giá chiều hướng của quá trình. Thực vậy nếu quátrình tự xảy ra ở T, P = const thì phải kèm theo sự giảm của G tức là G = G2 – G1 < 0. Còn ở T, V = constquá trình diễn biến theo chiều giảm F tức là F = F2 – F1 < 0.Ghi chú:+] Trong thực tế khi tính G theo [1] chỉ có điều kiện đẳng áp, P = const, được tuân theo. Lúc đó ta dùngtừ "chuẩn" thay cho từ "tiêu chuẩn". Vậy: Điều kiện chuẩn hay trạng thái chuẩn của một chất, khi P = 1atm là trạng thái bền nhất của chất ở điều kiện đó. Kí hiệu "0" vẫn được dùng có ghi thêm T nhưΔH 0r , ΔST0 , ΔG T0 . Tuy nhiên, để tránh rườm rà, người ta thường bỏ T. Do đó phải lưu ý trạng thái tiêuchuẩn khác trạng thái chuẩn.+] Cũng như H thì G và S là các hàm của nhiệt độ, tức là G = f[T]; S = f[T]. Lưu ý:ΔG 0T2T2ΔG 0T1T10T2 ΔH � 2 T dTT1 TNếu AH không phụ thuộc vào nhiệt độ thì:ΔG 0T2T2ΔG 0T1T1ΔH 0 T2 T1 T1T2+] Đối với phản ứng hóa học diễn ra ở điều kiện chuẩn thì:ΔG 0 ΣΔG 0htt [sản phẩm] - ΣΔG 0htt [chất đầu]0trong đó, ΔG ht là biến thiên năng lượng tự do chuẩn của sự hình thành hợp chất từ các đơn chất. Đối0với đơn chất ΔG ht 0 .Ví dụ: Tính độ biến thiên năng lượng tự do Gipxơ của các phản ứng sau:a] CH 4 [k] O 2 [k] � CO 2 [k] H 2O [l]b] CaCO3 [r] � CaO[r] CO 2 [k]c] NH 3 [k] Cl2 [k] � N 2 [k] HCl[k]d] 4NO 2 [k] O 2 [k] 2H 2O[l] � 4HNO 3 [l]01Cho biết: Năng lượng tự do Gipxơ, ΔG kJ.mol ở [T = 25°C] của một số hợp chất như sau:Hợp chấtCH4[k]CO2[k]H2O[l]CaCO3[r]CaO[r]ΔG 0-50,8-394,4-237,2-1128,8-605,5Hợp chấtNH3[k]HCl[k]NO2[k]HNO3[l]ΔG 0-16,4-95,351,3-80,8GiảiTrang 11a] CH 4 [k] 2O 2 [k] � CO 2 [k] 2H 2O [1]ΔG 0 ΔG 0CO2 2ΔG 0H 2O ΔG 0CH4 394, 4 2.[237, 2] [50,8] 818kJb] CaCO3 [r] � CaO[r] CO 2 [k]ΔG 0 ΔG 0CaO ΔG 0CO2 ΔG 0CaCO3 605,5 [394, 4] [1128,8] 128,9kJc] 2NH 3 [k] 3Cl 2 [k] � N 2 [k] 6HCl[k]ΔG 0 6ΔG 0HCl 2ΔG 0NH3 6.[95,3] 2.[16, 4] 539kJd] 4NO 2 [k] O 2 [k] 2H 2O[l] � 4HNO 3 [l][]ΔG 0 4ΔG 0HNO3 4ΔG [1]NO 2 2ΔG H 2 O 4.[ 80,8] [4.51,3 2.[237, 2]] 54kJB. BÀI TẬP1. Cho phản ứng sau với các dữ kiện nhiệt động của các chất ở 25°C:CO 2 + H 2 � CO + H 2 OΔH 0298 [kJ / mol] :0298S [J / mol] :-393,50-110,5-241,8213,6131197,9188,7000a] Hãy tính ΔH 298 , ΛS298 , ΔG 298 của phản ứng và nhận xét phản ứng có tự xảy ra | theo chiều thuận ở 25 oChay không ?0b] Giả sử ΔH của phản ứng không thay đổi theo nhiệt độ. Hãy tính ΔG1273 của phản ứng thuận và nhậnxét.c] Hãy xác định nhiệt độ [°C] để phản ứng bắt đầu xảy ra [giả sử bỏ qua sự biến đổi của ΔH 0 , ΔS0 theonhiệt độ].2. Tính nhiệt hình thành 1 mol AlCl3 biết:Al 2O3 [r] 3COCl 2 [k] � 3CO 2 [k] 2AlCl3 [r]ΔH 1 232, 24kJCO[k] Cl2 [k] � COCl 2 [k]ΔH 2 112, 4kJ3ΔH 3 1668, 20kJ2Al[r] O 2 [k] � Al 2O 3 [r]2Nhiệt hình thành của CO là -1 10,40 kJ.mol-1Nhiệt hình thành của CO2 là -393,13 kJ.mol-13. Tính năng lượng tự do Gipxơ của phản ứng sau ở 373°K:CO[k] 3H 2 [k] � CH 4 [k] H 2O[k]Cho biết:ΔH0298[kJ / mol]S0298 [J / molK]CH4[k]-74,8H2O[k]-241,8CO[k]-110,5H2[k]086,2188,7197,6130,6a] Từ giá trị ΔG 0 tìm được có thể kết luận gì về khả năng tự diễn biến của phản ứng ở 3 73°K [coi ΔH 0không phụ thuộc vào nhiệt độ].b] Tại nhiệt độ nào thì phản ứng trên tự xảy ra ở điều kiện chuẩn [coi ΔH 0 , ΔS0 không phụ thuộc vào nhiệtđộ].4. Thiết lập chu trình Born - Haber để tính năng lượng mạng lưới ion của CaCl2 từ các dữ kiện thựcnghiệm sau:Ca[r] � Ca[k] nhiệt nguyên tử hóa ΔH0 192kJ.mol 1Trang 12Ca [k] - 2e → Ca2+ năng lượng ion hóa Ca: I1 + I2 = 1745 kJ.mol-1.Năng lượng liên kết Cl - Cl trong Cl2 là 243 kJ.mol-1.Năng lượng kết hợp electron của Cl:Cl[k] 1e � Cl [k]; E Cl 346kJ.mol 1 .5. Tính năng lượng liên kết trung bình C-H và C-C [298°K, 1 atm].Nhiệt đốt cháy CH4: ΔH1 801, 7kJ / molNhiệt đốt cháy C 2 H 6 :ΔH 2 1412, 7kJ / molNhiệt đốt cháy H 2 :ΔH 3 241,5kJ / molNhiệt đốt cháy than chì: ΔH 4 393, 4kJ / molNăng lượng liên kết H H :ΔH 5 413,5kJ / molNhiệt hóa hơi than chì: ΔH 6 715, 0kJ / mol6. Entanpi thăng hoa của B-tricloborazin B3Cl3 N3 H 3 [tt] là 71,500 kJ.mol-1, entanpi thủy phân của nó ở25oC là -476,000 kJ.mol-1 theo phản ứng sau:B3Cl3 N 3H 3 [tt] 9H 2O[l] � 3H 3BO3 [aq] 3NH 4Cl[aq]Biết các số liệu sau:ΔH 0H2O[l] 285, 200[kJ / mol]ΔH 0H3BO3 [aq] 1076,500[kJ / mol]ΔH 0NH4Cl[aq] 300, 400[kJ / mol]a] Tính entanpi tạo thành của B - tricloborazin tinh thể và khí ở 298K.b] Entanpi tạo thành ở 298K của B[k], C1 [k], N [k] và H [k] lần lượt là: 562,700; 121,700; 427,700 và218,000 kJ/mol-1. Tính năng lượng trung bình của liên kết B-N trong B-triclobozan, biết năng lượng liênkết N-H là 386,000 và B-C1 là 456,000 kJ.mol-1.17. Cho phản ứng: CO 2 [k] � CO[k] O 2 [k]2Và các dữ kiện:ChấtΔH [kJ / mol]CO2-393,1CO-110,4O20ΔS0298 [J / mol]213,6197,6205,00298000a] Hãy tính ΔH 298 , ΔS298 và ΔG 298 của phản ứng. Từ đó cho biết ở điều kiện chuẩn [25°C] phản ứng trêncó xảy ra theo chiều thuận hay không?00b] Nếu coi ΔH 298 , ΔS298 không phụ thuộc vào nhiệt độ. Hãy cho biết ở nhiệt độ nào phản ứng trên có thểxảy ra.8. Tính nhiệt tạo thành chuẩn [ở 25°C] của phản ứng sau:CO NH 2 2 [r] H 2O[l ] � CO 2 [k] 2NH 3 [k]Biết ở cùng điều kiện đó:CO[k] H 2O[ h] � CO 2 [k] H 2 [k]ΔH10 41,13kJCO[k] Cl 2 [k] � COCl 2 [k]ΔH 02 112,5kJCOCl2 [k] 2NH3 [k] � CO NH 2 2 [r] 2HCl[k]ΔH 30 201kJ01Nhiệt tạo thành HCl [k] là ΔH 4 92,3kJ.mol01Nhiệt hóa hơi H2O [298K] là ΔH 5 44, 01kJ.molTrang 139. Cho các số liệu sau:Chất0ΔG 298 kJ �mol1S0298 J �mol1 �K 1C2H5OH [h]C2H4 [k]H2O [h]-168,668,12-228,59282,0219,45188,72Với phương trình hóa học: C 2 H 4 [k] H 2 O[h] � C2 H 5OH[h]a] Hỏi ở 25°C phản ứng trên xảy ra theo chiều nào?b] Phản ứng trên tỏa nhiệt hay thu nhiệt ?10. Cho phản ứng:SiO 2 [r] 2C[r] � Si[r] 2CO[k]ΔH 0 689,9kJa] Tính nhiệt tạo thành chuẩn SiO2. Biết nhiệt tạo thành chuẩn của CO là -110,5 kJ.mol-1.0b] Tính entropi của phản ứng trên ΔS , biết:ChấtCCOO-1-1Entropi chuẩn [S ] J.K .mol5,7197,60c] Tính thế đẳng áp chuẩn ΔG của phản ứng trên ở 25oC.Si18,8SiO241,8d] Hãy xác định nhiệt độ tối thiểu để phản ứng trên xảy ra. Biết ΔH 0 , ΔS0 của phản ứng trên không phụthuộc vào nhiệt độ.11. Tính nhiệt tạo thành tiêu chuẩn của FeCl2 [r] biết:Fe[r] 2HCl[dd] � FeCl 2 [dd] H 2 [k]ΔH10 21, 00kcalFeCl2 aq � FeCl2 [dd]ΔH 02 19,50kcalH 2 [k] Cl2 [k] � 2HCl[k]ΔH 04 44, 48kcalKí hiệu aq để chỉ một lượng nước đủ lớn.12. X là hiđrocacbon mạch hở phân tử chỉ chứa liên kết đơn hoặc liên kết đôi.Phương trình nhiệt hóa học của phản ứng cháy của X như sau:3n 1 kCn H 2n + 2 - 2k O 2 � nCO 2 [n 1 k]H 2O ΔH 0 1852kJ2Trong đó n là số nguyên tử cacbon và k là số liên kết đôi C=C trong X. Xác định công thức cấu tạocủa X biết rằng năng lượng các liên kết như sau:Liên kếtO=OH-O-1Năng lượng liên kết [kJ.mol ]49846713. Cho phản ứng hóa học:2H 2 O[l ] � 2H 2 [k] O 2 [k]C-H413C=O799C=C611C-C414[1]C[gr] O 2 [k] � CO 2 [k][2]2C 2 H 6O 2 [l ] 5O 2 [k] � 4CO 2 [k] 6H 2O[l ][3]Ở 300K ta có:Phản ứngΔH 0 [kJ]ΔG 0 [kJ][1]571,155473,928[2]-393,129-394,007[3]-2286,293-2353,089Còn có:ChấtC [gr]H2 [k]O2 [k]C2H6 [l]Trang 14Cp [J.K-1.mol-1]8,52728,59129,176Nhiệt dung trong bình đó hằng định trong khoảng từ 280K đến 370K.Với phản ứng:2C[gr] 3H 2 [k] O 2 [k] � C 2 H 6O 2 [l ][4]Hãy:00a] Tính ΔU 4 và ΔG 4 tại 300K.148,1810b] Tìm phương trình biểu thị ΔH 4 là hàm của nhiệt độ và cho biết phương trình này được áp dụng trongkhoảng nhiệt độ nào?14. Tính entanpi hình thành H2O2 trong nước dựa vào các dữ liệu sau:SnCl2 [aq] + 2HCl [aq] + H2O2 [aq] SnCl4 [aq] + 2H20[1]ΔH1 371, 6kJ.mol1SnCl2 [aq] HCl[aq] HOCl[aq] � SnCl 4 [aq] H 2O[2]ΔH 2 314kJ.mol12HI[aq] HOCl[aq] � I 2 HCl[aq] H 2O[3]ΔH 3 215, 2kJ.mol111H 2 I 2 aq � HI[aq]22[4]ΔH 4 55,1kJ.mol11H 2 O 2 � H 2 O[l ]2[5]ΔH 5 286kJ.mol115. Xác định nhiệt hình thành chuẩn ở 25°C đối với propan ở điều kiện đẳng áp và đẳng tích biết:- Nhiệt đốt cháy của propan là 2220kJ.mol1 .- Nhiệt hình thành của nước bằng 286kJ.mol1- Nhiệt hình thành của khí cacbonic là 393,5kJ.mol 1C. HƯỚNG DẪN GIẢI1. a] CO 2 H 2 � CO H 2O�H 0298 H 0298[CO] H 0298[H 2O] �H 0298[CO 2 ] H0298[H 2 ] �� 110,5 241,8 [393,5] 41, 2kJS0298 �S0298[CO] S0298[H2 O] �S0298[CO 2 ] S0298[H 2 ] ��� ��� 197,9 188, 7 [213, 6 131] 42JΔG 0298 ΔH 0298 TΔS0298 41200 298, 42 28, 684kJ0Vì G 298 0 nên phản ứng không tự xảy ra theo chiều thuận ở 25oCΔG 0T ΔG 0298 ΔH 0 [T 298]T298298T00� 66J 0 nên phản ứng tự xảy ra theo chiều thuận.Với T 1273 KΔG1273 12,b] Ta có:000c] Để phản ứng bắt đầu xảy ra thì ΔG T ΔH TΔS 0ΔH 0 41200 980,950 K � t 980,95 273 707,950 C0ΔS422. Phương trình phản ứng:�T Trang 152Al[r] 3Cl 2 [k] � 2AlCl 3 [r]Ta có các quá trình sau:Al2 O3 [r] 3COCl2 [k] � 3CO2 [k] 2AlCl3 [r]3CO[k] 3Cl 2 [k] � 3COCl 2 [k]ΔH13ΔH232Al[r] O 2 [k] � Al 2O3 [r]233C O 2 [k] � 3CO[k]23CO 2 [k] � 3C 3O 2 [k]ΔH 33ΔH43ΔH2Al[r] 3Cl 2 [k] � 2AlCl3 [r]52ΔH� 2ΔH ΔH1 3ΔH 2 ΔH3 3ΔH 4 3 ΔH 5 232, 24 3[112, 40] [1668, 20] 3[110, 40] 3[393,13] 1389, 45kJVậy, nhiệt hình thành 1 mol AlCl3 là -694,725kJ3. Ta có:H 0298 [phản ứng] = 74,8 [241,8] [110,5 3.0] 206,1kJS0298 [phản ứng] = 86, 2 188, 7 [197, 6 3.130, 6] 314,5J0003 G 298 [phản ứng] = ΔH 298 298ΔS298 206100 298.[314,5] 299,821.10 J0ΔG 373ΔG 0298 ΔH 0 [373 298] 299,821 206,1[373 298]373298298.373298298.3730 G 373 [phản ứng] = 427,15 kJ0a] Vì ΔG 373 0 nên phản ứng không tự xảy ra theo chiều thuận ở 373°K.0000b] Để phản ứng bắt đầu xảy ra thì ΔG T ΔH TΔS 0 . Do ΔH 0 0 và ΔS0 0 nên ΔG T 0 nên phảnứng không thể xảy ra theo chiều thuận ở bất kì nhiệt độ nào.4. Chu trình Born - Faber:Ca[r]0ΔH 298Cl2 [k] ���� CaCl 2 [r]+VH 0aCa[k] U CaCl2E Cl ClI+I1 2 Ca2Cl[k] ����� Ca 2+ [k] + 2Cl- [k]2E Cl+Áp dụng định luật Hess:ΔH 0298 ΔH a0 E ClCl I1 I2 Ca 2EC1 UCaCl 2� UΔHCaCl2 E0aICl ClI1 2E2 Ca ΔHCl 0298 192 243 1745 2.364 795 2247kJ.mol 15. • Tính năng lượng liên kết trung bình C-HC [h]H 6+4H [k]2H 54E C HTrang 16C [k]+2H2 [k]CH4H CH4C[r] O 2 [k] � CO 2 [k]ΔH41H 2 [k] O 2 [k] � H 2O[k]ΔH 32CO 2 [k] 2H 2O[h] � CH 4 [k] 2O 2 [k]ΔH1� ΔH CH4 ΔH 4 2ΔH3 ΔH1 74, 7kJ �mol 1� E C H ΔH CH4 ΔH 6 2ΔH5 404,175kJ.mol 14• Tính năng lượng liên kết trung bình C-C:2C[h] +6H[k]H 63H52C [k] +6E CH E C C3H2 [k]C2H6H CH4C[k] + O2 [k] � CO 2 [k]ΔH 41O 2 [k] � H 2 O[k] ΔH3272CO2 [k] 3H 2O[h] � C 2 H6 [k] O 2 [k]ΔH2� ΔH C,H6 2ΔH 4 3ΔH3 ΔH 2 98, 6kJ.mol 1H 2 [k] +� EΔHC-C 2ΔHC,H63ΔH6 6Es 2344, 05kJ.molC H16. [bạn đọc tự giải]17 . a] CO 2 [k] � CO[k] O 2 [k]200H 298 [phản ứng] ΔH 298 [CO] ΔH 0298 CO2 110, 4 [393,1] 282, 7[kJ]1S0298 [phản ứng] ΔS0298 [CO] ΔS0298 O 2 ΔS0298 CO 2 86,5[J]200G 298 [phản ứng] = H 298 [phản ứng] - TS0298 [phản ứng]= 282,7.103 – 298.86,5 = 256,923 [kJ]0Vì G 298 0 nên ở 25°C phản ứng không xảy ra theo chiều thuận.000b] Để phản ứng xảy ra theo chiều thuận thì G 298 0 � H 298 TS298 0�T H 0298 282, 7.103� T 3268, 2KS029886,5Vậy ở nhiệt độ lớn hơn 2995,2°C thì phản ứng tự diễn biến.8.CO[k] H 2O[ h] � CO 2 [k] H 2 [k]H10 41,13kJCOCl2 [k] � CO[k] Cl 2 [k]H 02 112,5kJCO NH 2 2 [r] 2HCl[k] � COCl 2 [k] 2NH 3 [k]H30 201kJH 2 [k] Cl2 [k] � 2HCl[k]2H 04 184, 6kJTrang 17H 2O[l ] � H 2O[ h]H 50 44, 01kJCO NH 2 2 [r] H 2O[l ] � CO 2 [k] 2NH 3 [k]H 0298� H 0298 H10 H 02 H 03 2H 04 H 50 43,76kJ9. a] C 2 H 4 [k] H 2O[h] � C2 H 5OH[h]Ta có:G 0298 [phản ứng] G 0298[C2 H5OH] G 0298C2 H4 G 0298[H 2O] 168, 6 [68,12 228,59] 8,13kJVì G0298[phản ứng] nên phản ứng xảy ra theo chiều thuận.b]S0298 [phản ứng] = S0298[C2H5OH] S0298[C2H4 ] S0298[H 2O]= 282, 0 [188,72 219, 45] 126,17J.K 1G 0298 H 0298 TS0298S0298 [phản ứng] = G 0298 [phản ứng] + TS0298 [phản ứng] 8130 298 �[126,17] 45728, 66J 0 Đó là phản ứng tỏa nhiệt.10. a] Ta có:2C [r ] O2 [k ] � 2CO [k ]b] Ta có:2H10 221kJ[1]Si[r] 2CO[k] � SiO 2 [r] 2C[r]H 0 689,9kJ[2]Si[r] O 2 [k] � SiO 2 [r]H 02 2H10 H0 221 689,9 910,9kJ0S 0 2 SC0 0 S Si0 S SiO 2SC[1] 2.197, 6 18,8 [41,8 2.5, 7] 360,8 J .K 12c] Áp dụng công thức:G 0298 H0298 TS0298 � G 0298 689,9.103 298.360,8 582, 4.103 Jd] Phản ứng trên xảy ra khi G 0 0 � H 0 TS0 0H 0 689,9.103�T 1912KS0360,8Vậy ở nhiệt độ từ 1639oC trở lên thì phản ứng xảy ra.11. Ta có các quá trình:Fe[r] 2HCl[dd] � FeCl 2 [dd] H 2 [k]H10FeCl2 [dd] � FeCl 2 [r] aqH 022HCl[k] aq � 2HCl[dd]2H 30H 2 [k] Cl2 [k] � 2HCl[k]H 04Fe[r] Cl 2 [k] � FeCl 2 [r]H 0 H10 H 02 2H30 H 04� H 0 21, 00 19,50 2.[17,50] 44, 48 80,98kcalVậy nhiệt tạo thành tiêu chuẩn của FeCl2 [r] là - 80,98 kcal.12. Ta có:H 0 [n 1 k]E CC kE C C [2n 2 2k]E C H 3n 1 kE O=O 2nE CO2Trang 182[n+1-k]E O-H 1852� 545n 1579 56k15791523�n�� 2,897�n�3,115 � n 3 � k 1Vì 0 �k �n 1 �545489Công thức cấu tạo của X là CH3-CH=CH2.13.a] Để thu được phản ứng :2C[gr] 3H 2 [k] O 2 [k] � C 2 H 6O 2 [l ]Ta có:3�1���[4] �[1] � � [2] �2 �[3] � �2�2���a] Nên:3� 1� 0H 40 H10 2H 20 � �H 3 499,844kJ2� 2�Coi các chất khí là lí tưởng, ta có: Q p H U PV00Mà PV nRI � U 4 H 4 PV H 40 nRT 499.844 4.8.3143.300 489.8672kJMặt khác:3�1� 0G 04 G10 2G 02 � �G 3 322,3615kJ2� 2�b] Theo định luật Kirchhoff ta có:H 0T H 04 C p [T 300] [*]2 C 3CP H 2 [ k ] CP O2 [ k ] � 16,178.103 kJMà: C p CP C2 H 6O2 �� P Cgr �0Thay các giá trị C P và H 4 vào [*] ta được:H 0T 16,178.103 T 300.16,178.103 499.844 16,178.103 T 504, 6974Phương trình trên chỉ áp dụng trong khoảng 280K < T < 370K, ứng với sự hằng định của C p .14.Ta vận dụng định luật less đối với phản ứng trong dung dịch nước.Lấy [5]x2 - [4]x2 ta được:H 2 O 2 2HI[aq] � I 2 2H 2 O [6] H 6 462kJ.mol1Lấy [6] trừ đi [3] ta được:H 2 O 2 HCl[aq] � HOCl[aq] H 2O1[7] H 7 246,8kJ.mol[2] + [7] cho ta:H 2 O 2 SnCl2 [aq] 2HCl[aq] � SnCl 4 [aq] 2H 2O1[8] H8 560,8kJ.molCuối cùng lấy [8] trừ đi [1] thu được:H 2 O 2 aq � H 2 O 2 [aq]H 189, 2kJ.mol 1Vậy nhiệt hình thành dung dịch H2O2 trong nước là -189,2 kg.mol'.15. Ta có:C3H 8 5O 2 � 3CO 2 4H 2 O[l ]H 0298 2220kJ.mol1 [1]1H 2 O 2 � H 2O[l ]2H 0298 286kJ.mol 1[2]Trang 19C O 2 � CO 2Lấy [2]x4 + [3]x3 ta được:3C 4 H 2 5O2 � 3CO2 4H 2OH 0298 393,5kJ.mol 1[3]H 0298 2324.5kJ.mol 1 [4]Lấy [4] - [1] cuối cùng ta được:3C 4H 2 � C3H8ΔH 0298 104,5kJ.mol1Vậy nhiệt hình thành chuẩn đằng áp ở 25oC của propan là - 104,5 kJ.Nhiệt hình thành chuẩn đẳng tích ở 25oC của propan được xác định theo phương trình:ΔU 0 ΔH 0 ΔnRTĐối với sự hình thành propan:Δn 1 4 3Vậy:ΔU 0298 ΔH 0298 3.8,314.298.103 104,5 3.8.314.298.103 97kJTrang 20