Bài 15: Ý nghĩa và cách tính biến thiên enthalpy phản ứng hoá học

∆r\(H^o_{298}\) = EH-H + EF-F – 2.FH-F

∆r\(H^o_{298}\) = 436 + 159 – 2.565 = -535 kJ

- Trước phản ứng: có 4 liên kết C – H và 1 liên kết Cl – Cl

- Sau phản ứng: Có 3 liên kết C – H, 1 liên kết C – Cl, 1 liên kết H - Cl

a)

- Xét phản ứng đốt cháy 1 mol C₂H₄

C₂H₄ (g) + 3O₂ (g) → 2CO₂ (g)+ 2H₂O (g)

∆_fH⁰₂₉₈ = 1 x E_b (C₂H₄) + 3 x E_b (O₂) - 2 x E_b (CO₂) - 2 x E_b (H₂O)

∆_fH⁰₂₉₈ = 1 x E_C=C + 4 x E_C-H + 3 x E_O2 – 2 x 2E_C=O – 2 x 2E_O-H

∆_fH⁰₂₉₈ = 1x611 + 4x414 + 3x498 – 2x2x799 – 2x2x464 = -1291kJ

- Xét phản ứng đốt cháy 1 mol C₂H₆

C₂H₆ (g) + 7/2 O₂ (g) → 2CO₂ (g)+ 3H₂O (g)

∆_fH⁰₂₉₈ = 1 x E_b (C₂H₆) + 7/2 x E_b (O₂) - 2 x E_b (CO₂) - 3 x E_b (H₂O)

∆_fH⁰₂₉₈ = 1 x E_C-C + 6 x E_C-H + 7/2 x E_O2 – 2 x 2E_C=O – 3 x 2E_O-H

∆_fH⁰₂₉₈ = 1x347 + 6x414 + 7/2 x498 – 2x2x799 – 3x2x464 = -1406kJ

- Xét phản ứng đốt cháy 1 mol CO

CO(g) + ½ O₂ (g) → CO₂(g)

∆_fH⁰₂₉₈ = 1 x E_b (CO) + 1/2 x E_b (O₂) - 1 x E_b (CO₂)

∆_fH⁰₂₉₈ = 1 x E_CO + 1/2 x E_O2 – 1 x 2E_C=O

∆_fH⁰₂₉₈ = 1 x 1072 + 1/2 x 498– 1x2x799 = -277kJ

b)

F₂(g) + H₂O(g) → 2HF(g) + ½ O₂ (g)

∆_fH⁰₂₉₈ = 1 x E_b (F₂) + 1 x E_b (H₂O) - 2 x E_b (HF) – 1/2 x E_b (O₂)

∆_fH⁰₂₉₈ = 1 x E_F-F + 1x2E_O-H  - 2 x E_H-F -  1/2 x E_O2

∆_fH⁰₂₉₈ = 1 x 159 + 2x464– 2x565 -  1/2 x 498= -292kJ

Các phản ứng trên đều có giá trị elthanpy âm => Các phản ứng trên đều thuận lợi

6nCO₂(g) + 6nH₂O(l) → (C₆H₁₂O₆)_n(s) + 6nO₂(g)

∆_fH⁰₂₉₈ =  ∆_fH⁰₂₉₈ (C₆H₁₂O₆) + 6 x ∆_fH⁰₂₉₈ (O₂) - 6 x ∆_fH⁰₂₉₈ (CO₂) - 6 x ∆_fH⁰₂₉₈ (H₂O)

= -1271,1 + 6 x 0  – 6 x -393,5 – 6 x -285,8 = 2804,7 kJ.mol^-1

=> Phải cung cấp 2804,7 kJ dưới dạng ánh sáng cho phản ứng quang hợp để tạo thành 1 mol glucose C₆H₁₂O₆(s)

a)Phản ứng sản xuất NH₃ là phản ứng tỏa nhiệt, lượng nhiệt tỏa ra dùng để đốt nóng hỗn hợp N₂ và H₂ cho phản ứng tiếp tục xảy ra

=> Tiết kiệm nhiên liệu đốt cho quá trình phản ứng

b) N₂(g) + 3H₂(g) → 2NH₃(g) ${\Delta _r},H_{298}^0$= -92,22 kJ

Ta có: -92,22 = 2 x ∆_fH⁰₂₉₈ (NH₃) – 1 x ∆_fH⁰₂₉₈ (N₂) - 3 x ∆_fH⁰₂₉₈ (H₂)

=> -92,22 = 2 x ∆_fH⁰₂₉₈ (NH₃) – 0 – 0

=> ∆_fH⁰₂₉₈ (NH₃) = -46,11 kJ

- Xét X là F:

CH₄(g) + F₂(g) → CH₃F(g) + HF(g)

∆rH⁰₂₉₈ = 1 x E_b (CH₄) + 1 x E_b (F₂) - 1 x E_b (HF) -  x E_b (CH₃F)

∆rH⁰₂₉₈ = 1 x 4E_C-H + 1 x E_F-F  - 1 x E_H-F -  1 x (3E_C-H + E_C-F)

∆rH⁰₂₉₈ = 1x4 x414 + 1x159– 1x565 -  1x(3x414 + 1x485)= -477kJ

- Xét X là Cl:

CH₄(g) + Cl₂(g) → CH₃Cl(g) + HCl(g)

∆rH⁰₂₉₈ = 1 x E_b (CH₄) + 1 x E_b (Cl₂) - 1 x E_b (HCl) -  x E_b (CH₃Cl)

∆rH⁰₂₉₈ = 1 x 4E_C-H + 1 x E_Cl-Cl  - 1 x E_H-Cl -  1 x (3E_C-H + E_C-Cl)

∆rH⁰₂₉₈ = 1x4 x414 + 1x243– 1x431 -  1 x(3x414 + 1x339)= -113kJ

- Xét X là Br:

CH₄(g) + Br₂(g) → CH₃Br(g) + HBr(g)

∆rH⁰₂₉₈ = 1 x E_b (CH₄) + 1 x E_b (Br₂) - 1 x E_b (HBr) -  x E_b (CH₃Br)

∆rH⁰₂₉₈ = 1 x 4E_C-H + 1 x E_Br-Br  - 1 x E_H-Br -  1 x (3E_C-H + E_C-Br)

∆rH⁰₂₉₈ = 1x4 x414 + 1x193– 1x364 -  1 x(3x414 + 1x276)= -33kJ

- Xét X là I:

CH₄(g) + I₂(g) → CH₃I(g) + HI(g)

∆rH⁰₂₉₈ = 1 x E_b (CH₄) + 1 x E_b (I₂) - 1 x E_b (HI) -  x E_b (CH₃I)

∆rH⁰₂₉₈ = 1 x 4E_C-H + 1 x E_I-I  - 1 x E_H-I -  1 x (3E_C-H + E_C-I)

∆rH⁰₂₉₈ = 1x4 x414 + 1x151– 1x297 -  1 x(3x414 + 1x240)= 28kJ

=> Từ F đến I, tính phi kim giảm dần nên khả năng tham gia phản ứng giảm dần

Cách làm này chỉ làm tăng tốc độ phản ứng chứ không làm thay đổi biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng