Tổng hợp lý thuyết về phản ứng tỏa nhiệt và thu nhiệt - cân bằng Hoá học 10

1. Phản ứng toả nhiệt là gì?

Các phản ứng hóa học giải phóng năng lượng dưới dạng nhiệt, ánh sáng hoặc âm thanh. đó là phản ứng tỏa nhiệt. Phản ứng tỏa nhiệt có thể xảy ra tự phát và dẫn đến tính ngẫu nhiên hoặc entropy cao hơn của hệ thống (S> 0). Chúng được biểu thị bằng một dòng nhiệt âm (nhiệt bị mất cho môi trường xung quanh) và giảm enthalpy (ΔH <0). Trong phòng thí nghiệm, các phản ứng tỏa nhiệt tạo ra nhiệt hoặc thậm chí có thể gây nổ.

Có những phản ứng hóa học khác phải hấp thụ năng lượng để tiến hành. đó là phản ứng nhiệt. Phản ứng nhiệt nội không thể xảy ra tự phát. Công việc phải được thực hiện để có được những phản ứng này xảy ra. Khi các phản ứng nhiệt nội hấp thụ năng lượng, nhiệt độ giảm được đo trong quá trình phản ứng. Phản ứng nhiệt nội được đặc trưng bởi dòng nhiệt dương (vào phản ứng) và tăng enthalpy (+ H).

Ví dụ: Phản ứng nung đá vôi là phản ứng thu nhiệt

CaCO3 (s) → CaO (s) + CO2 (g)

Nếu ngừng cung cấp nhiệt thì phản ứng sẽ không tiếp tục xảy ra.

Đăng ký ngay để được các thầy cô ôn tập và xây dựng lộ trình học tập THPT vững vàng

2. Phản ứng thu nhiệt là gì?

Phản ứng thu nhiệt là một quá trình trong đó năng lượng được thu nhận từ môi trường хung quanh nó, dưới dạng nhiệt. Nếu хung quanh không cung cấp nhiệt, phản ứng không хảу ra. Trong quá trình phản ứng nàу, bình phản ứng bị lạnh đi ᴠì nó hấp thụ nhiệt từ môi trường хung quanh, do đó làm hạ nhiệt độ.

Để phá ᴠỡ một liên kết hóa học, nó cần năng lượng. Trong các phản ứng thu nhiệt, năng lượng phá ᴠỡ liên kết của các chất phản ứng cao hơn tổng năng lượng hình thành liên kết của các ѕản phẩm. Do đó, ѕự thaу đổi entanpi là một giá trị dương, ᴠà phản ứng không phải là tự phát. Vì ᴠậу, đối ᴠới phản ứng thu nhiệt, chúng ta phải cung cấp năng lượng từ bên ngoài.

Một ví dụ điển hình của phản ứng thu nhiệt đó là, khi hòa tan amoni clorua ᴠào nước, cốc bị lạnh đi do dung dịch hấp thụ năng lượng từ môi trường bên ngoài. Quang hợp là một phản ứng thu nhiệt diễn ra trong môi trường tự nhiên. Để quang hợp, ánh ѕáng mặt trời cung cấp năng lượng cần thiết.

Ví dụ:

• Phản ứng nhiệt nhôm tỏa 1 năng lượng nhiệt rất lớn làm nóng chảy hỗn hợp chất phản ứng và sắt sinh ra. Ứng dụng để hàn đường ray:

2Al + Fe2O3 → Al2O3 + 2Fe

• Phản ứng đốt cháy than tỏa một lượng nhiệt lớn giúp nấu chín thức ăn và sưởi ấm.

C + O2 → CO2

Tham khảo ngay bộ tài liệu tổng hợp kiến thức và phương pháp giải mọi dạng bài tập trong đề thi hóa THPT Quốc Gia

3. Biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng

3.1. Biến thiên enthalpy của phản ứng

Biến thiên enthalpy của phản ứng (hay còn được gọi là nhiệt phản ứng) được ký hiệu là Δ, H(*) và thường được tính theo đơn vị kJ hoặc kcal.

Biến thiên enthalpy của phản ứng là lượng nhiệt tỏa ra hay thu vào của một phản ứng hóa học trong quá trình đẳng áp (điều kiện áp suất không đổi)

Biến thiên enthalpy chuẩn (hay còn gọi là nhiệt phản ứng chuẩn) của một phản ứng hóa học, được kí hiệu là ΔrH2980 là lượng nhiệt kèm theo phản ứng đó trong điều kiện chuẩn.

Điều kiện chuẩn là điều kiện với áp suất 1 bar đối với chất khí, nồng độ 1 mol/L đối với chất tan trong dung dịch và nhiệt độ thông thường là 25 độ C (tương đương với 298 độ K)

3.2. Phương trình nhiệt hoá học là gì?

Phương trình nhiệt hóa học là phương trình phản ứng hóa học có kèm theo nhiệt phản ứng và trạng thái của các chất đầu (cđ, hoặc còn gọi là chất tham gia) và chất sản phẩm (sp)

Phản ứng thu nhiệt (hệ nhận nhiệt từ môi trường) có ΔrH2980 > 0

Phản ứng tỏa nhiệt (hệ tỏa nhiệt ra môi trường) có ΔrH2980 < 0

Ví dụ

C(s) + H2o (g) - t0→ CO (g) + H2 (g) (1)

→ Vậy phản ứng (1) là 1 phản ứng thu nhiệt.

CuSO4 (aq) + Zn (s) → ZnSO4 (aq) + Cu (s) (2)

→ Vậy phản ứng (1) là 1 phản ứng tỏa nhiệt.

3.3. Enthalpy tạo thành

Enthalpy tạo thành (hay còn được gọi là nhiệt tạo thành) của một chất là nhiệt kèm theo phản ứng tạo thành 1 mol chất đó từ các đơn chất bền nhất.

Enthalpy tạo thành (hay còn được gọi là nhiệt tạo thành) được ký hiệu bằng ΔrH, thường được tính theo đơn vị kJ/mol hoặc kcal/mol.

Enthalpy tạo thành (nhiệt tạo thành) trong điều kiện chuẩn được gọi là enthalpy tạo thành chuẩn (nhiệt tạo thành chuẩn) và được kí hiệu là

Ví dụ: là lượng nhiệt được tỏa ra môi trường khi tạo ra 1 mol CO2 (g) từ các đơn chất ở trạng thái bền trong điều kiện chuẩn (carbon dạng graphite, oxygen dạng phân tử khí chính là các dạng đơn chất bền nhất của C và O).

C (graphite) + O2 (g) - t0→ CO2 (g)

Chú ý:

của đơn chất bền nhất = 0 (xét ở điều kiện chuẩn)

: chất bền hơn về mặt năng lượng so với các đơn chất bền tạo thành nó.

: chất kém bền hơn về mặt năng lượng so với các đơn chất bền tạo thành nó.

4. So sánh phản ứng toả nhiệt và phản ứng thu nhiệt

Cơ sở để so sánh

Phản ứng thu nhiệt

Phản ứng tỏa nhiệt

Ý nghĩa

Phản ứng hóa học liên quan đến việc sử dụng năng lượng từ môi trường để hình thành liên kết hóa học mới được gọi là phản ứng thu nhiệt.

Phản ứng hóa học trong đó năng lượng được giải phóng ra ngoài môi trường dưới dạng nhiệt được gọi là phản ứng tỏa nhiệt.

Năng lượng

Quá trình thu nhiệt đòi hỏi hấp thu năng lượng từ môi trường dưới dạng nhiệt.

Quá trình tỏa nhiệt giải phóng năng lượng dưới dạng nhiệt ra ngoài môi trường.

Entalpy (ΔH)

H dương (> 0), vì nhiệt được hấp thụ.

H là âm (< 0), vì nhiệt được tỏa ra.

Ví dụ

1. Băng chuyển đổi thành hơi nước thông qua đun sôi, tan chảy hoặc bay hơi.

2. Phá vỡ các phân tử khí.

3. Sản xuất muối khan từ hydrat.

1. Hình thành băng từ nước.

2. Đốt than (đốt).

3. Phản ứng giữa nước và axit mạnh.

5. Ý nghĩa của dấu và giá trị (Delta Ho 298)

Phản ứng tỏa nhiệt:

• Ví dụ:

H2SO4 (aq) + 2NaOH (aq) → Na2SO4 (aq) + 2 H2O (l)

Phản ứng thu nhiệt:

• Ví dụ: phản ứng nhiệt phân CaCO3

CaCO3 (s) → CaO (s) + CO2 (g)

Đối với các phản ứng có thường xảy ra thuận lợi.

Đối với các phản ứng thu nhiệt, nhiệt cần được cung cấp liên tục, nếu dừng cung cấp nhiệt, phản ứng sẽ không thể tiếp tục xảy ra.

Phản ứng tỏa nhiệt và thu nhiệt là một kiến thức hết sức quan trọng đối với Hoá học lớp 10 cũng như Hoá học THPT. Biết được tầm quan trọng của phản ứng tỏa nhiệt và thu nhiệt, VUIHOC đã viết bài viết này nhằm củng cố lý thuyết về 2 loại phản ứng này và cũng như kiến thức về biến thiên enthalpy phản ứng. Để học thêm được nhiều các kiến thức hay và thú vị về Hoá học 10 cũng như Hoá học THPT thì các em hãy truy cập vuihoc.vn hoặc đăng ký khoá học với các thầy cô VUIHOC ngay bây giờ nhé!