[Cánh diều] Trắc nghiệm Hoá học 10 Bài 14 Phản ứng hóa học và enthalpy

Biến thiên enthalpy của phản ứng được tính bằng \(\Delta H = H_p - H_{rr}\). Nếu \(H_p < H_{rr}\), thì \(\Delta H\) sẽ âm. Phản ứng có \(\Delta H < 0\) là phản ứng tỏa nhiệt. Kết luận: Enthalpy của sản phẩm nhỏ hơn enthalpy của chất phản ứng khi phản ứng tỏa nhiệt.

Biến thiên enthalpy của phản ứng được tính bằng \(\Delta H = H_p - H_{rr}\). Nếu \(H_p > H_{rr}\), thì \(\Delta H\) sẽ dương. Phản ứng có \(\Delta H > 0\) là phản ứng thu nhiệt. Kết luận: Enthalpy của sản phẩm lớn hơn enthalpy của chất phản ứng khi phản ứng thu nhiệt.

Năng lượng liên kết là năng lượng cần thiết để phá vỡ một liên kết hóa học. Phản ứng hóa học bao gồm hai giai đoạn chính: phá vỡ liên kết trong chất phản ứng (cần năng lượng) và hình thành liên kết trong sản phẩm (giải phóng năng lượng). Nếu tổng năng lượng cần để phá vỡ liên kết trong chất phản ứng nhỏ hơn tổng năng lượng giải phóng khi hình thành liên kết trong sản phẩm, thì phản ứng sẽ tỏa nhiệt. Ngược lại, nếu năng lượng liên kết trong chất phản ứng lớn hơn năng lượng liên kết trong sản phẩm, thì quá trình phá vỡ liên kết yêu cầu nhiều năng lượng hơn quá trình hình thành liên kết, dẫn đến việc hấp thụ năng lượng ròng từ môi trường. Tuy nhiên, câu hỏi đặt ngược lại: năng lượng liên kết trong chất phản ứng LỚN HƠN năng lượng liên kết trong sản phẩm. Điều này có nghĩa là để phá vỡ liên kết phản ứng cần nhiều năng lượng hơn để tạo thành liên kết sản phẩm. Do đó, năng lượng ròng được hấp thụ. Vậy phản ứng thu nhiệt. Ta cần xem lại câu hỏi và các lựa chọn. Câu hỏi gốc là: nếu năng lượng liên kết trong các chất phản ứng lớn hơn năng lượng liên kết trong các sản phẩm. Điều này có nghĩa là để phá vỡ các liên kết trong chất phản ứng cần nhiều năng lượng hơn so với năng lượng giải phóng khi hình thành các liên kết trong sản phẩm. Do đó, tổng năng lượng cần cung cấp cho phản ứng là dương. Vậy phản ứng thu nhiệt. Tuy nhiên, các lựa chọn lại có tỏa nhiệt. Có lẽ diễn đạt câu hỏi hoặc lựa chọn có vấn đề. Giả sử ý câu hỏi là năng lượng liên kết trung bình trong các chất phản ứng lớn hơn năng lượng liên kết trung bình trong các sản phẩm. Điều này dẫn đến phản ứng thu nhiệt. Nếu năng lượng liên kết trong các sản phẩm lớn hơn năng lượng liên kết trong các chất phản ứng, thì phản ứng tỏa nhiệt. Ta giả định câu hỏi đang hỏi về trường hợp năng lượng liên kết trung bình của chất phản ứng nhỏ hơn năng lượng liên kết trung bình của sản phẩm, thì phản ứng sẽ tỏa nhiệt. Nếu câu hỏi chính xác là như vậy, thì đáp án là tỏa nhiệt. Nếu năng lượng liên kết trung bình của các chất phản ứng **lớn hơn** năng lượng liên kết trung bình của các sản phẩm thì phản ứng thu nhiệt. Ta sẽ chọn đáp án dựa trên cách hiểu phổ biến nhất. Năng lượng liên kết càng cao thì liên kết càng bền. Nếu các liên kết trong sản phẩm bền hơn các liên kết trong chất phản ứng (năng lượng liên kết trung bình sản phẩm > năng lượng liên kết trung bình chất phản ứng), thì phản ứng tỏa nhiệt. Nếu năng lượng liên kết trung bình của các chất phản ứng lớn hơn năng lượng liên kết trung bình của các sản phẩm, thì phản ứng sẽ thu nhiệt. Câu hỏi: nếu năng lượng liên kết trong các chất phản ứng lớn hơn năng lượng liên kết trong các sản phẩm. Điều này có nghĩa là để phá vỡ liên kết phản ứng cần nhiều năng lượng hơn so với năng lượng giải phóng khi tạo liên kết sản phẩm. Vậy phản ứng thu nhiệt. Tuy nhiên, lựa chọn duy nhất có vẻ hợp lý trong các đáp án cho một câu hỏi đại cương về enthalpy liên kết là khi năng lượng liên kết trung bình trong sản phẩm lớn hơn trong chất phản ứng thì tỏa nhiệt. Để giải quyết mâu thuẫn, ta xem xét lại định nghĩa và ví dụ. Ví dụ: \(H_2 + Cl_2 \rightarrow 2HCl\). Năng lượng liên kết \(H-H\) là 436 kJ/mol, \(Cl-Cl\) là 242 kJ/mol. Năng lượng liên kết \(H-Cl\) là 431 kJ/mol. Tổng năng lượng phá vỡ chất phản ứng: 436 + 242 = 678 kJ/mol. Tổng năng lượng tạo sản phẩm: 2 * 431 = 862 kJ/mol. \(\Delta H = \sum E_{liên kết p.u.} - \sum E_{liên kết s.p.} = 678 - 862 = -184\) kJ/mol. Phản ứng tỏa nhiệt. Ở đây, năng lượng liên kết sản phẩm (862) > năng lượng liên kết chất phản ứng (678). Vậy, nếu năng lượng liên kết trong các chất phản ứng nhỏ hơn năng lượng liên kết trong các sản phẩm thì phản ứng tỏa nhiệt. Câu hỏi của chúng ta là ngược lại. Nếu năng lượng liên kết trong các chất phản ứng LỚN HƠN năng lượng liên kết trong các sản phẩm, thì phản ứng sẽ thu nhiệt. Ta chọn đáp án thu nhiệt. Kiểm tra lại: Có vẻ câu hỏi này đang ám chỉ đến năng lượng cần để phá vỡ và giải phóng khi tạo thành. Nếu năng lượng để phá vỡ các liên kết ban đầu (liên kết trong chất phản ứng) là lớn hơn năng lượng giải phóng khi hình thành các liên kết mới (liên kết trong sản phẩm), thì hệ thống sẽ hấp thụ năng lượng ròng từ môi trường, do đó phản ứng thu nhiệt. Kết luận: Nếu năng lượng liên kết trong các chất phản ứng lớn hơn năng lượng liên kết trong các sản phẩm, phản ứng đó sẽ thu nhiệt.

Giá trị \(\Delta H\) của phản ứng là +178 kJ/mol. Dấu dương của \(\Delta H\) cho thấy phản ứng này thu nhiệt, tức là cần cung cấp năng lượng dưới dạng nhiệt từ môi trường để phản ứng xảy ra. Kết luận: Phản ứng này là phản ứng thu nhiệt.

Phản ứng tỏa nhiệt là phản ứng giải phóng năng lượng dưới dạng nhiệt ra môi trường xung quanh. Điều này dẫn đến sự giảm năng lượng của hệ phản ứng, do đó biến thiên enthalpy \(\Delta H\) có giá trị âm. Kết luận: Phản ứng tỏa nhiệt là phản ứng tỏa nhiệt ra môi trường, \(\Delta H < 0\).

Phản ứng đã cho là sự hình thành một mol \(CO_2(k)\) từ các đơn chất bền vững nhất của nó ở điều kiện chuẩn: cacbon ở dạng rắn (C(r)) và oxi ở dạng khí (O_2(k)). Do đó, biến thiên enthalpy của phản ứng này chính là enthalpy tạo thành chuẩn của \(CO_2(k)\). Kết luận: Enthalpy tạo thành chuẩn của \(CO_2(k)\) là -393.5 kJ/mol.

Nguyên tắc bảo toàn nguyên tố trong phản ứng hóa học khẳng định rằng nguyên tố hóa học không bị mất đi hay tạo ra mới trong một phản ứng hóa học. Các nguyên tử sắp xếp lại để tạo thành các chất mới. Kết luận: Nguyên tố hóa học không thay đổi trong phản ứng hóa học.

Enthalpy tạo thành chuẩn (\(\Delta H^0_f\)) của một chất là sự thay đổi enthalpy khi một mol chất đó được tạo thành từ các đơn chất bền vững nhất của nó ở điều kiện chuẩn. Đối với các đơn chất ở trạng thái bền vững nhất của chúng trong điều kiện chuẩn, \(\Delta H^0_f\) bằng 0. Sắt ở dạng rắn là đơn chất bền vững nhất của sắt ở điều kiện chuẩn. Phản ứng \(Fe(r) \rightarrow Fe(r)\) mô tả trạng thái bền vững của sắt và có \(\Delta H^0_f = 0\). Kết luận: Phản ứng sự hình thành của sắt ở dạng rắn từ sắt ở dạng rắn có \(\Delta H^0_f = 0\).

Enthalpy chuẩn của một phản ứng (ký hiệu \(\Delta H^0\)) là sự thay đổi enthalpy khi phản ứng xảy ra trong điều kiện chuẩn. Điều kiện chuẩn thường được quy ước là áp suất 1 bar (hoặc 1 atm) và nhiệt độ 298.15 K (25 °C), với các chất ở trạng thái chuẩn của chúng. Kết luận: Enthalpy chuẩn của một phản ứng là nhiệt lượng tỏa ra hoặc thu vào khi phản ứng xảy ra ở điều kiện chuẩn.

Giá trị \(\Delta H\) của phản ứng là -92 kJ/mol. Dấu âm của \(\Delta H\) cho thấy phản ứng này tỏa nhiệt, tức là giải phóng năng lượng dưới dạng nhiệt ra môi trường. Kết luận: Phản ứng này là phản ứng tỏa nhiệt.

Định luật Hess phát biểu rằng biến thiên enthalpy của một phản ứng hóa học là không đổi, bất kể nó diễn ra theo một giai đoạn hay nhiều giai đoạn. Điều này đúng cho cả phản ứng tỏa nhiệt và thu nhiệt. Do đó, phát biểu Định luật Hess chỉ áp dụng cho các phản ứng tỏa nhiệt là sai. Kết luận: Phát biểu về việc định luật Hess chỉ áp dụng cho các phản ứng tỏa nhiệt là sai.

Enthalpy (H) được định nghĩa là H = U + PV, trong đó U là nội năng, P là áp suất và V là thể tích. Đối với quá trình đẳng áp (P không đổi), sự biến thiên enthalpy \(\Delta H = \Delta U + P\Delta V\). Theo định luật nhiệt động thứ nhất, \(\Delta U = Q + W\). Với quá trình đẳng áp, công thực hiện bởi hệ là \(W = -P\Delta V\). Do đó, \(\Delta U = Q_p - P\Delta V\), suy ra \(Q_p = \Delta U + P\Delta V = \Delta H\). Như vậy, enthalpy đặc trưng cho nhiệt lượng trao đổi trong quá trình đẳng áp. Kết luận: Enthalpy (H) là đại lượng đặc trưng cho sự biến thiên năng lượng của một hệ trong quá trình đẳng áp.

Phản ứng hóa học là quá trình trong đó một hoặc nhiều chất ban đầu (chất phản ứng) chuyển hóa thành một hoặc nhiều chất mới (sản phẩm) với những tính chất khác biệt. Quá trình này thường đi kèm với sự thay đổi năng lượng. Kết luận: Phản ứng hóa học là quá trình biến đổi từ chất này thành chất khác.

Phản ứng thu nhiệt (hay hấp thụ nhiệt) là phản ứng tiêu thụ năng lượng dưới dạng nhiệt từ môi trường xung quanh để diễn ra. Điều này làm tăng năng lượng của hệ phản ứng, do đó biến thiên enthalpy \(\Delta H\) có giá trị dương. Kết luận: Phản ứng thu nhiệt là phản ứng hấp thụ nhiệt từ môi trường, \(\Delta H > 0\).

Theo định luật Hess, ta có thể cộng các phương trình phản ứng lại với nhau để thu được phương trình phản ứng mong muốn. Phương trình mong muốn là \(C(r) + O_2(k) \rightarrow CO_2(k)\). Ta có thể cộng hai phương trình đã cho: \((C(r) + \frac{1}{2}O_2(k) \rightarrow CO(k)) + (CO(k) + \frac{1}{2}O_2(k) \rightarrow CO_2(k))\). Rút gọn \(CO(k)\) ở hai vế, ta được \(C(r) + O_2(k) \rightarrow CO_2(k)\). Biến thiên enthalpy của phản ứng tổng cộng là \(\Delta H = \Delta H_1 + \Delta H_2 = -110.5 + (-283.0) = -393.5 ext{ kJ/mol}\). Kết luận: Biến thiên enthalpy của phản ứng \(C(r) + O_2(k) \rightarrow CO_2(k)\) là -393.5 kJ/mol.