Hóa học lớp 10 · KNTT · Chương 5

Lý thuyết Hóa học 10 Bài 18: Ôn tập chương 5

Chương 5: Năng lượng hóa học · Kết nối tri thức với cuộc sống

Tóm tắt lý thuyết Hóa học 10 Bài 18: Ôn tập chương 5 theo chương trình SGK Kết nối tri thức với cuộc sống. Hệ thống hoá toàn bộ kiến thức trọng tâm, phương trình phản ứng hóa học KaTeX chuẩn, bảng biểu trực quan và câu hỏi củng cố có lời giải chi tiết.

Lớp

10 11 12

Môn

Toán học Vật lý Hóa học Ngữ văn Tiếng Anh Sinh học Lịch sử Địa lý Giáo dục kinh tế & pháp luật Tin học Công nghệ

I. Phản ứng tỏa nhiệt, phản ứng thu nhiệt

+ Phản ứng tỏa nhiệt là phản ứng giải phóng năng lượng dưới dạng nhiệt.

Ví dụ: Phản ứng đốt cháy nhiên liệu, phản ứng tạo gỉ sắt, phản ứng oxi hóa glucose trong cơ thể, … đều là các phản ứng tỏa nhiệt.

+ Phản ứng thu nhiệt là phản ứng hấp thụ năng lượng dưới dạng nhiệt.

Ví dụ: Các phản ứng trong lò nung vôi, nung clinker xi măng, … là các phản ứng thu nhiệt.

II. Biến thiên enthalpy của phản ứng

- Biến thiên enthalpy của phản ứng (nhiệt phản ứng), kí hiệu là ∆_rH là nhiệt lượng tỏa ra hay thu vào của phản ứng ở một điều kiện xác định.

- Phương trình hóa học kèm theo trạng thái của các chất và giá trị ∆_rH gọi là phương trình nhiệt hóa học.

III. Biến thiên enthalpy chuẩn

- Biến thiên enthalpy chuẩn của một phản ứng hóa học, kí hiệu là $∆$ _r $H_{298}^{0}$ , chính là lượng nhiệt (tỏa ra hoặc thu vào) của phản ứng đó ở điều kiện chuẩn.

- Chú ý: Điều kiện chuẩn là điều kiện ứng với áp suất 1 bar (đối với chất khí), nồng độ 1 mol L^-1 (đối với chất tan trong dung dịch) và nhiệt độ thường được chọn là 298 K (25^oC).

IV. Ý nghĩa của biến thiên enthalpy

- Dấu của biến thiên enthalpy cho biết phản ứng tỏa nhiệt hay thu nhiệt:

∆_rH > 0: phản ứng thu nhiệt.

∆_rH < 0: phản ứng tỏa nhiệt.

- Giá trị tuyệt đối của biến thiên enthalpy càng lớn thì nhiệt lượng tỏa ra hay thu vào của phản ứng càng nhiều.

V. Tính biến thiên enthapyl của phản ứng theo nhiệt tạo thành

- Nhiệt tạo thành của một chất (∆_fH) là biến thiên enthalpy của phản ứng tạo thành 1 mol chất đó từ các đơn chất ở dạng bền vững nhất, ở một điều kiện xác định.

- Nhiệt tạo thành chuẩn ( $\Delta_{f}H_{298}^{o}$ ) là nhiệt tạo thành ở điều kiện chuẩn.

- Tính biến thiên enthalpy của phản ứng theo nhiệt tạo thành:

Ở điều kiện chuẩn: $\Delta_{r}H_{298}^{o} = ∑ \Delta_{f}H_{298}^{o} ( sp ) - ∑ \Delta_{f}H_{298}^{o} ( cd )$

Trong tính toán cần lưu ý đến hệ số của các chất trong phương trình hóa học.

VI. Tính biến thiên enthalpy của phản ứng theo năng lượng liên kết

- Ở điều kiện chuẩn:

$\Delta_{r}H_{298}^{o} = ∑ E_{b} ( cd ) - ∑ E_{b} ( sp )$

III. Bảng so sánh phản ứng tỏa nhiệt - thu nhiệt và công thức tính biến thiên Enthalpy

Hệ thống hoá toàn diện kiến thức Chương 5 về Năng lượng hóa học:

Đặc điểm so sánh	Phản ứng tỏa nhiệt (Exothermic)	Phản ứng thu nhiệt (Endothermic)
Dấu của $\Delta_r H_{298}^o$	$\Delta_r H_{298}^o < 0$ (âm)	$\Delta_r H_{298}^o > 0$ (dương)
Biến thiên nhiệt độ môi trường	Tăng lên (nóng lên)	Giảm xuống (lạnh đi)
So sánh năng lượng hệ	$H_{\text{sản phẩm}} < H_{\text{chất đầu}}$	$H_{\text{sản phẩm}} > H_{\text{chất đầu}}$
Ví dụ điển hình	Đốt than ( $C + O_2 \to CO_2$ ), trung hòa acid - base	Nung vôi ( $CaCO_3 \xrightarrow{t^\circ} CaO + CO_2$ ), quang hợp

Hai công thức tính toán cốt lõi:

1. Theo nhiệt tạo thành chuẩn: $\Delta_r H_{298}^o = \sum \Delta_f H_{298}^o(\text{sản phẩm}) - \sum \Delta_f H_{298}^o(\text{chất đầu})$ .

2. Theo năng lượng liên kết (chất khí): $\Delta_r H_{298}^o = \sum E_b(\text{chất đầu}) - \sum E_b(\text{sản phẩm})$ .

🌟 Em đã học (Ghi nhớ kiến thức trọng tâm)

Tổng kết phương trình nhiệt hóa học: Luôn phải ghi kèm trạng thái của các chất ( $s$ : rắn, $l$ : lỏng, $g$ : khí, $aq$ : dung dịch) và giá trị $\Delta_r H_{298}^o$ .
Ý nghĩa dấu của biến thiên enthalpy: $\Delta_r H_{298}^o < 0$ phản ứng tỏa nhiệt (hệ giảm năng lượng, bền vững hơn về mặt năng lượng, thường thuận lợi xảy ra tự phát); $\Delta_r H_{298}^o > 0$ phản ứng thu nhiệt (cần cung cấp nhiệt liên tục để duy trì).
Kĩ năng chuyển đổi và vận dụng thành thạo hai công thức tính $\Delta_r H_{298}^o$ : Lưu ý nhân đúng hệ số tỉ lượng của từng chất trong phương trình hóa học.
Tính toán nhiệt lượng tỏa ra hoặc hấp thụ khi đốt cháy một khối lượng nhiên liệu xác định trong thực tế (khí gas LPG, than đá, xăng RON 95).

Câu hỏi ôn tập & củng cố bài học

So sánh sự khác biệt cơ bản giữa hai công thức tính

\Delta_r H_{298}^o

theo nhiệt tạo thành và theo năng lượng liên kết?

Sự khác biệt cốt lõi: 1. Theo nhiệt tạo thành (áp dụng cho mọi trạng thái rắn, lỏng, khí):

\Delta_r H_{298}^o = \sum \Delta_f H_{298}^o(\text{Sản phẩm}) - \sum \Delta_f H_{298}^o(\text{Chất đầu})

(Lấy Sản phẩm trừ Chất đầu). 2. Theo năng lượng liên kết (chỉ áp dụng chính xác cho các phản ứng mà tất cả các chất đều ở trạng thái khí):

\Delta_r H_{298}^o = \sum E_b(\text{Chất đầu}) - \sum E_b(\text{Sản phẩm})

(Lấy Chất đầu trừ Sản phẩm, vì phá vỡ liên kết chất đầu cần thu năng lượng, còn tạo thành liên kết sản phẩm giải phóng năng lượng).

Tại sao nói các phản ứng tỏa nhiệt thường dễ xảy ra tự phát hơn các phản ứng thu nhiệt?

Mọi hệ thống trong tự nhiên đều có xu hướng tự biến đổi để chuyển về trạng thái có mức năng lượng thấp nhất và bền vững nhất. Trong phản ứng tỏa nhiệt (

\Delta_r H_{298}^o < 0

), hệ giải phóng bớt năng lượng ra môi trường làm tổng enthalpy của sản phẩm thấp hơn chất ban đầu, cấu trúc liên kết mới tạo thành bền vững hơn. Do đó, phản ứng tỏa nhiệt thường có ưu thế nhiệt động học thuận lợi để xảy ra tự phát ở nhiệt độ phòng.

Đốt cháy 1 mol khí methane (

CH_4

) tỏa ra

890{,}3\text{ kJ}

. Cần đốt cháy bao nhiêu gam khí methane để cung cấp đủ nhiệt lượng đun sôi 2 lít nước từ

25^\circ\text{C}

lên

100^\circ\text{C}

(biết nhiệt dung riêng của nước là

4{,}184\text{ J/(g} \cdot ^\circ\text{C)}

và hiệu suất hấp thụ nhiệt là

80\%

- Khối lượng của 2 lít nước là

m = 2000\text{ g}

. - Nhiệt lượng cần thiết để đun sôi nước:

Q_1 = m \cdot c \cdot \Delta T = 2000 \times 4{,}184 \times (100 - 25) = 627600\text{ J} = 627{,}6\text{ kJ}

- Với hiệu suất truyền nhiệt

H = 80\%

, nhiệt lượng thực tế cần cung cấp từ việc đốt than/gas là:

Q_{\text{thực tế}} = \frac{Q_1}{H} = \frac{627{,}6}{0{,}8} = 784{,}5\text{ kJ}

- Số mol

CH_4

cần đốt:

n_{CH_4} = \frac{784{,}5}{890{,}3} \approx 0{,}881\text{ mol}

- Khối lượng

CH_4

tương ứng:

m_{CH_4} = 0{,}881 \times 16 \approx 14{,}1\text{ gam}

. Vậy cần đốt cháy khoảng

14{,}1\text{ g}

khí methane.

Phương trình nhiệt hóa học cung cấp thêm thông tin gì so với phương trình hóa học thông thường?

Phương trình nhiệt hóa học cung cấp 2 thông tin đặc biệt quan trọng mà phương trình thông thường không có: 1. Trạng thái tập hợp của từng chất phản ứng và sản phẩm (ghi rõ

s

: rắn,

l

: lỏng,

g

: khí,

aq

: dung dịch), vì năng lượng của một chất phụ thuộc chặt chẽ vào trạng thái tồn tại của nó. 2. Giá trị biến thiên enthalpy chuẩn

\Delta_r H_{298}^o

đi kèm, cho biết chính xác phản ứng tỏa hay thu nhiệt và lượng nhiệt trao đổi tương ứng với hệ số tỉ lượng trong phương trình.

Đề luyện tập theo bài

Bài 18: Ôn tập chương 5 - Đề 1 (Nhận biết)28 câu hỏi · Nhận biết

Làm đề

Bài 18: Ôn tập chương 5 - Đề 2 (Thông hiểu)28 câu hỏi · Thông hiểu

Làm đề

Bài 18: Ôn tập chương 5 - Đề 3 (Vận dụng)28 câu hỏi · Vận dụng

Làm đề

Bài 18: Ôn tập chương 5 - Đề 4 (Tổng hợp)28 câu hỏi · Vận dụng cao

Làm đề

Bài 18: Ôn tập chương 5 - Đề 5 (Nâng cao)28 câu hỏi · Tổng hợp

Làm đề