Mở đầu
Giá trị biến thiên enthalpy luôn ứng với đúng lượng chất trong phương trình nhiệt hóa học. Vì vậy muốn tính nhiệt tỏa ra hoặc thu vào, trước hết phải đọc đúng dấu, hệ số và trạng thái.
Mức năng lượng đầu và cuối
$$\Delta_rH=H_{\text{sản phẩm}}-H_{\text{chất đầu}}.$$
- Sản phẩm có mức năng lượng thấp hơn chất đầu: $\Delta_rH<0$, phản ứng tỏa nhiệt.
- Sản phẩm có mức năng lượng cao hơn chất đầu: $\Delta_rH>0$, phản ứng thu nhiệt.
Độ lớn $|\Delta_rH|$ cho biết lượng nhiệt trao đổi theo phương trình, không cho biết phản ứng nhanh hay chậm.
Kiểm tra nhanh
Chất đầu ở mức 120 kJ/mol, sản phẩm ở mức 45 kJ/mol. ΔH bằng bao nhiêu?
$45-120=-75$ kJ/mol.
Đã đảo thứ tự sản phẩm và chất đầu.
Không cộng hai mức năng lượng.
Không cộng hai mức năng lượng.
Lời giải
**Cách làm**
$\Delta H=H_{sp}-H_{cđ}=45-120=-75$ kJ/mol; phản ứng tỏa nhiệt.
Quy đổi theo lượng chất
Nếu phương trình đốt cháy 1 mol CH₄ có $\Delta_rH=-890{,}3$ kJ thì đốt cháy hoàn toàn 0,25 mol CH₄ trong cùng điều kiện có:
$$\Delta H=-890{,}3\times0{,}25=-222{,}6\ \mathrm{kJ}.$$
Có thể nói hệ tỏa ra 222,6 kJ; khi viết biến thiên enthalpy vẫn giữ dấu âm. Nếu nhân hoặc chia toàn bộ hệ số phương trình, phải nhân hoặc chia $\Delta H$ theo cùng tỉ lệ.
Ví dụ mẫu: Tính nhiệt từ thể tích khí CO
$$\mathrm{CO(g)+\frac12O_2(g)\rightarrow CO_2(g)}\qquad
\Delta_rH^\circ=-283{,}0\ \mathrm{kJ}$$
Ở 25 °C, 1 bar, 1 mol khí có thể tích 24,79 L. Với 2,479 L CO:
$$n_{\mathrm{CO}}=\frac{2{,}479}{24{,}79}=0{,}100\ \mathrm{mol}.$$
$$\Delta H=-283{,}0\times0{,}100=-28{,}3\ \mathrm{kJ}.$$
CO cháy hết làm hệ giải phóng 28,3 kJ.
So sánh nhiên liệu đúng cách
Không thể so trực tiếp hai giá trị $\Delta H$ theo mol nếu đề hỏi nhiệt tỏa ra trên cùng khối lượng. Cần đổi về số mol rồi tính:
$$Q=n|\Delta H|=\frac{m}{M}|\Delta H|.$$
Khi đánh giá nhiên liệu còn cần xét hiệu suất hấp thụ nhiệt, sản phẩm cháy, an toàn và tác động môi trường; giá trị nhiệt tỏa ra không phải tiêu chí duy nhất.
Luyện tập
Phản ứng theo phương trình tạo 2 mol sản phẩm có ΔH = +100 kJ. Tạo 0,50 mol sản phẩm cần ΔH bao nhiêu?
0,50 mol bằng một phần tư 2 mol nên $100/4=25$ kJ.
Đây là một nửa, nhưng lượng sản phẩm bằng một phần tư.
Giá trị này ứng với 2 mol sản phẩm.
Đã nhân đôi thay vì chia theo lượng.
Lời giải
**Cách làm**
Theo phương trình, 2 mol sản phẩm ứng với +100 kJ. Vì 0,50 mol bằng một phần tư nên $\Delta H=+25$ kJ.
Ghi nhớ
- Biến thiên enthalpy bằng mức năng lượng sản phẩm trừ mức chất đầu.
- Giá trị biến thiên enthalpy ứng với đúng hệ số và trạng thái trong phương trình.
- Khi tính theo lượng chất, đổi về số mol rồi nhân theo tỉ lệ; khi so sánh theo khối lượng phải xét khối lượng mol.
Đang học