Mở đầu
Định luật Hess cho biết biến thiên năng lượng chỉ phụ thuộc trạng thái đầu và trạng thái cuối. Vì vậy có thể tính nhiệt phản ứng từ nhiệt tạo thành của các chất mà không cần thực hiện trực tiếp phản ứng.
Công thức
Với phản ứng đã cân bằng:
$$\Delta_rH^\circ_{298}
=\sum\nu\Delta_fH^\circ_{298}(\text{sản phẩm})
-\sum\nu\Delta_fH^\circ_{298}(\text{chất đầu}).$$
Trình tự:
1. Cân bằng phương trình và ghi đúng trạng thái.
2. Nhân nhiệt tạo thành của mỗi chất với hệ số $\nu$.
3. Cộng phía sản phẩm, cộng phía chất đầu.
4. Lấy tổng sản phẩm trừ tổng chất đầu.
Ví dụ mẫu: Tính ΔH của phản ứng tạo sulfur trioxide
$$\mathrm{SO_2(g)+\frac12O_2(g)\rightarrow SO_3(l)}$$
Cho $\Delta_fH^\circ_{298}$: SO₂(g) = $-296{,}8$ kJ/mol; SO₃(l) = $-441{,}0$ kJ/mol; O₂(g) = 0.
$$\Delta_rH^\circ_{298}
=-441{,}0-\left[-296{,}8+\frac12(0)\right]
=-144{,}2\ \mathrm{kJ}.$$
Kết quả âm nên phản ứng tỏa nhiệt theo phương trình đã viết.
Kiểm tra nhanh
Trong công thức tính ΔH từ nhiệt tạo thành, vì sao mỗi giá trị phải nhân với hệ số của chất?
Hệ số cho biết số mol chất tham gia hoặc tạo thành.
Số oxi hóa không quyết định hệ số năng lượng trong công thức này.
Phản ứng không nhất thiết chỉ có chất khí.
Các giá trị đã cùng đơn vị kJ/mol.
Lời giải
**Cách làm**
Nhiệt tạo thành được cho cho 1 mol chất; hệ số phương trình cho biết cần tính cho bao nhiêu mol.
Ví dụ đốt cháy methane
$$\mathrm{CH_4(g)+2O_2(g)\rightarrow CO_2(g)+2H_2O(l)}$$
Cho $\Delta_fH^\circ$ (kJ/mol): CH₄ = $-74{,}8$; CO₂ = $-393{,}5$; H₂O(l) = $-285{,}8$; O₂ = 0.
$$\Delta_rH^\circ=[-393{,}5+2(-285{,}8)]-[-74{,}8+2(0)]
=-890{,}3\ \mathrm{kJ}.$$
Hệ số 2 của H₂O không được bỏ qua.
Cách tự kiểm tra
- Công thức phải là **sản phẩm trừ chất đầu**.
- Tất cả chất phải có đúng trạng thái như dữ liệu tra cứu.
- Đơn chất bền chuẩn có nhiệt tạo thành bằng 0 nhưng vẫn phải giữ trong phương trình cân bằng.
- Phản ứng cháy hoàn toàn thường cho kết quả âm; nếu kết quả trái dấu, cần kiểm lại phép trừ và hệ số.
Luyện tập
Cho A → B có ΔH = +40 kJ và B → C có ΔH = −70 kJ. Với cùng lượng chất, A → C có ΔH bằng bao nhiêu?
Không cộng hai trị tuyệt đối rồi đặt dấu âm.
$+40+(-70)=-30$ kJ.
Đã lấy sai dấu của tổng.
Không cộng trị tuyệt đối.
Lời giải
**Cách làm**
Cộng hai phương trình làm B triệt tiêu, nên $\Delta H_{A\to C}=40-70=-30$ kJ.
Ghi nhớ
- Biến thiên enthalpy chuẩn bằng tổng nhiệt tạo thành có hệ số của sản phẩm trừ tổng của chất đầu.
- Phải cân bằng phương trình, ghi đúng trạng thái và nhân đủ hệ số.
- Định luật Hess cho phép cộng các biến thiên enthalpy của các bước trung gian.
Đang học