PHẢN ỨNG ENTANPI: ĐỊNH NGHĨA, NHIỆT HÓA HỌC, BÀI TẬP - VẬT LÝ - 2026

Các entanpi của phản ứng là một hàm nhiệt động lực học mà cho phép tính toán nhiệt thu được hoặc phân phối trong một phản ứng hóa học, với điều kiện phản ứng này đã xảy ra ở áp suất không đổi. Nó được định nghĩa là nội năng U cộng với tích của áp suất P bằng thể tích V của các chất tham gia một phản ứng hóa học, như sau: H = U + P ∙ V

Do đó, entanpi có thứ nguyên là năng lượng, và trong Hệ thống đo lường quốc tế, nó được đo bằng Joules. Để hiểu mối quan hệ của entanpi với nhiệt lượng trao đổi trong một phản ứng hóa học, cần nhớ định luật đầu tiên của nhiệt động lực học, phát biểu như sau: Q = ΔU + W

Hình 1. Trong sự đốt cháy một chất khí, entanpi giảm. Nguồn: pixabay

Định luật thứ nhất xác lập rằng nhiệt lượng trao đổi trong một quá trình nhiệt động bằng độ biến thiên của nội năng của các chất tham gia vào quá trình đó cộng với công của các chất này trong quá trình đó.

Trong bất kỳ quá trình nào, công việc W được tính theo mối quan hệ sau:

Trong biểu thức trên, Vi là thể tích ban đầu, V là thể tích cuối cùng và P là áp suất. Nếu quá trình được thực hiện ở áp suất P không đổi thì công thu được sẽ là:

Trong đó ΔV là sự thay đổi thể tích.

Định nghĩa

Phản ứng hóa học là các quá trình nhiệt động học thường xảy ra ở áp suất không đổi và rất thường xuyên ở áp suất khí quyển. Loại quá trình nhiệt động lực học này được gọi là "đẳng áp", vì nó xảy ra ở áp suất không đổi.

Trong trường hợp này, định luật đầu tiên của nhiệt động lực học có thể được viết như sau:

Qp = ΔU + P ∙ ΔV

Trong đó Qp cho biết nhiệt lượng đã trao đổi ở áp suất không đổi. Nếu định nghĩa của entanpi H = U + P ∙ V được giới thiệu trong biểu thức trước, thì chúng ta thu được:

Qp = ΔH

Do đó, sự thay đổi entanpi dương chứng tỏ phản ứng đã lấy nhiệt từ môi trường. Đây là một phản ứng thu nhiệt.

Ngược lại, nếu sự thay đổi entanpi là âm thì đó là một phản ứng tỏa nhiệt.

Trên thực tế, từ enthalpy xuất phát từ từ tiếng Hy Lạp enthalpien, có nghĩa là "làm nóng".

Entanpi cũng thường được gọi là nhiệt. Nhưng cần nói rõ rằng nó không giống như nhiệt năng mà chính sự trao đổi nhiệt trong quá trình nhiệt động học mới làm thay đổi entanpi.

Mối quan hệ với nhiệt

Không giống như nhiệt, entanpi là một hàm của trạng thái. Khi bạn tính toán sự thay đổi entanpi, bạn đang tính toán sự khác biệt của hai hàm phụ thuộc hoàn toàn vào trạng thái của hệ thống, chẳng hạn như nội năng và thể tích.

ΔH = ΔU + P ∙ ΔV

Vì áp suất không đổi trong phản ứng, nên entanpi của phản ứng là một hàm của trạng thái chỉ phụ thuộc vào nội năng và thể tích.

Trong một phản ứng hóa học, entanpi của các chất phản ứng có thể được định nghĩa là tổng của mỗi chất trong số chúng; và của các sản phẩm dưới dạng tổng entanpi của tất cả các sản phẩm.

Sự thay đổi entanpi trong phản ứng là hiệu số của các sản phẩm trừ đi của các chất phản ứng:

Hình 2. Biểu đồ entanpi. Nguồn: tự làm.

Trong phản ứng thu nhiệt, entanpi của các sản phẩm lớn hơn entanpi của các chất phản ứng; tức là phản ứng lấy nhiệt của môi trường. Ngược lại, trong phản ứng tỏa nhiệt, entanpi của các chất phản ứng lớn hơn entanpi của các sản phẩm, vì phản ứng tỏa nhiệt ra môi trường.

Entanpi tiêu chuẩn

Vì sự thay đổi entanpi trong phản ứng hóa học có thể phụ thuộc vào áp suất và nhiệt độ, nên thông thường người ta xác định các điều kiện phản ứng tiêu chuẩn:

Nhiệt độ phản ứng tiêu chuẩn: 25 ° C.

Áp suất phản ứng tiêu chuẩn: 1 atm = 1 bar.

Entanpi chuẩn được biểu thị như sau: H °

Hóa nhiệt

Trong một phương trình nhiệt hóa, không chỉ các chất phản ứng và sản phẩm mới quan trọng, sự thay đổi entanpi cũng quan trọng. Enthalpy được hiểu là phản ứng với sự thay đổi diễn ra trong đó.

Để làm ví dụ, hãy xem các phản ứng sau:

2 H2 (khí) + O2 (khí) → 2 H2O (lỏng); ΔH ° = -571,6 kJ (tỏa nhiệt).

H2 (khí) + (½) O2 (khí) → H2O (lỏng); ΔH ° = -285,8 kJ (tỏa nhiệt).

2 H2O (lỏng) → 2 H2 (khí) + O2 (khí); ΔH ° = +571,6 kJ (thu nhiệt).

Entanpi là một đại lượng nhiệt động lực học mở rộng

Nếu các số hạng của một phương trình hóa học được nhân hoặc chia cho một hệ số nào đó, thì entanpi được nhân hoặc chia cho cùng một.

Nếu phản ứng thuận nghịch thì dấu của entanpi phản ứng cũng ngược lại.

Bài tập đã giải

-Bài tập 1

Khí axetylen C2H2 thu được từ phản ứng của canxi cacbua CaC2 ở dạng hạt với nước ở nhiệt độ và áp suất môi trường.

Như dữ liệu, chúng tôi có các entanpi của sự hình thành các chất phản ứng:

ΔH ° (CaC2) = -59,0 kJ / mol

ΔH ° (H20) = -285,8 kJ / mol

Và entanpi của sự hình thành các sản phẩm:

ΔH ° (C2H2) = +227,0 kJ / mol

ΔH ° (Ca (OH) 2) = -986,0 kJ / mol

Tìm entropy chuẩn của phản ứng.

Giải pháp

Điều đầu tiên là nâng cao phương trình hóa học đã cân bằng:

CaC2 (s) + 2H20 (l) → Ca (OH) 2 (s) + C2H2 (g)

Và bây giờ là entanpi của các chất phản ứng, sản phẩm và của phản ứng:

- Thuốc thử: -59,0 kJ / mol -2 ∙ 285,8 kJ / mol = -630,6 kJ / mol

- Sản phẩm: -986,0 kJ / mol + 227,0 kJ / mol = -759 kJ / mol

- Phản ứng: ΔH ° = -759 kJ / mol - (-630 kJ / mol) = -129 kJ / mol

Đó là một phản ứng tỏa nhiệt.

-Bài tập 2

Khi đốt cháy 1 lít axetilen ở điều kiện tiêu chuẩn thì nhiệt lượng toả ra là bao nhiêu?

Giải pháp

Khi đã cân bằng, phản ứng cháy của axetilen sẽ như sau:

C2H2 (g) + (5/2) O2 (g) → 2 CO2 (g) + H20 (l)

Chúng tôi cần các enthalpies hình thành các sản phẩm:

ΔH ° (CO2) = -393,5 kJ / mol

ΔH ° (H2O (l)) = -285,8 kJ / mol

Tính toán entanpi

Với những dữ liệu này, chúng tôi có thể tính toán entanpi của các sản phẩm:

ΔH ° (sản phẩm) = 2 * (- 393,5 kJ / mol) + (-285,8 kJ / mol) = -1072,8 kJ / mol

Và entanpi của sự hình thành các chất phản ứng:

ΔH ° (C2H2) = 227,0 kJ / mol

ΔH ° (O2) = 0,0 kJ / mol

Entanpi của các chất phản ứng sẽ là:

227,0 kJ / mol + (5/2) * 0,0 = 227,0 kJ / mol

Khi đó số mol entanpi phản ứng sẽ là: ΔH ° (sản phẩm) - ΔH ° (chất phản ứng) = -1072,8kJ / mol - 227,0 kJ / mol = -1299,8 kJ / mol

Entanpi của quá trình đốt cháy

Bây giờ ta cần biết một lít axetilen ở điều kiện tiêu chuẩn có bao nhiêu mol axetilen. Đối với điều này, chúng tôi sẽ sử dụng phương trình trạng thái của một khí lý tưởng, từ đó chúng tôi sẽ giải quyết số mol.

Số mol n = P * V / (R * T)

P = 1 atm = 1,013 x 10⁵ Pa

V = 1 l = 1,0 x 10 ^ -3 m³

R = 8,31 J / (mol * K)

T = 25 ° C = 298,15 K

n = 0,041 mol

Entanpi khi đốt cháy 1 lít axetilen là 0,041 mol * (-1299,8 kJ / mol) = -53,13 kJ

Dấu âm chứng tỏ đó là phản ứng tỏa nhiệt, giải phóng 53,13 kJ = 12,69 kcal.

Người giới thiệu

1. Hạt dẻ E. Entanpi trong phản ứng hóa học. Phục hồi từ: lidiaconlaquimica.wordpress.com
2. Nhiệt hóa học. Entanpi của phản ứng. Được khôi phục từ: recursostic.educacion.es
3. Nhiệt hóa học. Định nghĩa entanpi phản ứng chuẩn. Được khôi phục từ: quimitube.com
4. Wikipedia. Entanpi chuẩn của phản ứng. Khôi phục từ: wikipedia.com
5. Wikipedia. Sự hình thành entanpi. Khôi phục từ: wikipedia.com