Chào mừng các bạn đến với blog khoa học! Trong bài viết hôm nay, chúng ta sẽ cùng nhau khám phá một chủ đề rất quen thuộc trong lĩnh vực hóa học – “nhiệt hóa học”. Đây là một phần không thể thiếu trong chương trình học của các bạn yêu thích môn hóa. Cùng bắt đầu nhé!
1. Nhiệt Hóa Học là gì
Nhiệt hóa học nghiên cứu về sự thay đổi nhiệt độ và nhiệt lượng trong các phản ứng hóa học. Nói cách khác, chúng ta sẽ tìm hiểu về lượng nhiệt tỏa ra hoặc thu vào khi một phản ứng hóa học xảy ra.
2. Phương trình Nhiệt Hóa Học
Phương trình nhiệt hóa học thường kèm theo một giá trị nhiệt lượng (ΔH), biểu thị lượng nhiệt tỏa ra (ΔH < 0) hoặc thu vào (ΔH > 0) trong phản ứng. Ví dụ:
CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l) + ΔH = −890 kJ/mol
3. Cách viết phương trình Nhiệt Hóa Học
Khi viết phương trình nhiệt hóa học:
Xác định trước các chất tham gia và sản phẩm của phản ứng.
Đặt giá trị ΔH ở cuối phương trình, với dấu “+” hoặc “-” tùy thuộc vào nhiệt lượng thu vào hoặc tỏa ra.
4. Các dạng bài tập Nhiệt Hóa Học
Xác định lượng nhiệt: Dựa vào phương trình và giá trị ΔH đã cho, xác định lượng nhiệt thu vào hoặc tỏa ra trong phản ứng.
Tính nhiệt hình thành: Tìm lượng nhiệt cần thiết để hình thành một hợp chất từ các nguyên tố.
Phản ứng trong bình cách nhiệt: Tìm nhiệt độ cuối cùng của hệ thống dựa vào lượng nhiệt của phản ứng.
5. Bài tập Nhiệt Hóa Học có lời giải
Bài tập 1: Khi đốt cháy hoàn toàn 1 mol metan (CH₄) trong không khí, thu được 890 kJ nhiệt. Hãy viết phương trình phản ứng nhiệt động học của quá trình trên.
Phương trình phản ứng đốt cháy metan trong không khí:
Nếu phản ứng giải phóng 890 kJ nhiệt thì phương trình nhiệt động học sẽ là:
Lưu ý rằng dấu âm (-) chỉ ra rằng nhiệt được giải phóng (phản ứng là exothermic).
Bài tập 2: 100g nước ở 25°C được đun nóng lên đến 100°C. Biết C_p của nước là 4.18 J/g°C. Tính lượng nhiệt cần cung cấp.
Công thức tính lượng nhiệt cần cung cấp khi biết C_p:
- = khối lượng nước = 100g
- = nhiệt dung riêng ở áp suất không đổi = 4.18 J/g°C
- = sự thay đổi nhiệt độ = 100°C – 25°C = 75°C
Bài tập 3: Cho biết phản ứng hóa học sau có ΔH = -100 kJ/mol: A + B → C Khi 2 mol A phản ứng với 2 mol B, xác định lượng nhiệt tỏa ra.
Lượng nhiệt tỏa ra khi 1 mol A phản ứng là 100 kJ. Vậy khi 2 mol A phản ứng, lượng nhiệt tỏa ra sẽ là: 2 mol x 100 kJ/mol = 200 kJ.
Nhiệt hóa học là một phần quan trọng, giúp chúng ta hiểu rõ hơn về cơ chế và năng lượng liên quan đến các phản ứng hóa học. Bằng việc nắm vững cách viết và phân tích phương trình nhiệt hóa học, bạn sẽ có những bước tiến vững chắc trong hành trình khám phá thế giới hóa học.
