Hiệu ứng Nhiệt Của Phản ứng Hóa Học - Tài Liệu Text - 123doc

Có thể bạn quan tâm

Tải bản đầy đủ (.doc) (12 trang)

Trang chủ

Giáo án - Bài giảng

Tư liệu khác

hiệu ứng nhiệt của phản ứng hóa học

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (175.34 KB, 12 trang )

Biên soạn: Nguyễn nhựt quý đại học điện khóa 6 1. Phần mở đầu1.1. Lý do chọn đề tàiNhiệt động hóa học là môn nghiên cứu năng lượng và chuyển hóa năng lượng màtrước hết là nhiệt và mối quan hệ chuyển hóa giữa nhiệt với công và các dạng nănglương khác.Do sự đam mê của bản thân đối với đề tài hiệu ứng nhiệt của phản ứng hóa học.1.2. Tầm quan trọng để tiến hành chọn đề tàiVì các hóa học luôn kèm theo sự biến đổi về năng lượng (chủ yếu dưới dạngnhiệt)cho nên việc nghiên cứu hiệu ứng nhiệt của phản ứng hóa học sẽ có một ý nghĩanhất định đối với hóa học.1.3. Phạm vi nghiên cứuTìm hiểu về :Hiệu ứng nhiệt của các quá trình hóa học và phương trình nhiệt hoá học.Định luật Hess và các hệ quả, ứng dụng của định luật Hess.Sự phụ thuộc của hiệu ứng vào nhiệt độ.Email: Trang: 1 Biên soạn: Nguyễn nhựt quý đại học điện khóa 6 2. Phần nội dungChương 1: Tổng QuanĐề tài này được mọi người rất ham mê nghiên cứu vì nó giúp mọi người hiểu rõthêm được mỗi phản ứng cần lượng nhiệt bao nhiêu để nhằm mục đích tính được mứcđộ tương đối chính xác mà di điều chế các chất cho phù hợp.Hiên nay thì đề tài này đã được các nhà hóa học trên thế giới nghiên cứu đến các vấnđề như:Hiệu ứng nhiệt của quá trình phản úng.Hiểu rõ về phương trình nhiệt hóa học. Nắm rõ được dạng nhiệt đó là dạng nhiệt gì (nhiệt đốt cháy hay là nhiệt tạothành….)Đo được một số loại nhiệt tạo thành tiêu chuẩn ∆H0298 kJ/mol của một số chất ởđktc.Hay là biết thêm về sự phụ thuộc của hiệu ứng nhiệt vào nhiệt độ như thế nào Áp dụng và vận dụng được các hệ quả của định luật Hess Qua trên thì cho ta thấy quá trình nghiên cứu về đề tài hiệu ứng nhiệt của quátrình hóa học là rất chi tiết.Chương 2: Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu.2.1. Đối tượng nghiên cứuNhiệt động lực học là khoa học nghiên cứu các quy luật về sự biến hóa tự dạngnăng lượng này sang dạng năng lượng khác và thiêt lập các định luật của sự biến đổiđó. Cơ sở của nhiệt động lực học là hai nguyên lý của nhiệt động lực học.Nhiệt động lực học hóa học là khoa học nghiên cứu các quy luật về sự biến đổi qua lạihóa năng và các dạng năng lượng khác trong các quá trình hóa học.Trong nhiệt động hóa học người ta chỉ xét trạng thái đầu và trạng thái cuối củacủa các quá trình hóa học.Email: Trang: 2 Biên soạn: Nguyễn nhựt quý đại học điện khóa 6 Nhiệt động lực học hóa học cho phép giải quyết nhiều vấn đề quan trọng của quatrình hóa học như:Xác định chiều hướng và chiều hướng của các quá trình hóa họcXác định năng lượng liên kết hóa họcDự đoán mức độ tự diễn ra của quá trình hóa học và từ đó có thể xác định đượchiệu xuất của phản ứng hóa họcNghiên cứu về hiệu ứng nhiệt của quá trình hóa họcNghiên cứu các qua trình cân bằng hóa học như hằng số cân bằng ,cân bàng pha,cân bằng trên các diện cực,chuyển dịch cân bằng … [1]2.2. Nội dung nghiên cứu2.2.1 Hiệu ứng nhiệt phản ứng.Hiệu ứng nhiệt của quá trình hóa học là nhiêt lượng tỏa ra hay hấp thụ trong cácquá trình hóa học dùng để thay đổi nội năng hay entanpi của hệ.[1] Trong các quá trình hoá học phát nhiệt làm cho nội năng U và entanpy H của hệgiảm xuống tức là ΔU < 0 và ΔH < 0. ngược lại trong các quá trình thu nhiệt thì ΔU >0 và ΔH > 0.Trong những phản ứng mà chất rắn và chất lỏng tham gia sự biến đổi thể tích làkhông đáng kể và nếu quá trình thực hiện ở áp suất bé có thể coi pΔU có giá trị rất nhỏkhi đó ΔH ≈ ΔU.Nếu các phản ứng có chất khí tham gia thì giá trị ΔH và ΔU sẽ khác nhau. Trongtrường hợp khí tham gia là lý tưởng:PV = nRTpΔV = Δn. RTn: là biến thiên số mol khí trong phản ứng ở nhiệt độ tuyệt đối T. R là hằng số khí R =8,312at.lit / mol. độΔH = ΔU + ΔnRTKhi Δn = 0 thì ΔH = ΔUΔn ≠ 0 thì ΔH ≠ ΔU [1]2.2.2 Phương trình nhiệt hóa học.Email: Trang: 3 Biên soạn: Nguyễn nhựt quý đại học điện khóa 6 Phương trình nhiệt hoá học là phương trình phản ứng hoá học bình thường có ghikèm hiệu ứng nhiệt và trạng thái tập hợp của các chất tham gia và thu được sau phảnứng. Đa số các phản ứng sảy ra ở áp suất không thay đổi nên ta xét chủ yếu biến thiênΔH. [1]Ví dụ: C( r) +O2 (k)  CO2 (k) ΔH =-395.41 kJKim cương (tinh thể)C( r) +O2 (k)  CO2 (k) ΔH =-393.51 kJGraphit(than chì )Khi viết phương trình nhiệt hóa học ta cần lưu ý : Hệ số của phương trình: H2(k) +1/2O2(k)  H2O(l) ΔH =-285.84kJ2H2(k) +O2(k)  2H2O(l) ΔH =-571.68 kJ Cần nêu áp suất và nhiệt độ tại đó xác định giá trị entanpi. Thông thường áp suất1 atm dược ghi bàng chỉ số trên 0, nhiệt độ 25oC được ghi bằng chỉ số dưới 298(K) của kí hiệu ΔH: H2(k) +1/2O2(k)  H2O(l) ΔH0298 =-285.84 kJÁp suất 1 atm , nhiệt độ 298 k là áp suất tiêu chuẩn và nhiệt đọ tiêu chuẩn nhiệtđộng lực học. Có thể áp dụng định luật Hess để xác định lí thuyết hiệu ứng nhiệt phản ứng. vềbản chất, định luật là hệ quả của nguyên lý thứ nhất nhiệt động lực học áp dụng choquá trình hóa học. [2]Ta quy ước: Quá trình thu nhiệt ΔH>0Quá trình tỏa nhiệt ΔH<0Hiệu ứng nhiệt ΔH của 1 phản ứng ở áp suất không đổi và mộtnhiệt độ xác định bằng tổng entanpy của các sản phẩm phản ứng trừđi tổng entanpi của các chất tham gia phản ứng:ΔH = ΣΔHSPpư - ΣΔHchất đầu pư2.2.3. Các loại nhiệt thường gặp.Email: Trang: 4 Biên soạn: Nguyễn nhựt quý đại học điện khóa 6  Nhiệt tạo thành.Nhiệt tạo thành (còn gọi là sinh nhiệt ) của một hợp chất là hiệu ứng nhiệt củaphản ứng tạo thành 1 mol chất đó từ các dơn chất ứng với trạng thái tự do bền vữngnhất. [2]Nhiệt tạo thành thường được đo trong diều kiện đảng áp và quy về 250C, 1atm .Khi đó ta có nhiệt tạo thành tiêu chuẩn, tức entanpi tạo thành mol tiêu chuẩn và kí hiệulà ΔH0ttVí dụ: Nhiệt tạo thành của khí CO2 là hiệu ứng nhiệt của phản ứng:C(gr) + O2 = CO2(k) ΔH = -393,5 kJ/molHiệu ứng nhiệt của pư kết hợp giữa H2 và O2 tạo thành nước:2H2(k) + O2(k) = 2H2O(l) ΔH = -571,66 kJ/molNhiệt tạo thành của nước lỏng từ các đơn chất là: -571,66 : 2 =-285,83 kJ Nhiệt đốt cháy.Nhiệt đốt cháy (còn gọi là thiêu nhiệt) là hiệu ứng nhiệt của phảnứng dốt cháy 1 mol chất bằng khí oxi (O2) để tạo thành sản phẩmcháy ở áp suất không đổi. sản phẩm cháy của các nguyên tốC,H,N,S,Cl được chấp nhận tương ứng là CO2(k), H2O(l), N2(k), SO2(k)và HCl(k.)Ví dụ: C2H6+ 7/2 O2 2CO2ΔH=-372.82 kcal Ta có ΔHdc=-372.82 kcal2.2.4 Định luật Hess và các hệ quả, ứng dụng của định luật Hess.2.2.4.1. Định luật Hess(1812-1850). Năm 1840 G.I.Hess đã phat minh ra định luât căn bản của nhiệt động hóa học.Khái niệm: Hiệu ứng nhiệt của phản ứng hóa học chỉ phụ thuộc vào trong trạngthái đầu và trạng thái cuối chứ không phụ thuộc vào các giai đoạn trung gian.[1]Nội dung: “Nếu có nhiều cách để chuyển chất ban đầu thành những sản phẩmgiống nhau thì hiệu ứng nhiệt tổng cộng theo cách nào cũng như nhau ’’Email: Trang: 5 Biên soạn: Nguyễn nhựt quý đại học điện khóa 6 Nói khác đi : nghĩa là hiệu ứng nhiệt của quá trình hóa học chỉ phụ thuộc vào bảnchất và trạng thái của các chất đầu và sản phẩm chứ không phụ thuộc vào đường đi VD: có rất nhiều cách để chuyển 1 mol Na, 0,5 mol H2, 0,5 mol O2, thành một molNaOH và hiệu ứng nhiệt tổng cộng của cách nào cũng bằng: -102.0 kcalCách 1: Na(r) + 1/2O2(k)  1/2Na2O2(r) ∆H1=-60,3 kcal1/2H2(k) + 1/4O2(k)  1/2H2O(l) ∆H2 =-34,1 kcal1/2Na2O2 + 1/2H2O(l)  NaOH(r) + 1/4O2(k) ∆H3 = -7,6kcalTổng cộng: Na(r) + 1/2O2(k) + 1/2H2(k) NaOH(r) ∆H = ??Thì ta có: ∆H = -60,3 - 34,1 - -7,6 =-102,0 kcalCách 2: H2(k) + 1/2O2(k)  H2O(l) ∆H1=-68,3 kcalNa (r) + H2O(l)  NaOH + 1/2H2 ∆H2=-33,7kcalTổng cộng: Na(r) + 1/2H2(k) + 1/2O2(k) NaOH (r) ∆H=??Ta có: ∆H=-68,3-33,7=-102,0kcalChú ý:Entanpi một chất được tính với một mol chất đó. Biến thiên entanpi tính được từentanpi của các chất ở diều kiện chuẩn được gọi là biến thiên entanpi chuẩn và được kíhiệu là ∆H0 hoặc khi chú ý cả nhiệt độ nữa thì được kí hiệu là ∆H0298.+ Đối với các khí, trạng thái chuẩn là trạng thái khí lí tưởng ở áp suất 1 atm.+ Đối với các chất rắn và các chất lỏng, trạng thái chuẩn là trạng thái của chất tinhkhiết.+ Nhiệt độ thường được lấy là 250C = 2980K2.2.4.2. Hệ quả của định luật Hess. Hiệu ứng nhiệt của một phản ứng bằng tổng nhiệt tạo thành của các sản phẩmtrừ tổng nhiệt tao thành của các chất ban đầu (có kể cả hệ số )∆H=Σ∆Htt(sản phẩm)- Σ∆Htt(tác chất)Email: Trang: 6 Biên soạn: Nguyễn nhựt quý đại học điện khóa 6 Vd:CaCO3(r) CaO(r) +CO2 (k) ∆H = ?Giải ∆H = Σ∆Htt(CaO) + Σ∆Htt(CO2 ) - Σ∆Htt (CaCO3)= -151,9 - 91,4 + 288,5 = 42,5 kcal=> Nung vôi là quá trình thu nhiệtHiệu ứng nhiệt phản ứng bằng tổng nhiệt đốt cháy các chất đầu trừ đi tổng nhiệtđốt cháy của các chất sản phẩm (có kể cả hệ số )∆H =Σ∆Hđc(tác chất ) - Σ∆Hđc(sản phẩm )Vd: CH3COOH(l)+C2H5OH(l)CH3COOC2H5 + H2O ∆H = ?∆H = ∆Hđc(CH3COOH) + ∆Hđc(C2H5OH) -∆Hđc(CH3COOC2H5) = -208,2 - 326,7 + 545,9 = 11 kcal 2.2.4.3.Ứng dụng của định luật Hess.• Tìm hiểu hiệu ứng nhiệt của một số phản ứng không thể xác địnhbằng thực nghiệm. Vd: C(r) + 1/2O2(k) CO(k) (Than chì )Biết rằng: C(r) + O2(k)  CO2 (k) ∆H= -94,1 kcalThan chì CO (k) + 1/2 O2(k)  CO2(k) ∆H = -67,7 kcalGiải Theo định luật Hess ta có:∆H - ∆H2 = ∆H1Vậy ∆H1=-94,1+67,7 = -26,4 kcal.• Tìm nhiệt tạo thành của một chất Vd: tìm nhiệt tạo thành của rượu etylic từ các dữ kiện:C2H5OH(l) + 3O2(k) CO2 (k) + H2O(l) ∆H = -327 kcal0 -94 kcal -63,8 kcal∆Htt = ?Email: Trang: 7 Biên soạn: Nguyễn nhựt quý đại học điện khóa 6 Giải:Áp dụng hệ quả 1 của định luật Hess ta có:∆H = 2 x (-94) + 3 x (-68,3) - ∆Htt (C2H5OH) = -327 kcal Rút ra: ∆Htt (C2H5OH) = 2 x (-94) + 3 x (-68,3) – (-327) = -65,9 kcal• Định năng lượng liên kết∆H=Σ∆Hlk(tác chất )- Σ∆Hlk(sản phẩm)Vd: Định năng lượng trung bình của các liên kết O-H trong phan tử nước, biết rằngnăng lượng liên kết H-H và O-O tương ứng lần lượt là 435,9 và 498 kJGiải: H2(k) + O2(k)  H2O(k) ∆H = -483,68 kJ==> - 483,68 = 2(+435,9) + 498,7 - 4×∆Hlk(O-H )==>∆Hlk(O-H ) = ¼(2×435,9 + 498,7 + 483,68 ) = 463,545 kJ• Xác định năng lượng mạng lưới của tinh thể Năng lượng mang ion là năng lượng tạo thành mạng ting thể hợp chất từ các ioncủa trạng thái khí . Ví dụ: Năng lượng mang ion của tinh thể NaCl chính là hiệu ứng nhiệt của phản ứng: Na++ Cl- NaCl (r) ∆H = ?Từ các dữ kiện sau,ta có thể tính được năng lượng mạng ion của tinh thể NaCl:Nhiệt thăng hoa của Na:Na(r) = Na(k) ∆H1 = 20,64 kcalNăng lượng liên kết của Cl2:½ Cl2(k) = Cl(k) ∆H2 = ½ ×58 kcalÁi lực electron của Clo:Cl(k) - e-= Cl- (k) ∆H3 = -83,17kcalNăng lượng ion hóa Na:Na(k) - e-= Na+(k) ∆H4 = +119,98 kcalNăng lượng mạng ion:Na+(k) + Cl-(k) =NaCl (r) ∆H0 = ?Hiệu ứng nhiệt của phản ứng:Email: Trang: 8 Biên soạn: Nguyễn nhựt quý đại học điện khóa 6 Na (r) + ½ Cl2 (k)  NaCl (r) ∆H = -98,23 kcalTheo định luật Hess ta có:∆H1 + ∆H2 + ∆H3 + ∆H0 = ∆H20,64 + ½ ×58 + (-83,17) + 119,98 + ∆H0 =-98,23Từ đó ta có năng lượng mạng tinh thể ion muối ăn:∆H0 = -184,68 kcal2.3. Phương pháp nghiên cứu Tham khảo một số ý kiến từ các sách, báo , tạp chí nhằm phục vụ cho việc học tạpvà làm bài tiểu luận này. Làm theo những gì mà thầy đã hướng dẫn cho.Vận dụng các kiến thức về hóa học mà mình sẵn có để làm nên bài tiểu luận.này.và tìm hiểu thêm những gì mình chưa biết để nhằm mục đích có kiến thức để hoànthành bài tiểu luận .Email: Trang: 9 Biên soạn: Nguyễn nhựt quý đại học điện khóa 6 3. Kết luậnQua đề tài này thì đã giúp cho tôi hiểu rõ thêm về hiệu ứng nhiệt của phản ứnghọc.Biết cách nhận dạng các loại phương trình đó là loại gì (loại phản ứng sinh nhiệthay hay là phản ứng đốt cháy.Tính được một số bài toán hóa học về phần hiệu ứng nhiệt này. Có thể giải thích được cho mọi người vói những câu hỏi nằm trong tầm kiểm soát củabản thân.Email: Trang: 10 Biên soạn: Nguyễn nhựt quý đại học điện khóa 6 4. Tài liệu tham khảo[1] (2009), hóa học 1. Đại học công nghiệp tp Hồ Chí Minh, khoa công nghệ hóa.[2] Nguyễn Đức Chung (2002),hóa học đại cương. Email: Trang: 11 Biên soạn: Nguyễn nhựt quý đại học điện khóa 6 Mục lụcĐề mục Trang 1. Phần mở đầu 1l.1.Lý do chọn đề tài 11.2.Tầm quan trọng để tiến hành chọn đề tài 11.3.Phạm vi nghiên cứu 12.Nội dung 2Chương 1: Tổng quan 2Chương 2: Đối tượng, nội dung,và phương pháp nghiên cứu 22.1. Đối tượng nghiên cứu 22.2. Nội dung nghiên cứu 32.2.1. Hiệu ứng nhiệt phản ứng 32.2.2. Phương trình nhiệt hóa học 32.2.3. Các loại nhiệt thường gặp 42.2.4. Định luật Hess và các hệ quả ứng dụng của định luật Hess 52.2.4.1 Định luật Hess(1812-1850) 52.2.4.2 Hệ quả của định luật Hess 62.2.4.3 Ứng dụng của định luật Hess 72.3. Phương pháp nghiên cứu 93. Kết luận 104. Tài liệu tham khảo 11Email: Trang: 12

Tài liệu liên quan

Tồn dư của phân bón hoá học và thuốc bảo vệ thực vật ở cây trồng nông nghiệp và ảnh hưởng tới sức khoẻ con nguời
- 22
- 2
- 10
HIỆU ỨNG HÓA HỌC( Hiệu ứng điện tử ) doc
- 3
- 1
- 6
Giáo trình phân tích ứng dụng năng suất tản nhiệt của các tia quang học theo tiêu chuẩn nhiễu xạ p10 ppt
- 5
- 531
- 0
Giáo trình phân tích ứng dụng năng suất tản nhiệt của các tia quang học theo tiêu chuẩn nhiễu xạ p9 docx
- 5
- 474
- 0
Giáo trình phân tích ứng dụng năng suất tản nhiệt của các tia quang học theo tiêu chuẩn nhiễu xạ p8 pot
- 5
- 348
- 0
Giáo trình phân tích ứng dụng năng suất tản nhiệt của các tia quang học theo tiêu chuẩn nhiễu xạ p7 pdf
- 5
- 447
- 0
Giáo trình phân tích ứng dụng năng suất tản nhiệt của các tia quang học theo tiêu chuẩn nhiễu xạ p6 doc
- 5
- 375
- 0
Giáo trình phân tích ứng dụng năng suất tản nhiệt của các tia quang học theo tiêu chuẩn nhiễu xạ p5 pot
- 5
- 331
- 0
Giáo trình phân tích ứng dụng năng suất tản nhiệt của các tia quang học theo tiêu chuẩn nhiễu xạ p4 pot
- 5
- 390
- 0
Giáo trình phân tích ứng dụng năng suất tản nhiệt của các tia quang học theo tiêu chuẩn nhiễu xạ p3 ppsx
- 5
- 293
- 0