Luyện tập 3 (Trang 86 SGK Hóa 10, Bộ Cánh diều):

Dựa vào năng lượng liên kết, tính ${∆}_r,H_{298}^0$ các phản ứng sau:

a) Các phản ứng đốt cháy hoàn toàn 1 mol mỗi chất C₂H₄, C₂H₆, H₂ ở thể khí.

b) ${\mathrm{F}}_2\left(\mathrm{g}\right) + {\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\left(\mathrm{g}\right) \to 2\mathrm{HF}\left(\mathrm{g}\right) + \frac{1}{2}{\mathrm{O}}_2\left(\mathrm{g}\right)$

Dự đoán các phản ứng trên là thuận lợi hay không thuận lợi.

Hướng dẫn giải:

a)

- Xét phản ứng đốt cháy 1 mol C₂H₄:

C₂H₄ (g) + 3O₂ (g) → 2CO₂ (g)+ 2H₂O (g)

${∆}_{\mathrm{f}}{\mathrm{H}}_{298}^0 = 1 \mathrm{x} {\mathrm{E}}_{\mathrm{b}}\left({\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_4\right) + 3 \mathrm{x} {\mathrm{E}}_{\mathrm{b}}\left({\mathrm{O}}_2\right) - 2 \mathrm{x} {\mathrm{E}}_{\mathrm{b}}\left({\mathrm{CO}}_2\right) - 2 \mathrm{x} {\mathrm{E}}_{\mathrm{b}}\left({\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\right)$

${∆}_{\mathrm{f}}{\mathrm{H}}_{298}^0 = 1 \mathrm{x} {\mathrm{E}}_{\mathrm{C}=\mathrm{C}} + 4 \mathrm{x} {\mathrm{E}}_{\mathrm{C}-\mathrm{H}} + 3 \mathrm{x} {\mathrm{E}}_{{\mathrm{O}}_2} - 2 \mathrm{x} 2{\mathrm{E}}_{\mathrm{C}=\mathrm{O}} - 2 \mathrm{x} 2{\mathrm{E}}_{\mathrm{O}-\mathrm{H}}$

${∆}_{\mathrm{f}}{\mathrm{H}}_{298}^0 = 1\mathrm{x}611 +\hspace{0.17em}4\mathrm{x}414 + 3\mathrm{x}498 - 2\mathrm{x}2\mathrm{x}799 - 2\mathrm{x}2\mathrm{x}646 = -1291\mathrm{kJ}.$

- Xét phản ứng đốt cháy 1 mol C₂H₆:

${\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_6\left(\mathrm{g}\right) + \frac{7}{2}{\mathrm{O}}_2\left(\mathrm{g}\right) \to 2{\mathrm{CO}}_2\left(\mathrm{g}\right) + 3{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\left(\mathrm{g}\right)$

${∆}_{\mathrm{f}}{\mathrm{H}}_{298}^0 = 1 \mathrm{x} {\mathrm{E}}_{\mathrm{b}}\left({\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_6\right) + \frac{7}{2} \mathrm{x} {\mathrm{E}}_{\mathrm{b}}\left({\mathrm{O}}_2\right) - 2 \mathrm{x} {\mathrm{E}}_{\mathrm{b}}\left({\mathrm{CO}}_2\right) - 3 \mathrm{x} {\mathrm{E}}_{\mathrm{b}}\left({\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\right)$

${∆}_{\mathrm{f}}{\mathrm{H}}_{298}^0 = 1 \mathrm{x} {\mathrm{E}}_{\mathrm{C}-\mathrm{C}} + 6 \mathrm{x} {\mathrm{E}}_{\mathrm{C}-\mathrm{H}} + \frac{7}{2} \mathrm{x} {\mathrm{E}}_{{\mathrm{O}}_2} - 2 \mathrm{x} 2{\mathrm{E}}_{\mathrm{C}=\mathrm{O}} - 3 \mathrm{x} 2{\mathrm{E}}_{\mathrm{O}-\mathrm{H}}$

${∆}_{\mathrm{f}}{\mathrm{H}}_{298}^0 = 1\mathrm{x}347 +\hspace{0.17em}6\mathrm{x}414 + \frac{7}{2}\mathrm{x}498 - 2\mathrm{x}2\mathrm{x}799 - 3\mathrm{x}2\mathrm{x}464 = -1406\mathrm{kJ}.$

- Xét phản ứng đốt cháy 1 mol CO:

$\mathrm{CO}\left(\mathrm{g}\right) +\hspace{0.17em}\frac{1}{2}{\mathrm{O}}_2\left(\mathrm{g}\right) \to {\mathrm{CO}}_2\left(\mathrm{g}\right)$

${∆}_{\mathrm{f}}{\mathrm{H}}_{298}^0 = 1 \mathrm{x} {\mathrm{E}}_{\mathrm{b}}\left(\mathrm{CO}\right) + \frac{1}{2} \mathrm{x} {\mathrm{E}}_{\mathrm{b}}\left({\mathrm{O}}_2\right) - 1 \mathrm{x} {\mathrm{E}}_{\mathrm{b}}\left({\mathrm{CO}}_2\right)$

${∆}_{\mathrm{f}}{\mathrm{H}}_{298}^0 = 1 \mathrm{x} {\mathrm{E}}_{\mathrm{CO}} + \frac{1}{2} \mathrm{x} {\mathrm{E}}_{{\mathrm{O}}_2} - 1 \mathrm{x} 2{\mathrm{E}}_{\mathrm{C}=\mathrm{O}}$

${∆}_{\mathrm{f}}{\mathrm{H}}_{298}^0 = 1\mathrm{x}1072 + \frac{1}{2}\mathrm{x}498 - 1\mathrm{x}2\mathrm{x}799 = -277\mathrm{kJ}.$

b)

${\mathrm{F}}_2\left(\mathrm{g}\right) +\hspace{0.17em}{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\left(\mathrm{g}\right) \to 2\mathrm{HF}\left(\mathrm{g}\right) +\hspace{0.17em}\frac{1}{2}{\mathrm{O}}_2\left(\mathrm{g}\right)$

${∆}_{\mathrm{f}}{\mathrm{H}}_{298}^0 = 1 \mathrm{x} {\mathrm{E}}_{\mathrm{b}}\left({\mathrm{F}}_2\right) + 1\mathrm{x} {\mathrm{E}}_{\mathrm{b}}\left({\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\right) - 2 \mathrm{x} {\mathrm{E}}_{\mathrm{b}}\left(\mathrm{HF}\right) - \frac{1}{2}{\mathrm{xE}}_{\mathrm{b}}\left({\mathrm{O}}_2\right)$

${∆}_{\mathrm{f}}{\mathrm{H}}_{298}^0 = 1 \mathrm{x} {\mathrm{E}}_{\mathrm{F}-\mathrm{F}} + 1\mathrm{x}2{\mathrm{xE}}_{\mathrm{O}-\mathrm{H}} - 2{\mathrm{xE}}_{\mathrm{H}-\mathrm{F}} - \frac{1}{2}{\mathrm{xE}}_{{\mathrm{O}}_2}$

${∆}_{\mathrm{f}}{\mathrm{H}}_{298}^0 = 1\mathrm{x}159 + 2\mathrm{x}464 - 2\mathrm{x}565 - \frac{1}{2}\mathrm{x}498 = -292\mathrm{kJ}.$

Các phản ứng trên đều có giá trị elthanpy âm → Các phản ứng trên đều thuận lợi