Bài 16.22 trang 75, 76 SBT Hóa 11 - Chân trời sáng tạo: Khi đốt cháy cùng số mol ethanol và methanol, nhiệt năng của phản ứng nào tạo ra nhiều hơn?...

Cho các liên kết và giá trị năng lượng liên kết (E_b) của một số liên kết cộng hoá trị như sau:

a) Tính biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng đốt cháy hơi ethanol.

b) Khi đốt cháy cùng số mol ethanol và methanol, nhiệt năng của phản ứng nào tạo ra nhiều hơn?

Phương pháp giải :

Biểu thức tính biến thiên enthalpy ở điều kiện chuẩn theo năng lượng liên kết (các chất đều ở thể khí) là:

\[{\Delta _{\rm{r}}}{\rm{H}}_{298}^0 = \sum {{\rm{E}}_{\rm{b}}}{\rm{(c\~n ) }} - \sum {{\rm{E}}_{\rm{b}}}{\rm{(sp) }}\]

Lời giải chi tiết:

a) Phương trình hóa học của phản ứng đốt cháy hơi ethanol:

\({{\rm{C}}_{\rm{2}}}{{\rm{H}}_{\rm{5}}}{\rm{OH}}(g) + 3{{\rm{O}}_{\rm{2}}}(g) \to 2{\rm{C}}{{\rm{O}}_{\rm{2}}}(g) + 3{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{O}}(g)\)

Ta có: \({\Delta _{\rm{r}}}{\rm{H}}_{298}^0 = \sum {{\rm{E}}_{\rm{b}}}{\rm{(c\~n ) }} - \sum {{\rm{E}}_{\rm{b}}}{\rm{(sp) }}\)

\(\begin{array}{l}{\rm{ = }}{{\rm{E}}_{\rm{b}}}{\rm{(}}{{\rm{C}}_{\rm{2}}}{{\rm{H}}_{\rm{5}}}{\rm{OH) + 3}}{{\rm{E}}_{\rm{b}}}{\rm{(}}{{\rm{O}}_{\rm{2}}}{\rm{)}} - {\rm{2}}{{\rm{E}}_{\rm{b}}}{\rm{(C}}{{\rm{O}}_{\rm{2}}}{\rm{)}} - {\rm{3}}{{\rm{E}}_{\rm{b}}}{\rm{(}}{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{O)}}\\ = 5{{\rm{E}}_{\rm{b}}}{\rm{(}}{\mathop{\rm C}\nolimits} - {\rm{H}}){\rm{ + }}{{\rm{E}}_{\rm{b}}}{\rm{(}}{\mathop{\rm C}\nolimits} - {\rm{C}}){\rm{ + }}{{\rm{E}}_{\rm{b}}}{\rm{(}}{\mathop{\rm C}\nolimits} - {\rm{O}}) + {{\rm{E}}_{\rm{b}}}{\rm{(O}} - {\rm{H}}) + 3{{\rm{E}}_{\rm{b}}}{\rm{(O}} = {\rm{O}}) - 2 \times 2{{\rm{E}}_{\rm{b}}}{\rm{(}}{\mathop{\rm C}\nolimits} = {\rm{O}}) - 3 \times 2{{\rm{E}}_{\rm{b}}}{\rm{(O}} - {\rm{H}})\\ = 5 \times 413 + 347 + 358 + 467 + 3 \times 498 - 2 \times 2 \times 745 - 3 \times 2 \times 467 = - 1051{\rm{ (kJ)}}\end{array}\)

b) ) Phương trình hóa học của phản ứng đốt cháy hơi methanol:

\({\rm{C}}{{\rm{H}}_3}{\rm{OH}}(g) + \frac{3}{2}{{\rm{O}}_{\rm{2}}}(g) \to {\rm{C}}{{\rm{O}}_{\rm{2}}}(g) + 2{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{O}}(g)\)

Ta có: \({\Delta _{\rm{r}}}{\rm{H}}_{298}^0 = \sum {{\rm{E}}_{\rm{b}}}{\rm{(c\~n ) }} - \sum {{\rm{E}}_{\rm{b}}}{\rm{(sp) }}\)

\(\begin{array}{l}{\rm{ = }}{{\rm{E}}_{\rm{b}}}{\rm{(C}}{{\rm{H}}_3}{\rm{OH) + }}\frac{{\rm{3}}}{2}{{\rm{E}}_{\rm{b}}}{\rm{(}}{{\rm{O}}_{\rm{2}}}{\rm{)}} - {{\rm{E}}_{\rm{b}}}{\rm{(C}}{{\rm{O}}_{\rm{2}}}{\rm{)}} - 2{{\rm{E}}_{\rm{b}}}{\rm{(}}{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{O)}}\\ = 3{{\rm{E}}_{\rm{b}}}{\rm{(}}{\mathop{\rm C}\nolimits} - {\rm{H}}){\rm{ + }}{{\rm{E}}_{\rm{b}}}{\rm{(}}{\mathop{\rm C}\nolimits} - {\rm{O}}) + {{\rm{E}}_{\rm{b}}}{\rm{(O}} - {\rm{H}}) + \frac{3}{2}{{\rm{E}}_{\rm{b}}}{\rm{(O}} = {\rm{O}}) - 2{{\rm{E}}_{\rm{b}}}{\rm{(}}{\mathop{\rm C}\nolimits} = {\rm{O}}) - 2 \times 2{{\rm{E}}_{\rm{b}}}{\rm{(O}} - {\rm{H}})\\ = 3 \times 413 + 358 + 467 + \frac{3}{2} \times 498 - 2 \times 745 - 2 \times 2 \times 467 = - 547{\rm{ (kJ)}}\end{array}\)

Vậy khi đốt cháy cùng số mol ethanol và methanol, nhiệt năng của phản ứng đốt cháy ethanol tạo ra nhiều hơn.