Bài 19.19 trang 99

1. Nội dung câu hỏi

Cho enthalpy tạo thành tiêu chuẩn của các chất trong bảng sau.

a) Viết phương trình đốt cháy hoàn toàn $\mathrm{C}_6 \mathrm{H}_6, \mathrm{C}_2 \mathrm{H}_5 \mathrm{OH}$ và $\mathrm{CH}_3 \mathrm{COOH}$ với hệ số nguyên tối giản.
b) Chất nào trong các chất trên có biến thiên enthalpy của phản ứng lớn hơn ( $\Delta_r \mathrm{H}_{298}^{\circ}$ âm hơn).
c) Từ kết quả tính toán hãy so sánh biến thiên enthalpy của phản ứng khi đốt cháy cùng khối lượng $\mathrm{C}_6 \mathrm{H}_6, \mathrm{C}_2 \mathrm{H}_5 \mathrm{OH}$ và $\mathrm{CH}_3 \mathrm{COOH}$.
2. Phương pháp giải
a) Sản phẩm của các phương trình cháy là $\mathrm{CO}_2$ và $\mathrm{H}_2 \mathrm{O}$.
b) Biểu thức tính biến thiên enthalpy ở điều kiện chuẩn theo enthalpy tạo thành:
$\Delta_{\mathrm{r}} \mathrm{H}_{298}^0=\sum \Delta_{\mathrm{f}} \mathrm{H}_{298}^0(\mathrm{sp})-\sum \Delta_{\mathrm{f}} \mathrm{H}_{298}^0(\mathrm{tg})$

Nhiệt tạo thành của đơn chất bằng 0.
c) Lấy khối lượng của các chất trên bằng nhau rồi tính mol và biến thiên enthalpy của phản ứng.

3. Lời giải chi tiết
a) Phương trình đốt cháy hoàn toàn các chát:
$\begin{aligned}
& \mathrm{C}_6 \mathrm{H}_6(l)+\frac{15}{2} \mathrm{O}_2(g) \xrightarrow{\mathrm{t}^{\circ}} 6 \mathrm{CO}_2(g)+3 \mathrm{H}_2 \mathrm{O}(g) \\
& \mathrm{C}_2 \mathrm{H}_5 \mathrm{OH}(l)+3 \mathrm{O}_2(g) \xrightarrow{\mathrm{t}^{\circ}} 2 \mathrm{CO}_2(g)+3 \mathrm{H}_2 \mathrm{O}(g) \\
& \mathrm{CH}_3 \mathrm{COOH}(\ell)+2 \mathrm{O}_2(g) \longrightarrow \mathrm{t}^{\circ} 2 \mathrm{CO}_2(g)+2 \mathrm{H}_2 \mathrm{O}(g)
\end{aligned}$
b) Biến thiên enthalpy của phản ứng:

$\begin{aligned} & \mathrm{C}_6 \mathrm{H}_6(l)+\frac{15}{2} \mathrm{O}_2(g) \xrightarrow{\mathrm{t}^{\circ}} 6 \mathrm{CO}_2(g)+3 \mathrm{H}_2 \mathrm{O}(g) \\ & \Delta_{\mathrm{r}} \mathrm{H}_{298}^{\circ}=6 \times \Delta_{\mathrm{f}} \mathrm{H}_{298}^0\left(\mathrm{CO}_2\right)+3 \times \Delta_{\mathrm{r}} \mathrm{H}_{298}^0\left(\mathrm{H}_2 \mathrm{O}\right)-\Delta_{\mathrm{r}} \mathrm{H}_{298}^0\left(\mathrm{C}_6 \mathrm{H}_6\right) \\ & =6 \times(-393,5)+3 \times(-241,82)-49,00=-3135,46(\mathrm{~kJ}) . \\ & \mathrm{C}_2 \mathrm{H}_5 \mathrm{OH}(\ell)+3 \mathrm{O}_2(\mathrm{~g}) \xrightarrow{\mathrm{t}^{\circ}} 2 \mathrm{CO}_2(\mathrm{~g})+3 \mathrm{H}_2 \mathrm{O}(\mathrm{g}) \\ & \Delta_{\mathrm{r}} \mathrm{H}_{298}^0=2 \times \Delta_{\mathrm{r}} \mathrm{H}_{298}^0\left(\mathrm{CO}_2\right)+3 \times \Delta_{\mathrm{r}} \mathrm{H}_{298}^0\left(\mathrm{H}_2 \mathrm{O}\right)-\Delta_{\mathrm{f}} \mathrm{H}_{298}^0\left(\mathrm{C}_2 \mathrm{H}_5 \mathrm{OH}\right) \\ & =2 \times(-393,5)+3 \times(-241,82)-(-277,63)=-1234,83(\mathrm{~kJ}) \text {. } \\ & \mathrm{CH}_3 \mathrm{COOH}(\ell)+2 \mathrm{O}_2(g) \xrightarrow{t^{\circ}} 2 \mathrm{CO}_2(g)+2 \mathrm{H}_2 \mathrm{O}(g) \\ & \Delta_{\mathrm{r}} \mathrm{H}_{298}^{\circ}=2 \times \Delta_{\mathrm{r}} \mathrm{H}_{298}^0\left(\mathrm{CO}_2\right)+2 \times \Delta_{\mathrm{f}} \mathrm{H}_{298}^0\left(\mathrm{H}_2 \mathrm{O}\right)-\Delta_{\mathrm{r}} \mathrm{H}_{298}^0\left(\mathrm{CH}_3 \mathrm{COOH}\right) \\ & =2 \times(-393,5)+2 \times(-241,82)-(-487,00)=-783,64(\mathrm{~kJ}) \text {. } \\ & \end{aligned}$

c) Biết $\mathrm{M}_{\mathrm{C}_6 \mathrm{H}_6}=78 ; \mathrm{M}_{\mathrm{C}_2 \mathrm{H}_5 \mathrm{OH}}=46 ; \mathrm{M}_{\mathrm{CH}_3 \mathrm{COOH}}=60$.

Xét khi đốt cháy cùng khối lượng là 78 gam thì
$\begin{aligned}
& \mathrm{C}_6 \mathrm{H}_6 \text { có } \Delta_{\mathrm{r}} \mathrm{H}_{298}^{\circ}=-3135,46 \mathrm{~kJ} ; \\
& \mathrm{C}_2 \mathrm{H}_5 \mathrm{OH} \text { có } \Delta_{\mathrm{r}} \mathrm{H}_{298}^{\circ}=-2093,84 \mathrm{~kJ} ; \\
& \mathrm{CH}_3 \mathrm{COOH} \text { có } \Delta_{\mathrm{r}} \mathrm{H}_{298}^{\circ}=-1018,73 \mathrm{~kJ} .
\end{aligned}$

Vậy khi đốt cháy cùng khối lượng thì biến thiên enthalpy của phản ứng đốt cháy các chất theo thứ tự giảm dần $\mathrm{C}_6 \mathrm{H}_6, \mathrm{C}_2 \mathrm{H}_5 \mathrm{OH}, \mathrm{CH}_3 \mathrm{COOH}$.