Câu 15.8 trang 47 SBT Hóa 10 - Cánh diều: Các phản ứng trên có thuận lợi về phương diện nhiệt hay không?...

Trong ngành công nghệ lọc hóa dầu, các alkane thường được loại bỏ hydrogen trong các phản ứng dehydro hóa để tạo ra những sản phẩm hydrocarbon không no có nhiều ứng dụng trong công nghiệp. Hãy tính biến thiên enthalpy chuẩn của các phản ứng sau dựa vào năng lượng liên kết. (Giá trị một số năng lượng liên kết được cho trong Phụ lục 2, SGK Hóa học 10, Cánh Diều)

a) H₃C – CH₂ – CH₂ – CH₃ → CH₂ = CH – CH = CH₂ + 2H₂

b) 6CH₄ → C₆H₆ (1,3,5 – cyclohexatriene) + 9H₂

Cho biết công thức cấu tạo của 1,3,5 – cyclohexatriene như sau:

Các phản ứng trên có thuận lợi về phương diện nhiệt hay không? Phản ứng theo chiều ngược lại có biến thiên enthalpy bằng bao nhiêu?

Phương pháp giải :

- Cách tính enthalpy của phản ứng hóa học dựa vào enthalpy tạo thành của các chất

\({\Delta _r}H_{298}^0 = \sum {{\Delta _r}H_{298}^0(sp)} - \sum {{\Delta _r}H_{298}^0(cd)} \)

Trong đó: \(\sum {{\Delta _r}H_{298}^0(sp)} \) và \(\sum {{\Delta _r}H_{298}^0(cd)} \) là tổng enthalpy tạo thành ở điều kiện chuẩn của sản phẩm và chất đầu của phản ứng

Lời giải chi tiết:

a) Biến thiên enthalpy của phản ứng là: \({\Delta _r}H_{298}^0 = \sum {{E_b}(cd)} - \sum {{E_b}(sp)} \)

\({\Delta _r}H_{298}^0 = {\rm{(10}}{\rm{.}}{E_b}(C - H) + 3{E_b}(C - C){\rm{) - (6}}{\rm{.}}{E_b}(C - C) + 2.{E_b}(C = C) + {E_b}(C - C) + 2.{E_b}(H - H){\rm{)}}\)

\({\Delta _r}H_{298}^0 = 10.414 + 3.347 - {\rm{(}}6.414 + 2.611 + 347{\rm{ + }}2.436{\rm{)}} = 256\left( {kJ} \right)\) < 0

b) Biến thiên enthalpy của phản ứng là: \({\Delta _r}H_{298}^0 = \sum {{E_b}(cd)} - \sum {{E_b}(sp)} \)

\({\Delta _r}H_{298}^0 = {\rm{(6}}{\rm{.4}}{\rm{.}}{E_b}(C - H){\rm{) - (6}}{\rm{.}}{E_b}(C - H) + 3.{E_b}(C = C) + 3.{E_b}(C - C) + 9.{E_b}(H - H){\rm{)}}\)

\({\Delta _r}H_{298}^0 = 24.414 - {\rm{(}}6.414 + 3.611 + 3.347{\rm{ + }}9.436{\rm{)}} = 654\left( {kJ} \right)\) < 0

→ Cả 2 phản ứng đều là phản ứng thu nhiệt " Không thuận lợi về phương diện nhiệt

→ Phản ứng theo chiều ngược lại thuận lợi về phương diện nhiệt:

CH₂ = CH – CH = CH₂ + 2H₂ ” H₃C – CH₂ – CH₂ – CH₃ có \({\Delta _r}H_{298}^0 = - 256\left( {kJ} \right)\)

C₆H₆ (1,3,5 – cyclohexatriene) + 9H₂ ” 6CH₄ có \({\Delta _r}H_{298}^0 = - 654\left( {kJ} \right)\)