Công Cụ Tính Entanpi Phản Ứng
Nhập một phương trình cân bằng kèm trạng thái và nhận ΔH°rxn từ entanpi tạo thành chuẩn, kèm các tổng, phần tính toán, nhiệt cho một lượng bất kỳ của chất và một bảng giá trị để chọn. Chế độ thứ hai cộng các phản ứng đã biết theo định luật Hess. Miễn phí, không cần đăng ký.
Cân bằng, kèm trạng thái: CH4(g) + 2 O2(g) -> CO2(g) + 2 H2O(l). Đặt khoảng trắng quanh +, viết điện tích như Na+ hoặc SO4^2-, và thêm @giá-trị cho chất không có trong bảng, chẳng hạn C8H18(l)@-250.1.
Kết quả
-890,5 kJ
ΔH°rxn
Tỏa nhiệt (ΔH < 0)
Dòng nhiệt
-965,1 kJ
Σ ΔfH° của sản phẩm
-74,6 kJ
Σ ΔfH° của chất phản ứng
Chất
| Vế | Hệ số | Chất | ΔfH° (kJ/mol) | Hệ số × ΔfH° (kJ) |
|---|---|---|---|---|
| Chất phản ứng | 1 | CH₄(g) | -74,6 | -74,6 |
| Chất phản ứng | 2 | O₂(g) | 0 | 0 |
| Sản phẩm | 1 | CO₂(g) | -393,5 | -393,5 |
| Sản phẩm | 2 | H₂O(l) | -285,8 | -571,6 |
Cách tính
Σ sản phẩm = 1 × (-393,5) + 2 × (-285,8) = -965,1
Σ chất phản ứng = 1 × (-74,6) + 2 × (0) = -74,6
ΔH°rxn = Σ sản phẩm − Σ chất phản ứng = -965,1 − (-74,6) = -890,5 kJ
| Chất | Tên | ΔfH° (kJ/mol) | Thêm vào phương trình |
|---|---|---|---|
| H₂(g) | Hydrogen | 0 | |
| O₂(g) | Oxygen | 0 | |
| N₂(g) | Nitrogen | 0 | |
| F₂(g) | Fluorine | 0 | |
| Cl₂(g) | Chlorine | 0 | |
| Br₂(l) | Bromine | 0 | |
| I₂(s) | Iodine | 0 | |
| C(graphite) | Carbon (graphite) | 0 | |
| S(s) | Sulfur (rhombic) | 0 | |
| P(s) | Phosphorus (white) | 0 | |
| Na(s) | Sodium | 0 | |
| K(s) | Potassium | 0 | |
| Mg(s) | Magnesium | 0 | |
| Ca(s) | Calcium | 0 | |
| Al(s) | Aluminum | 0 | |
| Fe(s) | Iron | 0 | |
| Cu(s) | Copper | 0 | |
| Zn(s) | Zinc | 0 | |
| Ag(s) | Silver | 0 | |
| C(diamond) | Carbon (diamond) | 1,9 | |
| O₃(g) | Ozone | 142,7 | |
| Br₂(g) | Bromine | 30,9 | |
| I₂(g) | Iodine | 62,4 | |
| H₂O(l) | Water | -285,8 | |
| H₂O(g) | Water | -241,8 | |
| H₂O₂(l) | Hydrogen peroxide | -187,8 | |
| HF(g) | Hydrogen fluoride | -273,3 | |
| HCl(g) | Hydrogen chloride | -92,3 | |
| HBr(g) | Hydrogen bromide | -36,3 | |
| HI(g) | Hydrogen iodide | 26,5 | |
| H₂S(g) | Hydrogen sulfide | -20,6 | |
| NH₃(g) | Ammonia | -45,9 | |
| N₂H₄(l) | Hydrazine | 50,6 | |
| PH₃(g) | Phosphine | 5,4 | |
| CO(g) | Carbon monoxide | -110,5 | |
| CO₂(g) | Carbon dioxide | -393,5 | |
| CH₄(g) | Methane | -74,6 | |
| C₂H₆(g) | Ethane | -84 | |
| C₃H₈(g) | Propane | -103,8 | |
| C₂H₄(g) | Ethene (ethylene) | 52,4 | |
| C₂H₂(g) | Ethyne (acetylene) | 227,4 | |
| C₆H₆(l) | Benzene | 49,1 | |
| CH₃OH(l) | Methanol | -239,2 | |
| CH₃OH(g) | Methanol | -201 | |
| C₂H₅OH(l) | Ethanol | -277,6 | |
| C₂H₅OH(g) | Ethanol | -234,8 | |
| CH₃COOH(l) | Acetic acid | -484,3 | |
| CCl₄(l) | Carbon tetrachloride | -128,2 | |
| CHCl₃(l) | Chloroform | -134,1 | |
| CH₃Cl(g) | Chloromethane | -81,9 | |
| CS₂(l) | Carbon disulfide | 89 | |
| HCN(g) | Hydrogen cyanide | 135,1 | |
| C₆H₁₂O₆(s) | Glucose | -1273,3 | |
| NO(g) | Nitrogen monoxide | 91,3 | |
| NO₂(g) | Nitrogen dioxide | 33,2 | |
| N₂O(g) | Dinitrogen monoxide | 81,6 | |
| N₂O₄(g) | Dinitrogen tetroxide | 11,1 | |
| SO₂(g) | Sulfur dioxide | -296,8 | |
| SO₃(g) | Sulfur trioxide | -395,7 | |
| HNO₃(l) | Nitric acid | -174,1 | |
| H₃PO₄(s) | Phosphoric acid | -1284,4 | |
| PCl₃(l) | Phosphorus trichloride | -319,7 | |
| PCl₅(g) | Phosphorus pentachloride | -374,9 | |
| Na₂O(s) | Sodium oxide | -414,2 | |
| MgO(s) | Magnesium oxide | -601,6 | |
| CaO(s) | Calcium oxide | -634,9 | |
| BaO(s) | Barium oxide | -548 | |
| Al₂O₃(s) | Aluminum oxide | -1675,7 | |
| FeO(s) | Iron(II) oxide | -272 | |
| Fe₂O₃(s) | Iron(III) oxide | -824,2 | |
| Fe₃O₄(s) | Iron(II,III) oxide | -1118,4 | |
| CuO(s) | Copper(II) oxide | -157,3 | |
| Cu₂O(s) | Copper(I) oxide | -168,6 | |
| TiO₂(s) | Titanium dioxide | -944 | |
| PbO₂(s) | Lead(IV) oxide | -277,4 | |
| Mg(OH)₂(s) | Magnesium hydroxide | -924,5 | |
| Ca(OH)₂(s) | Calcium hydroxide | -985,2 | |
| NaF(s) | Sodium fluoride | -576,6 | |
| NaCl(s) | Sodium chloride | -411,2 | |
| NaBr(s) | Sodium bromide | -361,1 | |
| KCl(s) | Potassium chloride | -436,5 | |
| KBr(s) | Potassium bromide | -393,8 | |
| MgCl₂(s) | Magnesium chloride | -641,3 | |
| CaCl₂(s) | Calcium chloride | -795,4 | |
| CaF₂(s) | Calcium fluoride | -1228 | |
| AlCl₃(s) | Aluminum chloride | -704,2 | |
| AgCl(s) | Silver chloride | -127 | |
| AgBr(s) | Silver bromide | -100,4 | |
| ZnCl₂(s) | Zinc chloride | -415,1 | |
| CuCl₂(s) | Copper(II) chloride | -220,1 | |
| PbCl₂(s) | Lead(II) chloride | -359,4 | |
| NH₄Cl(s) | Ammonium chloride | -314,4 | |
| NH₄NO₃(s) | Ammonium nitrate | -365,6 | |
| NaNO₃(s) | Sodium nitrate | -467,9 | |
| KNO₃(s) | Potassium nitrate | -494,6 | |
| AgNO₃(s) | Silver nitrate | -124,4 | |
| Na₂CO₃(s) | Sodium carbonate | -1130,7 | |
| K₂CO₃(s) | Potassium carbonate | -1151 | |
| CaCO₃(s) | Calcium carbonate (calcite) | -1207,6 | |
| BaCO₃(s) | Barium carbonate | -1213 | |
| Na₂SO₄(s) | Sodium sulfate | -1387,1 | |
| K₂SO₄(s) | Potassium sulfate | -1437,8 | |
| CaSO₄(s) | Calcium sulfate | -1434,5 | |
| BaSO₄(s) | Barium sulfate | -1473,2 | |
| (NH₄)₂SO₄(s) | Ammonium sulfate | -1180,9 | |
| ZnS(s) | Zinc sulfide (sphalerite) | -206 | |
| PbS(s) | Lead(II) sulfide | -100,4 | |
| CuS(s) | Copper(II) sulfide | -53,1 | |
| H⁺(aq) | Hydrogen ion | 0 | |
| OH⁻(aq) | Hydroxide ion | -230 | |
| Na⁺(aq) | Sodium ion | -240,1 | |
| NH₄⁺(aq) | Ammonium ion | -132,5 | |
| Mg²⁺(aq) | Magnesium ion | -466,85 | |
| Fe²⁺(aq) | Iron(II) ion | -89,1 | |
| Fe³⁺(aq) | Iron(III) ion | -48,5 | |
| Ag⁺(aq) | Silver ion | 105,6 | |
| F⁻(aq) | Fluoride ion | -332,6 | |
| Cl⁻(aq) | Chloride ion | -167,2 | |
| Br⁻(aq) | Bromide ion | -121,6 | |
| I⁻(aq) | Iodide ion | -55,2 | |
| SO₄²⁻(aq) | Sulfate ion | -909,3 | |
| CH₃COO⁻(aq) | Acetate ion | -486 | |
| HNO₃(aq) | Nitric acid | -207,4 | |
| H₂SO₄(aq) | Sulfuric acid | -909,3 | |
| NaF(aq) | Sodium fluoride | -572,8 | |
| NaCl(aq) | Sodium chloride | -407,3 | |
| NaBr(aq) | Sodium bromide | -361,7 | |
| NaNO₃(aq) | Sodium nitrate | -447,5 | |
| Pb(NO₃)₂(aq) | Lead(II) nitrate | -416,3 |
Nguồn: CRC Handbook of Chemistry and Physics, 84th ed., theo bảng trong LibreTexts “T1: Standard Thermodynamic Quantities”. Các sổ tay khác khác nhau ở chữ số cuối hoặc hai chữ số cuối.
Cách Sử Dụng Công Cụ Tính Entanpi Phản Ứng
- 1. Viết phương trình cân bằng kèm trạng thái. Ví dụ CH4(g) + 2 O2(g) -> CO2(g) + 2 H2O(l). Đặt khoảng trắng quanh dấu +, dùng (g), (l), (s) hoặc (aq), và viết ion như Na+ hoặc SO4^2-. Bạn cũng có thể nhấn “+ chất phản ứng” hoặc “+ sản phẩm” trong bảng thay vì gõ.
- 2. Sửa mọi mục được đánh dấu. Chất không có trong bảng sẽ được nêu tên, và chất tồn tại ở nhiều trạng thái, như nước, sẽ yêu cầu bạn ghi trạng thái. Nếu bạn biết ΔfH° của nó, hãy tự thêm bằng @, như C8H18(l)@-250.1.
- 3. Đọc ΔH°rxn. Bạn nhận được cả hai tổng, đóng góp của từng chất và phần tính toán. Công cụ sẽ cảnh báo nếu phương trình chưa cân bằng, vì kết quả tỉ lệ với các hệ số bạn đã nhập.
- 4. Hỏi một lượng thực tế. Chọn một chất và một lượng theo mol hoặc gam để nhận nhiệt tỏa ra hoặc thu vào. Chuyển sang chế độ định luật Hess để cộng các phản ứng đã biết.
Công Thức
Phương pháp tạo thành
ΔH°rxn = Σ n·ΔH°f(sản phẩm) − Σ m·ΔH°f(chất phản ứng)
Trạng thái tham chiếu
ΔH°f = 0 với nguyên tố ở trạng thái chuẩn
Định luật Hess
ΔH(ròng) = Σ (hệ số × ±ΔH của từng bước)
Entanpi tạo thành chuẩn ΔH°f là biến thiên entanpi khi một mol hợp chất hình thành từ các nguyên tố, mỗi nguyên tố ở dạng bền nhất ở 1 bar và, trong các bảng này, ở 298,15 K. Vì các nguyên tố tự thân không cần biến đổi để hình thành, ΔH°f của chúng bằng không: O₂(g), H₂(g), Br₂(l), than chì và các chất tương tự. Hệ số n nhân với mỗi giá trị, nên kết quả là biến thiên entanpi trên mỗi mol phản ứng như đã viết; nhân đôi mọi hệ số thì ΔH°rxn cũng nhân đôi.
Ví Dụ Minh Họa: Đốt Cháy Metan
Với CH₄(g) + 2 O₂(g) → CO₂(g) + 2 H₂O(l), và các giá trị ΔH°f là −74,6 cho CH₄(g), −393,5 cho CO₂(g) và −285,8 kJ/mol cho H₂O(l):
- Sản phẩm: 1 × (−393,5) + 2 × (−285,8) = −965,1 kJ
- Chất phản ứng: 1 × (−74,6) + 2 × 0 = −74,6 kJ
- ΔH°rxn = −965,1 − (−74,6) = −890,5 kJ trên mỗi mol CH₄ bị đốt
Dấu âm cho biết phản ứng tỏa nhiệt. Đổi H₂O(l) thành H₂O(g), với −241,8 kJ/mol, thì kết quả là −802,5 kJ: chênh lệch 88,0 kJ là nhiệt của quá trình ngưng tụ hai mol hơi nước, mỗi mol 44,0 kJ. Đây là lý do các ký hiệu trạng thái không phải để trang trí — bỏ chúng đi, công cụ sẽ hỏi bạn muốn chọn mục nào khi một công thức có nhiều hơn một mục.
Với một lượng thực tế, chọn CH₄(g) trong “Biểu thị nhiệt cho” và nhập 10 g. Khối lượng mol là 16,043 g/mol, nên 10 g tương đương 0,6233 mol và nhiệt tỏa ra là 0,6233 × 890,5 = 555,1 kJ. Ví dụ thứ hai: glucose, C₆H₁₂O₆(s) + 6 O₂(g) → 6 CO₂(g) + 6 H₂O(l), cho ΔH°rxn = 6(−393,5) + 6(−285,8) − (−1273,3) = −2802,5 kJ, hay khoảng 155,6 kJ tỏa ra trên mỗi 10 g.
Định Luật Hess: Kết Hợp Các Phản Ứng Đã Biết
Entanpi là hàm trạng thái, nên biến thiên entanpi của một phản ứng là như nhau dù nó được thực hiện theo cách nào, và ΔH của một phản ứng đích là tổng ΔH của các bước cộng lại thành nó. Ba quy tắc bao quát mọi trường hợp: đảo một phản ứng và đổi dấu ΔH của nó; nhân một phản ứng và nhân ΔH của nó với cùng một số; cộng các kết quả, triệt tiêu các chất xuất hiện ở cả hai vế.
Để tìm ΔH của C(s) + ½O₂(g) → CO(g), vốn không thể đo sạch vì luôn có một phần CO₂ hình thành, hãy kết hợp C(s) + O₂(g) → CO₂(g), ΔH = −393,5 kJ, với nghịch đảo của CO(g) + ½O₂(g) → CO₂(g), ΔH = −283,0 kJ. Đảo chiều làm −283,0 thành +283,0, và tổng là −393,5 + 283,0 = −110,5 kJ, khớp với ΔH°f của CO trong bảng. Trong chế độ định luật Hess, nhập ΔH của từng bước, đánh dấu “Đảo” ở bước thứ hai, và công cụ sẽ tự tính. Nó chỉ cộng các số bạn đưa vào; việc kiểm tra xem các bước có thực sự cộng lại thành phương trình đích hay không là trách nhiệm của bạn.
Số liệu lấy từ đâu, và giới hạn của chúng
Các giá trị lấy từ CRC Handbook of Chemistry and Physics, ấn bản thứ 84 (2004), ở 298,15 K, theo bảng trong LibreTexts “T1: Standard Thermodynamic Quantities”. Các sổ tay khác có thể khác ở chữ số cuối hoặc hai chữ số cuối: bảng NBS cho NO(g) là 90,25, trong khi ấn bản này là 91,3. Kết quả là entanpi ở trạng thái chuẩn tại 298,15 K, không phải giá trị ở nhiệt độ của bạn; các ion trong dung dịch ở độ pha loãng vô hạn, với H⁺(aq) được quy ước bằng không.
Câu Hỏi Thường Gặp
- Công thức entanpi phản ứng từ entanpi tạo thành là gì?
- ΔH°rxn = Σ n·ΔH°f(sản phẩm) − Σ m·ΔH°f(chất phản ứng), trong đó n và m là các hệ số trong phương trình cân bằng. Nhân mỗi ΔH°f với hệ số của nó, cộng riêng vế sản phẩm và vế chất phản ứng, rồi lấy sản phẩm trừ chất phản ứng.
- Vì sao entanpi tạo thành của một nguyên tố bằng không?
- Sự tạo thành được định nghĩa là tạo một hợp chất từ các nguyên tố ở trạng thái chuẩn của chúng, nên một nguyên tố ở trạng thái chuẩn không cần biến đổi để hình thành. O₂(g), H₂(g), Br₂(l) và than chì đều bằng không. Cùng nguyên tố ở dạng khác thì không: kim cương là +1,9 kJ/mol và ozon O₃(g) là +142,7 kJ/mol.
- Tôi có phải nhân ΔHf với các hệ số không?
- Có. Mỗi ΔH°f trong bảng là cho một mol, nên hệ số 2 nghĩa là nhân đôi giá trị. ΔH°rxn cuối cùng là trên mỗi mol phản ứng như đã viết, và chia đôi mọi hệ số thì kết quả cũng chia đôi.
- ΔH âm có nghĩa là gì?
- ΔH âm nghĩa là phản ứng giải phóng nhiệt ra môi trường xung quanh ở áp suất không đổi; nó tỏa nhiệt. ΔH dương nghĩa là nó hấp thụ nhiệt; nó thu nhiệt. Dấu không cho biết tốc độ, và riêng nó cũng không quyết định tính tự diễn ra, điều cần đến ΔG.
- Vì sao trạng thái của nước làm thay đổi kết quả?
- Nước lỏng và nước hơi có entanpi tạo thành khác nhau, −285,8 và −241,8 kJ/mol. Khi tạo thành H₂O(l), phản ứng giải phóng thêm 44,0 kJ/mol mà quá trình ngưng tụ tỏa ra, nên cùng một phản ứng đốt cháy tỏa nhiệt mạnh hơn khi nước thu được ở dạng lỏng.
- Vì sao đáp số của tôi hơi khác đáp số trong sách giáo khoa?
- Các sổ tay lập bảng giá trị hơi khác nhau, và một số làm tròn đến 0,1 hoặc 1 kJ/mol. Hãy kiểm tra bảng mà khóa học của bạn dùng và, nếu điểm số phụ thuộc vào điều đó, nhập giá trị trong sách của bạn bằng @ cho từng chất.