XÂY DỰNG HỆ THỐNG CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP PHẦN “NHỆT HOÁ HỌC” DÙNG CHO HỌC
SINH CHUYÊN HOÁ
Trường THPT chuyên Nguyễn Huệ - Hà Nội
I. MỞ ĐẦU
Trong quá trình giảng dạy ở trường phổ thông nhiệm vụ phát triển tư duy cho học sinh là nhiệm vụ
rất quan trọng, đòi hỏi tiến hành đồng bộ ở các môn, trong đó Hóa học là môn khoa học thực nghiệm đề cập
đến nhiều vấn đề của khoa học, sẽ góp phần rèn luyện tư duy cho học sinh ở mọi góc độ đặc biệt là qua
phần bài tập hóa học. Bài tập hóa học không những có tác dụng rèn luyện kỹ năng vận dụng, đào sâu và mở
rộng kiến thức đã học một cách sinh động, phong phú mà còn thông qua đó để ôn tập, rèn luyện một số kỹ
năng cần thiết về hóa học, rèn luyện tính tích cực, tự lực, trí thông minh sáng tạo cho học sinh, giúp học
sinh hứng thú trong học tập. Qua bài tập hóa học giáo viên kiểm tra, đánh giá việc nắm vững kiến thức và
kỹ năng hóa học của học sinh.
Để giáo viên bồi dưỡng học sinh khá, giỏi ở trường chuyên dự thi học sinh giỏi cấp Tỉnh và cấp
Quốc gia được tốt thì nhu cầu cấp thiết là cần có một hệ thông câu hỏi và bài tập cho tất cả các chuyên đề
như : cấu tạo chất, nhiệt hoá học, động hoá học, cân bằng hoá học,....
Vì vậy , trong quá trình giảng dạy đội tuyển học sinh giỏi Tỉnh và Quốc gia tôi đã sưu tầm và tập hợp lại
một số câu hỏi và bài tập theo một số chuyên đề, trong đó có phần dùng để luyện tập cho học sinh phần
“Nhiệt hoá học”
II. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI
Xây dựng hệ thống câu hỏi và bài tập phần “Nhiệt hoá học”dùng cho học sinh lớp chuyên Hoá học
ở bậc THPT giúp học trò học tốt hơn và chuẩn bị tốt hơn cho các kỳ thi học sinh giỏi Hóa học cả về lý
thuyết – bài tập – phương pháp giải, góp phần nâng cao chất lượng giảng dạy và học tập môn Hóa học.
III. NỘI DUNG
A- CƠ SỞ LÍ THUYẾT :
Trước khi đưa ra hệ thống bài tập cho học trò luyện tập thì giáo viên cần phải yêu cầu học trò nhớ
lại một số khái niệm và nội dung lí thuyết cơ bản của phần Nhiệt hoá học như sau:
1) KHÍ LÍ TƯỞNG:
* Khí lí tưởng là chất khí mà khoảng cách giữa các phân tử khí xa nhau, có thể bỏ qua tương tác giữa
chúng.
* Với khí lí tưởng thì có thể áp dụng :
- Phương trình trạng thái: P.V = nRT (R = 8,314 J/mol.K = 0,082 l.atm/mol.K)

lí tưởng không có trong thực tế.
4) SỰ BIẾN ĐỔI BẤT THUẬN NGHỊCH: là sự biến đổi được tiến hành với vận tốc đáng kể. Những
phản ứng trong thực tế đều là biến đổi bất thuận nghịch.
5) HÀM TRẠNG THÁI: là hàm mà giá trị của nó chỉ phụ thuộc vào các thông số trạng thái của hệ, không
phụ thuộc vào những sự biến đổi trước đó.
Ví dụ: P.V = hàm trạng thái
P
1
.V
1
= n.RT
1
; P
2
.V
2
= n.R.T
2
6) CÔNG (W) VÀ NHIỆT (Q)
- Là 2 hình thức trao đổi năng lượng.
- W, Q không phải là hàm trạng thái vì giá trị của chúng phụ thuộc vào cách biến đổi.
Ví dụ: Công của sự giãn nở khí lí tưởng từ thể tích V
1
đến V
2
ở t
o
= const trong 1 xilanh kín nhờ 1 pittông
được tính bằng công thức:
W = -

1
)
* Nếu sự biến đổi là thuận nghịch: Giảm P
n
những lượng vô cùng bé để thể tích khí tăng những lượng vô
cùng bé. Khi đó P
n
mỗi lúc thực tế = P ở bên trong xi lanh = P
k
P
n
= P
k
= n.RT/V
⇒ W
TN
= -
dVP
n
.
2
1
∫
= - nRT .
∫
2
1
V
dV
= - nRT .ln

⇒ dU = δ
Q
= P .dV ⇒
∫
dU
= Q -
dVP.
2
1
∫
↔ ∆U = Q -
dVP.
2
1
∫
* Nhiệt đẳng tích: Nếu hệ biến đổi ở V = const → dV = 0
⇒ ∆U = Q
V
⇒ Q
V
là 1 hàm trạng thái.
* Nhiệt đẳng áp: Nếu hệ biến đổi ở P = const thì:

dVP.
2
1
∫
= P .
dV
∫

= H
2
- H
1
= ∆H = sự biến thiên entanpi của hệ.
* Nhiệt phản ứng:
Xét 1 hệ kín trong đó có phản ứng: aA + bB → cC + dD
Nhiệt phản ứng của phản ứng này là nhiệt lượng trao đổi với môi trường khi a mol A phản ứng với b mol B
tạo ra c mol C và d mol D ở T = const.
- Nếu phản ứng được thực hiện ở P = const thì nhiệt phản ứng được gọi là nhiệt phản ứng đẳng áp Q
P
= ∆H
- Nếu phản ứng được thực hiện ở V = const thì nhiệt phản ứng được gọi là nhiệt phản ứng đẳng tích
Q
V
=∆U
* Quan hệ giữa Q
P
và Q
V
Q
P
= ∆H = ∆(U + PV)P = ∆U + P. ∆V ⇒ ∆H = ∆U + P . ∆V = ∆U + ∆n .RT
Q
P
= QV + ∆n .RT ( ∆n = ∑ n
khí sp
- ∑ n
khí pư
)

1
.
T
T
P
dTC
; ∆U =
∫
2
1
.
T
T
T
dTC
C
P
, C
V
là hàm của nhiệt độ.
Với 1 mol khí lí tưởng: C
P
=
T
H
∆
∆
; C
V
=

U; Q
P
=
∆
H
⇒
Q
V
, Q
P
là hàm trạng thái
⇒
chỉ phụ thuộc vào trạng thái đầu và trạng thái cuối
của hệ mà không phụ thuộc vào quá trình biến đổi là thuận nghịch hay không thuận nghịch.
9) ĐỊNH LUẬT HESS: ∆H (∆U) của 1 quá trình chỉ phụ thuộc vào trạng thái đầu và trạng thái cuối của hệ
mà không phụ thuộc vào đường đi.
∆Hpư = ∑∆Hs (sản phẩm) - ∑∆Hs (chất đầu) = ∑∆Hc (chất đầu) - ∑∆Hc (sản phẩm)
10) ĐỊNH LUẬT KIRCHHOFF:

∆
∆
∆
n
1
A + n
2
B n
3
C + n
4

b
Mà:
∆H
a
=
∫
+
2
1
)...(
21
T
T
PP
dTCnCn
bA
= -
∫
+
2
1
)...(
21
T
T
PP
dTCnCn
BA
∆H
b

1
+
∫
∆
2
1
.
T
T
P
dTC
- ∆H
1
thường được xác định ở điều kiện chuẩn: ∆H
o
T
= ∆H
o
298
+
∫
∆
T
o
P
dTC
298
.
Với ∆C
o

= ∆H
o
298
+ ∆C
o
P
(T - 298)
11) ENTROPI (S)
- Trong sự biến đổi thuận nghịch vô cùng nhỏ ở T = const hệ trao đổi với môi trường một lượng nhiệt δQ
TN
thì sự biến thiên entropi trong quá trình này là: d
S
=
T
Q
TN
δ
S là hàm trạng thái (J/mol.K)
- Nếu sự biến đổi là bất thuận nghịch thì d
S
>
T
Q
TN
δ
- Vì là hàm trạng thái nên khi chuyên từ trạng thái 1 sang trạng thái 2 bằng biến thiên thuận nghịch hay bất
thuận nghịch thì S
2
- S
1

2
(k) O
3
(k)
H
2
O(r)
H
2
O (l)
H
2
O (h)
⇒ S là 1 đại lượng dung độ.
13) SỰ BIẾN THIÊN S TRONG QUÁ TRÌNH BIẾN ĐỔI TRẠNG THÁI CỦA CHẤT:
Khi chất nguyên chất nóng chảy hoặc sôi ở P = const thì:
T = const ⇒ ∆S =
∫
2
1
T
Q
δ
=
T
H∆
∆H = nhiệt biến thiên trạng thái = L
n/c
hoặc L
h

nRT
.
2
1
∫
).
T = const ⇒∆S =
T
Q
TN
= nRln
1
2
V
V
= n.R.ln
2
1
P
P
15) SỰ BIẾN THIÊN ENTROPI CỦA CHẤT NGUYÊN CHẤT THEO NHIỆT ĐỘ.
- Quá trình P = const: Đun nóng 1 chất nguyên chất từ T
1
→ T
2
, không có sự chuyển pha:
∆S =
∫
2
1

T
- Quá trình: V = const ⇒ ∆S = n .C
V
.ln
1
2
T
T
16) ENTROPI TUYỆT ĐỐI
* Nguyên lí III của nhiệt động học:
- Entropi của chất nguyên chất dưới dạng tinh thể hoàn chỉnh ở 0(K) bằng 0: S
(T = 0)
= 0
* Xuất phát từ tiên đề trên ta có thể tính được entropi tuyệt đối của các chất ở các nhiệt độ khác nhau.
VD: Tính S của 1 chất ở nhiệt độ T nào đó, ta hình dung chất đó được đun nóng từ 0(K) → T(K) xét ở
P=const. Nếu trong quá trình đun nóng có sự chuyển pha thì:
∆S = ∆S
T
- ∆S
(T = 0)
= S
T
=
∑
=
∆
5
1i
i
S

S
S
nc
nc
........
)()(
0
)(
1
∫∫∫
++++
Giá trị entropi được xác định ở P = 1 atm = const và ở nhiệt độ T nào đó được
gọi là giá trị entropi chuẩn, kí hiệu là S
0
T
, thường T = 298K → S
0
298
17) SỰ BIẾN THIÊN ENTROPI TRONG PHẢN ỨNG HOÁ HỌC:
+ Khi phản ứng thực hiện ở P = const, T = const thì: ∆S = ΣS(sp) - ΣS(t/g)
+ Nếu ở điều kiện chuẩn và 25
0
C thì: ∆S
0
298
= ΣS
0
298
(sp) - ΣS
0

+ Hệ ở trạng thái cân bằng khi ∆H – T. ∆S = 0
+ Đặt G = H – TS ⇒ ở nhiệt độ, P không đổi thì quá trình xảy ra theo chiều có
∆G = ∆H – T. ∆S < 0
Và đạt tới trạng thái cân bằng khi ∆G = 0.
b) Thế đẳng tích: (Năng lượng Helmholtz)
Nếu hệ biến đổi ở điều kiện T, V không đổi ⇒ nhiệt đẳng tích mà môi trường nhận của các hệ là ∆U
mt
→ ∆S
mt
= -
T
U
mt
∆
→ điều kiện tự diến biến của hệ trong quá trình đẳng nhiệt, đẳng tích là
∆F = ∆U – T. ∆S < 0
Và đạt trạng thái cân bằng khi ∆F = 0
Trong đó : F = U – TS
Vì H = U + PV → G = H – TS = U –TS + PV → G = F + PV
+ Đối với quá trình T,P = const → ∆G = W’max
+ Đối với quá trình T, V = const → ∆S = W’max
TÓM LẠI :
* Quá trình đẳng áp: P = const
- Công: δWP = - P.dV = -n.R.dT → WP = - P. ∆V = - nR∆T
- Nhiệt: δQP = dH = n.
P
C
.dT → QP = ∆H = n.
dTC
T

..
2
1
∫
=
TdCn
T
T
P
ln..
2
1
∫
Nếu
P
C
= const → ∆S
TN
= n.
P
C
.ln
1
2
T
T
* Quá trình đẳng tích:
- Công: δW
V
= - P.dV = 0 → W

.∆T
- Nội năng: ∆U
V
= Q
V
+ W’
- Entropi: ∆S ≥
T
Q
V
=
=
∫
T
dT
Cn
T
T
V
..
2
1
TdCn
T
T
V
ln..
2
1
∫

2
lnlnln..
2
1
P
P
nRT
V
V
nRT
V
V
nRT
V
dV
RTn
V
V
==−=
∫
- Nhiệt: ∆U
T
= Q
T
+ W
T
= 0 ⇒ Q
T
= - W
T

T
L
* Với quá trình dãn nở khí lí tưởng thuận nghịch
∆S =
=
−∆
=
T
WU
T
Q
TN
+
∫
T
dT
Cn
V
T
T
..
2
1
dV
V
nRT
V
V
∫
2

dT
Cn
V
T
T
..
2
1
∫
+Quá trình bất thuận nghịch:
dU
BTN
= δW
BTN
= -P
ng
.dV = -P
2
.dV
∆U
BTN
= W
BTN
= -P
ng
.(V
2
– V
1
) = n.C

12
1
1
2
2
TTnC
P
nRT
P
nRT
V
−=−
→ T
2
→ ∆U = W = .... → V
2
* Quá trình thuận nghịch: W = ∆U = n.C
V
(T
2
- T
1
)
T
1
. V
1
1
−
γ

Q
TN
= 0
* G = H – TS = U + PV – TS
=






∂
∆∂
P
T
G
- ∆S ;
=






∂
∆∂
T
P
G
- ∆V

20) MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA HÀM G:
dG = V.dP – SdT ( coi W’ = 0)
a) Sự phụ thuộc của ∆G vào T:
- Khi P = const →
P
T
G






∂
∂
= - S →
P
T
G






∂
∆∂
= - ∆S
⇒ ∆G = ∆H – T. ∆S = ∆H + T.
P

G
T
P
∆
−=
∆−






∂
∆∂
⇔
2
T
H
T
T
G
P
∆
−=
∂






∆
∆
↔
dT
T
G
T
G
T
G
T
T
TT
.
2
1
12
2
12
∫
∆
−=
∆
−=
∆
Nếu coi ∆H
o
không phụ thuộc vào nhiệt độ thì:






∂
∂
→
( ) ( )
∫∫ ∫
=−→=
2
1
1
2
1
2
..
2
1
P
P
PT
P
P
PT
dPVGGdPVdG
- Với chất rắn, lỏng → coi V = const khi P biến thiên (trừ miền áp suất lớn) thì:
( ) ( )
)(
12
12

a) Giãn nén đẳng nhiệt khí lí tưởng
∆G = nRT.ln
1
2
P
P
= nRT.ln
2
1
V
V
b) Trộn lẫn đẳng nhiệt, đẳng áp 2 khí lí tưởng:
∆G = n
A
.RTlnx
A
+ n
B
.RTlnx
B
c) Quá trình chuyển pha thuận nghịch (tại nhiệt độ chuyển pha): ∆G
cf
= 0
d) Quá trình chuyển pha thuận nghịch ở T ≠ T
cf
Nguyên tắc: áp dụng chu trình nhiệt động. Vì G là hàm trạng thái nên ∆G chỉ phụ thuộc trạng thái đầu,
trạng thái cuối, không phụ thuộc vào quá trình biến thiên.
e) ∆G của phản ứng hoá học: ∆G
o
pư

P
C
- R).(T
2
– T
1
) .n
= (
P
C
- R).(
1
2
P
P
-1).T
1
.n = (29,1 - 8,314).(
)1
1
5,1
−
.273,15 = 14194,04(J)
b) V
o
=
)(804,22.
28
100
l=

100
(2.273,15 – 273,15) = 28388,1(J)
∆U = Q + W = 28388,1 = 8106,4 = 20281,7(J)
c) T = const → ∆U = 0; ∆H = 0
W = -
∫
2
1
.
V
dV
nRT
= - nRT.ln
1
2
V
V
W = -
28
100
.8,314 .273,15.ln
80
200
= -7431,67(J)
∆U = Q + W = 0 ⇒ Q = -W = 7431,67(J)
d) Q = 0 (S = const)
Theo PT poisson: T
1
. V
1

==
P
P
V
P
CR
C
C
C
γ
⇒ W = ∆U = n.
V
C
(T
2
–T
1
) =
28
100
(29,1-8,314).(189,33 -273,15) = 6222,4(J)
∆H = n
P
C
.∆T =
28
100
.29,1(189,33 – 273,15) = - 8711,3(J)
Bài 2:
Tính

+ aq → H
+
(aq)
+ Cl
-
(aq)

o
S
H
298,
∆
= -75,13(kJ)
(c):
2
1
H
2
+ aq → H
+
(aq)
+ e
o
S
H
298,
∆
= 0
Giải:
Lấy (a) + (b) – (c) :

O (l)
Diễn ra trong nước ở 25
o
C. Cho biết:
Fe
2+
(aq)
Fe
3+
(aq)
NO
3
-
(aq)
NO
(k)
H
2
O
(l)
o
S
H
298,
∆
(kJ/mol) -87,86 - 47,7 -206,57 90,25 -285,6
Giải:
Phương trình ion của phản ứng:
3Fe
2+

298,
∆
(NO)+2.
o
S
H
298,
∆
(H
2
O
(l)
)–3.
o
S
H
298,
∆
(Fe
2+
,aq
)-
o
S
H
298,
∆
(NO
3
-

→ 6CO
2
+ 6H
2
O
∆U
(
α
)
= ∆H
(
α
)
- ∆n.RT = - 2799 – 6.8,314.10
-3
.500 = -2824(kJ)
∆U
(
β
)
= ∆H
(
β
)
- ∆n.RT = - 2805,1 – 6.8,314.10
-3
.500 = -2830 (kJ)
o
H
α

)(
2
∆
+ 6.
o
OHS
H
)(
2
∆
-
o
S
H
)(
β
∆
⇒
o
S
H
)(
α
∆
-
o
S
H
)(
β

nhỏ hơn nên bền hơn.
Bài 5:
1) Thế nào là entanpi sinh của đơn chất? Tính
o
OS
H
)(
3
∆
và
o
kimcuongS
H
)(
∆
và dự đoán hoạt tính hoá học của
chúng từ các dự kiện sau:
(a): C
than chì
+ O
2(k)
→ CO
2(k)

o
H
298
∆
= -393,14(kJ)
(b): C

3

(r)
+ 2O
3(k)
→ 3As
2
O
5(r)

o
H
298
∆
= -1090,98(kJ)
2) Từ kết quả trên và các dữ kiện sau:
∆H
(O –O)
tính từ O
2
= - 493,24kJ/mol; ∆H
(O –O)
tính từ H
2
O
2
= - 137,94kJ/mol
Chứng minh rằng: Không thể gán cho O
3
cấu trúc vòng kín.

kcS
H
)(
∆
= 1,89 kJ/mol
- Lấy (c) - (d):

2
3
O
2(k)
→O
3(k)

o
OS
H
)(
3
∆
= 139,82 kJ/mol
2) Nếu coi O
3
có cấu trúc vòng kín:
⇒
o
OS
H
)(
3

H
6(k)
lần lượt bằng -74,80 và -84,60 kJ/mol. Tính entanpi tiêu chuẩn
của C
4
H
10

(k)
. Biện luận về kết quả thu được. Cho biết entanpi thăng hoa của than chì và năng lượng liên kết
H- H lần lượt bằng: 710,6 và - 431,65 kJ/mol.
Giải:
* (1) C
than chì
+ 2H
2 (k)
→ CH
4(k)

o
CHS
H
4
,
∆
=-74,8kJ
(2) C
than chì
→ C
(k)

1
(-1648,7) = - 412,175 (J/mol).
* (4) 2C
than chì
+ 3H
2
→ C
2
H
6(k)

o
KHCS
H
),(
62
∆
= -84,6 (kJ/mol)
Lấy (4) – [2 .(2) + 3.(3)] ta được:
2C
(k)
+ 6H
(k)
→ C
2
H
6

(k)


, C
4
H
10
đều như nhau thì:
o
HCtungS
H
10
4
,/,
∆
= 3. E
C- C
+ 10.E
C- H
= 3.(- 327,7) + 10( -412,75) = -5110,6 (kJ/mol)
* (5) 4C
(k)
+ 10 H
(k)
→ C
4
H
10

(k)

o
HCtungS

S
H∆
của các đồng phân khác nhau.
Bài 7: Tính ∆H
o
của các phản ứng sau:
1) Fe
2
O
3(r)
+ 2Al
(r)
→ 2Fe
(r)
+ Al
2
O
3(r)
( 1)
Cho biết
o
OFeS
r
H
)(32
,
∆
= -822,2 kJ/mol;
o
OAlS

+ O
2(k)
→ 2SO
3(k)

o
H
298
∆
= -195,96 kJ
Từ kết quả thu được và khả năng diễn biến thực tế của 2 phản ứng trên có thể rút ra kết luận gì?
Giải:
1)
o
pu
H
)1(
∆
=
o
OAlS
r
H
)(32
,
∆
-
o
OFeS
r