Lượng nhiệt tỏa ra khi dùng 9g H2: Cách tính chi tiết và ứng dụng thực tế

Khi thực hiện phản ứng giữa khí Hydro (H₂) và Oxy (O₂), ta có thể xác định được lượng nhiệt tỏa ra dựa trên phương trình hóa học và các dữ liệu nhiệt học.

1. Phương Trình Hóa Học

Phản ứng giữa khí Hydro và Oxy để tạo ra nước được biểu diễn bằng phương trình:

\[
2H_{2(g)} + O_{2(g)} \rightarrow 2H_{2}O_{(l)} + \Delta H
\]

Trong đó, \(\Delta H\) là lượng nhiệt tỏa ra khi phản ứng hoàn toàn 2 mol H₂ với 1 mol O₂ để tạo thành 2 mol H₂O ở trạng thái lỏng.

2. Tính Toán Lượng Nhiệt Tỏa Ra

Biết rằng lượng nhiệt tỏa ra khi 1 mol H₂ phản ứng là -286 kJ/mol. Khối lượng mol của H₂ là 2 g/mol. Để tính lượng nhiệt tỏa ra khi dùng 9g H₂, ta thực hiện các bước sau:

1. Tính số mol H₂: \[ n(H_{2}) = \frac{9 \, \text{g}}{2 \, \text{g/mol}} = 4.5 \, \text{mol} \]
2. Tính lượng nhiệt tỏa ra: \[ Q = n(H_{2}) \times (-286 \, \text{kJ/mol}) = 4.5 \times (-286) = -1287 \, \text{kJ} \]

Như vậy, khi sử dụng 9g H₂, lượng nhiệt tỏa ra là 1287 kJ.

Để tính lượng nhiệt tỏa ra khi đốt cháy 9g H2, ta có thể thực hiện theo các bước sau:

1. Bước 1: Tính số mol H2

   Khối lượng mol của H2 là 2g/mol. Số mol H2 được tính theo công thức:

   
   $$
   n
   =
   
   
   9
   
   
   2
   
   
   =
   4.5
   mol
   

2. Bước 2: Xác định phản ứng hóa học liên quan

   Phản ứng đốt cháy H2 trong không khí để tạo ra nước:

   
   $$
   2
   H
   2
   +
   1
   /
   2
   O
   2
   →
   2
   H
   2
   O
   +
   572
   kJ
   

   Vậy, khi đốt cháy 2 mol H2 sẽ tỏa ra 572 kJ.

3. Bước 3: Tính nhiệt lượng tỏa ra

   Lượng nhiệt tỏa ra từ 9g H2 được tính bằng cách nhân số mol H2 với nhiệt lượng tỏa ra từ mỗi mol H2:

   
   $$
   Q
   =
   n
   ×
   
   
   572
   
   
   2
   
   
   =
   4.5
   ×
   286
   =
   1287
   kJ
   

   Vậy, lượng nhiệt tỏa ra khi đốt cháy 9g H2 là 1287 kJ.

Để tính lượng nhiệt tỏa ra khi sử dụng 9g H2, ta có thể áp dụng công thức nhiệt lượng. Dưới đây là các bước thực hiện:

1. Bước 1: Xác định công thức nhiệt lượng

   Công thức tính nhiệt lượng tỏa ra được cho bởi:

   
   $$
   Q
   =
   n
   ×
   ΔH
   

   Trong đó:

   • Q: Lượng nhiệt tỏa ra (kJ)
   • n: Số mol chất phản ứng
   • ΔH: Nhiệt hóa học của phản ứng (kJ/mol)

2. Bước 2: Tính số mol H2

   Khối lượng mol của H2 là 2g/mol. Số mol H2 được tính như sau:

   
   $$
   n
   =
   
   
   9
   
   
   2
   
   
   =
   4.5
   mol
   

3. Bước 3: Áp dụng công thức nhiệt lượng

   Đối với phản ứng đốt cháy H2, nhiệt hóa học của phản ứng (ΔH) là -286 kJ/mol. Tính nhiệt lượng tỏa ra:

   
   $$
   Q
   =
   4.5
   ×
   286
   =
   1287
   kJ
   

   Vậy lượng nhiệt tỏa ra khi dùng 9g H2 là 1287 kJ.

Khi sử dụng 9g H2 trong các phản ứng hóa học khác nhau, lượng nhiệt tỏa ra sẽ thay đổi tùy thuộc vào bản chất của phản ứng. Dưới đây là cách tính lượng nhiệt tỏa ra trong một số phản ứng phổ biến:

1. Phản ứng đốt cháy H2 với O2 tạo thành nước

   Phản ứng:

   
   $$
   2
   H
   2
   +
   1
   /
   2
   O
   2
   →
   2
   H
   2
   O
   +
   572
   kJ
   

   Để tính nhiệt lượng tỏa ra:

   
   $$
   Q
   =
   4.5
   ×
   
   
   572
   
   
   2
   
   
   =
   1287
   kJ
   

   Lượng nhiệt tỏa ra khi dùng 9g H2 trong phản ứng đốt cháy với O2 là 1287 kJ.

2. Phản ứng giữa H2 và Cl2 tạo thành HCl

   Phản ứng:

   
   $$
   1
   H
   2
   +
   1
   Cl
   2
   →
   2
   HCl
   +
   184
   kJ
   

   Tính nhiệt lượng tỏa ra:

   
   $$
   Q
   =
   4.5
   ×
   184
   =
   828
   kJ
   

   Lượng nhiệt tỏa ra khi dùng 9g H2 trong phản ứng với Cl2 là 828 kJ.

3. Phản ứng giữa H2 và CuO tạo thành Cu và H2O

   Phản ứng:

   
   $$
   1
   H
   2
   +
   1
   CuO
   →
   1
   Cu
   +
   1
   H
   2
   O
   +
   128
   kJ
   

   Tính nhiệt lượng tỏa ra:

   
   $$
   Q
   =
   4.5
   ×
   128
   =
   576
   kJ
   

   Lượng nhiệt tỏa ra khi dùng 9g H2 trong phản ứng với CuO là 576 kJ.

Dưới đây là một ví dụ minh họa và bài tập ứng dụng để tính lượng nhiệt tỏa ra khi dùng 9g H2 trong các phản ứng hóa học.

Ví dụ minh họa

Ví dụ: Tính lượng nhiệt tỏa ra khi đốt cháy 9g H2 với khí O2 để tạo thành nước. Biết rằng phản ứng xảy ra theo phương trình sau:

$$
2
H
2
+
1
/
2
O
2
→
2
H
2
O
+
572
kJ

1. Tính số mol H2:

   
   $$
   n
   =
   
   
   9
   
   
   2
   
   
   =
   4.5
   mol
   

2. Tính nhiệt lượng tỏa ra:

   
   $$
   Q
   =
   n
   ×
   
   
   572
   
   
   2
   
   
   =
   4.5
   ×
   286
   =
   1287
   kJ
   

Kết luận: Lượng nhiệt tỏa ra khi đốt cháy 9g H2 là 1287 kJ.

Bài tập ứng dụng

Bài tập: Tính lượng nhiệt tỏa ra khi dùng 9g H2 trong phản ứng với Cl2 theo phương trình sau:

$$
1
H
2
+
1
Cl
2
→
2
HCl
+
184
kJ

1. Tính số mol H2.
2. Sử dụng số mol vừa tính được để tính nhiệt lượng tỏa ra.

Gợi ý: Áp dụng công thức đã học để tính toán tương tự như ví dụ minh họa.