Nhiệt lượng kế và entanpi: bài tập có lời giải từng bước

Bài tập Nhiệt lượng kế và entanpi miễn phí có hình vẽ, gợi ý và lời giải đầy đủ. Số liệu mới mỗi lần, ở ba mức độ: gia nhiệt với q = m·c·ΔT, nhiệt lượng kế, entanpi tạo thành.

Bài tập miễn phíDễ
nướcm = 500 gT1​ = 25 °C → T2​ = 65 °Cq = ?

Cần bao nhiêu nhiệt q để làm nóng 500 g nước từ 25 °C lên 65 °C? Nhiệt dung riêng của nước là 4,18 J/(g·°C). Cho đáp án theo kJ.

m = 500 gT1 = 25 °CT2 = 65 °Cc = 4,18 J/(g·°C)
kJ
Bài tiếp theo →
Luyện tập Nhiệt lượng kế và entanpi miễn phíLuyện tập Nhiệt lượng kế và entanpi ngay5 bài miễn phí mỗi ngày. Không cần thẻ.

Bạn luyện tập những gì

  1. Dễgia nhiệt với q = m·c·ΔT
  2. Trung bìnhnhiệt lượng kế
  3. Khóentanpi tạo thành

Công thức chính

Nhiệt
q = m·c·ΔT
Nước
c = 4,18 J/(g·°C)
Nhiệt lượng kế
nhiệt tỏa ra = nhiệt thu vào
Entanpi của phản ứng
ΔH° = ΣΔH°f(products) − ΣΔH°f(reactants)

Học Nhiệt lượng kế và entanpi từ đầu

Trước bài này: Tỉ lượng hóa học

1Nhiệt và nhiệt độ

Nhiệt (q) là năng lượng chảy từ vật nóng sang vật lạnh hơn. Nó được đo bằng joule (J) hoặc kilojoule (1 kJ = 1000 J).

Nhiệt độ cho biết một vật nóng đến mức nào. Nhiệt là thứ làm thay đổi nhiệt độ.

Đun nóng 1 kg nước thêm 10 °C cần nhiều năng lượng hơn đun nóng 1 kg sắt thêm 10 °C. Mỗi chất có nhiệt dung riêng c của riêng nó: nhiệt cần để làm nóng 1 g thêm 1 °C.

Với nước, c = 4,18 J/(g·°C). Với nhôm là 0,897 J/(g·°C), với chì chỉ 0,129 J/(g·°C). Nước khó nóng lên, kim loại dễ nóng lên.

Nhiệt cần cho một sự thay đổi nhiệt độ là:

q = m · c · ΔT

Ở đây m là khối lượng tính bằng gam và ΔT = Tfinal − Tinitial. q dương nghĩa là nhiệt được hấp thụ; q âm nghĩa là nhiệt được tỏa ra.

Tự kiểm tra Cần bao nhiêu nhiệt để làm nóng 100 g nước thêm 10 °C (c = 4,18 J/(g·°C))?
  1. 0,418 kJ
  2. 4,18 kJ
  3. 41,8 kJ
  4. 418 J

Đáp số: 4,18 kJ. q = 100 · 4,18 · 10 = 4180 J = 4,18 kJ. Đáp án 418 J quên nhân với ΔT, còn 41,8 kJ sai hệ số 10 khi đổi J sang kJ.

2Nhiệt lượng kế: nhiệt tỏa ra = nhiệt thu vào

Nhiệt lượng kế là một cốc cách nhiệt. Không có nhiệt thoát ra, nên toàn bộ nhiệt do vật này tỏa ra đều được vật kia hấp thụ.

Thả một khối kim loại nóng vào nước lạnh. Khối kim loại nguội đi, nước nóng lên, cho đến khi cả hai đạt cùng nhiệt độ cuối Tf.

20 °C110 °CTw​Tm​Tf​+q−q
mm · cm · (Tm − Tf) = mw · cw · (Tf − Tw)

Vế trái là nhiệt do kim loại tỏa ra, vế phải là nhiệt do nước thu vào. Cả hai được viết dưới dạng số dương.

Giải theo Tf cho một trung bình gia quyền của hai nhiệt độ ban đầu, trong đó mỗi trọng số là m · c:

Tf = (mmcmTm + mwcwTw) / (mmcm + mwcw)

Vì nước có m · c lớn, Tf thường kết thúc gần nhiệt độ của nước.

Tự kiểm tra Một khối kim loại nóng được thả vào nước lạnh trong một cốc cách nhiệt. Nhiệt độ cuối phải nằm ở đâu?
  1. Cao hơn nhiệt độ ban đầu của kim loại
  2. Chính xác ở giữa hai nhiệt độ ban đầu
  3. Giữa hai nhiệt độ ban đầu
  4. Thấp hơn nhiệt độ ban đầu của nước

Đáp số: Giữa hai nhiệt độ ban đầu. Kim loại nguội đi và nước nóng lên cho đến khi gặp nhau, nên Tf nằm giữa chúng. Nó chỉ nằm chính giữa nếu cả hai có cùng m · c, điều hiếm gặp.

3Entanpi của phản ứng

Các phản ứng cũng hấp thụ hoặc tỏa nhiệt. Ở áp suất không đổi, nhiệt này là biến thiên enthalpy ΔH, tính bằng kJ.

  • Tỏa nhiệt: ΔH âm. Phản ứng tỏa nhiệt, như đốt cháy nhiên liệu.
  • Thu nhiệt: ΔH dương. Phản ứng hấp thụ nhiệt, như túi lạnh.

Enthalpy tạo thành chuẩn ΔH°f là ΔH khi tạo 1 mol một chất từ các nguyên tố của nó. Với một nguyên tố ở dạng bình thường, như O₂ hoặc C, nó bằng 0.

Với các giá trị này từ một bảng, bạn tìm được ΔH° của bất kỳ phản ứng nào:

ΔH° = ΣΔH°f(sản phẩm) − ΣΔH°f(chất phản ứng)

Nhân mỗi ΔH°f với hệ số của chất đó trong phương trình đã cân bằng. Điều này đúng nhờ định luật Hess: tổng ΔH không phụ thuộc vào con đường từ đầu đến cuối.

Tự kiểm tra Tìm ΔH° cho CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O(l). Dùng ΔH°f: CH₄ −74,8, CO₂ −393,5, H₂O(l) −285,8 kJ/mol.
  1. +890,3 kJ
  2. −1039,9 kJ
  3. −604,5 kJ
  4. −890,3 kJ

Đáp số: −890,3 kJ. Sản phẩm: −393,5 + 2 · (−285,8) = −965,1. Trừ chất phản ứng: −965,1 − (−74,8) = −890,3 kJ. Đáp án −604,5 quên hệ số 2 của nước, và +890,3 trừ theo chiều ngược lại.

4Phương pháp từng bước

Đun nóng:

  1. Viết q = m · c · ΔT và điền những gì đã cho. Đổi kJ sang J (× 1000) để đơn vị khớp với c.
  2. Giải theo ẩn số: q, ΔT, m hoặc c.

Nhiệt lượng kế:

  1. Viết nhiệt do vật nóng tỏa ra = nhiệt do vật lạnh thu vào.
  2. Đặt Tf vào cả hai hiệu nhiệt độ, nóng trừ Tf và Tf trừ lạnh.
  3. Giải theo Tf, và kiểm tra nó nằm giữa hai nhiệt độ ban đầu.

Enthalpy tạo thành:

  1. Nhân mọi ΔH°f với hệ số của nó. Các nguyên tố tính là 0.
  2. ΔH° = tổng của các sản phẩm − tổng của các chất phản ứng.
  3. Với nhiệt từ một khối lượng cho trước, đổi khối lượng sang mol và nhân ΔH° theo lượng đó.

5Một ví dụ có lời giải

Theo dõi từng bước. Hãy thử đoán bước tiếp theo trước khi mở nó.

Ví dụ có lời giải

Một khối nhôm 100 g (c = 0,897 J/(g·°C)) ở 110 °C được thả vào 200 g nước (c = 4,18 J/(g·°C)) ở 20 °C trong một cốc cách nhiệt. Tìm nhiệt độ cuối Tf.

1

Tìm m · c cho mỗi phần

Nhôm: 100 · 0,897 = 89,7 J/°C. Nước: 200 · 4,18 = 836 J/°C.

Nước cần nhiều nhiệt hơn hẳn trên mỗi độ, nên Tf sẽ gần 20 °C.

2

Viết cân bằng nhiệt

Nhiệt do nhôm tỏa ra = nhiệt do nước thu vào.

89,7 · (110 − Tf) = 836 · (Tf − 20)
3

Giải theo Tf

9867 − 89,7·Tf = 836·Tf − 16 720
Tf = (9867 + 16 720) / (89,7 + 836) = 26 587 / 925,7 = 28,7 °C
4

Kiểm tra đáp án

Nhiệt do nhôm tỏa ra: 89,7 · (110 − 28,7) ≈ 7290 J. Nhiệt do nước thu vào: 836 · (28,7 − 20) ≈ 7290 J. Chúng bằng nhau.

20 °C110 °CTw​Tm​Tf​+q−q

Và 28,7 °C nằm giữa 20 °C và 110 °C, gần nhiệt độ của nước, đúng như dự kiến.

Đáp số

Tf ≈ 28,7 °C

6Lỗi thường gặp

  • Trộn lẫn J và kJ. Nhiệt dung riêng tính bằng J, nên đổi kJ sang J trước.
  • Dùng sai khối lượng, ví dụ khối lượng của kim loại với nhiệt dung riêng của nước.
  • Viết ΔT là đầu trừ cuối. Khi đó dấu của q sai.
  • Trong nhiệt lượng kế, viết cả hai vế là Tf trừ nhiệt độ ban đầu. Khi đó một vế âm và cân bằng thất bại.
  • Quên các hệ số khi cộng các enthalpy tạo thành.
  • Tính chất phản ứng trừ sản phẩm, làm đảo dấu của ΔH°.
Tự kiểm tra 78 kJ nhiệt được truyền cho 400 g nước (c = 4,18 J/(g·°C)). Nhiệt độ tăng bao nhiêu?
  1. 0,0214 °C
  2. 0,0467 °C
  3. 195 °C
  4. 46,7 °C

Đáp số: 46,7 °C. ΔT = q / (m · c) = 78 000 / (400 · 4,18) = 46,7 °C. Để q tính bằng kJ cho 0,0467 °C, quên c cho 78 000 / 400 = 195 °C, và lật ngược phân số cho 0,0214 °C.

7Các câu hỏi thi trông như thế nào

  • Dễ: đun nóng với q = m·c·ΔT. Tìm nhiệt để làm nóng nước giữa hai nhiệt độ, hoặc độ tăng nhiệt độ từ một lượng nhiệt cho trước.
  • Trung bình: nhiệt lượng kế. Một khối kim loại nóng trong nước lạnh; tìm nhiệt độ cuối bằng nhiệt tỏa ra = nhiệt thu vào.
  • Khó: enthalpy tạo thành. Tìm ΔH° của một phản ứng cháy từ bảng, hoặc nhiệt tỏa ra khi một khối lượng cho trước bị đốt cháy.

Ví dụ một câu hỏi khó: ethanol cháy với ΔH° = −1366,7 kJ/mol. 50 g ethanol (M = 46,07 g/mol) là 1,085 mol, nên nó tỏa ra 1,085 · 1366,7 ≈ 1483 kJ.

Học từng bước một trong ứng dụngHọc từng bước một trong ứng dụng

Ví dụ có lời giải

Ví dụ 1Dễ
nướcm = 1000 gT1​ = 30 °C → T2​ = 75 °Cq = ?

Cần bao nhiêu nhiệt q để làm nóng 1000 g nước từ 30 °C lên 75 °C? Nhiệt dung riêng của nước là 4,18 J/(g·°C). Cho đáp án theo kJ.

m = 1000 gT1 = 30 °CT2 = 75 °Cc = 4,18 J/(g·°C)

Tìm q (kJ)

Hiện các gợi ý
  1. q = m·c·ΔT.
  2. ΔT = 75 − 30 = 45 °C.
  3. Kết quả ra theo J; chia cho 1000 để ra kJ.
Hiện đáp án và lời giải từng bước

Nhiệt và entanpi: làm nóng một chất cần q = m·c·ΔT. Trong nhiệt lượng kế, nhiệt do vật nóng tỏa ra bằng nhiệt vật lạnh thu vào. Biến thiên entanpi của phản ứng suy ra từ entanpi tạo thành: ΔH° = ΣΔH°f(sản phẩm) − ΣΔH°f(chất phản ứng), mỗi giá trị nhân với hệ số của nó.

Nhiệt cần thiết

q = 1000·4,18·45 = 188100 J = 188,1 kJ

Đáp số

q = 188,1 kJ
Ví dụ 2Trung bình
Tf​ = ?Nhômm = 50 gT = 120 °Cc = 0,897 J/(g·°C)Nướcm = 400 gT = 15 °Cc = 4,18 J/(g·°C)

Một khối nhôm 50 g (c = 0,897 J/(g·°C)) ở 120 °C được thả vào 400 g nước (c = 4,18 J/(g·°C)) ở 15 °C trong một cốc cách nhiệt. Tìm nhiệt độ cuối Tf.

mmetal = 50 gcmetal = 0,897 J/(g·°C)Tmetal = 120 °Cmwater = 400 gTwater = 15 °Ccwater = 4,18 J/(g·°C)

Tìm Tf (°C)

Hiện các gợi ý
  1. Nhiệt do kim loại tỏa ra = nhiệt nước thu vào.
  2. m₁·c₁·(T₁ − Tf) = m₂·c₂·(Tf − T₂). Giải tìm Tf.
  3. m·c (kim loại) = 44,85 J/°C, m·c (nước) = 1672 J/°C.
Hiện đáp án và lời giải từng bước

Nhiệt và entanpi: làm nóng một chất cần q = m·c·ΔT. Trong nhiệt lượng kế, nhiệt do vật nóng tỏa ra bằng nhiệt vật lạnh thu vào. Biến thiên entanpi của phản ứng suy ra từ entanpi tạo thành: ΔH° = ΣΔH°f(sản phẩm) − ΣΔH°f(chất phản ứng), mỗi giá trị nhân với hệ số của nó.

Cân bằng nhiệt

50·0,897·(120 − Tf) = 400·4,18·(Tf − 15)

Giải tìm nhiệt độ cuối

Tf = (44,85·120 + 1672·15)/(44,85 + 1672) = 17,74 °C

Đáp số

Tf = 17,74 °C
Ví dụ 3Khó
H25 g C6​H12​O6​C6​H12​O6​ + 6O₂chất phản ứng6CO₂ + 6H₂O(l)sản phẩmq = ?

Dùng entanpi tạo thành chuẩn để tìm nhiệt q tỏa ra khi 25 g C6H12O6 (M = 180,16 g/mol) cháy hoàn toàn: C6H12O6 + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O(l). Cho q là số dương.

ΔH°f(C6H12O6) = −1274 kJ/molΔH°f(CO₂) = −393,5 kJ/molΔH°f(H₂O, l) = −285,8 kJ/molΔH°f(O₂) = 0

Tìm q (kJ)

Hiện các gợi ý
  1. ΔH° = ΣΔH°f(sản phẩm) − ΣΔH°f(chất phản ứng), mỗi giá trị nhân với hệ số của nó. O₂ là đơn chất, nên giá trị của nó bằng 0.
  2. sản phẩm: 6·(−393,5) + 6·(−285,8) = −4076 kJ.
  3. Chia ΔH cho số mol nhiên liệu trong phương trình, rồi nhân với số mol đã đốt.
Hiện đáp án và lời giải từng bước

Nhiệt và entanpi: làm nóng một chất cần q = m·c·ΔT. Trong nhiệt lượng kế, nhiệt do vật nóng tỏa ra bằng nhiệt vật lạnh thu vào. Biến thiên entanpi của phản ứng suy ra từ entanpi tạo thành: ΔH° = ΣΔH°f(sản phẩm) − ΣΔH°f(chất phản ứng), mỗi giá trị nhân với hệ số của nó.

Entanpi của phản ứng

ΔH° = [6·(−393,5) + 6·(−285,8)] − [1·(−1274) + 6·0] = −2802 kJ

Nhiệt cho khối lượng đã cho

n = 25/180,16 = 0,1388 mol
q = n·|ΔH°/1| = 0,1388·2802 = 388,8 kJ

Đáp số

q = 388,8 kJ

Câu hỏi thường gặp

Nhiệt lượng kế và entanpi là gì?

Đun nóng 1 kg nước thêm 10 °C cần nhiều năng lượng hơn đun nóng 1 kg sắt thêm 10 °C. Mỗi chất có nhiệt dung riêng c của riêng nó: nhiệt cần để làm nóng 1 g thêm 1 °C.

Với nước, c = 4,18 J/(g·°C). Với nhôm là 0,897 J/(g·°C), với chì chỉ 0,129 J/(g·°C). Nước khó nóng lên, kim loại dễ nóng lên.

Làm thế nào để giải bài tập Nhiệt lượng kế và entanpi từng bước?

Nhiệt và entanpi: làm nóng một chất cần q = m·c·ΔT. Trong nhiệt lượng kế, nhiệt do vật nóng tỏa ra bằng nhiệt vật lạnh thu vào. Biến thiên entanpi của phản ứng suy ra từ entanpi tạo thành: ΔH° = ΣΔH°f(sản phẩm) − ΣΔH°f(chất phản ứng), mỗi giá trị nhân với hệ số của nó.

Những lỗi thường gặp trong Nhiệt lượng kế và entanpi là gì?
  • Dùng độ biến thiên nhiệt độ ΔT = T₂ − T₁, không phải nhiệt độ cuối.
  • Nhiệt độ cuối không phải là trung bình: mỗi bên được tính bằng khối lượng nhân nhiệt dung riêng (m·c).
  • Hãy đưa nhiệt dung riêng vào: nước tích trữ nhiều nhiệt hơn hẳn trên mỗi gam so với kim loại.
Các bài tập Nhiệt lượng kế và entanpi bao gồm những gì?
  • Dễ: gia nhiệt với q = m·c·ΔT
  • Trung bình: nhiệt lượng kế
  • Khó: entanpi tạo thành

Mỗi bài tập có số liệu mới, nên bạn học phương pháp chứ không học thuộc đáp án. Bí rồi? Hãy mở một gợi ý nhỏ trước, và chỉ xem giải thích đầy đủ khi cần.

Cách luyện tập hoạt động

  • Mỗi bài tập có số liệu mới, nên bạn học phương pháp chứ không học thuộc đáp án.
  • Bí rồi? Hãy mở một gợi ý nhỏ trước, và chỉ xem giải thích đầy đủ khi cần.
  • Tiến độ, lỗi sai và các bài đã lưu của bạn được giữ lại, để bạn xem lại trước kỳ thi.

Các chủ đề trước và sau chủ đề này

Học trước

Tỉ lượng hóa học

Máy tính

Máy tính nhiệt dung riêng (q = mcΔT)

Các môn học có chủ đề này

Hóa học đại cươngLuyện thi FE Hóa học

Thêm chủ đề trong Khoa học tự nhiên

Tỉ lượng hóa họcNồng độ mol và pha loãngCân bằng hóa họcpH và dung dịch đệmDi truyền họcSinh học tế bào

Phiếu bài tập in được

Phiếu bài tập Nhiệt lượng kế và entanpi có đáp án
Luyện tập Nhiệt lượng kế và entanpi miễn phíLuyện tập Nhiệt lượng kế và entanpi ngay5 bài miễn phí mỗi ngày. Không cần thẻ.