Skip to content · ⁨Bỏ qua nội dung⁩

Thermochemistry · ⁨Nhiệt hóa học⁩

AP Chemistry · ⁨AP Hóa học⁩ · Topic 6 · ⁨Chủ đề 6⁩

Video lesson for this topic · ⁨Bài học video cho chủ đề này⁩ Open the video page · ⁨Mở trang video⁩
8:53

Nhiệt hóa học

Nén gói này và trong vài giây nó trở nên lạnh buốt. Không có gì đang cháy; không có gì làm mát từ bên ngoài. Một chất rắn đơn giản chỉ đang hòa tan trong nước bên trong…

English narration · English + 中文 subtitles burned in · ⁨Giọng đọc tiếng Anh · phụ đề tiếng Anh + 中文 được ghi trực tiếp⁩

6.1

Endothermic and Exothermic Processes · ⁨Quá Trình Hấp Nhiệt và Exothermic⁩

Syllabus · ⁨Chương trình⁩
English

Learning Objective 6.1.A: Explain the relationship between experimental observations and energy changes associated with a chemical or physical transformation.

  • 6.1.A.1 Temperature changes in a system indicate energy changes.
  • 6.1.A.2 Energy changes in a system can be described as endothermic and exothermic processes such as the heating or cooling of a substance, phase changes, or chemical transformations.
  • 6.1.A.3 When a chemical reaction occurs, the energy of the system either decreases (exothermic reaction), increases (endothermic reaction), or remains the same. For exothermic reactions, the energy lost by the reacting species (system) is gained by the surroundings, as heat transfer from or work done by the system. Likewise, for endothermic reactions, the system gains energy from the surroundings by heat transfer to or work done on the system.
  • 6.1.A.4 The formation of a solution may be an exothermic or endothermic process, depending on the relative strengths of intermolecular/interparticle interactions before and after the dissolution process.
Tiếng Việt

Mục tiêu học tập 6.1.A: Giải thích mối liên hệ giữa các quan sát thực nghiệm và những thay đổi năng lượng đi kèm với sự biến đổi hóa học hoặc vật lý.

  • 6.1.A.1 Sự thay đổi nhiệt độ trong một hệ chỉ ra sự thay đổi năng lượng.
  • 6.1.A.2 Những thay đổi năng lượng trong một hệ có thể được mô tả dưới dạng các quá trình thu nhiệt và tỏa nhiệt như việc làm nóng hoặc làm mát một chất, chuyển pha, hoặc các biến đổi hóa học.
  • 6.1.A.3 Khi xảy ra phản ứng hóa học, năng lượng của hệ giảm (phản ứng tỏa nhiệt), tăng (phản ứng thu nhiệt), hoặc giữ nguyên. Đối với phản ứng tỏa nhiệt, năng lượng bị mất bởi các loài tham gia phản ứng (hệ) được môi trường xung quanh nhận lại, thông qua truyền nhiệt hoặc công do hệ thực hiện. Tương tự, đối với phản ứng thu nhiệt, hệ nhận năng lượng từ môi trường xung quanh thông qua truyền nhiệt vào hoặc công tác dụng lên hệ.
  • 6.1.A.4 Sự hình thành dung dịch có thể là quá trình tỏa nhiệt hoặc thu nhiệt, tùy thuộc vào độ mạnh tương đối của các tương tác liên phân tử/liên hạt trước và sau quá trình hòa tan.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

English

Thermochemistry 热化学 tracks energy in reactions. A process is exothermic 放热 if it releases energy to the surroundings (feels hot, $\Delta H<0$) and endothermic 吸热 if it absorbs energy (feels cold, $\Delta H>0$). Breaking bonds costs energy; forming bonds releases it – the net decides the sign.

Tiếng Việt
Túi làm lạnh tức thời: quá trình thu nhiệt hấp thụ nhiệt từ môi trường xung quanh
Một gói lạnh tức thì: quá trình hấp nhiệt hút nhiệt từ môi trường xung quanh

Nhiệt động học theo dõi năng lượng trong phản ứng. Một quá trình là exothermic nếu nó giải phóng năng lượng ra môi trường xung quanh (cảm thấy nóng, $\Delta H<0$) và hấp nhiệt nếu nó hấp thụ năng lượng (cảm thấy lạnh, $\Delta H>0$). Phá vỡ liên kết tốn năng lượng; tạo liên kết giải phóng năng lượng – tổng hợp quyết định dấu.

Phản ứng tỏa nhiệt làm nóng môi trường xung quanh; phản ứng thu nhiệt làm mát chúng
Phản ứng exothermic làm nóng môi trường xung quanh; phản ứng hấp nhiệt làm mát chúng
Explore · ⁨Khám phá⁩

Compare endothermic and exothermic profiles · ⁨So sánh đồ thị thu nhiệt và phát nhiệt⁩

An exothermic reaction releases energy (products lower than reactants, $\Delta H<0$); an endothermic one absorbs it. The hump is the activation energy. · ⁨Một phản ứng phát nhiệt giải phóng năng lượng (sản phẩm thấp hơn chất tham gia, $\Delta H<0$); một phản ứng thu nhiệt hấp thụ năng lượng. Đỉnh đồi là năng lượng hoạt hóa.⁩

Vocabulary · ⁨Từ vựng⁩ Train · ⁨Luyện tập⁩
English Tiếng Việt
Thermochemistry/ˈθɜːməkemɪstri/ Nhiệt hóa học
exothermic/eɡzəˈðɜːmɪk/ exothermic (tỏa nhiệt)
endothermic/ˌendəʊˈθɜːmɪk/ endothermic (hấp thụ nhiệt)
Heat/hiːt/ Nhiệt
thermal equilibrium/ˈθɜːml ˌiːkwɪˈlɪbrɪəm/ cân bằng nhiệt
specific heat/spəˈsɪfɪk hiːt/ nhiệt dung riêng
6.2

Energy Diagrams · ⁨Sơ Đồ Năng Lượng⁩

Syllabus · ⁨Chương trình⁩
English

Learning Objective 6.2.A: Represent a chemical or physical transformation with an energy diagram.

  • 6.2.A.1 A physical or chemical process can be described with an energy diagram that shows the endothermic or exothermic nature of that process.
Tiếng Việt

Mục tiêu học tập 6.2.A: Biểu diễn một sự biến đổi hóa học hoặc vật lý bằng sơ đồ năng lượng.

  • 6.2.A.1 Một quá trình vật lý hoặc hóa học có thể được mô tả bằng sơ đồ năng lượng cho thấy tính chất thu nhiệt hoặc tỏa nhiệt của quá trình đó.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

English

An energy diagram plots energy from reactants to products. Reactants above products means exothermic; below means endothermic. The vertical gap between them is the enthalpy change $\Delta H$.

Tiếng Việt

Sơ đồ năng lượng biểu diễn sự biến thiên năng lượng từ chất tham gia đến sản phẩm. Chất tham gia nằm trên sản phẩm nghĩa là exothermic; nằm dưới nghĩa là hấp nhiệt. Khoảng cách dọc giữa chúng là biến thiên enthalpy $\Delta H$.

Sơ đồ năng lượng: sản phẩm của phản ứng tỏa nhiệt nằm dưới chất tham gia, phản ứng thu nhiệt nằm trên
Sơ đồ năng lượng: sản phẩm exothermic nằm dưới chất tham gia, sản phẩm hấp nhiệt nằm trên
6.3

Heat Transfer and Thermal Equilibrium · ⁨Truyền Nhiệt và Cân Bằng Nhiệt⁩

Syllabus · ⁨Chương trình⁩
English

Learning Objective 6.3.A: Explain the relationship between the transfer of thermal energy and molecular collisions.

  • 6.3.A.1 The particles in a warmer body have a greater average kinetic energy than those in a cooler body.
  • 6.3.A.2 Collisions between particles in thermal contact can result in the transfer of energy. This process is called "heat transfer," "heat exchange," or "transfer of energy as heat."
  • 6.3.A.3 Eventually, thermal equilibrium is reached as the particles continue to collide. At thermal equilibrium, the average kinetic energy of both bodies is the same, and hence, their temperatures are the same.
Tiếng Việt

Mục tiêu học tập 6.3.A: Giải thích mối liên hệ giữa sự truyền tải năng lượng nhiệt và va chạm phân tử.

  • 6.3.A.1 Các hạt trong một vật nóng hơn có động năng trung bình lớn hơn so với các hạt trong vật lạnh hơn.
  • 6.3.A.2 Va chạm giữa các hạt tiếp xúc nhiệt có thể dẫn đến sự truyền tải năng lượng. Quá trình này được gọi là "truyền nhiệt", "trao đổi nhiệt" hoặc "truyền tải năng lượng dưới dạng nhiệt.".
  • 6.3.A.3 Cuối cùng, cân bằng nhiệt được thiết lập khi các hạt tiếp tục va chạm. Tại cân bằng nhiệt, động năng trung bình của cả hai vật là như nhau, và do đó, nhiệt độ của chúng cũng giống nhau.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

English

Heat 热量 flows from hot to cold until objects reach thermal equilibrium 热平衡 (equal temperature). Energy is conserved: the heat lost by the hot object equals the heat gained by the cold one.

Tiếng Việt

Nhiệt truyền từ vật nóng sang vật lạnh cho đến khi các vật đạt cân bằng nhiệt (nhiệt độ bằng nhau). Năng lượng được bảo toàn: nhiệt lượng do vật nóng mất đi bằng nhiệt lượng do vật lạnh thu vào.

6.4

Heat Capacity and Calorimetry · ⁨Nhiệt Dung and Calorimetry⁩

Syllabus · ⁨Chương trình⁩
English

Learning Objective 6.4.A: Calculate the heat $q$ absorbed or released by a system undergoing heating/cooling based on the amount of the substance, the heat capacity, and the change in temperature.

  • 6.4.A.1 The heating of a cool body by a warmer body is an important form of energy transfer between two systems. The amount of heat transferred between two bodies may be quantified by the heat transfer equation:

    • Equation: $q = mc\Delta T$.

    Calorimetry experiments are used to measure the transfer of heat.

  • 6.4.A.2 The first law of thermodynamics states that energy is conserved in chemical and physical processes.

  • 6.4.A.3 The transfer of a given amount of thermal energy will not produce the same temperature change in equal masses of matter with differing specific heat capacities.

  • 6.4.A.4 Heating a system increases the energy of the system, while cooling a system decreases the energy of the system.

  • 6.4.A.5 The specific heat capacity of a substance and the molar heat capacity are both used in energy calculations.

  • 6.4.A.6 Chemical systems change their energy through three main processes: heating/cooling, phase transitions, and chemical reactions.

  • 6.4.A.7 In calorimetry experiments involving dissolution, temperature changes of the mixture within the calorimeter can be used to determine the direction of energy flow. If the temperature of the mixture increases, thermal energy is released by the dissolution process (exothermic). If the temperature of the mixture decreases, thermal energy is absorbed by the dissolution process (endothermic).

Tiếng Việt

Mục tiêu học tập 6.4.A: Tính toán nhiệt $q$ hấp thụ hoặc giải phóng bởi một hệ đang trải qua quá trình làm nóng/làm mát dựa trên lượng chất, nhiệt dung và sự thay đổi nhiệt độ.

  • 6.4.A.1 Việc làm nóng một vật lạnh bằng một vật nóng hơn là một hình thức quan trọng của sự truyền tải năng lượng giữa hai hệ. Lượng nhiệt truyền tải giữa hai vật có thể được định lượng bằng phương trình truyền nhiệt:

    • Phương trình: $q = mc\Delta T$.

    Thí nghiệm calorimetry được sử dụng để đo lường sự truyền tải nhiệt.

  • 6.4.A.2 Định luật thứ nhất của nhiệt động lực học phát biểu rằng năng lượng được bảo toàn trong các quá trình hóa học và vật lý.

  • 6.4.A.3 Sự truyền tải một lượng nhiệt nhất định sẽ không tạo ra sự thay đổi nhiệt độ giống nhau đối với các khối lượng vật chất bằng nhau có nhiệt dung riêng khác nhau.

  • 6.4.A.4 Làm nóng một hệ làm tăng năng lượng của hệ, trong khi làm mát một hệ làm giảm năng lượng của hệ.

  • 6.4.A.5 Nhiệt dung riêng của một chất và nhiệt dung mol đều được sử dụng trong các tính toán năng lượng.

  • 6.4.A.6 Các hệ hóa học thay đổi năng lượng thông qua ba quá trình chính: làm nóng/làm mát, chuyển pha và phản ứng hóa học.

  • 6.4.A.7 Trong các thí nghiệm calorimetry liên quan đến sự hòa tan, sự thay đổi nhiệt độ của hỗn hợp bên trong calorimeter có thể được sử dụng để xác định hướng dòng chảy năng lượng. Nếu nhiệt độ của hỗn hợp tăng, năng lượng nhiệt được giải phóng bởi quá trình hòa tan (tỏa nhiệt). Nếu nhiệt độ của hỗn hợp giảm, năng lượng nhiệt được hấp thụ bởi quá trình hòa tan (thu nhiệt).

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

English

The heat to change a substance's temperature is

$$q=mc\,\Delta T,$$
where $c$ is the specific heat 比热容 (energy per gram per degree). Calorimetry 量热法 measures a reaction's heat by tracking the temperature change of surrounding water: the heat the water gains equals the heat the reaction releases.

Worked example. A reaction in a coffee-cup calorimeter warms $100\ \text{g}$ of water by $8.0\,{}^{\circ}\text{C}$ ($c=4.18\ \text{J/(g}\,{}^{\circ}\text{C)}$). The heat absorbed by the water is

$$q=mc\,\Delta T=100\times4.18\times8.0=3.3\times10^{3}\ \text{J}.$$
By energy conservation the reaction released this $3.3\ \text{kJ}$, so it is exothermic ($q_{\text{rxn}}=-3.3\ \text{kJ}$).

Tiếng Việt

Nhiệt lượng cần thiết để thay đổi nhiệt độ của một chất là

$$q=mc\,\Delta T,$$
trong đó $c$ là nhiệt dung riêng (năng lượng trên gam mỗi độ). Calorimetry đo nhiệt lượng phản ứng bằng cách theo dõi sự thay đổi nhiệt độ của nước xung quanh: nhiệt lượng nước thu vào bằng nhiệt lượng phản ứng giải phóng.

Đo nhiệt lượng: đo sự thay đổi nhiệt độ của một khối lượng dung dịch đã biết
Calorimetry: đo sự thay đổi nhiệt độ của một khối lượng dung dịch đã biết

Ví dụ minh họa. Một phản ứng trong nhiệt lượng kế cốc cà phê làm $100\ \text{g}$ nước tăng $8.0\,{}^{\circ}\text{C}$ ($c=4.18\ \text{J/(g}\,{}^{\circ}\text{C)}$). Nhiệt lượng do nước hấp thụ là

$$q=mc\,\Delta T=100\times4.18\times8.0=3.3\times10^{3}\ \text{J}.$$
Theo định luật bảo toàn năng lượng, phản ứng đã giải phóng lượng nhiệt $3.3\ \text{kJ}$ này, nên nó là exothermic ($q_{\text{rxn}}=-3.3\ \text{kJ}$).

Explore · ⁨Khám phá⁩

Heat different materials · ⁨Nhiệt phân biệt các vật liệu khác nhau⁩

$Q=mc\Delta T$: a high specific heat (like water's) means a lot of energy for a small temperature rise. Compare materials for the same heat input. · ⁨$Q=mc\Delta T$: nhiệt dung riêng cao (như của nước) có nghĩa là cần nhiều năng lượng để nhiệt độ tăng nhẹ. So sánh các vật liệu với cùng một lượng nhiệt cung cấp.⁩

Vocabulary · ⁨Từ vựng⁩ Train · ⁨Luyện tập⁩
English Tiếng Việt
Calorimetry/ˌkælɔːˈrɪmətri/ Calorimetry (đo nhiệt lượng)
phase change/feɪz tʃeɪndʒ/ sự chuyển pha
enthalpy of reaction/enˈθælpi ɒv rɪˈækʃn/ enthalpy của phản ứng
state function/steɪt ˈfʌŋkʃn/ hàm trạng thái
standard enthalpy of formation/ˈstændəd enˈθælpi ɒv fɔːˈmeɪʃn/ enthalpy tạo thành tiêu chuẩn
Hess's law/ˈhesɪz lɔː/ Định luật Hess
6.5

Energy of Phase Changes · ⁨Năng Lượng của Sự Chuyển Pha⁩

Syllabus · ⁨Chương trình⁩
English

Learning Objective 6.5.A: Explain changes in the heat $q$ absorbed or released by a system undergoing a phase transition based on the amount of the substance in moles and the molar enthalpy of the phase transition.

  • 6.5.A.1 Energy must be transferred to a system to cause a substance to melt (or boil). The energy of the system therefore increases as the system undergoes a solid-to-liquid (or liquid-to-gas) phase transition. Likewise, a system releases energy when it freezes (or condenses). The energy of the system decreases as the system undergoes a liquid-to-solid (or gas-to-liquid) phase transition. The temperature of a pure substance remains constant during a phase change.
  • 6.5.A.2 The energy absorbed during a phase change is equal to the energy released during a complementary phase change in the opposite direction. For example, the molar enthalpy of condensation of a substance is equal to the negative of its molar enthalpy of vaporization. Similarly, the molar enthalpy of fusion can be used to calculate the energy absorbed when melting a substance and the energy released when freezing a substance.
Tiếng Việt

Mục tiêu học tập 6.5.A: Giải thích sự thay đổi nhiệt $q$ hấp thụ hoặc giải phóng bởi một hệ đang trải qua quá trình chuyển pha dựa trên lượng chất tính theo mol và enthalpy mol của quá trình chuyển pha.

  • 6.5.A.1 Năng lượng phải được truyền tải vào hệ để khiến một chất tan chảy (hoặc sôi). Do đó, năng lượng của hệ tăng lên khi hệ trải qua quá trình chuyển pha từ rắn sang lỏng (hoặc lỏng sang khí). Tương tự, hệ giải phóng năng lượng khi đông đặc (hoặc ngưng tụ). Năng lượng của hệ giảm đi khi hệ trải qua quá trình chuyển pha từ lỏng sang rắn (hoặc khí sang lỏng). Nhiệt độ của một chất thuần khiết vẫn không đổi trong suốt quá trình chuyển pha.
  • 6.5.A.2 Năng lượng hấp thụ trong một quá trình chuyển pha bằng với năng lượng giải phóng trong quá trình chuyển pha bổ sung ngược chiều. Ví dụ, enthalpy mol của sự ngưng tụ của một chất bằng với giá trị âm của enthalpy mol của sự bay hơi. Tương tự, enthalpy mol của sự nóng chảy có thể được sử dụng để tính toán năng lượng hấp thụ khi làm tan chảy một chất và năng lượng giải phóng khi đông đặc một chất.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

English

During a phase change 相变 (melting, boiling) the temperature stays constant while heat goes into breaking intermolecular forces, not raising kinetic energy. The energy needed is $q=n\,\Delta H_{\text{fus}}$ (melting) or $q=n\,\Delta H_{\text{vap}}$ (boiling) – the flat steps on a heating curve.

Tiếng Việt

Trong suốt sự chuyển pha (nóng chảy, sôi), nhiệt độ duy trì không đổi trong khi nhiệt lượng dùng để phá vỡ lực liên phân tử, chứ không làm tăng động năng. Năng lượng cần thiết là $q=n\,\Delta H_{\text{fus}}$ (nóng chảy) hoặc $q=n\,\Delta H_{\text{vap}}$ (sôi) – những đoạn phẳng trên đường cong gia nhiệt.

Hơi nước từ nước đang sôi: chuyển pha hấp thụ hoặc giải phóng năng lượng ở nhiệt độ không đổi
Hơi nước từ nước sôi: sự chuyển pha hấp thụ hoặc giải phóng năng lượng ở nhiệt độ không đổi
Explore · ⁨Khám phá⁩

Heat through a phase change · ⁨Cung cấp nhiệt qua quá trình chuyển pha⁩

During a phase change the temperature holds flat while energy breaks bonds — the latent heat. Watch the plateaus at melting and boiling. · ⁨Trong một quá trình chuyển pha, nhiệt độ giữ nguyên trong khi năng lượng phá vỡ liên kết — nhiệt ẩn. Quan sát các đoạn nằm ngang tại điểm nóng chảy và sôi.⁩

6.6

Introduction to Enthalpy of Reaction · ⁨Giới thiệu về Entalpy Phản Ứng⁩

Syllabus · ⁨Chương trình⁩
English

Learning Objective 6.6.A: Calculate the heat $q$ absorbed or released by a system undergoing a chemical reaction in relationship to the amount of the reacting substance in moles and the molar enthalpy of reaction.

  • 6.6.A.1 The enthalpy change of a reaction gives the amount of heat energy released (for negative values) or absorbed (for positive values) by a chemical reaction at constant pressure.
  • 6.6.A.2 When the products of a reaction are at a different temperature than their surroundings, they exchange energy with the surroundings to reach thermal equilibrium. Thermal energy is transferred to the surroundings as the reactants convert to products in an exothermic reaction. Thermal energy is transferred from the surroundings as the reactants convert to products in an endothermic reaction.
  • 6.6.A.3 The chemical potential energy of the products of a reaction is different from that of the reactants because of the breaking and forming of bonds. The energy difference results in a change in the kinetic energy of the particles, which manifests as a temperature change.
    • Exclusion Statement: The technical distinctions between enthalpy and internal energy will not be assessed on the AP Exam. Most reactions studied at the AP level are carried out at constant pressure, where the enthalpy change of the process is equal to the heat (and by extension, the energy) of reaction.
Tiếng Việt

Mục tiêu học tập 6.6.A: Tính nhiệt lượng $q$ hấp thụ hoặc giải phóng bởi một hệ đang trải qua phản ứng hóa học liên quan đến số mol của chất tham gia và enthalpy mol của phản ứng.

  • 6.6.A.1 Sự biến thiên enthalpy của phản ứng cho biết lượng năng lượng nhiệt giải phóng (đối với giá trị âm) hoặc hấp thụ (đối với giá trị dương) bởi phản ứng hóa học ở áp suất không đổi.
  • 6.6.A.2 Khi sản phẩm của phản ứng ở nhiệt độ khác với môi trường xung quanh, chúng trao đổi năng lượng với môi trường để đạt trạng thái cân bằng nhiệt. Năng lượng nhiệt được truyền ra môi trường khi các chất tham gia chuyển thành sản phẩm trong phản ứng tỏa nhiệt. Năng lượng nhiệt được truyền từ môi trường khi các chất tham gia chuyển thành sản phẩm trong phản ứng thu nhiệt.
  • 6.6.A.3 Thế năng hóa học của sản phẩm phản ứng khác với thế năng của chất tham gia do quá trình phá vỡ và hình thành liên kết. Sự chênh lệch năng lượng dẫn đến sự thay đổi động năng của các hạt, thể hiện dưới dạng sự thay đổi nhiệt độ.
    • Lưu ý loại trừ: Các phân biệt kỹ thuật giữa enthalpy và nội năng sẽ không được kiểm tra trong kỳ thi AP. Hầu hết các phản ứng nghiên cứu ở cấp độ AP đều diễn ra ở áp suất không đổi, nơi sự biến thiên enthalpy của quá trình bằng với nhiệt lượng (và theo nghĩa rộng là năng lượng) của phản ứng.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

English

The enthalpy of reaction 反应焓 $\Delta H_{\text{rxn}}$ is the heat released or absorbed at constant pressure. Because enthalpy is a state function 状态函数, $\Delta H$ depends only on the initial and final states, not the path taken – the key that makes the next three methods work.

Tiếng Việt

Entalpy phản ứng $\Delta H_{\text{rxn}}$ là nhiệt lượng phát ra hoặc hấp thụ ở áp suất không đổi. Vì entalpy là hàm trạng thái, $\Delta H$ chỉ phụ thuộc vào trạng thái ban đầu và cuối cùng, không phụ thuộc vào đường đi – chìa khóa giúp ba phương pháp sau đây hoạt động.

6.7

Bond Enthalpies · ⁨Entalpy Liên Kết⁩

Syllabus · ⁨Chương trình⁩
English

Learning Objective 6.7.A: Calculate the enthalpy change of a reaction based on the average bond energies of bonds broken and formed in the reaction.

  • 6.7.A.1 During a chemical reaction, bonds are broken and/or formed, and these events change the potential energy of the system.
  • 6.7.A.2 The average energy required to break all of the bonds in the reactant molecules can be estimated by adding up the average bond energies of all the bonds in the reactant molecules. Likewise, the average energy released in forming the bonds in the product molecules can be estimated. If the energy released is greater than the energy required, the reaction is exothermic. If the energy required is greater than the energy released, the reaction is endothermic.
Tiếng Việt

Mục tiêu học tập 6.7.A: Tính sự biến thiên enthalpy của phản ứng dựa trên năng lượng liên kết trung bình của các liên kết bị phá vỡ và hình thành trong phản ứng.

  • 6.7.A.1 Trong một phản ứng hóa học, các liên kết bị phá vỡ và/hoặc hình thành, và những sự kiện này làm thay đổi thế năng của hệ.
  • 6.7.A.2 Năng lượng trung bình cần thiết để phá vỡ tất cả các liên kết trong các phân tử chất tham gia có thể được ước tính bằng cách cộng tổng năng lượng liên kết trung bình của tất cả các liên kết trong các phân tử chất tham gia. Tương tự, năng lượng trung bình giải phóng khi hình thành các liên kết trong các phân tử sản phẩm cũng có thể được ước tính. Nếu năng lượng giải phóng lớn hơn năng lượng cần thiết, phản ứng là tỏa nhiệt. Nếu năng lượng cần thiết lớn hơn năng lượng giải phóng, phản ứng là thu nhiệt.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

English

One way to estimate $\Delta H$: sum the energy to break all reactant bonds, then subtract the energy released forming product bonds:

$$\Delta H \approx \sum (\text{bonds broken}) - \sum (\text{bonds formed}).$$
This is an approximation, since bond enthalpies are averages.

Worked example. Estimate $\Delta H$ for $\text{H}_2+\text{Cl}_2\rightarrow2\text{HCl}$ using bond enthalpies H–H $=436$, Cl–Cl $=242$, H–Cl $=431\ \text{kJ/mol}$. Break both reactant bonds ($436+242=678$) and form two H–Cl bonds ($2\times431=862$):

$$\Delta H\approx 678-862=-184\ \text{kJ},$$
exothermic, because the strong H–Cl bonds formed release more than the reactant bonds cost.

Tiếng Việt

Một cách để ước tính $\Delta H$: tổng hợp năng lượng cần thiết để phân rã tất cả liên kết chất tham gia, sau đó trừ đi năng lượng giải phóng khi tạo thành liên kết sản phẩm:

$$\Delta H \approx \sum (\text{bonds broken}) - \sum (\text{bonds formed}).$$
Đây là xấp xỉ, vì entalpy liên kết là giá trị trung bình.

Phá vỡ liên kết tiêu thụ năng lượng; hình thành liên kết giải phóng năng lượng
Phá vỡ liên kết nhận năng lượng; tạo liên kết giải phóng năng lượng

Ví dụ minh họa. Ước tính $\Delta H$ cho $\text{H}_2+\text{Cl}_2\rightarrow2\text{HCl}$ sử dụng enthalpy liên kết H–H $=436$, Cl–Cl $=242$, H–Cl $=431\ \text{kJ/mol}$. Phân rã cả hai liên kết chất tham gia ($436+242=678$) và tạo thành hai liên kết H–Cl ($2\times431=862$):

$$\Delta H\approx 678-862=-184\ \text{kJ},$$
exothermic, vì các liên kết H–Cl mạnh được tạo ra giải phóng nhiều năng lượng hơn so với chi phí phá vỡ liên kết chất tham gia.

6.8

Enthalpy of Formation · ⁨Entalpy Tạo Thành⁩

Syllabus · ⁨Chương trình⁩
English

Learning Objective 6.8.A: Calculate the enthalpy change for a chemical or physical process based on the standard enthalpies of formation.

  • 6.8.A.1 Tables of standard enthalpies of formation can be used to calculate the standard enthalpies of reactions.
    • Equation: $\Delta H^{\circ}_{reaction} = \Sigma \Delta H^{\circ}_{f\ products} - \Sigma \Delta H^{\circ}_{f\ reactants}$
Tiếng Việt

Mục tiêu học tập 6.8.A: Tính sự biến thiên enthalpy cho một quá trình hóa học hoặc vật lý dựa trên các enthalpy tạo thành chuẩn.

  • 6.8.A.1 Bảng enthalpy tạo thành chuẩn có thể được sử dụng để tính enthalpy phản ứng chuẩn.
    • Phương trình: $\Delta H^{\circ}_{reaction} = \Sigma \Delta H^{\circ}_{f\ products} - \Sigma \Delta H^{\circ}_{f\ reactants}$

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

English

The standard enthalpy of formation 生成焓 $\Delta H_f^\circ$ is the enthalpy to make one mole of a compound from its elements (zero for an element in its standard state). Then

$$\Delta H_{\text{rxn}}^\circ = \sum \Delta H_f^\circ(\text{products}) - \sum \Delta H_f^\circ(\text{reactants}).$$

Worked example. Find $\Delta H_{\text{rxn}}^\circ$ for burning methane, $\text{CH}_4+2\text{O}_2\rightarrow\text{CO}_2+2\text{H}_2\text{O}$, given $\Delta H_f^\circ$: CH$_4=-75$, CO$_2=-394$, H$_2$O$=-286\ \text{kJ/mol}$ (O$_2=0$). Products minus reactants:

$$\Delta H_{\text{rxn}}^\circ=[-394+2(-286)]-[-75+0]=-966+75=-891\ \text{kJ},$$
a large release, as expected for a combustion.

Tiếng Việt

Entalpy tạo thành chuẩn $\Delta H_f^\circ$ là entalpy để tạo thành một mol hợp chất từ các nguyên tố của nó (bằng không đối với nguyên tố ở trạng thái chuẩn của nó). Khi đó

$$\Delta H_{\text{rxn}}^\circ = \sum \Delta H_f^\circ(\text{products}) - \sum \Delta H_f^\circ(\text{reactants}).$$

Nhiệt tạo thành tạo hợp chất từ các nguyên tố; nhiệt đốt cháy thiêu đốt trong oxy
Tạo thành tạo hợp chất từ nguyên tố; đốt cháy đốt nó trong oxy

Ví dụ minh họa. Tìm $\Delta H_{\text{rxn}}^\circ$ cho phản ứng đốt cháy metan, $\text{CH}_4+2\text{O}_2\rightarrow\text{CO}_2+2\text{H}_2\text{O}$, với dữ liệu $\Delta H_f^\circ$: CH$_4=-75$, CO$_2=-394$, H$_2$O$=-286\ \text{kJ/mol}$ (O$_2=0$). Lấy sản phẩm trừ chất tham gia:

$$\Delta H_{\text{rxn}}^\circ=[-394+2(-286)]-[-75+0]=-966+75=-891\ \text{kJ},$$
một lượng lớn giải phóng, như mong đợi đối với phản ứng đốt cháy.

6.9

Hess's Law · ⁨Định Luật Hess⁩

Syllabus · ⁨Chương trình⁩
English

Learning Objective 6.9.A: Represent a chemical or physical process as a sequence of steps.

  • 6.9.A.1 Many processes can be broken down into a series of steps. Each step in the series has its own energy change.

Learning Objective 6.9.B: Explain the relationship between the enthalpy of a chemical or physical process and the sum of the enthalpies of the individual steps.

  • 6.9.B.1 Because total energy is conserved (first law of thermodynamics), and each individual reaction in a sequence transfers thermal energy to or from the surroundings, the net thermal energy transferred in the sequence will be equal to the sum of the thermal energy transfers in each of the steps. These thermal energy transfers are the result of potential energy changes among the species in the reaction sequence; thus, at constant pressure, the enthalpy change of the overall process is equal to the sum of the enthalpy changes of the individual steps.
  • 6.9.B.2 The following are essential principles of Hess's law:
    • i. When a reaction is reversed, the enthalpy change stays constant in magnitude but becomes reversed in mathematical sign.
    • ii. When a reaction is multiplied by a factor $c$, the enthalpy change is multiplied by the same factor $c$.
    • iii. When two (or more) reactions are added to obtain an overall reaction, the individual enthalpy changes of each reaction are added to obtain the net enthalpy change of the overall reaction.
    • Exclusion Statement: The concept of state functions will not be assessed on the AP Exam.
Tiếng Việt

Mục tiêu học tập 6.9.A: Biểu diễn một quá trình hóa học hoặc vật lý dưới dạng chuỗi các bước.

  • 6.9.A.1 Nhiều quá trình có thể được chia nhỏ thành một loạt các bước. Mỗi bước trong chuỗi có sự biến thiên năng lượng riêng.

Mục tiêu học tập 6.9.B: Giải thích mối quan hệ giữa enthalpy của một quá trình hóa học hoặc vật lý và tổng enthalpy của các bước riêng lẻ.

  • 6.9.B.1 Vì tổng năng lượng được bảo toàn (định luật nhiệt động lực học thứ nhất), và mỗi phản ứng riêng lẻ trong chuỗi trao đổi nhiệt lượng với môi trường, nên tổng nhiệt lượng trao đổi trong chuỗi sẽ bằng tổng các trao đổi nhiệt lượng trong từng bước. Các trao đổi nhiệt lượng này là kết quả của sự thay đổi thế năng giữa các loài trong chuỗi phản ứng; do đó, ở áp suất không đổi, sự biến thiên enthalpy của toàn bộ quá trình bằng tổng sự biến thiên enthalpy của các bước riêng lẻ.
  • 6.9.B.2 Những nguyên tắc cơ bản sau đây của định luật Hess:
    • i. Khi một phản ứng bị đảo ngược, sự biến thiên enthalpy giữ nguyên độ lớn nhưng đổi dấu toán học.
    • ii. Khi một phản ứng được nhân với một hệ số $c$, sự biến thiên enthalpy cũng được nhân với cùng hệ số $c$.
    • iii. Khi hai (hoặc nhiều) phản ứng được cộng lại để thu được phản ứng tổng quát, các sự biến thiên enthalpy riêng lẻ của từng phản ứng được cộng lại để thu được sự biến thiên enthalpy tổng hợp của phản ứng tổng quát.
    • Lưu ý loại trừ: Khái niệm hàm trạng thái sẽ không được kiểm tra trong kỳ thi AP.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

English
Hess's law: the route does not matter

Hess's law 盖斯定律: if a reaction is the sum of several steps, its $\Delta H$ is the sum of the steps' $\Delta H$ values. Reverse a step and flip the sign; scale a step and scale its $\Delta H$. This lets you find a hard-to-measure $\Delta H$ by combining known reactions – a frequent exam calculation.

Tiếng Việt
Định luật Hess: lộ trình không quan trọng

Định luật Hess: nếu một phản ứng là tổng của nhiều bước, $\Delta H$ của nó bằng tổng $\Delta H$ của các bước. Đảo ngược một bước và đổi dấu; nhân đôi một bước và nhân đôi $\Delta H$ của nó. Điều này cho phép bạn tìm một $\Delta H$ khó đo lường bằng cách kết hợp các phản ứng đã biết – một dạng tính toán thường gặp trong đề thi.

Định luật Hess: đường đi trực tiếp và gián tiếp đều có cùng tổng biến thiên enthalpy
Định luật Hess: đường đi trực tiếp và gián tiếp đều có cùng tổng biến thiên enthalpy
6.9

Exam tips · ⁨Mẹo làm bài thi⁩

English
  • An exothermic reaction has $\Delta H<0$ (feels hot); endothermic has $\Delta H>0$ — always give $\Delta H$ a sign and units.
  • In calorimetry use $q=mc\,\Delta T$ with the mass of the water/solution; the reaction releases what the water gains.
  • Bond enthalpies: $\Delta H\approx\sum(\text{bonds broken})-\sum(\text{bonds made})$ — breaking is endothermic, making is exothermic (the classic sign trap).
  • Hess's law: the total $\Delta H$ is the sum of the steps' — reverse a step and flip the sign, scale a step and scale $\Delta H$.
  • During a phase change the temperature stays constant while energy goes into the forces between particles.
Tiếng Việt
  • Phản ứng tỏa nhiệt có $\Delta H<0$ (cảm thấy nóng); phản ứng hấp nhiệt có $\Delta H>0$ — luôn ghi rõ $\Delta H$ dấu và đơn vị.
  • Trong calorimetry, sử dụng $q=mc\,\Delta T$ với khối lượng nước/dung dịch; phản ứng giải phóng đúng bằng lượng nước thu nhận.
  • Enthalpy liên kết: $\Delta H\approx\sum(\text{bonds broken})-\sum(\text{bonds made})$ — phá vỡ là hấp nhiệt, tạo thành là tỏa nhiệt (bẫy dấu hiệu kinh điển).
  • Định luật Hess: tổng $\Delta H$ bằng tổng các bước — đảo ngược một bước thì đổi dấu, nhân hệ số một bước thì nhân $\Delta H$ theo tỷ lệ đó.
  • Trong quá trình thay đổi pha, nhiệt độ không đổi trong khi năng lượng được dùng để thay đổi lực tương tác giữa các hạt.

Interactive lessons on this topic · ⁨Bài học tương tác về chủ đề này⁩

Work through it step by step, with instant-check exercises. · ⁨Làm theo từng bước, kèm theo bài tập kiểm tra ngay lập tức.⁩

Past Papers · ⁨Đề thi cũ⁩

More topics in AP Chemistry · ⁨AP Hóa học⁩ · ⁨Nhiều chủ đề hơn trong AP Chemistry · ⁨AP Hóa học⁩⁩

Log in or create account · ⁨Đăng nhập hoặc tạo tài khoản⁩

IGCSE, A-Level & AP