Phản ứng tỏa nhiệt là gì? – Ví dụ, cách nhận biết và ứng dụng

Phản ứng tỏa nhiệt là gì? Ví dụ về phản ứng tỏa nhiệt. Cách nhận biết phản ứng tỏa nhiệt hay thu nhiệt. Bạn sẽ có câu trả lời trong bài viết dưới đây.

1. Phản ứng tỏa nhiệt là gì?

Phản ứng tỏa nhiệt là một loại phản ứng hóa học mà trong quá trình diễn ra phản ứng có sự giải phóng năng lượng dưới dạng nhiệt độ. Ngoài ra, phản ứng tỏa nhiệt còn phát ra âm thanh, ánh sáng và năng lượng khác.

Một cách định nghĩa khác về phản ứng tỏa nhiệt là một quá trình thay đổi entanpi tiêu chuẩn ΔH⚬ âm (<0).

Phản ứng tỏa nhiệt có thể tự phát hoặc cần nhiệt lượng ngoại vi để kích hoạt phản ứng.

Phản ứng tỏa nhiệt làm nền tảng cho nhiều quá trình tự nhiên và công nghiệp, từ sự trao đổi nhiệt trong cơ thể sống đến các quá trình sản xuất năng lượng trong các nhà máy điện.

Phản ứng cháy là phản ứng tỏa nhiệt điển hình nhất

2. Ví dụ về phản ứng tỏa nhiệt

• Ví dụ 1:

Phản ứng cháy là một phản ứng tỏa nhiệt phổ biến trong đời sống hàng ngày của chúng ta. Nhiên liệu phản ứng với khí oxy để tạo ra khí cacbonic và nước. Để phản ứng xảy ra, chúng ta cần cung cấp nhiệt lượng ban đầu. Trong quá trình cháy, nhiệt độ và ánh sáng được phát ra.

PTPU: C + O₂ CO₂  +   H₂O (∆H < 0)

• Ví dụ 2:

Quá trình hòa tan vôi sống vào nước tạo ra một phản ứng tỏa nhiệt mãnh liệt. Phản ứng giữa CaO và nước là phản ứng tỏa nhiệt mà không cần cung cấp nhiệt lượng ban đầu.

PTPU: CaO  +   H₂O   Ca(OH)₂ (∆H < 0)

3. Cách nhận biết phản ứng tỏa nhiệt hay thu nhiệt

Có một số dấu hiệu và phương pháp nhận biết phản ứng tỏa nhiệt hay thu nhiệt trong quá trình hóa học. Dưới đây là một số cách phổ biến:

Sử dụng nhiệt kế

Đo nhiệt độ trước và sau khi phản ứng có thể giúp xác định liệu năng lượng đã được thêm vào (phản ứng hấp thụ nhiệt) hay tỏa ra (phản ứng tỏa nhiệt). Nếu nhiệt độ tăng, đó có thể là dấu hiệu của phản ứng tỏa nhiệt, trong khi giảm nhiệt độ có thể là dấu hiệu của phản ứng hấp thụ nhiệt.

Quan sát sự thay đổi về trạng thái chất

Trạng thái của chất từ rắn sang lỏng, lỏng sang khí cần nhiệt lượng để phá vỡ liên kết chặt chẽ thành liên kết kém bền hơn trong chất. Chính vì thế, những phản ứng loại này thương là phản ứng thu nhiệt. Ngược lại, chất chuyển từ khí sang lỏng, lỏng sang rắn thường là phản ứng tỏa nhiệt.

Ví dụ: quá trình ngưng tụ hay đông đặc của nước là phản ứng tỏa nhiệt.

Sử dụng hóa chất chỉ thị nhiệt độ

Một số hóa chất có thể thay đổi màu sắc tùy thuộc vào nhiệt độ. Việc theo dõi sự thay đổi màu sắc của chỉ thị nhiệt độ có thể cung cấp thông tin về sự thay đổi nhiệt độ trong quá trình phản ứng.

4. Các phản ứng tỏa nhiệt thường gặp

Dưới đây là một số ví dụ về phản ứng tỏa nhiệt thường gặp trong đời sống hàng ngày, cùng với phương trình hóa học:

• Khí metan cháy

PTPU: CH₄ + 2O₂ -> CO₂ + 2H₂O

Khí metan (CH₄) phản ứng với oxi (O₂) để tạo ra carbon dioxide (CO₂) và nước (H₂O), giải phóng năng lượng dưới dạng nhiệt và ánh sáng.

• Sự oxy hóa sắt

PTPU: 4Fe + 3O₂ -> 2Fe₂O₃

Sắt (Fe) tác động với oxi để tạo ra oxit sắt (Fe₂O₃), phản ứng này cũng giải phóng năng lượng.

• Quá trình ôxy hóa glucose trong cơ thể

PTPU: C₆H₁₂O₆ + O₂ -> 6CO₂ + 6H₂O

Quá trình oxy hóa glucose trong cơ thể, còn được gọi là quá trình tạo năng lượng, giải phóng nhiệt và dùng năng lượng đó để duy trì các chức năng sinh học.

• Phản ứng cháy của xăng

PTPU: 2C₈H₁₈ + 25O₂ -> 16CO₂ + 18H₂O

Khi cháy xăng (C₈H₁₈), chất lỏng này tương tác với oxi và tạo ra carbon dioxide (CO₂) và nước (H₂O), giải phóng nhiệt và làm tăng nhiệt độ môi trường.

Những ví dụ trên xuất hiện hàng ngày, và chúng ta có thể quan sát được sự thay đổi nhiệt độ hoặc sự giải phóng nhiệt trong quá trình diễn ra.

5. Phản ứng nào sau đây là phản ứng tỏa nhiệt?

• Bài 17.1 trang 45 SGK Hóa học 10: Phản ứng nào sau đây là phản ứng tỏa nhiệt?

A. Phản ứng nhiệt phân muối KNO3.

B. Phản ứng phân hủy khí NH3.

C. Phản ứng oxi hóa glucose trong cơ thể.

D. Phản ứng hòa tan NH4Cl trong nước.

Đáp án: C.

• Phản ứng nào sau đây là phản ứng tỏa nhiệt?

A. Phản ứng tôi vôi

B. Phản ứng đốt than và củi;

C. Phản ứng phân hủy đá vôi;

D. Phản ứng đốt nhiên liệu;

E. Cả A, B, D đều đúng.

Đáp án: E.

• Cho các phản ứng hóa học sau đây, hãy xác định phản ứng nào là phản ứng tỏa nhiệt:

A. 2H₂ + O₂ -> 2H₂O

B. CaCO₃ -> CaO + CO₂

C. NH₄Cl + H₂O -> NH4⁺ + Cl^–

Đáp án: A. Vì phản ứng cháy của Hidro là phản ứng tỏa nhiệt

6. Ứng dụng của phản ứng tỏa nhiệt

Phản ứng tỏa nhiệt có nhiều ứng dụng quan trọng trong đời sống và công nghiệp. Dưới đây là một số ứng dụng phổ biến của phản ứng tỏa nhiệt:

Sưởi ấm

Phản ứng tỏa nhiệt được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống sưởi ấm. Ví dụ, khi cháy nhiên liệu như than, dầu hoặc gas. Phản ứng tỏa nhiệt sẽ tạo ra nhiệt độ và ánh sáng, giúp làm ấm không gian.

Nấu ăn

Phản ứng tỏa nhiệt được sử dụng trong quá trình nấu ăn. Khi cháy ga hoặc dầu trong bếp gas, năng lượng phản ứng giúp nấu chín thức ăn.

Ngành công nghiệp năng lượng

Trong các nhà máy điện, phản ứng tỏa nhiệt thường được sử dụng để sản xuất hơi nước hoặc điện năng. Ví dụ như, phản ứng cháy nhiên liệu fosforơ trong lò hơi tạo ra nhiệt độ và hơi nước, giúp sản xuất điện.

Ngành sản xuất hóa chất

Trong quá trình sản xuất nhiều hóa chất, các phản ứng tỏa nhiệt được sử dụng để cung cấp năng lượng cần thiết cho quá trình hóa học. Ví dụ như quá trình sản xuất amoniac (NH₃) hay sulfat amoni (NH₄)₂SO₄.

Chăm sóc sức khỏe

Trong lĩnh vực y học, một số thiết bị sưởi được kích thích bằng phản ứng tỏa nhiệt được sử dụng để chăm sóc bệnh nhân, như ổ sưởi điều chỉnh nhiệt độ.

Sản xuất kim loại từ quặng

Trong quá trình nung nóng quặng kim loại như sắt, phản ứng tỏa nhiệt giúp nung chảy quặng và tách kim loại từ khoáng sản.

Sản xuất đồ gốm sứ

Phản ứng tỏa nhiệt được sử dụng trong quá trình làm gốm để nung chảy và làm mềm vật liệu, giúp tạo ra sản phẩm gốm hoặc sứ.

7. Lời kết

Như vậy là các bạn vừa tìm hiểu về phản ứng tỏa nhiệt là gì, ví dụ về phản ứng tỏa nhiệt. Các bạn có thể tìm hiểu về phản ứng hóa học khác tại chuyên mục hóa học hoặc hỏi đáp. Ngoài ra, các bạn có thể tìm hiểu thêm về phản ứng thu nhiệt.