Mô phỏng Năng lượng hoá học

Chọn một phản ứng ở thể khí, xem từng liên kết của chất phản ứng bị phá vỡ (thu năng lượng) rồi từng liên kết của sản phẩm hình thành (toả năng lượng). Giản đồ năng lượng dạng bậc thang và bảng năng lượng liên kết trung bình cho ΔH = Σ E_b(phá vỡ) − Σ E_b(hình thành), so với giá trị tra cứu từ enthalpy tạo thành chuẩn.

Giản đồ enthalpy theo tiến trình phản ứng: chất phản ứng vượt hàng rào năng lượng hoạt hoá Ea rồi xuống mức sản phẩm (toả nhiệt, ΔH < 0) hoặc lên mức cao hơn (thu nhiệt, ΔH > 0). Bên cạnh là cốc dung dịch với nhiệt kế thay đổi theo nhiệt lượng q = n·|ΔH|. Học sinh chọn phản ứng có ΔrH°298 thật trong SGK, kéo đỉnh để đổi Ea, bật xúc tác để thấy đường phản ứng thấp hơn.

Thí nghiệm ảo với nhiệt lượng kế cốc xốp: rót V₁ mL dung dịch HCl C₁ M và V₂ mL dung dịch NaOH C₂ M (cùng 25 °C), khuấy và theo dõi nhiệt kế cùng đồ thị T(t). Từ nhiệt độ cao nhất, học sinh tính Q = m·c·ΔT, số mol H₂O tạo thành (theo chất hết) và ΔrH ≈ −57,3 kJ/mol; mỗi lần đo được ghi vào bảng kết quả, có tham số hao hụt nhiệt để thấy vì sao giá trị đo thường nhỏ hơn lí thuyết.

Màn hình Mô hình hạt: phân tử nước kéo ion ra khỏi mạng tinh thể NaCl hoặc KNO₃ và bao quanh chúng thành lớp vỏ hydrate, saccharose tan nhờ liên kết hydrogen, iodine tan trong hexane nhưng hầu như không tan trong nước; thêm chất tan tới khi dung dịch bão hoà và đổi nhiệt độ để đọc đường cong độ tan. Màn hình Năng lượng hoà tan: chu trình gồm enthalpy phân li mạng tinh thể và enthalpy hydrate hoá cho enthalpy hoà tan của sáu muối, ΔsolG = ΔsolH − TΔsolS cho thấy vai trò của entropy, nhiệt lượng kế ảo đo độ biến thiên nhiệt độ.

Thí nghiệm ảo đốt methanol, ethanol, propan-1-ol, butan-1-ol và pentan-1-ol trong đèn cồn dưới cốc đồng chứa nước: cân đèn trước và sau, đọc nhiệt độ cao nhất, tính q = m·c·ΔT, n = Δm/M và ΔcH = −q/n, so với số liệu tra cứu (−726 đến −3 329 kJ/mol) để thấy nhiệt thất thoát và xu hướng khoảng −654 kJ/mol cho mỗi nhóm CH₂. Có thêm đốt mẫu thức ăn dưới ống nghiệm, bom nhiệt lượng kế hiệu chuẩn bằng điện (CF = VIt/ΔT) và bảng so sánh năng lượng riêng, mật độ năng lượng, lượng CO₂ của diesel, biodiesel, xăng, ethanol sinh học, khí thiên nhiên, biogas và hydrogen.

Bốn màn hình về định luật Hess. Chu trình Hess: tính ΔrH của một phản ứng qua enthalpy tạo thành, enthalpy đốt cháy hoặc năng lượng liên kết trung bình, xem dạng chu trình hoặc giản đồ mức năng lượng và đi từng bước. Cộng phương trình: đảo chiều, nhân hệ số và cộng các phương trình cho trước tới khi được phương trình cần tìm. Chu trình Born – Haber: tính enthalpy mạng tinh thể của NaCl, KCl, LiF, MgO, MgCl₂. Thí nghiệm: đo nhiệt bằng cốc xốp để tìm gián tiếp nhiệt hydrate hoá CuSO₄ hoặc enthalpy tạo thành MgO.