BÀI TẬP VỀ NHIỆT ĐỘNG HỌC

Chia sẻ: Thanh Cong | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:13

Thêm vào BST

Báo xấu

1.783
lượt xem 174
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo tài liệu 'bài tập về nhiệt động học', tài liệu phổ thông, ôn thi đh-cđ phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: BÀI TẬP VỀ NHIỆT ĐỘNG HỌC

BÀI TẬP VỀ NHIỆT ĐỘNG HỌC 1. Tính năng lượng liên kết trung bình CH và CC từ các kết quả thực nghiệm sau: - Nhiệt đốt cháy CH4 = - 801,7 kJ/mol - Nhiệt đốt cháy C2H6 = - 1412,7 kJ/mol - Nhiệt đốt cháy Hidrro = -241,5 kJ/mol - Nhiệt đốt cháy than chì = -393,4 kJ/mol - Nhiệt hóa hơi than chì = 715 kJ/mol - Năng lượng liên kết HH = 431,5 kJ/mol. Các kết quả đều đo được ở 298K và 1atm. Bài giải: Ta sắp xếp các phương trình (kèm theo ký hiệu nhiệt) sao cho các chất ở 2 vế triệt tiêu bớt để còn lại phương trình CH4 C (r)+ 4H CH4 + 2O2  H1 CO2 + 2H2O 2H2O  O2 + 2H2 - H2 CO2  O2 + C (r) - H3 C (r)  C (k) H4 2H2  4H 2H5 Tổ hợp các phương trình này ta được CH4 C(r) + 4H 0 4H C  H = H1 - H2 - H3 + H4 + 2H5 = - 801,5 + 483 + 393,4 + 715 + 2(431,5) = 1652,7 kJ/mol và Năng lượng liên kết CH = 1652,7 : 4 = 413,715 kJ/mol Bằng cách tương tự tính được Năng lượng liên kết CC = 345,7 kJ/mol 2. Từ thực nghiệm thu được trị số  H (theo Kcal.mol-1) phân ly từng liên kết ở 250C như sau: Liên kết H–H O–O O–H C–H C–O C–C H 104 33 111 99 84 83 Hãy giải thích cách tính và cho biết kết quả tính  H (cũng ở điều liện như trên) của sự đồng CH3CH2OH (hơi)  CH3-O-CH3 (hơi) phân hóa: Nêu sự liên hệ giữa dấu của H với độ bền liên kết trong phản ứng trên.  CH3CH2OH có 1 liên kết C  C ; 5 liên kết C  H ; 1 liên kết C  O và 1 liên kết O  H Năng lượng cần thiết phá vỡ các liên kết này = (83) + (995) + (84) + (111) = 773 Kcal/mol CH3  O  CH3 có 6 liên kết C  H và 2 liên kết C  O Năng lượng tỏa ra khi hình thành các liên kết này = (99  6) + (84  2) = 762 Kcal/mol Vậy phản ứng trên là thu nhiệt, H = 773  762 = 11 Kcal/mol H mang dấu + chứng tỏ độ bền liên kết của CH3CH2OH > CH3OCH3. 3. Trong công nghệ hoá dầu , các ankan được loại hiđro để chuyển thành hiđrocacbon không no có nhiều ứng dụng hơn. Hãy tính nhiệt của mỗi phản ứng sau: ; Ho1  C4H10 C4H6 + H2 (1) Ho2  CH4 C6H6 + H2 ; (2) -1 Biết năng lượng liên kết , E theo kJ.mol , của các liên kết như sau : Liên kết H-H C-H C-C C=C E , theo kJ.mol-1 435,9 416,3 409,1 587,3 ( Với các liên kết C-H , C-C , các trị số ở trên là trung bình trong các hợp chất hiđrocacbon khác nhau ) .  2) Tính nhiệt của phản ứng : * Tìm hệ số cho các chất
Ho1   C4H10 C4H6 + H2 ; (1)  hay H3C - CH2- CH2-CH3 CH2=CH-CH=CH2 + 2H2 Ho2  6 CH4 C6H6 + 9 H2 ; (2) m n Trong đó Ei , Ej là năng lượng liên kết * Từ Hophản ứng =  i Ei _  j Ej ở vế đầu và cuối (tham gia , tạo thành) trong phản ứng . i=1 j=1 i , j số liên kết thứ i , thứ j . Ho1 = ( 10 EC-H + 3EC-C ) - (6 EC-H + 2 EC=C + EC-C + 2 EH-H ) Do đó Thay số , tính được Ho1 = + 437,0 kJ.mol-1 Tương tự , ta có Ho2 = 24 EC-H - ( 3EC-C + 3 EC=C + 6 EC-H + 9 EH-H ) Thay số , tính được Ho2 = + 581,1 kJ.mol-1. (Ho2 > 0 , phản ứng thu nhiệt ) . ĐS: H 1 = + 437,0 kJ/mol và H 0 = + 581,1 kJ/mol 0 2 4. Xác định năng lượng liên kết trung bình một liên kết C – H trong metan. Biết nhiệt hình thành chuẩn của metan = –74,8 kJ/mol; nhiệt thăng hoa của than chì = 716,7 kJ/mol; năng lượng phân ly phân tử H2 = 436 kJ/mol  Theo định nghĩa: năng lượng liên kết trong CH4 là H 0 của quá trình: 298 CH4(k)  C (k) + 4H (k)  H 0.t =  74,8 kJ/mol Theo giả thiết: C (r) + 2H2 (k)  CH4  h H 0.h = 716,7 kJ/mol C (r)  C (k)  t H 0 .l = 436 kJ/mol H2 (k)  2H (k)  p Tổ hợp 3 quá trình này cho: H 0 = 74,8 + 716,7 + (2  436) = 1663,5 kJ/mol 298 Vậy năng lượng liên kết trung bình của 1 liên kết C  H = 1663,5 : 4 = 416 kJ/mol 5. Tính năng lượng liên kết O – H trong phân tử nước, biết: H2O (l) = H2O (k) H = 40,6 kJ/mol (1) H = – 435 kJ/mol 2H (k) = H2 (k) (2) H = 489,6 kJ/mol (3) O2 (k) = 2O (k) 2H2 (k) + O2 (k) = 2H2O (l H = – 571,6 kJ/mol (4) (– 462,5 kJ/mol) 6. Hãy xác định năng lượng nguyên tử hóa của NaF (ENaF), biết: - Năng lượng phân ly NaF (Ei) = 6,686 eV - Thế ion hóa của Na (INa) = 5,139 eV - Aí lực electron của F (EF) = -3,447 eV Bài giải: Ta lập các quá trình kèm theo các ký hiệu năng lượng: Na+ + F  NaF Ei Na+ + e Na - INa F-  e F - EF Tổ hợp 3 quá trình này ta được: NaF Na + F ENaF = Ei - INa - EF = = 6,686 - 5,139 + 3,447 = 4,994 eV 7. Hãy so sánh H 0 của phản ứng khử Fe2O3 bằng các chất khử khác nhau: H2,C và CO. Qua đó 298 cho biết để khử sắt oxit thì dùng chất nào tốt nhất. Biết : CO Fe2O3 H2O(h) CO2 - 822,200 - 241,8 - 110,5 - 393,5 0 H (kJ/mol) 298
ĐS: HH2 = + 96,8 kJ ; HC = + 231,95 kJ ; HCO = – 26,8 kJ 8. Khử Fe2O3 bằng nhôm đến tạo Fe. Tính: a)  H 0 của phản ứng biết dưới áp suất 1 atm và 250C cứ khử được 47,87 g Fe2O3 thì thoát ra 298 254,08kJ. b)  H 0 sinh của Fe2O3 . Biết  H 0 sinh(Al2O3) = - 1669,79 kJ/mol 298 298 ĐS: a) – 847,59 kJ/mol b) – 822,20 kJ/mol 9. Khi đốt cháy amoniac tạo ra nitơ và H2O (l) . Biết ở 250C và 1atm cứ tạo được 4,89lít N2 thì thoát ra 153,06 kJ và  H 0 sinh (H2O lỏng) = - 285,84 kJ/mol. Tính: 298 a)  H 0 của phản ứng? 298 b)  H 0 sinh của NH3(k) 298 ĐS: a) – 1530,60 kJ/mol b) – 46,11 kJ/mol 10. Khi đốt cháy 0,532 g hơi benzen ở 250C và thể tích không đổi với một lượng oxi dư toả ra 22475,746 J sản phẩm là CO2(k) và H2O(l). Tính : a) Nhiệt cháy của benzen? b)  H 0 của phản ứng khi đốt cháy 1 mol benzen. 298 ĐS: a) – 3295,316 kJ/mol b)  H = – 3301,509 kJ/mol 0 11. ở 25 C và 1atm nhiệt cháy của xiclopropan khí, của graphit, của hidro lần lượt bằng – 2091,372; – 393,513 và – 285,838 kJ/mol. Cũng ở điều kiện đó nhiệt tạo thành của propen khí bằng 20,414 kJ/mol. Tính: a)Nhiệt tạo thành của xiclopropan khí ở 250C ? b) Hiệu ứng nhiệt của phản ứng đồng phân hoá xiclopropan (k) propen (k)? ĐS: a) 53,319 kJ/mol b)  H = – 32,905 kJ/mol 0 12.  H 298 phá vỡ liên kết của H2(k) và N2(k) lần lượt bằng 436 kJ/mol và 945kJ/mol. Tính:  H 0 của phản ứng. 298 ĐS: 1173 kJ/mol 0 13. ở 25 C và 101,325 kPa  H tạo thành cuả axêtonitryl CH3CN ở trạng thái khí = 88,0 kJ/mol. Tính năng lượng liên kết C  N trong phân tử này từ các nguyên tử? Biết năng lượng cuả các liên kết C – H và C – C lần lượt bằng – 413 kJ/mol và – 348 kJ/mol.  H 0 thăng hoa = 718,4 kJ/mol Cho: Cgraphit  Chơi 298 1  H 0 = – 218,0 kJ/mol. H(k)  H2 (k) 298 2  H 0 = – 946,0 kJ/mol 2N (k)  N2(k) 298 ĐS: – 888,8 kJ/mol 0 14. Tính năng lượng mạng lưới của KBr . Biết  H sinh tinh thể KBr = – 392,0 kJ/mol 298  H 0 bay hơi của brom = 30,7 kJ/mol 298  H 0 nguyên tử hoá của kali = 90,0 kJ/mol 298  H 0 tạo thành Br – Br = – 193,0 kJ/mol 298 ái lực electron của Br = – 333,0 kJ/mol Năng lượng ion hóa của K = 419,0 kJ/mol ĐS: – 697,85 kJ/mol 15. Tính năng lượng mạng lưới ion của CaCl2 ,biết rằng: - H0298,s của tinh thể CaCl2 = - 795 kJ/mol - Nhiệt nguyên tử hóa H 0 của Ca(r)  Ca(k) = 192 kJ/mol a
- Năng lượng ion hóa: Ca(k)  2e  Ca2+ (k) I 1 + I2 = 1745 kJ/mol - Năng lượng liên kết (Elk) ClCl trong Cl2 = 243 kJ/mol - ái lực electron (E) của Cl(k) = -364 kJ/mol  Có thể thiết lập chu trình Born-Haber để tính toán theo định luật Hess: Ca(r) + Cl2 (k) CaCl2(r) 0 H 298, s H 0 EClCl -U CaCl 2 a (I1 + I2) Ca Ca2+(k) + 2Cl-(k) Ca(k) + 2Cl(k) 2ECl Hoặc sử dụng phương pháp tổ hợp cân bằng ta có: H 0 , s Ca(r) + Cl2(k) CaCl2(r) 298 - H 0 Ca(k) Ca(r) a 2Cl (k) Cl2(k) - Elk Ca2+(k) + 2e Ca(k) -(I 1 + I2) -1 2 Cl (k)  e Cl (k)  -2E Cộng các phương trình ta được Ca (k) + 2Cl-(k) 2+ CaCl2(r) Năng lượng của quá trình này là năng lượng mạng lưới ion của CaCl2 và = H 0 , s  H 0  Elk  (I 1 + I2)  2E 298 a = (-795)  192  243 1745  2(-364) = -2247 kJ/mol 16. Tính ái lực electron(E) của oxi từ các dữ kiện thực nghiệm sau: - Thế ion hóa thứ nhất và thứ hai của Mg là I1= 7,7eV và I2= 15eV. - Năng lượng liên kết của O2 là: H0 = 493 kJ/mol - Nhiệt thăng hoa của Mg là: Hth = 150 kJ/mol - Nhiệt hình thành MgO là : Hs = - 610 kJ/mol - Năng lượng mạng lưới ion của MgO là: U0 = -4054,89 kJ/mol. Bằng cách tính tương tự thu được E = - 861,926 kJ/mol. (Chú ý: tính I1 và I2 ra đơn vị kJ/mol = 22,7.1,6.10-19. 6,02.1023.10-3 ) 17. Từ thực nghiệm,biết năng lượng ion hóa thứ nhất(I1) của Li = 5,390 eV. Li2+ có E = 81,009 eV. Hãy tính: Quá trình Li - 2e Năng lượng ion hóa I2 và Năng lượng kèm theo quá trình Li - 3e  Li3+ Li+ có I1 = 5,390 eV nên Do Li - 1e  Bài giải: Li+ + 1e  Li E01 = - I1 = - 5,390eV Li - 2e  Li2+ E2 = 81,009 eV Tổ hợp 2 quá trình này ta được năng lượng ion hóa I2 Li+ - e  Li2+ I2= E1 + E2 = 81,009 - 5,390 = 75,619 eV Muốn tính năng lượng kèm theo quá trình Li - 3e  Li3+ ta cần tổ hợp 2 quá trình: Li2+ (đã cho) và Li 2+ - 1e  Li3+ (I3) Li - 2e  2+ Li là hệ 1e một hạt nhân, nên năng lượng của electron được tính theo công thức Z2 32 Z 3 3+ 3+ E3 (Li ) = - 13,6. 2 ở đây  E3 (Li ) =-13,6. 2 = -122,4 (eV) n 1 n 1 2+ 3+ Li - 1e  Li I3 = - E3 = 122,4 eV Li2+ Li - 2e  E2 = 81,009 eV
Li3+ - 3e  Li E = I3 + E2 = 203,41 eV 18. Xác định nhiệt hình thành 1 mol AlCl3 khi biết: Al2O3 + 3COCl2(k)  3CO2 + 2 AlCl3 H1 = -232,24 kJ CO + Cl2  COCl2 H2 = -112,40 kJ 2Al + 1,5 O2  Al2O3 H3 = -1668,20 kJ Nhiệt hình thành của CO = -110,40 kJ/mol Nhiệt hình thành của CO2 = -393,13 kJ/mol.  Nhiệt hình thành 1 mol AlCl3 là nhiệt của quá trình Al + 1,5 Cl2  AlCl3 Để có quá trình này ta sắp xếp các phương trình như sau: Al2O3 + 3COCl2(k)  3CO2 + 2 AlCl3 H1 3CO + 3Cl2  3COCl2 3H2 2Al + 1,5 O2  Al2O3 H3 3C + 1,5 O2  3CO 3H4 3 CO2  3C + 3 O2 3(-H5 ) và Sau khi tổ hợp có kết quả là: 2Al + 3 Cl2  2AlCl3 Hx và Hx = H1 + 3H2 + H3+ 3H4+ 3(-H5 ) = (-232,24) + 3(-112,40) + (-1668,20) + 3(-110,40) + 3(393,13) = - 1389,45 kJ Vậy, nhiệt hình thành 1 mol AlCl3 = -1389,45 : 2 = - 694,725 kJ/mol 19. Cho các số liệu nhiệt động của một số phản ứng sau ở 298K Ho298 (kJ) Số phản ứng Phản ứng (1) 2NH3 + 3N2O  4N2 + 3H2O  1011 (2)  N2H4 + H2O  317 N2O + 3H2 (3) 2NH3 + 0,5O2  N2H4 + H2O  143 (4) + 0,5 O2  H2O  286 H2 S0298 (N2H4) = 240 J/K.mol ; S0298 (H2O) = 66,6 J/K.mol S0298 (N2) = 191 J/K.mol ; S0298 (O2) = 205 J/K.mol a) Tính nhiệt tạo thành Ho298 của N2H4 ; N2O và NH3. b) Viết phương trình của phản ứng cháy Hidrazin và tính Ho298 , Go298 và hằng số cân bằng K của phản ứng này. c) Nếu hỗn hợp ban đầu gồm 2mol NH3 và 0,5mol O2 thì nhiệt của phản ứng (3) ở thể tích không đổi là bao nhiêu?  a) Ta sắp xếp lại 4 phương trình lúc đầu để khi cộng triệt tiêu các chất và được N2 + H2  N2H4 . Đó là: 4N2 + 3H2O  -H1 2NH3 + 3N2O 3N2O + 9H2  3H2 3N2H4 + 3H2O 2NH3 + 0,5 O2  H3 N2H4 + H2O H2O  -H4 H2 + 0,5 O2 Sau khi cộng ta được: 4N2 + 8H2  4N2H4 có 4H5 Suy ra H5 = (-H1 + 3H2 + H3 - H4) : 4 = (1011 - 3 . 317 - 143 + 286) : 4 = 50,75 kJ/mol
Từ H5 và H4 và H2 tính được H N 2O = H5 + H4 - H2 = 50,75 - 286 + 317 = 81,75 kJ/mol Từ H5 và H4 và H3 tính được H NH 3 = H5 + H4 - H3 = ( 50,75 - 286 + 143 ) : 2 = 46,125 kJ/mol b) N2H4 + O2 N2 + 2H2O H 0 = 2  ( 286)  50,75 =  622,75 kJ/mol 298 S 0 = 191 + (2  66,6)  205  240 =  120,8 J/K 298 G 0 =  622,75  ( 120,8. 10 3  298) =  586,75 kJ/mol 298 586, 75.103 G = 236,8 ; K = 10103. ln K =  = 8, 314  298 RT c) H = U + PV = U + nRT  U = H  nRT  Với n = 1  2,5 =  1,5 cho U =  143.103  (  1,5)  8,314  298 =  139 kJ 20. Tính nhiệt phản ứng ở 250C của phản ứng sau: CO(NH2)2(r) + H2O(l)  CO2(k) + 2NH3(k) Biết trong cùng điều kiện có các đại lượng nhiệt sau đây: H1 = -41,13 kJ/mol CO (k) + H2O (h)  CO2 (k) + H2 (k) H2 = -112,5 kJ/mol CO (k) + Cl2 (k)  COCl2 (k) H3 = -201,0 kJ/mol COCl2 (k) + 2NH3 (k)  CO(NH2)2(r) + 2HCl(k) Nhiệt tạo thành HCl (k) H4 = -92,3 kJ/mol Nhiệt hóa hơi của H2O(l) H5 = 44,01 kJ/mol  Để có phương trình theo giả thiết, ta sắp xếp lại các quá trình đã cho kèm theo các đại lượng nhiệt tương ứng rồi tiến hành cộng các phương trình như sau: CO (k) + H2O (h)  CO2 (k) + H2 (k) H1 COCl2 (k)  CO (k) + Cl2 (k) -H2 CO(NH2)2(r) + 2HCl(k)  COCl2 (k) + 2NH3 (k) -H3 H2 (k) + Cl2 (k)  2HCl(k) 2H4 H2O(l)  H2O (h) H5 Sau khi cộng ta được phương trình như giả thiết ta được: Hx = H1 - H2 - H3 + 2H4 + H5 = -41,13 + 112,5 + 201 - 184,6 + 44,01 = 131,78 kJ/mol 21. Cho Xiclopropan  Propen có H1 = - 32,9 kJ/mol Nhiệt đốt cháy than chì = -394,1 kJ/mol (H2) Nhiệt đốt cháy Hidrro = -286,3 kJ/mol (H3) Nhiệt đốt cháy Xiclopropan = - 2094,4 kJ/mol. (H4) Hãy tính: Nhiệt đốt cháy Propen, Nhiệt tạo thành Xiclopropan và nhiệt tạo thành Propen?  Có thể thiết lập chu trình Born-Haber để tính toán. ở đây nếu dùng phương pháp tổ hợp cân bằng nói trên thì dễ hiểu hơn: a/ Ta có: Phương trình cần tính là CH2=CH-CH3 + 4,5O2  3CO2 + 3H2O H5 = ? phương trình này được tổ hợp từ các quá trình sau: CH2=CH-CH3  (-H1) C3H6 xiclo
C3H6 xiclo + 4,5O2  H4 3CO2 + 3H2O Cộng 2 phương trình này ta được phương trình cần tính H5 =H4-H1 Vậy, nhiệt đốt cháy propen = - 2094,4 -(-32,9) = - 2061,5 kJ/mol b/ Tương tự: 3 ( C + O2  H2 ) CO2 1 3 ( H2 + O2  H2O H3 ) 2 3CO2 + 3H2O  C3H6 xiclo + 4,5O2 (-H4 ) Tổ hợp được 3C + 3H2  C3H6 xiclo H6 = 3H2 + 3H3 - H4 H6 = 3(-394,1) + 3(-286,3) - (-2094,4) = 53,2 kJ/mol c/ Tương tự nhiệt tạo thành propen là: H7 = 3H2 + 3H3 - H5 = 20,3 kJ/mol 21. Đối với quá trình đồng phân hoá Xiclopropan thành Propen có H =  32,9 kJ/mol Hãy bổ sung vào bảng sau: Nhiệt cháy Ho298 cháy (kJ/mol) Nhiệt sinh Ho298 (kJ/mol) Chất C (than chì)  394,1 H2  286,3 Xiclopropan  2094,4 Propen 22. Đốt cháy 1 mol benzen lỏng ở 250C, 1atm để tạo ra khí CO2 và H2O lỏng toả ra một nhiệt lượng bằng 3267kJ. Xác định nhiệt tạo thành của benzen lỏng ở điều kiện trên; biết nhiệt tạo thành chuẩn của CO2(k) và H2O (l) tương ứng bằng – 393,5 và – 285,8 kJ/mol. (49 kJ/mol) 23. Tính hiệu ứng nhiệt của 2 phản ứng sau: 2NH3 + 3/2 O2  N2 + 3 H2O (1) 2NH3 + 5/2 O2  2NO + 3H2O (2) So sánh khả năng của 2 phản ứng, giải thích vì sao phản ứng (2) cần có xúc tác. Cho năng lượng liên kết của: O2 NH3 N2 H2O NO kJ/mol 1161 493 942 919 627  Tính hiệu ứng nhiệt: E1 = (2ENH3 + 3/2EO2) – (EN2 + 3 EH2O) = 2. 1161 + 3/2. 493 – 942 – 3. 919 = - 637,5 kJ. E2 = 2ENH3 + 5/2EO2 – 2ENO – 3EH2O = 2. 1161 + 5/2. 493 – 2. 627 – 3. 919 = - 456,5 kJ. - Phản ứng (1) có H âm hơn nên pư (1) dễ xảy ra hơn. - Nếu có xúc tác thì năng lượng hoạt hoá sẽ giảm và tốc độ phản ứng sẽ tăng, do đó để thực hiện phản ứng (2) cần có xúc tác. 24. Phản ứng CaO(r) + CO2(k)  CaCO3 (r) xảy ra như thế nào ở 250C và 9270C? Biết: CaO CO2 CaCO3 39,7 213,77 88,7 0 S (J/mol.K) 298 - 635,5 - 393,5 - 1027,0  H 0 (kJ/mol) 298 25. Nhôm oxit có thể bị khử thành kim loại bởi khí hidro không (ở 4270C) ? Biết: Al2O3 Al H2 H2O(h) 50,9 130,5 6,755 188,7 0 S (J/mol.K) 298 - 1676,0 - 241,8  H 0 (kJ/mol) 298
26. Nhiệt độ sôi của nước biến thiên như thế nào khi áp suất khí quyển dao động 1mmHg? Biết ở 1000C và áp suất khí quyển = 1atm nhiệt hoá hơi của nước là 539,7 cal/g; thể tích nước lỏng là 18,78ml/mol còn hơi nước là 30,199 lít/mol. 1, 013.105 H bh dP.TS .V dP = 133,2 N/m2. Giải:  dT = với dP = = 760 dT TS .V H bh T = 3730K ;  Hbh = 40477,5 J/mol;  V= (30,199 – 0,01878). 10 –3m3/mol  30,18. 10 –3m3/mol 133, 2.373.30,18.103 = 0,037 độ/ mmHg dTS = 40477,5 27. Tính dao động áp suất để nhiệt độ đông đặc của H2O biến thiên một độ. Biết ở 00C nhiệt nóng chảy của nước là 79,7 cal/g ; khối lượng riêng của nước lỏng là 0,998 g/cm3, của nước rắn là 0,9168 g/cm3. H bh dP với 1cal/g = 41,3 cm3.at/g và  Hnc = 79,7 cal/g = 79,7 . 41,3 cm3.at/g  = dT TS .V 1 1 Tnc = 2730K nên  V = Vl – Vr = = – 0,088 cm3/g – 0, 998 0, 9168 79, 7.41,3 dP = = – 137 at/độ dT 273(0, 088) 28. Tại nhiệt độ nào sự chuyển 1 mol nước lỏng thành hơi nước ở áp suất khí quyển 1atm là một quá trình tự xảy ra. Biết nhiệt hoá hơi 1 mol nước lỏng bằng 40587,80 J và biến thiên entropi của sự chuyển trạng thái này bằng 108,68 J/K.  G = H  TS = 40587,80  T. 108,68 Tại cân bằng H2O (l) H2O (h) thì G = 0 nên 40587,80 = 108,68.T  T = 373,46 K  Vậy muốn quá trình tự xảy ra thì T > 373,46 K 30. Nitrosyl clorua là một chất rất độc, khi đun nóng sẽ phân huỷ thành nitơ monoxit và clo. a) Hãy viết phương trình cho phản ứng này b) Tính Kp của phản ứng ở 298K(theo atm và theo Pa). Cho: Nitơ monoxit Nitrosyl clorua Cl2 Ho298 (kJ/mol) 51,71 90,25 ? S0298 (J/K.mol) 264 211 223 c) Tính gần đúng Kp của phản ứng ở 475K  a) 2NOCl 2NO + Cl2. b) Hằng số cân bằng nhiệt động lực học được tính theo phương trình G =  RTlnK Trong đó G = H  T. S H = [(2  90,25. 103) + 0  (2  51,71. 103 ) = 77080 J/mol S = [(2  211) + 233  (2  264) = 117 J/mol G = 77080  298  117 = 42214 J/mol 42214 =  17  Kp = 3,98. 108 atm và Kp = 4,04. 103 Pa  và ln K =  8,314  298 c) Tính gần đúng: Kp (T2 ) H  1 1  77080  1 1     lnKp(475K) =   ln =  + lnKp(298)  8, 314  298 475  R  T1 T2  Kp(T1 ) ln Kp (475) =  5,545  Kp = 4,32. 10 3 atm hay Kp = 437Pa 
31. Cho thêm một lượng dư axit clohiđric loãng vào một dung dịch loãng chứa 0,00210 mol KOH. Trong phản ứng xảy ra có một lượng nhiệt 117,3 J được giải phóng ra. a) Hãy tính nhiệt phản ứng đối với quá trình tự phân ly của nước. b) Thí nghiệm được lặp lại với dung dịch amoniăc. Người ta cho một lượng dư axit clohidric loãng vào 200 ml dung d ịch amoniac 0,0100 mol/L. phản ứng giải phóng  83,4 J. Hãy tính nhiệt phản ứng của quá trình NH3(nước) + H2O(nước)  NH  (nước) + OH  (nước) . 4 trong đó giả thiết rằng ở thí nghiệm này toàn bộ mẫu thử amoniac tồn tại dưới dạng NH3. c) Hãy tính nhiệt phản ứng đối với quá trình: NH3(nước) + H2O(nước)  NH  (nước) + OH  (nước) . 4 trong đó lưu ý rằng ở thí nghiệm trên một phần amoniac đã tự phân ly. Kb = 1,77. 105 mol/L 117,3.103  a) Đối với phản ứng OH  + H3O+ 2H2O có H = =  55,9 kJ/mol 0, 00210 Vậy Nhiệt phản ứng của quá trình tự phân ly của H2O = 55,9 kJ/mol NH3 + H2O  NH  + OH  . H = x b) Ta có (1) 4 OH  + H3O+ 2H2O H =  55,9 kJ/mol (2) 83, 4.103 Tổ hợp được: NH3 + H3O+  NH  + H2O  H = =  41,7 kJ/mol 4 0, 2  0, 01 Vậy : x + (  55,9) =  41,7  H = x = 14,2 kJ/mol   2 c ( NH 4 ) = 1,77. 105.  c(NH  ) = 4,12. 104 mol/L  c) Theo (1): Kb = 4  0, 01  c ( NH 4 ) 4,12.104 = 0,0412 mol tồn tại dưới dạng NH  và còn 0,9588 mol vẫn tồn Vậy phần tự phân ly = 4 0, 01 tại dưới dạng NH3. Tương tự phần (b) tính được 0,9588y + (  55,9) =  41,7  y = 14,8 kJ/mol 32. Hằng số cân bằng (Kc ) của một phản ứng kết hợp A (k) + B (k) AB (k) ở 250C là 1,8. 103 L/mol và ở 400C là 3,45.103 L/mol . a) Giả sử Ho không phụ thuộc nhiệt độ, hãy tính Ho và So. b) Hãy tính các hằng số cân bằng Kp và Kx tại 298,15 K; áp suất toàn phần là 1 atm 3, 45.103 Kp (T2 ) H  1 1  H  1 1  ln   a) Với ln = =  298,15  313,15   3 1,8.10 R  T1 T2  Kp(T1 ) 8,314   Tính được H = 33,67 kJ/mol Với G = H  T. S =  RTlnK  (33,67  103 )  T2. S =  8,314 T2. ln 3,45. 103.  (33, 67.103 )  8,314  313,15  ln 3, 45.103  S =  = 175,25 J/K.mol 313,15 1,8.103 n 1 với n = 1 nên Kp = b) Vì Kp = Kc.(RT) = 0,726 atm . 8,314  298,15 n với n = 1 nên Kx = 0,726  1 = 0,726 Kp = Kx. (P) 33. Mặc dù iod không dễ tan trong nước nguyên chất, nó có thể hoà tan trong nước có chứa ion I   I2 (dd) + I  (dd) I 3 (dd) (dd): Hằng số cân bằng của phản ứng này được đo như là một hàm nhiệt độ với các kết quả sau: Nhiệt độ (0C ) 15,2 25,0 34,9 Hằng số cân bằng 840 690 530
Hãy ước lượng Ho của phản ứng này. 1 1 Kp (T2 ) H  Với ln    ; chọn 2 giá trị bất kỳ của K tại 2 nhiệt độ khác nhau. = R  T1 T2  Kp(T1 ) Ví dụ: 15,20C (288,4 K) và 34,90C (308,1 K) H  1 1 530 4  288, 4  308,1   H =  1,72. 10 J =  17,2 kJ  Với ln = 840 8,314   34. Diliti là một chất thiết yếu cho hệ thống đẩy của t àu không gian “ Enterprise”. Diliti được tạo thành do sự kết nối 2 nguyên tử Liti ở pha khí: Li (k) + Li (k) Li2 (k) (1) Cho biết: Ho298 hóa hơi (Li(k)) = 159,4 kJ/mol ; Năng lượng liên kết (Li  (k)) = 129,8 kJ/mol 2 Năng lượng ion hóa (Li(k)) = 5,392 eV; Năng lượng ion hoá (Li2 (k)) = 5,113 eV ( 1eV = 96,486 kJ/mol ) Ho298 hóa hơi (Li2 (k)) và Năng lượng liên kết (Li2 (k)) a) Hãy tính b) Nhà hóa học chỉ huy lò plasma xoắn trên tàu Enterprise đang thử nghiệm hoạt động của hệ thống. ông ta nạp 122,045 g Liti nguyên chất vào buồng phản ứng trống. Buồng phản ứng có thể tích 5,9474 x 105 m3, và được duy trì tại nhiệt độ hoạt động là 610,25 K. Một thiết bị đo áp suất rất nhạy cho thấy áp suất trong buồng ổn định tại 9,462 x 104 Toor (1Toor = 0,133322 kPa); phân tích bằng phương pháp quang phổ của mặt trong của buồng phản ứng cho thấy toàn bộ Liti đã hoá hơi. (Buồng phản ứng làm bằng hợp kim durani có áp suất hơi bằng không tại 610,25 K.) Tính áp suất riêng của hơi Liti và diLiti trong buồng phản ứng . Tính hằng số cân bằng, Kc của phản ứng (1) tại nhiệt độ này? NTK của Li = 6,941 g/mol. * Nạp 122,045 gam Li vào buồng (có áp suất hơi bằng 0) có thể tích 5,9474. 105 m3 ở 610,25 K; toàn bộ Li trong buồng đã hóa hơi cho thấy áp suất trong buồng là 1,26. 104 kPa . Li (r)  Li (k)   a) Theo giả thiết: Hhh (Li) = 159,4 Li+ (k) + Li (k)  Li  (k)  E (Li  ) = 129,8 2 2 +  Li (k)  Li (k)  e = 5,932  96,486 I   Li 2 (k)  Li2 (k)  e = 5,113  96,486 I’ Để tìm năng lượng của quá trình 2Li (r)  Li2 (k)  Hhh (Li2 ) ta tổ hợp: 2Li (r)  2Li (k)  Li (k) + Li (k)  Li  (k) + 2  Li+ (k)  Li (k)  e  Li 2 (k) + e  Li2 (k)  Khi đó : Hhh (Li2) = 2Hhh (Li)  E + I  I’ = (2  159,4)  129,8 + (5,392  5,113)  96,486 = 216,0 kJ/mol Để tìm năng lượng của quá trình Li2 (k)  2Li (k)  E’ (Li2 ) ta tổ hợp Li2 (k)  2Li (r)  2Li (r)  2Li (k)  Khi đó : E’ (Li2 ) =  Hhh (Li2 ) + 2Hhh (Li) = (2  159,4)  216,0 = 102,8 kJ/mol 122, 045 b) Số mol Li = = 17,583 mol 6,941
17, 583  8,314  610, 25 Theo PV = nRT ta có P dự đoán = = 0,15 Pa 5,9474.105 Theo cân bằng Li (k) + Li (k) Li2 (k) . P riêng phần của Li2 = P dự đoán  P đo được P riêng phần của Li2 = 0,15  0,126 = 0,024 Pa và P riêng phần của Li = 0,126  0,024 = 0,102 Pa 0,024 n P = 4,73. 109 mol/L * Do nồng độ = = nên [Li2] = 8,314  610, 25  103 V RT 0,102 = 2,01. 108 mol/L và [Li] = 3 8,314  610, 25  10  Li2  = 4, 73.109 = 1,156. 107. Kc = 8 2 2  Li  (2, 01.10 ) 35. Amoni hidrosunfua là một chất không bền, dễ phân huỷ thành NH3 (k) và H2S (k). Cho biết: H0 (kJ/mol) S0 (J/K.mol) Hợp chất NH4HS (r) 113,4  156,9 NH3(k) 192,6  45.9 H2S (k) 205,6  20,4 a) Hãy tính Ho298 ,So298 và Go298 của phản ứng trên b) Hãy tính hằng số cân bằng Kp tại 250C của phản ứng trên c) Hãy tính hằng số cân bằng Kp tại 350C của phản ứng trên, giả thiết H0 và S0 không phụ thuộc nhiệt độ. d) Giả sử cho 1,00 mol NH4HS (r) vào một bình trống 25,00 L. Hãy tính áp suất toàn phần trong bình chứa nếu phản ứng phân huỷ đạt cân bằng tại 250C. Bỏ qua thể tích của NH4HS (r). Nếu dung tích bình chứa là 100,00L, hãy tính lại áp suất toàn phần trong thí nghiệm trên.  a) H0 =  45,9 20,4  (  156,9 ) = 90,6 kJ/mol S0 = 192,6 + 205,6  113,4 = 284,8 J/K.mol G0 = H0  T. S0 = 90600  298,15  284,8 = 5687 J/mol hay 5,687 kJ/mol b) G0 =  RT.ln Ka   5687 =  8,314  298,15  ln Ka.  Ka = 0,1008   2 Kp = Ka = 0,1008 atm . c) Tương tự tại 350C, G0 = H0  T. S0 = 2839 J/mol nên Ka = 0,3302 và Kp = 0,3302 atm2. d) Do P (toàn phần) = P (NH3) + P (H2S)  P (NH3) = P (H2S) = 0,5P (toàn phần)  2 Kp = [0,5P (toàn phần)] = 0,1008  P (toàn phần) = 0,635 atm  0, 635  25 PV = 0,64 mol  số mol NH4HS = 1  0,50,64= 0,68  số mol khí = = RT 0, 08314  298,15 0, 635  100 * Nếu dung tích bình 100 L thì số mol khí = = 2,56 mol 0, 08314  298,15 số mol NH4HS = 1  0,5  2,56 =  0,28  không còn chất rắn  Khi đó 1 mol chất rắn chuyển hết thành 2 mol chất khí nên nRT 2  0, 08314  298,15 P (toàn phần) = = = 0,5 atm V 100 36. Cho các số liệu sau: H3PO4(dd) H2PO  (dd) HPO 2  (dd) PO 3 (dd) H2O (lỏng) 4 4 4 H0 (kJ/mol)  1288  1296  1292  1277  56
S0 (J/K.mol) 158 90 81  33  220 0 và G0 của các phản ứng trung ho à t ừng nấc H PO bằng kiềm a) Tính H 3 4 HnPO n 3 + OH   Hn1PO n 4 + H2O 4 4 b) Tính hằng số điện ly của H3PO4 ở 250C theo các số liệu trên c) Tính thể tích của những dung dịch 0,1 mol/L của axit và của kiềm mà khi trộn chúng với nhau thì thu được 25 ml dung dịch và phát ra một lượng nhiệt là 90 J.  a) H0 và S0 của H+ đều bằng 0: H 0 2O  H 0  =  56 kJ/mol H OH H 0 = H 3 n  H 0 n1  56 ; S 0 = S 3 n  S 0  n + 81 0 0 n 3 3 4 0 0 0 Theo G = H  T. S có 0 0 * H 1 =  1296 + ( 56)  ( 1288) =  64 kJ/mol ; S 1 = 90 + 81  158 = 13 J/mol.K 0 G 1 =  64  298,15  13. 10 3 =  67,9 kJ/mol * H 0 =  1292 + ( 56) ( 1296) =  52 kJ/mol ; S 0 = 33 + 81  90 = 42 J/mol.K 2 2 0 3 G 2 =  52  298,15  ( 42. 10 ) =  39,5 kJ/mol * H 0 =  1277 + ( 56) ( 1292) =  41 kJ/mol ; S 0 = 220 + 81  ( 33) = 106 J/mol.K 3 3 G 0 =  41  298,15  ( 106. 10 3 ) =  9,4 kJ/mol 2 b) G 0 2O = 56  298,15  (81.10 3) = 80,15 kJ/mol H G 0 Theo G0 =  RT.ln K  ln K =   RT  0 H3PO4 + OH  Tổ hợp G 1 H2PO 4 + H2O  H 0 2 O OH  + H+ H2O H H+ + H2PO  0 G 01 = G 1  H 0 2O =  67,9 ( 80,15)= 12,25 kJ/mol Cho H3PO4 H 4 a 12, 25.103 Ka1 = 7,9. 10 3. ln Ka1 =  =  4,944 8,314  298 Tương tự H2PO  H+ + HPO 2 G 0 2 = 40,5 kJ/mol ; Ka2 = 8,0. 10 8. 4 4 a HPO 2 H+ + PO 3 G 0 3 = 70,5 kJ/mol ; Ka3 = 4,4. 10 13. 4 4 a c) Số mol H3PO4 = 0,1V1 ; OH  = 0,1V2. * Nếu tạo hỗn hợp 2 muối axit : 64  0,1V1+ (0,1V2  0,1V1)  52 = 0,09 và V1 + V2 = 0,025 Giải pt cho V2 = 0,015 L ; V1 = 0,01 L * Nếu tạo hỗn hợp muối axit và muối trung hòa: 52  0,1V1 + (0,1V2  0,1V1)  41 = 0,09  V2 = 0,0175 L ; V1 = 0,0071 L  37. Cho các số liệu sau: C2H5OH (h) C2H4 (k) H2O (h) 68,12 0  168,6  228,59 G 298, s (kJ/mol) 282,0 219,45 188,72 S 0 (J/mol. K) 298 Với phản ứng : C2H4 (k) + H2O (h) C2H5OH (h) 0 a) Hỏi ở điều kiện chuẩn và 25 C phản ứng xảy ra theo chiều nào? b) Phản ứng tỏa nhiệt hay thu nhiệt?  a) G 0 =  168,6  [68,2 + (  228,9)] =  8,13 kJ < 0 nên phản ứng theo chiều thuận. 298 b) H 0 = G 0 + T. S 0 298 298 298 S 0 = 282,0  (188,72 + 219,45) = 126,17 J/ K 298
H 0 =  8,13. 103 + (126,17  298) =  45728,66 J < 0  phản ứng tỏa nhiệt.  298 38. Cho các số liệu sau ở 270C: NH4COONH2 (r) CO2 (k) NH3 (k) H 0 s (kJ/mol)  645,2  393,5  46,20 300, G 0 (kJ/mol)  458,0  394,4  16,64 300 Với phản ứng : NH4COONH2 (r) CO2 (k) + 2 NH3 (k) 0 a) Hỏi ở điều kiện chuẩn và 27 C phản ứng xảy ra theo chiều nào? b) Nếu coi H0 và S0 không đổi đối với T thì bắt đầu ở nhiệt độ nào phản ứng ở điều kiện chuẩn xảy ra theo chiều ngược với chiều phản ứng ở 270C ?  a) G 0 = (  394,4) + (  16,64  2)  (  458,0) = 30,32 kJ > 0 300 Theo G = A + PV hay G = A + PV = A + n.RT với n = 3 thì A 0 = 30,32. 103  3  8,314  300 = 22837,4 J > 0 nên phản ứng xảy ra theo chiều nghịch. 300 b) H 0 = (  393,5) + (  46,2  2)  (  645,2) = 159,3 kJ 300 H 0  G 0 159300  30320 0 mà U0 = H0  nRT S = = = 429,93 J/K 300 300 300 U 0 = 159300  3  8,314  300 = 151817,4 J 300 Để phản ứng xảy ra theo chiều ngược với chiều ở 270C thì A0 = U0  TS0 phải < 0 A0 = 151817,4  T  429,93 < 0  T > 353,12 K tức là ở 800C thì phản ứng đổi chiều. 