Boi Duong HSG Nhiet Dong Hoc

THPT LONG CHAU SA - PHU THO

1. TÝnh n¨ng lîng liªn kÕt trung b×nh CH vµ CC tõ çc kÕt qu¶ thùc nghiÖm sau:

- NhiÖt ®èt ch¸y CH4 = - 801,7 kJ/mol - NhiÖt ®èt ch¸y C2H6 = - 1412,7 kJ/mol - NhiÖt ®èt ch¸y Hidrro = -241,5 kJ/mol - NhiÖt ®èt ch¸y than ch× = -393,4 kJ/mol - NhiÖt hãa h¬i than ch× = 715 kJ/mol - N¨ng lîng liªn kÕt HH = 431,5 kJ/mol.Çc kÕt qu¶ ®Òu ®o ®îc ë 298K vµ 1atm.

Bµi gi¶i: Ta s¾p xÕp çc ph¬ng tr×nh (kÌm theo ký hiÖu nhiÖt) sao cho çc chÊt ë 2 vÕ triÖt tiªu bít ®Ó cßn l¹i ph¬ng tr×nh CH4 C (r)+ 4H CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O H1 2H2O O2 + 2H2 - H2 CO2 O2 + C (r) - H3 C (r) C (k) H4 2H2 4H 2H5 Tæ hîp çc ph¬ng tr×nh nµy ta ®îc CH4 C(r) + 4H 4H = H1 - H2 - H3 + H4 + 2H5

= - 801,5 + 483 + 393,4 + 715 + 2(431,5) = 1652,7 kJ/mol vµ N¨ng lîng liªn kÕt CH = 1652,7 : 4 = 413,715 kJ/mol B»ng çch t¬ng tù tÝnh ®îc N¨ng lîng liªn kÕt CC = 345,7 kJ/mol2. Tõ thùc nghiÖm thu ®îc trÞ sè H (theo Kcal.mol-1) ph©n ly tõng liªn kÕt ë 250C nh sau:

Liªn kÕt H – H O – O O – H C – H C – O C – C H 104 33 111 99 84 83

H·y gi¶i thÝch çch tÝnh vµ cho biÕt kÕt qu¶ tÝnh H (còng ë ®iÒu liÖn nh trªn) cña sù ®ång ph©n hãa: CH3CH2OH (h¬i) CH3-O-CH3 (h¬i) Nªu sù liªn hÖ gi÷a dÊu cña H víi ®é bÒn liªn kÕt trong ph¶n øng trªn. CH3CH2OH cã 1 liªn kÕt C C ; 5 liªn kÕt C H ; 1 liªn kÕt C O vµ 1 liªn kÕt O H N¨ng lîng cÇn thiÕt ph¸ vì çc liªn kÕt nµy = (83) + (995) + (84) + (111) = 773 Kcal/mol CH3 O CH3 cã 6 liªn kÕt C H vµ 2 liªn kÕt C O N¨ng lîng táa ra khi h×nh thµnh çc liªn kÕt nµy = (99 6) + (84 2) = 762 Kcal/molVËy ph¶n øng trªn lµ thu nhiÖt, H = 773 762 = 11 Kcal/mol H mang dÊu + chøng tá ®é bÒn liªn kÕt cña CH3CH2OH > CH3OCH3.3. Trong c«ng nghÖ ho¸ dÇu , çc ankan ®îc lo¹i hi®ro ®Ó chuyÓn thµnh

hi®rocacbon kh«ng no cã nhiÒu øng dông h¬n. H·y tÝnh nhiÖt cña mçi ph¶n øng sau:

C4H10 C4H6 + H2 ; Ho1

(1)


CH4 C6H6 + H2 ; Ho2

(2) BiÕt n¨ng lîng liªn kÕt , E theo kJ.mol-1 , cña çc liªn kÕt nh sau :

Liªn kÕt H-H C-H C-C C=CE , theo kJ.mol-1

435,9 416,3 409,1 587,3

( Víi çc liªn kÕt C-H , C-C , çc trÞ sè ë trªn lµ trung b×nh trong çc hîp chÊt hi®rocacbon kh¸c nhau ) .

2) TÝnh nhiÖt cña ph¶n øng :* T×m hÖ sè cho çc chÊt C4H10 C4H6 + H2 ; Ho

1

(1) hay H3C - CH2- CH2-CH3 CH2=CH-CH=CH2 + 2H2

6 CH4 C6H6 + 9 H2 ; Ho2

(2) m n Trong ®ã E i , Ej lµ n¨ng lîng liªn kÕt * Tõ Ho

ph¶n øng = i Ei _ j Ej ë vÕ ®Çu vµ cuèi (tham gia , t¹o thµnh) i = 1 j = 1 trong ph¶n øng . i , j sè liªn kÕt thø i , thø j .Do ®ã Ho

1 = ( 10 EC-H + 3EC-C ) - (6 EC-H + 2 EC=C + EC-C + 2 EH-H ) Thay sè , tÝnh ®îc Ho

1 = + 437,0 kJ.mol-1

T¬ng tù , ta cã Ho

2 = 24 EC-H - ( 3EC-C + 3 EC=C + 6 EC-H + 9 EH-H ) Thay sè , tÝnh ®îc Ho

2 = + 581,1 kJ.mol-1. (Ho2 > 0 , ph¶n øng thu

nhiÖt ) . §S: H = + 437,0 kJ/mol vµ H = + 581,1 kJ/mol4. X¸c ®Þnh n¨ng lîng liªn kÕt trung b×nh mét liªn kÕt C – H trong metan.

BiÕt nhiÖt h×nh thµnh chuÈn cña metan = –74,8 kJ/mol; nhiÖt th¨ng hoa cña than ch× = 716,7 kJ/mol; n¨ng lîng ph©n ly ph©n tö H2 = 436 kJ/mol

Theo ®Þnh nghÜa: n¨ng lîng liªn kÕt trong CH4 lµ H cña qu¸ tr×nh:

CH4(k) C (k) + 4H (k)

Theo gi¶ thiÕt: C (r) + 2H2 (k) CH4 H = 74,8 kJ/mol

C (r) C (k) H = 716,7 kJ/mol

H2 (k) 2H (k) H = 436 kJ/mol

Tæ hîp 3 qu¸ tr×nh nµy cho: H = 74,8 + 716,7 + (2 436) = 1663,5 kJ/mol

VËy n¨ng lîng liªn kÕt trung b×nh cña 1 liªn kÕt C H = 1663,5 : 4 = 416 kJ/mol

5. TÝnh n¨ng lîng liªn kÕt O – H trong ph©n tö níc, biÕt:


H2O (l) = H2O (k) H = 40,6 kJ/mol (1) 2H (k) = H2 (k) H = – 435 kJ/mol (2) O2 (k) = 2O (k) H = 489,6 kJ/mol (3) 2H2 (k) + O2 (k) = 2H2O (l H = – 571,6 kJ/mol (4) (–

462,5 kJ/mol)

6. H·y x¸c ®Þnh n¨ng lîng nguyªn tö hãa cña NaF (ENaF), biÕt: - N¨ng lîng ph©n ly NaF (Ei) = 6,686 eV - ThÕ ion hãa cña Na (INa) = 5,139 eV - AÝ lùc electron cña F (EF) = -3,447 eV

Bµi gi¶i: Ta lËp çc qu¸ tr×nh kÌm theo çc ký hiÖu n¨ng lîng: NaF Na+ + F Ei

Na+ + e Na - INa

F- e F - EF

Tæ hîp 3 qu¸ tr×nh nµy ta ®îc: NaF Na + F ENaF = Ei - INa - EF = = 6,686 - 5,139 + 3,447 = 4,994 eV7. H·y so s¸nh H cña ph¶n øng khö Fe2O3 b»ng çc chÊt khö kh¸c nhau:

H2,C vµ CO. Qua ®ã cho biÕt ®Ó khö s¾t oxit th× dïng chÊt nµo tèt nhÊt. BiÕt :

Fe2O3 H2O(h) CO CO2

H (kJ/mol)

- 822,20

0

- 241,8 - 110,5 - 393,5

§S: HH2 = + 96,8 kJ ; HC = + 231,95 kJ ; HCO = – 26,8 kJ

8. Khö Fe2O3 b»ng nh«m ®Õn t¹o Fe. TÝnh:a) H cña ph¶n øng biÕt díi ¸p suÊt 1 atm vµ 250C cø khö ®îc 47,87 g

Fe2O3 th× tho¸t ra 254,08kJ.b) H sinh cña Fe2O3 . BiÕt H sinh(Al2O3) = - 1669,79 kJ/mol §S: a) – 847,59 kJ/mol b) –

822,20 kJ/mol9. Khi ®èt ch¸y amoniac t¹o ra nit¬ vµ H2O (l) . BiÕt ë 250C vµ 1atm cø t¹o

®îc 4,89lÝt N2 th× tho¸t ra 153,06 kJ vµ H sinh (H2O láng) = - 285,84 kJ/mol. TÝnh:

a) H cña ph¶n øng?

b) H sinh cña NH3(k) §S: a) – 1530,60 kJ/mol b)

– 46,11 kJ/mol10. Khi ®èt ch¸y 0,532 g h¬i benzen ë 250C vµ thÓ tÝch kh«ng ®æi víi mét

lîng oxi d to¶ ra 22475,746 J s¶n phÈm lµ CO2(k) vµ H2O(l). TÝnh : a) NhiÖt ch¸y cña benzen?


b) H cña ph¶n øng khi ®èt ch¸y 1 mol benzen. §S: a) – 3295,316 kJ/mol b)

H = – 3301,509 kJ/mol11. ë 250C vµ 1atm nhiÖt ch¸y cña xiclopropan khÝ, cña graphit, cña hidro

lÇn lît b»ng – 2091,372; – 393,513 vµ – 285,838 kJ/mol. Còng ë ®iÒu kiÖn ®ã nhiÖt t¹o

thµnh cña propen khÝ b»ng 20,414 kJ/mol. TÝnh: a)NhiÖt t¹o thµnh cña xiclopropan khÝ ë 250C ?b) HiÖu øng nhiÖt cña ph¶n øng ®ång ph©n ho¸ xiclopropan (k) propen (k)? §S: a) 53,319 kJ/mol b) H

= – 32,905 kJ/mol12. H ph¸ vì liªn kÕt cña H2(k) vµ N2(k) lÇn lît b»ng 436 kJ/mol vµ

945kJ/mol. TÝnh: H cña ph¶n øng. §S: 1173 kJ/mol13. ë 250C vµ 101,325 kPa H t¹o thµnh cu¶ axªtonitryl CH3CN ë tr¹ng th¸i

khÝ = 88,0 kJ/mol. TÝnh n¨ng lîng liªn kÕt C N trong ph©n tö nµy tõ çc nguyªn tö? BiÕt n¨ng lîng cu¶ çc liªn kÕt C – H vµ C – C lÇn lît b»ng – 413 kJ/mol vµ – 348 kJ/mol.

Cho: Cgraphit Ch¬i H th¨ng hoa = 718,4 kJ/mol

H(k) H2 (k) H = – 218,0 kJ/mol.

2N (k) N2(k) H = – 946,0 kJ/mol §S: – 888,8 kJ/mol14. TÝnh n¨ng lîng m¹ng líi cña KBr . BiÕt H sinh tinh thÓ KBr = – 392,0

kJ/mol H bay h¬i cña brom =

30,7 kJ/mol H nguyªn tö ho¸ cña kali =

90,0 kJ/mol H t¹o thµnh Br – Br = –

193,0 kJ/mol ¸i lùc electron cña Br = –

333,0 kJ/mol N¨ng lîng ion hãa cña K =

419,0 kJ/mol §S: – 697,85

kJ/mol15. TÝnh n¨ng lîng m¹ng líi ion cña CaCl2 ,biÕt r»ng: - H0

298,s cña tinh thÓ CaCl2 = - 795 kJ/mol - NhiÖt nguyªn tö hãa H cña Ca(r) Ca(k) = 192 kJ/mol - N¨ng lîng ion hãa: Ca(k) 2e Ca2+ (k) I + I2 = 1745 kJ/mol - N¨ng lîng liªn kÕt (Elk) ClCl trong Cl2 = 243 kJ/mol


- ¸i lùc electron (E) cña Cl(k) = -364 kJ/mol

Cã thÓ thiÕt lËp chu tr×nh Born-Haber ®Ó tÝnh to¸n theo ®Þnh luËt Hess: Ca(r) + Cl2 (k) CaCl2(r) H

H EClCl -U (I1 + I2) Ca(k) + 2Cl(k) Ca2+(k) + 2Cl-(k) 2ECl

HoÆc sö dông ph¬ng ph¸p tæ hîp c©n b»ng ta cã: Ca(r) + Cl2(k) CaCl2(r) H

Ca(k) Ca(r) - H 2Cl (k) Cl2(k) - Elk

Ca2+(k) + 2e Ca(k) -(I + I2) 2 Cl-1(k) e Cl (k) -2E Céng çc ph¬ng tr×nh ta ®îc Ca2+(k) + 2Cl-(k) CaCl2(r) N¨ng lîng cña qu¸ tr×nh nµy lµ n¨ng lîng m¹ng líi ion cña CaCl2 vµ = H H Elk (I + I2) 2E = (-795) 192 243 1745 2(-364) = -2247 kJ/mol

16. TÝnh ¸i lùc electron(E) cña oxi tõ çc d÷ kiÖn thùc nghiÖm sau: - ThÕ ion hãa thø nhÊt vµ thø hai cña Mg lµ I1= 7,7eV vµ I2= 15eV. - N¨ng lîng liªn kÕt cña O2 lµ: H0 = 493 kJ/mol - NhiÖt th¨ng hoa cña Mg lµ: Hth = 150 kJ/mol - NhiÖt h×nh thµnh MgO lµ : Hs = - 610 kJ/mol - N¨ng lîng m¹ng líi ion cña MgO lµ: U0 = -4054,89 kJ/mol.

B»ng çch tÝnh t¬ng tù thu ®îc E = - 861,926 kJ/mol.(Chó ý: tÝnh I1 vµ I2 ra ®¬n vÞ kJ/mol = 22,7.1,6.10-19. 6,02.1023.10-3 )

17. Tõ thùc nghiÖm,biÕt n¨ng lîng ion hãa thø nhÊt(I1) cña Li = 5,390 eV. Qu¸ tr×nh Li - 2e Li2+ cã E = 81,009 eV. H·y tÝnh: N¨ng lîng ion hãa I2 vµ N¨ng lîng kÌm theo qu¸ tr×nh Li - 3e Li3+

Bµi gi¶i: Do Li - 1e Li+ cã I1 = 5,390 eV nªn Li+ + 1e Li E0

1 = - I1 = - 5,390eV Li - 2e Li2+ E2 = 81,009 eV

Tæ hîp 2 qu¸ tr×nh nµy ta ®îc n¨ng lîng ion hãa I2Li+ - e Li2+ I2= E1 + E2 = 81,009 - 5,390 = 75,619 eV

Muèn tÝnh n¨ng lîng kÌm theo qu¸ tr×nh Li - 3e Li3+ ta cÇn tæ hîp 2 qu¸ tr×nh: Li - 2e Li2+ (®· cho) vµ Li 2+ - 1e Li3+ (I3)Li2+ lµ hÖ 1e mét h¹t nh©n, nªn n¨ng lîng cña electron ®îc tÝnh theo c«ng thøc

E3 (Li3+ ) = - 13,6. ë ®©y E3 (Li3+ ) =-13,6. = -122,4 (eV)

Li 2+ - 1e Li3+ I3 = - E3 = 122,4 eV


Li - 2e Li2+ E2 = 81,009 eVLi - 3e Li3+ E = I3 + E2 = 203,41 eV

18. X¸c ®Þnh nhiÖt h×nh thµnh 1 mol AlCl3 khi biÕt: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 NhiÖt h×nh thµnh cña CO = -110,40 kJ/mol NhiÖt h×nh thµnh cña CO2 = -393,13 kJ/mol.

NhiÖt h×nh thµnh 1 mol AlCl3 lµ nhiÖt cña qu¸ tr×nh Al + 1,5 Cl2 AlCl3§Ó cã qu¸ tr×nh nµy ta s¾p xÕp çc ph¬ng tr×nh nh sau:Al2O3 + 3COCl2(k) 3CO2 + 2 AlCl3 H1

3CO + 3Cl2 3COCl2 3H2 2Al + 1,5 O2 Al2O3 H3

3C + 1,5 O2 3CO 3H4

vµ 3 CO2 3C + 3 O2 3(-H5 ) Sau khi tæ hîp cã kÕt qu¶ lµ: 2Al + 3 Cl2 2AlCl3 Hx

vµ Hx = H1 + 3H2 + H3+ 3H4+ 3(-H5 ) = (-232,24) + 3(-112,40) + (-1668,20) + 3(-110,40) + 3(393,13) = - 1389,45 kJVËy, nhiÖt h×nh thµnh 1 mol AlCl3 = -1389,45 : 2 = - 694,725 kJ/mol19. Cho çc sè liÖu nhiÖt ®éng cña mét sè ph¶n øng sau ë 298K

Sè ph¶n øng Ph¶n øng Ho298 (kJ)

(1) 2NH3 + 3N2O 4N2 + 3H2O 1011

(2) N2O + 3H2 N2H4 + H2O 317

(3) 2NH3 + 0,5O2 N2H4 + H2O 143

(4) H2 + 0,5 O2 H2O 286

S0298 (N2H4) = 240 J/K.mol ; S0

298 (H2O) = 66,6 J/K.mol

S0298 (N2) = 191 J/K.mol ; S0

298 (O2) = 205 J/K.mol

a) TÝnh nhiÖt t¹o thµnh Ho298 cña N2H4 ; N2O vµ NH3.

b) ViÕt ph¬ng tr×nh cña ph¶n øng ch¸y Hidrazin vµ tÝnh Ho298 , Go

298 vµ h»ng sè c©n b»ng K cña ph¶n øng nµy.

c) NÕu hçn hîp ban ®Çu gåm 2mol NH3 vµ 0,5mol O2 th× nhiÖt cña ph¶n øng

(3) ë thÓ tÝch kh«ng ®æi lµ bao nhiªu?

a) Ta s¾p xÕp l¹i 4 ph¬ng tr×nh lóc ®Çu ®Ó khi céng triÖt tiªu çc chÊt vµ ®îc N2 + H2 N2H4 . §ã lµ: 4N2 + 3H2O 2NH3 + 3N2O -H1

3N2O + 9H2 3N2H4 + 3H2O 3H2

2NH3 + 0,5 O2 N2H4 + H2O H3

H2O H2 + 0,5 O2 -H4


Sau khi céng ta ®îc: 4N2 + 8H2 4N2H4 cã 4H5

Suy ra H5 = (-H1 + 3H2 + H3 - H4) : 4 = (1011 - 3 . 317 - 143 + 286) : 4 = 50,75 kJ/molTõ H5 vµ H4 vµ H2 tÝnh ®îc H = H5 + H4 - H2

= 50,75 - 286 + 317 = 81,75 kJ/molTõ H5 vµ H4 vµ H3 tÝnh ®îc H = H5 + H4 - H3

= ( 50,75 - 286 + 143 ) : 2 = 46,125 kJ/molb) N2H4 + O2 ⇌ N2 + 2H2O

H = 2 ( 286) 50,75 = 622,75 kJ/mol

S = 191 + (2 66,6) 205 240 = 120,8 J/K

G = 622,75 ( 120,8. 10 3 298) = 586,75 kJ/mol

ln K = = = 236,8 ; K = 10103.

c) H = U + PV = U + nRT U = H nRT Víi n = 1 2,5 = 1,5 cho U = 143.103 ( 1,5) 8,314 298 = 139 kJ

20. TÝnh nhiÖt ph¶n øng ë 250C cña ph¶n øng sau: CO(NH2)2(r) + H2O(l) CO2(k) + 2NH3(k) BiÕt trong cïng ®iÒu kiÖn cã çc ®¹i lîng nhiÖt sau ®©y:

CO (k) + H2O (h) CO2 (k) + H2 (k) H1 = -41,13 kJ/mol CO (k) + Cl2 (k) COCl2 (k) H2 = -112,5 kJ/molCOCl2 (k) + 2NH3 (k) CO(NH2)2(r) + 2HCl(k)

H3 = -201,0 kJ/mol

NhiÖt t¹o thµnh HCl (k) H4 = -92,3 kJ/mol NhiÖt hãa h¬i cña H2O(l) H5 = 44,01 kJ/mol

§Ó cã ph¬ng tr×nh theo gi¶ thiÕt, ta s¾p xÕp l¹i çc qu¸ tr×nh ®· cho kÌm theo çc ®¹i lîng nhiÖt t¬ng øng råi tiÕn hµnh céng çc ph¬ng tr×nh nh 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) 2H4

H2O(l) H2O (h) H5 Sau khi céng ta ®îc ph¬ng tr×nh nh gi¶ thiÕt ta ®îc:Hx = H1 - H2 - H3 + 2H4 + H5 = -41,13 + 112,5 + 201 - 184,6 + 44,01 = 131,78 kJ/mol

21. Cho Xiclopropan Propen cã H1 = - 32,9 kJ/mol NhiÖt ®èt ch¸y than ch× = -394,1 kJ/mol (H2) NhiÖt ®èt ch¸y Hidrro = -286,3 kJ/mol (H3) NhiÖt ®èt ch¸y Xiclopropan = - 2094,4 kJ/mol. (H4)H·y tÝnh: NhiÖt ®èt ch¸y Propen, NhiÖt t¹o thµnh Xiclopropan vµ nhiÖt t¹o thµnh Propen?


Cã thÓ thiÕt lËp chu tr×nh Born-Haber ®Ó tÝnh to¸n. ë ®©y nÕu dïng ph-¬ng ph¸p tæ hîp c©n b»ng nãi trªn th× dÔ hiÓu h¬n:

a/ Ta cã: Ph¬ng tr×nh cÇn tÝnh lµ CH2=CH-CH3 + 4,5O2 3CO2 + 3H2O H5 = ?ph¬ng tr×nh nµy ®îc tæ hîp tõ çc qu¸ tr×nh sau: CH2=CH-CH3 C3H6 xiclo (-H1)C3H6 xiclo + 4,5O2 3CO2 + 3H2O H4 Céng 2 ph¬ng tr×nh nµy ta ®îc ph¬ng tr×nh cÇn tÝnh H5 =H4-H1

VËy, nhiÖt ®èt ch¸y propen = - 2094,4 -(-32,9) = - 2061,5 kJ/mol

b/ T¬ng tù: 3 ( C + O2 CO2 H2 )

3 ( H2 + O2 H2O H3 )

3CO2 + 3H2O C3H6 xiclo + 4,5O2 (-H4 ) Tæ hîp ®îc 3C + 3H2 C3H6 xiclo H6 = 3H2 + 3H3 - H4

H6 = 3(-394,1) + 3(-286,3) - (-2094,4) = 53,2 kJ/mol

c/ T¬ng tù nhiÖt t¹o thµnh propen lµ: H7 = 3H2 + 3H3 - H5 = 20,3 kJ/mol21. §èi víi qu¸ tr×nh ®ång ph©n ho¸ Xiclopropan thµnh Propen cã H =

32,9 kJ/mol H·y bæ sung vµo b¶ng sau:

ChÊt NhiÖt ch¸y Ho298 ch¸y

(kJ/mol)NhiÖt sinh Ho

298

(kJ/mol)C (than ch×) 394,1H2 286,3

Xiclopropan 2094,4Propen

22. §èt ch¸y 1 mol benzen láng ë 250C, 1atm ®Ó t¹o ra khÝ CO2 vµ H2O láng to¶ ra mét nhiÖt lîng b»ng 3267kJ. X¸c ®Þnh nhiÖt t¹o thµnh cña benzen láng ë ®iÒu kiÖn trªn; biÕt nhiÖt t¹o thµnh chuÈn cña CO2(k) vµ H2O (l) t-¬ng øng b»ng – 393,5 vµ – 285,8 kJ/mol. (49 kJ/mol)

23. TÝnh hiÖu øng nhiÖt cña 2 ph¶n øng sau: 2NH3 + 3/2 O2 N2 + 3 H2O (1) 2NH3 + 5/2 O2 2NO + 3H2O (2)So s¸nh kh¶ n¨ng cña 2 ph¶n øng, gi¶i thÝch v× sao ph¶n øng (2) cÇn cã xóc t¸c. Cho n¨ng lîng liªn kÕt cña:

NH3 O2 N2 H2O NO

kJ/mol 1161 493 942 919 627 TÝnh hiÖu øng nhiÖt: 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.


- Ph¶n øng (1) cã H ©m h¬n nªn p (1) dÔ x¶y ra h¬n.- NÕu cã xóc t¸c th× n¨ng lîng ho¹t ho¸ sÏ gi¶m vµ tèc ®é ph¶n øng sÏ t¨ng, do ®ã ®Ó thùc hiÖn ph¶n øng (2) cÇn cã xóc t¸c.24. Ph¶n øng CaO(r) + CO2(k) CaCO3 (r) x¶y ra nh thÕ nµo ë 250C vµ 9270C? BiÕt:

CaO CO2 CaCO3

S (J/mol.K) 39,7 213,77 88,7

H (kJ/mol)

- 635,5 - 393,5 - 1027,0

25. Nh«m oxit cã thÓ bÞ khö thµnh kim lo¹i bëi khÝ hidro kh«ng (ë 4270C) ? BiÕt:

Al2O3 H2 Al H2O(h)

S (J/mol.K) 50,9 130,5 6,755 188,7

H (kJ/mol)

- 1676,0 - 241,8

26. NhiÖt ®é s«i cña níc biÕn thiªn nh thÕ nµo khi ¸p suÊt khÝ quyÓn dao ®éng 1mmHg? BiÕt ë 1000C vµ ¸p suÊt khÝ quyÓn = 1atm nhiÖt ho¸ h¬i cña níc lµ 539,7 cal/g; thÓ tÝch níc láng lµ 18,78ml/mol cßn h¬i níc lµ 30,199 lÝt/mol.

Gi¶i: = dT = víi dP = = 133,2 N/m2.

T = 3730K ; Hbh = 40477,5 J/mol; V= (30,199 – 0,01878). 10 –3m3/mol 30,18. 10 –3m3/mol

dTS = = 0,037 ®é/ mmHg

27. TÝnh dao ®éng ¸p suÊt ®Ó nhiÖt ®é ®«ng ®Æc cña H2O biÕn thiªn mét ®é. BiÕt ë 00C nhiÖt nãng ch¶y cña níc lµ 79,7 cal/g ; khèi lîng riªng cña níc láng lµ 0,998 g/cm3, cña níc r¾n lµ 0,9168 g/cm3.

= víi 1cal/g = 41,3 cm3.at/g vµ Hnc = 79,7 cal/g = 79,7 . 41,3

cm3.at/g

Tnc = 2730K nªn V = Vl – Vr = – = – 0,088 cm3/g

= = – 137 at/®é

28. T¹i nhiÖt ®é nµo sù chuyÓn 1 mol níc láng thµnh h¬i níc ë ¸p suÊt khÝ quyÓn 1atm lµ mét qu¸ tr×nh tù x¶y ra. BiÕt nhiÖt ho¸ h¬i 1 mol níc láng b»ng 40587,80 J vµ biÕn thiªn entropi cña sù chuyÓn tr¹ng th¸i nµy b»ng 108,68 J/K.


G = H TS = 40587,80 T. 108,68 T¹i c©n b»ng H2O (l) ⇌ H2O (h) th× G = 0 nªn 40587,80 = 108,68.T

T = 373,46 K VËy muèn qu¸ tr×nh tù x¶y ra th× T > 373,46 K30. Nitrosyl clorua lµ mét chÊt rÊt ®éc, khi ®un nãng sÏ ph©n huû thµnh

nit¬ monoxit vµ clo.a) H·y viÕt ph¬ng tr×nh cho ph¶n øng nµyb) TÝnh Kp cña ph¶n øng ë 298K(theo atm vµ theo Pa). Cho:

Nitrosyl clorua Nit¬ monoxit Cl2Ho

298 (kJ/mol) 51,71 90,25 ?S0

298

(J/K.mol)

264 211 223

c) TÝnh gÇn ®óng Kp cña ph¶n øng ë 475K a) 2NOCl ⇌ 2NO + Cl2.b) H»ng sè c©n b»ng nhiÖt ®éng lùc häc ®îc tÝnh theo ph¬ng tr×nh G =

RTlnKTrong ®ã 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

vµ ln K = = 17 Kp = 3,98. 108 atm vµ Kp =

4,04. 103 Pa c) TÝnh gÇn ®óng:

ln = lnKp(475K) = + lnKp(298)

ln Kp (475) = 5,545 Kp = 4,32. 10 3 atm hay Kp = 437Pa 31. Cho thªm mét lîng d axit clohi®ric lo·ng vµo mét dung dÞch lo·ng chøa

0,00210 mol KOH. Trong ph¶n øng x¶y ra cã mét lîng nhiÖt 117,3 J ®îc gi¶i phãng ra.

a) H·y tÝnh nhiÖt ph¶n øng ®èi víi qu¸ tr×nh tù ph©n ly cña níc.b) ThÝ nghiÖm ®îc lÆp l¹i víi dung dÞch amoni¨c. Ngêi ta cho mét lîng d axit clohidric lo·ng vµo 200 ml dung dÞch amoniac 0,0100 mol/L. ph¶n øng gi¶i phãng 83,4 J. H·y tÝnh nhiÖt ph¶n øng cña qu¸ tr×nh NH3(níc) + H2O(níc) NH (níc) + OH (níc) .

trong ®ã gi¶ thiÕt r»ng ë thÝ nghiÖm nµy toµn bé mÉu thö amoniac tån t¹i díi d¹ng NH3.

c) H·y tÝnh nhiÖt ph¶n øng ®èi víi qu¸ tr×nh: NH3(níc) + H2O(níc) NH (níc) + OH (níc) .

trong ®ã lu ý r»ng ë thÝ nghiÖm trªn mét phÇn amoniac ®· tù ph©n ly. Kb

= 1,77. 105 mol/L


a) §èi víi ph¶n øng OH + H3O+ ⇌ 2H2O cã H = = 55,9 kJ/mol

VËy NhiÖt ph¶n øng cña qu¸ tr×nh tù ph©n ly cña H2O = 55,9 kJ/molb) Ta cã NH3 + H2O NH + OH . H = x (1)

OH + H3O+ ⇌ 2H2O H = 55,9 kJ/mol

(2)

Tæ hîp ®îc: NH3 + H3O+ NH + H2O H = = 41,7

kJ/mol VËy : x + ( 55,9) = 41,7 H = x = 14,2 kJ/mol

c) Theo (1): Kb = = 1,77. 105. c(NH ) = 4,12. 104 mol/L

VËy phÇn tù ph©n ly = = 0,0412 mol tån t¹i díi d¹ng NH vµ cßn

0,9588 mol vÉn tån t¹i díi d¹ng NH3. T¬ng tù phÇn (b) tÝnh ®îc 0,9588y + ( 55,9) = 41,7 y = 14,8 kJ/mol

32. H»ng sè c©n b»ng (Kc ) cña mét ph¶n øng kÕt hîp A (k) + B (k) ⇌ AB (k)

ë 250C lµ 1,8. 103 L/mol vµ ë 400C lµ 3,45.103 L/mol .a) Gi¶ sö Ho kh«ng phô thuéc nhiÖt ®é, h·y tÝnh Ho

vµ So.b) H·y tÝnh çc h»ng sè c©n b»ng Kp vµ Kx t¹i 298,15 K; ¸p suÊt toµn phÇn lµ

1 atm

a) Víi ln = ln =

TÝnh ®îc H = 33,67 kJ/mol Víi G = H T. S = RTlnK (33,67 103 ) T2. S = 8,314 T2. ln

3,45. 103.

S = = 175,25 J/K.mol

b) V× Kp = Kc.(RT) n

víi n = 1 nªn Kp = = 0,726 atm1

.

Kp = Kx. (P) n

víi n = 1 nªn Kx = 0,726 1 = 0,72633. MÆc dï iod kh«ng dÔ tan trong níc nguyªn chÊt, nã cã thÓ hoµ tan trong

níc cã chøa ion I (dd): I2 (dd) + I (dd) ⇌ I (dd)

H»ng sè c©n b»ng cña ph¶n øng nµy ®îc ®o nh lµ mét hµm nhiÖt ®é víi çc kÕt qu¶ sau:

NhiÖt ®é (0C ) 15,2 25,0 34,9H»ng sè c©n b»ng 840 690 530

H·y íc lîng Ho cña ph¶n øng nµy.


Víi ln = ; chän 2 gi¸ trÞ bÊt kú cña K t¹i 2 nhiÖt ®é kh¸c

nhau.

VÝ dô: 15,20C (288,4 K) vµ 34,90C (308,1 K)

Víi ln = H = 1,72. 104 J = 17,2 kJ

34. Diliti lµ mét chÊt thiÕt yÕu cho hÖ thèng ®Èy cña tµu kh«ng gian “ Enterprise”. Diliti ®îc t¹o thµnh do sù kÕt nèi 2 nguyªn tö Liti ë pha khÝ: Li (k) + Li (k) ⇌ Li2 (k) (1)

Cho biÕt: Ho298 hãa h¬i (Li(k)) = 159,4 kJ/mol ; N¨ng lîng liªn kÕt (Li (k)) =

129,8 kJ/mol

N¨ng lîng ion hãa (Li(k)) = 5,392 eV; N¨ng lîng ion ho¸ (Li2 (k)) = 5,113 eV

( 1eV = 96,486 kJ/mol )

a) H·y tÝnh Ho298 hãa h¬i (Li2 (k)) vµ N¨ng lîng liªn kÕt (Li2 (k))

b) Nhµ hãa häc chØ huy lß plasma xo¾n trªn tµu Enterprise ®ang thö nghiÖm ho¹t ®éng cña hÖ thèng. «ng ta n¹p 122,045 g Liti nguyªn chÊt vµo buång ph¶n øng trèng. Buång ph¶n øng cã thÓ tÝch 5,9474 x 105 m3, vµ ®îc duy tr× t¹i nhiÖt ®é ho¹t ®éng lµ 610,25 K. Mét thiÕt bÞ ®o ¸p suÊt rÊt nh¹y cho thÊy ¸p suÊt trong buång æn ®Þnh t¹i 9,462 x 104 Toor (1Toor = 0,133322 kPa); ph©n tÝch b»ng ph¬ng ph¸p quang phæ cña mÆt trong cña buång ph¶n øng cho thÊy toµn bé Liti ®· ho¸ h¬i. (Buång ph¶n øng lµm b»ng hîp kim durani cã ¸p suÊt h¬i b»ng kh«ng t¹i 610,25 K.) TÝnh ¸p suÊt riªng cña h¬i Liti vµ diLiti trong buång ph¶n øng . TÝnh h»ng sè c©n b»ng, Kc cña ph¶n øng (1) t¹i nhiÖt ®é nµy? NTK cña Li = 6,941 g/mol.

* N¹p 122,045 gam Li vµo buång (cã ¸p suÊt h¬i b»ng 0) cã thÓ tÝch 5,9474. 105 m3 ë 610,25 K; toµn bé Li trong buång ®· hãa h¬i cho thÊy ¸p suÊt trong buång lµ 1,26. 104 kPa .

a) Theo gi¶ thiÕt: Li (r) Li (k) Hhh (Li) = 159,4

Li+ (k) + Li (k) Li (k) E (Li ) = 129,8 Li (k) e Li+ (k) I = 5,932

96,486 Li2 (k) e Li (k) I’ = 5,113

96,486 §Ó t×m n¨ng lîng cña qu¸ tr×nh 2Li (r) Li2 (k) Hhh (Li2 ) ta tæ hîp: 2Li (r) 2Li (k)

Li+ (k) + Li (k) Li (k) Li (k) e Li+ (k) Li (k) + e Li2 (k)


Khi ®ã : Hhh (Li2) = 2Hhh (Li) E + I I’ = (2 159,4) 129,8 + (5,392 5,113) 96,486

= 216,0 kJ/mol §Ó t×m n¨ng lîng cña qu¸ tr×nh Li2 (k) 2Li (k) E’ (Li2 ) ta tæ hîp Li2 (k) 2Li (r)

2Li (r) 2Li (k)Khi ®ã : E’ (Li2 ) = Hhh (Li2 ) + 2Hhh (Li) = (2 159,4) 216,0 = 102,8

kJ/mol

b) Sè mol Li = = 17,583 mol

Theo PV = nRT ta cã P dù ®o¸n = = 0,15 Pa

Theo c©n b»ng Li (k) + Li (k) ⇌ Li2 (k) . P riªng phÇn cña Li2 = P dù ®o¸n P ®o ®îc

P riªng phÇn cña Li2 = 0,15 0,126 = 0,024 Pa vµ P riªng phÇn cña Li = 0,126 0,024 = 0,102 Pa

* Do nång ®é = = nªn [Li2] = = 4,73. 109 mol/L

vµ [Li] = = 2,01. 108 mol/L

Kc = = = 1,156. 107.

35. Amoni hidrosunfua lµ mét chÊt kh«ng bÒn, dÔ ph©n huû thµnh NH3 (k) vµ H2S (k). Cho biÕt:

Hîp chÊt H0 (kJ/mol) S0 (J/K.mol)NH4HS (r) 156,9 113,4

NH3(k) 45.9 192,6H2S (k) 20,4 205,6

a) H·y tÝnh Ho298 ,So

298 vµ Go298 cña ph¶n øng trªn

b) H·y tÝnh h»ng sè c©n b»ng Kp t¹i 250C cña ph¶n øng trªnc) H·y tÝnh h»ng sè c©n b»ng Kp t¹i 350C cña ph¶n øng trªn, gi¶ thiÕt H0 vµ

S0 kh«ng phô thuéc nhiÖt ®é.d) Gi¶ sö cho 1,00 mol NH4HS (r) vµo mét b×nh trèng 25,00 L. H·y tÝnh ¸p

suÊt toµn phÇn trong b×nh chøa nÕu ph¶n øng ph©n huû ®¹t c©n b»ng t¹i 250C. Bá qua thÓ tÝch cña NH4HS (r). NÕu dung tÝch b×nh chøa lµ 100,00L, h·y tÝnh l¹i ¸p suÊt toµn phÇn trong thÝ nghiÖm trªn.

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 Kp = Ka = 0,1008 atm2.c) T¬ng tù t¹i 350C, G0 = H0 T. S0 = 2839 J/mol nªn Ka = 0,3302 vµ Kp =

0,3302 atm2.d) Do P (toµn phÇn) = P (NH3) + P (H2S) P (NH3) = P (H2S) = 0,5P (toµn

phÇn) Kp = [0,5P (toµn phÇn)]2 = 0,1008 P (toµn phÇn) = 0,635 atm

sè mol khÝ = = = 0,64 mol sè mol NH4HS = 1

0,50,64= 0,68

* NÕu dung tÝch b×nh 100 L th× sè mol khÝ = = 2,56 mol

sè mol NH4HS = 1 0,5 2,56 = 0,28 kh«ng cßn chÊt r¾n

Khi ®ã 1 mol chÊt r¾n chuyÓn hÕt thµnh 2 mol chÊt khÝ nªn

P (toµn phÇn) = = = 0,5 atm

36. Cho çc sè liÖu sau:H3PO4(d

d)H2PO (dd

)HPO (dd

)PO (dd) H2O

(láng)H0

(kJ/mol) 1288 1296 1292 1277 56

S0

(J/K.mol)158 90 33 220 81

a) TÝnh H0 vµ G0 cña çc ph¶n øng trung hoµ tõng nÊc H3PO4 b»ng kiÒm HnPO + OH Hn1PO + H2Ob) TÝnh h»ng sè ®iÖn ly cña H3PO4 ë 250C theo çc sè liÖu trªnc) TÝnh thÓ tÝch cña nh÷ng dung dÞch 0,1 mol/L cña axit vµ cña kiÒm mµ

khi trén chóng víi nhau th× thu ®îc 25 ml dung dÞch vµ ph¸t ra mét lîng nhiÖt lµ 90 J.

a) H0 vµ S0 cña H+ ®Òu b»ng 0: H H = 56 kJ/mol

H = H H 56 ; S = S S + 81

Theo G0 = H0 T. S0 cã * H = 1296 + ( 56) ( 1288) = 64 kJ/mol ; S = 90 + 81 158 = 13

J/mol.K G = 64 298,15 13. 10 3 = 67,9 kJ/mol

* H = 1292 + ( 56) ( 1296) = 52 kJ/mol ; S = 33 + 81 90 = 42 J/mol.K

G = 52 298,15 ( 42. 10 3 ) = 39,5 kJ/mol

* H = 1277 + ( 56) ( 1292) = 41 kJ/mol ; S = 220 + 81 ( 33) = 106 J/mol.K


G = 41 298,15 ( 106. 10 3 ) = 9,4 kJ/mol

b) G = 56 298,15 (81.10 3) = 80,15 kJ/mol

Theo G0 = RT.ln K ln K =

Tæ hîp H3PO4 + OH ⇌ H2PO + H2O G

H2O ⇌ OH + H+ H

Cho H3PO4 ⇌ H+ + H2PO G = G H = 67,9 ( 80,15)= 12,25

kJ/mol

ln Ka1 = = 4,944 Ka1 =

7,9. 10 3.T¬ng tù H2PO ⇌ H+ + HPO G = 40,5 kJ/mol ; Ka2 = 8,0.

10 8. HPO ⇌ H+ + PO G = 70,5 kJ/mol ; Ka3 = 4,4.

10 13.c) Sè mol H3PO4 = 0,1V1 ; OH = 0,1V2.* NÕu t¹o hçn hîp 2 muèi axit : 64 0,1V1+ (0,1V2 0,1V1) 52 = 0,09 vµ

V1 + V2 = 0,025 Gi¶i pt cho V2 = 0,015 L ; V1 = 0,01 L* NÕu t¹o hçn hîp muèi axit vµ muèi trung hßa: 52 0,1V1 + (0,1V2 0,1V1) 41 = 0,09 V2 = 0,0175 L ; V1 =

0,0071 L37. Cho çc sè liÖu sau:

C2H5OH (h) C2H4 (k) H2O (h)

G (kJ/mol) 168,6 68,12 228,59

S (J/mol. K) 282,0 219,45 188,72

Víi ph¶n øng : C2H4 (k) + H2O (h) ⇌ C2H5OH (h)a) Hái ë ®iÒu kiÖn chuÈn vµ 250C ph¶n øng x¶y ra theo chiÒu nµo?b) Ph¶n øng táa nhiÖt hay thu nhiÖt? a) G = 168,6 [68,2 + ( 228,9)] = 8,13 kJ < 0 nªn ph¶n øng theo

chiÒu thuËn.b) H = G + T. S

S = 282,0 (188,72 + 219,45) = 126,17 J/ K

H = 8,13. 103 + (126,17 298) = 45728,66 J < 0 ph¶n øng táa nhiÖt.

38. Cho çc sè liÖu sau ë 270C:NH4COONH2 (r) CO2 (k) NH3 (k)

H (kJ/mol) 645,2 393,5 46,20


G (kJ/mol) 458,0 394,4 16,64

Víi ph¶n øng : NH4COONH2 (r) ⇌ CO2 (k) + 2 NH3 (k)a) Hái ë ®iÒu kiÖn chuÈn vµ 270C ph¶n øng x¶y ra theo chiÒu nµo?b) NÕu coi H0 vµ S0 kh«ng ®æi ®èi víi T th× b¾t ®Çu ë nhiÖt ®é nµo

ph¶n øng ë ®iÒu kiÖn chuÈn x¶y ra theo chiÒu ngîc víi chiÒu ph¶n øng ë 270C ?

a) G = ( 394,4) + ( 16,64 2) ( 458,0) = 30,32 kJ > 0Theo G = A + PV hay G = A + PV = A + n.RT víi n = 3th× A = 30,32. 103 3 8,314 300 = 22837,4 J > 0 nªn ph¶n øng x¶y

ra theo chiÒu nghÞch.b) H = ( 393,5) + ( 46,2 2) ( 645,2) = 159,3 kJ

S = = = 429,93 J/K mµ U0 = H0 nRT

U = 159300 3 8,314 300 = 151817,4 J

§Ó ph¶n øng x¶y ra theo chiÒu ngîc víi chiÒu ë 270C th× A0 = U0 TS0 ph¶i < 0

A0 = 151817,4 T 429,93 < 0 T > 353,12 K tøc lµ ë 800C th× ph¶n øng ®æi chiÒu.

Documents

Boi Duong HSG Nhiet Dong Hoc