Bài tập hóa lý có lời giải và ngân hàng câu hỏi trắc nghiệm I & II

Bài tập hóa lý có lời giải và ngân hàng câu hỏi trắc nghiệm I & II

MỤC LỤC

Chương 1: Nguyên lý I nhiệt động học

Chương 2: Nguyên lý II nhiệt động học

Chương 3: Cân bằng hóa học

Chương 4: Cân bằng pha

Chương 5: Dung dịch và cân bằng dung dịch - hơi

Chương 6: Cân bằng giữa dung dịch lỏng và pha rắn

Chương 7: Điện hóa học

Chương 8: Động hóa học

Chương 9: Hấp phụ và hóa keo

Ngân hàng câu hỏi môn học hóa lý

CHƯƠNG 1:

NGUYÊN LÝ I NHIỆT ĐỘNG HỌC 1.1 Bài tập có lời giải chi tiết:

Câu 1: Tính biến thiên nội năng khi làm bay hơi 10g nước ở

200C Chấp nhận hơi nước như khí lý tưởng và bỏ qua thể tích nước lỏng Nhiệt hóa hơi của nước ở 200C bằng 2451,824 J/g

U = Q – A = - 224021 (cal)

Câu 3: Cho phản ứng xảy ra ở áp suất không đổi:

2H2 + CO = CH3OH(k) nhiệt tạo thành tiêu chuẩn ở 298K của CO và CH3OH(k) bằng -110,5 và -201,2 kJ/mol Nhiệt dung mol đẳng áp của các chất

là một hàm của nhiệt độ:

Cp (H2) = 27,28 + 3,26.10-3T (J/mol.K)

Cp (CO) = 28,41 + 4,1.10-3T (J/mol.K)

Cp (CH3OH)k = 15,28 + 105,2.10-3T (J/mol.K) Tính ΔH0 của phản ứng ở 298 và 500K?





298 p

0 298

0

500 ΔH ΔC dTΔH

dTT94,58.1067,69

1

2 T

2730,08244

100

0,2.101

273.ln8,314

PVn.Cp 2 1

1000,2.10

10,082

2730,08244

1000,2.10

Ta có:

1

1 2

2

T

PT

P 

1

2TP

và H khi một mol khí này thực hiện các quá trình sau đây:

a Dãn nở thuận nghịch đẳng áp ở áp suất 1atm từ 20dm3

T

p p

v v

5,0ln298314,81P

PnRTlnA

Q

2

1 T

3P

PnRTlnA

Q

2

1 T

U = 0

Câu 8: Cho phản ứng: 1/2N2 + 1/2O2 = NO Ở 250C, 1atm

có H0298 = 90,37 kJ Xác định nhiệt phản ứng ở 558K, biết nhiệt dung mol đẳng áp của 1 mol N2, O2 và NO lần lượt là 29,12; 29,36 và 29,86 J.mol-1.K-1

0 298

857,7 J/g và thể tích hơi tại nhiệt độ sôi bằng 607 cm3/g (bỏ qua thể tích pha lỏng)

ĐS: 2,54 kJ

Câu 2: Tính ΔH và ΔU cho các quá trình sau đây:

a Một mol nước đông đặc ở 00C và 1 atm;

b Một mol nước sôi ở 1000C và 1 atm

Biết rằng nhiệt đông đặc và nhiệt hóa hơi của 1 mol nước bằng -6,01 kJ và 40,79 kJ, thể tích mol của nước đá và nước lỏng bằng 0,0195 và 0,0180 lit Chấp nhận hơi nước là khí lý tưởng

ĐS: a ΔH = ΔU = -6,01 kJ

b ΔH = 37,7 kJ; ΔU = 40,79 kJ

Câu 3: Nhiệt sinh của H2O(l) và của CO2 lần lượt là -285,8 và -393,5 kJ/mol ở 250C, 1 atm Cũng ở điều kiện này nhiệt đốt cháy của CH4 bằng -890,3 kJ/mol Tính nhiệt tạo thành của

CH4 từ các nguyên tố ở điều kiện đẳng áp và đẳng tích

Câu 7: Cho 100 gam khí nitơ ở điều kiện chuẩn (1atm, 250C),

CP(N2) = 3,262 cal/mol.K Tính giá trị của các đại lượng Q, A

và U trong các quá trình sau:

a Nén đẳng tích tới 1,5 atm

b Dãn nở đẳng áp tới thể tích gấp đôi thể tích ban

đầu

c Dãn nở đẳng nhiệt tới thể tích 200lít

d Dãn nở đoạn nhiệt tới thể tích 200lít

ĐS: a Qv = 2424 cal; b QP = 8786 cal, AP = 1937 cal

Xác định hàm số H0T = f(T) và tính H01000 của phản ứng?

ĐS: H0T = -18,22 – 15,36.10-3T + 8.10-6T2 (Kcal)

H0 = -25,58 Kcal 

CHƯƠNG 2:

NGUYÊN LÝ II NHIỆT ĐỘNG HỌC

2.1 Bài tập có lời giải chi tiết:

Câu 1: Tính biến thiên entropy khi đun nóng thuận nghịch 16kg O2 từ 273K đến 373K trong các điều kiện sau:

373 1,987.ln 2

5 32

16.10 T

dT C n

ΔS

3 T

373 1,987.ln 2

3 32

16.10 T

dT C n

ΔS

3 T

Giải:

Gọi T (K) là nhiệt độ của hệ sau khi trộn Giả sử hệ là cô lập

Ta có phương trình:

Nhiệt lượng tỏa ra = Nhiệt lượng thu vào

- Qtỏa = Qthu hay Q3 = Q1 + Q2

1g H 2 O (l) T(K)

10g H 2 O (l) 373K

λ ΔS

nc

nc

1   

1,117(J/K)T

dT4,181

ΔS

356,64 273

2   

1,875(J/K)T

dT4,1810

ΔS

356,64 373

3   

S = 0,467 (J/K)

Câu 3: Tính biến thiên entropy của quá trình nén đẳng nhiệt, thuận nghịch

a 1 mol oxy từ P1 = 0,001atm đến P2 = 0,01atm

b 1 mol mêtan từ P1 = 0,1 atm đến P2 = 1 atm

Trong hai trường hợp trên khí được xem là lý tưởng

Giải:

a 1,987.ln0, 1 4,575(cal/ K)

P

P nRln

ΔS

2

1  



Câu 4: Xác định biến thiên entropy của quá trình chuyển 2g nước lỏng ở 00C thành hơi ở 1200C dưới áp suất 1 atm Biết nhiệt hóa hơi của nước ở 1000

C là 2,255 (kJ/g), nhiệt dung mol của hơi nước Cp,h = 30,13 + 11,3.10-3T (J/mol.K) và nhiệt dung của nước lỏng là Cp,l = 75, 30 J/mol K

2ΔS

373 273

1    

12,09(J/K) 373

2255 2

ΔS2   

T

dTT11,3.1030,13

18

2ΔS

393 373

3 -

1     

S = 14,9 (J/K)

Câu 5: Một bình kín hai ngăn, ngăn thứ nhất có thể tích 0,1m3chứa oxi, ngăn thứ hai có thể tích 0,4 m3 chứa Nitơ Hai ngăn đều ở cùng một điều kiện nhiệt độ là 170C và áp suất 1,013.105 N/m2 Tính biến thiên entropy khi cho hai khí khuếch tán vào nhau

Với S1: biến thiên entropy của khí Oxy khi khuếch tán

S2: biến thiên entropy của khí Nitơ khi khuếch tán

K) 13,32(cal/

V

V nR.ln ΔS

1

2

)7,46(cal/KV

VnR.ln

298 2 1

p Q Q 75,24dT λ

)46272,69(J40629,6

298)75,24(373

Công của quá trình

 J3101,1373

8,3141

nRTV

P0A

p 2

1

T

λ T

dT C ΔS

ΔS

ΔS     

125,8 J/K

373

40629,6 298

373 75,24ln  

Câu 1: Tính biến thiên entropy của quá trình đun nóng đẳng

áp 1 mol KBr từ 298 đến 500K, biết rằng trong khoảng nhiệt

độ đó: Cp(KBr) = 11,56 + 3,32.10-3T cal/mol

ĐS: 6,65 cal/mol.K

Câu 2: Tính biến thiên entropy của quá trình đun nóng 2 mol

Nitơ (được xem là lý tưởng) từ 300K đến 600K dưới áp suất

khí quyển trong 2 trường hợp:

a Đẳng áp

b Đẳng tích

Biết rằng nhiệt dung Cp của Nitơ trong khoảng nhiệt độ

300 - 600K được cho bằng phương trình: Cp = 27 + 6.10-3T

(J/mol.K)

ĐS: 41 J/K; 29,5 J/K

Câu 3: Hãy dự đoán dấu của S trong các phản ứng sau:

G

 = 130,90 kJ

Câu 6: Cho phản ứng: CO(k) + H2O(k) = CO2(k) + H2(k), có những giá trị biến thiên entanpy và biến thiên entropy tiêu chuẩn ở 300K và 1200K như sau:

Cp(CO) = 6,96 (cal /mol.K)

Cp(COCl2) = 14,51 (cal /mol.K)

c H0 = 26486,88 cal

Câu 9: Tính nhiệt lượng cần thiết để làm nóng chảy 90 gam nước đá ở 00C và sau đó nâng nhiệt độ lên 250C Cho biết nhiệt nóng chảy của nước đá ở 00C là 1434,6 cal/mol, nhiệt dung của nước lỏng phụ thuộc vào nhiệt độ theo hàm số: Cp = 7,20 + 2,7.10-3T (cal.mol-1.K-1)

Câu 11: Cho phản ứng và các số liệu sau:

FeO(r) + CO(k) = CO2(k) + Fe(r)

a Tính hiệu ứng nhiệt đẳng áp và đẳng tích của phản ứng ở 2980K?

b Tính hiệu ứng nhiệt đẳng áp và đẳng tích của phản ứng ở 10000K?

c Xét chiều phản ứng ở điều kiện tiêu chuẩn

d Xét chiều phản ứng ở 1000K xem entropy không thay đổi theo nhiệt độ

Cp(CO2) = 8,88 (cal /mol.K)

a Tính hiệu ứng nhiệt đẳng áp và đẳng tích của phản ứng ở 250C và 1atm

CHƯƠNG 3:

CÂN BẰNG HÓA HỌC

3.1 Bài tập có lời giải chi tiết:

Câu 1: Hằng số cân bằng của phản ứng:

CO(k) + H2O(h) CO2(k) + H2(k) ở 800K là 4,12

Đun hỗn hợp chứa 20% CO và 80% H2O (% khối lượng)

đến 800K Xác định lượng hydro sinh ra nếu dùng 1 kg nước

18

1000.x28250

x.n

n

.nnK

K

2 O

H CO

H CO n

Giải phương trình ta được: x = 8,55 (mol)

Vậy khối lượng H2 sinh ra: m = 17,1 (g)

Câu 2: Ở 2000C hằng số cân bằng Kp của phản ứng dehydro hóa rượu Isopropylic trong pha khí:

bằng 6,92.104 Pa Tính độ phân ly của rượu ở 2000C và dưới

áp suất 9,7.104Pa (Khi tính chấp nhận hỗn hợp khí tuân theo định luật khí lý tưởng)

Giải:

Gọi a là số mol ban đầu của CH3CHOHCH3

x là số mol CH3CHOHCH3 phân ly, ta có:

P.xa

x.xΣn

P.KK

Δn

cb i n

xa

0,97.x

2 2

Giải:

Gọi x là số mol H2 tham gia phản ứng:

H2 + I2 2HI

nK

2 I

H

2 HI n

2 2

Số mol HI tạo thành: nHI = 5,74 (mol)

Câu 4: Hằng số cân bằng của phản ứng:

PCl3(k) + Cl2(k) PCl5(k)

ở 500K là KP = 3 atm-1

a Tính độ phân ly của PCl5 ở 1atm và 8 atm

b Ở áp suất nào, độ phân ly là 10%

c Phải thêm bao nhiêu mol Cl2 vào 1mol PCl5 để độ phân

ly của PCl5 ở 8 atm là 10%

Giải:

1 a

α a n

P K K

2 2 Δn

i n P

Với n = 1, ni = a(1+)



3

1α1

1α

.P0,1

c Lượng Cl2 cần thêm vào

Gọi b là số mol Cl2 cần thêm vào:

PCl5(k) PCl3(k) + Cl2(k)

PK

80,9

0,1b

Xác định HSCB KP của phản ứng ở 3860C, biết rằng ở nhiệt

độ đó và áp suất 1 atm, khi cho một mol HCl tác dụng với 0,48 mol O2 thì khi cân bằng sẽ được 0,402 mol Cl2

Giải:

Gọi x là số mol O2 tham gia phản ứng

Tổng số mol lúc cân bằng: ni 1,48x; n = -1 Theo đề bài ta có: 2x = 0,402  x = 0,201 (mol)

P

n

P.K

2 2 P

n

P4x

1.x0,48

2x.2x

K     

  

   1,279 81,2

10,196

.0,279

0,402K

1 4

4 O H

4 H

1,255 1,315

1,255 P

P K

 5

4 4

O H

4 H

x3

xP

PK

0,082

22,863RT

P.Vn

0,45.P

PK

3

2 SO SO

.P P K

3

2 SO SO

 x2 + 0,6x - 0,2025 = 0

 x = 0,24 (atm)

Áp suất của hỗn hợp:

08 , 1 084 24 , 0 P

P P

CO + 2H2 = CH3OH(l) bằng -29,1 KJ/mol và áp suất hơi của metanol ở 250C bằng

2

.PP

1

P(2) OH CH 2

H CO

OH CH

.P P

P K

3 2

3 

Mặt khác: 0 P(2)

0 (2) P(2)

126168 298

8,314

29,1.10 exp

FeO(r) + H2 = Fe(r) + H2O(h) (3)

Ta có: 2pư (3) = pư (2) - pư (1)

K

18 P(1)

P(2) P(3)    

Giải:

Gọi x là mol H O thêm vào:

CuSO4.3H2O(r) CuSO4(r) + 3H2O(h)

Δn

i n p

10

1 V

RT 0,03

x

1 n

P K

x2980,082

x

2

x

2x

(a – x)

2

x

2 x

CF

V

V n

a 2 x n

.n n K

2 2

2

2 COF

CF CO n

0 1000 )

p(T

) p(T

T

1T

1R

ΔHK

Kln

1 2

320651273

112741

4

4,041,987ln

T

1T1K

KRlnΔH

1 2

) p(T

) p(T 0

12731,987

T

ΔGΔH

ΔS

0 1000

0 1000 0

Câu 12: Ở 1000K hằng số cân bằng của phản ứng:

C(gr) + CO2(k) 2CO(k)

là Kp =1,85 atm và hiệu ứng trung bình là 41130 cal Xác định thành phần pha khí ở cân bằng tại 1000K và 1200K biết áp suất tổng cộng là 1atm

2

CO

2 CO Ρ

x1

xK

Ρ,

Τ Ρ,

Τ

1Τ

1R

ΔΗK

Kln

1 2

11,987

411301,85

8,314

67,72.10RT

ΔGlnK

3 0

)21,12

)298(

21,1263670)

21,12(63670

ΔΗΚ

1400

18,314

63670K

6,55 Ρ,400 e 7,4.10 1,055.10

a Hãy xác định G0298 và Kp298 của phản ứng trên

b Ở 250C khi trộn 0,55 mol khí CH4 với 0,1 mol khí H2

trong bình chứa Ckc rắn (dư), thì phản ứng xảy ra theo

chiều nào nếu áp suất tổng cộng giữ không đổi ở 1 atm?

Giải thích

c Khí H2 được nén vào bình có chứa Ckc rắn dư ở điều

kiện áp suất 1 atm và nhiệt độ 298K Hãy xác định áp

suất riêng phần của CH4 khi cân bằng ở nhiệt độ áp suất

KP298 = 31,169 (atm-1)

0,55 0,1

1 0,1

0,55 n

P π

1 2

Δn

i n p

2 H

31,169P

P

Ta có P P 1 31,169P P 1 0

2 2 2

2 H H

0 298

0

T        Vậy ΔH 0 11,05T 4253,1

T    (cal)

15303,14253,1

100011,05

a Áp suất chung bằng 1atm

b Áp suất chung bằng 10 atm

ĐS: a 65,8% NO2; 34,2% N2O4

b 29,8% NO2; 70,2% N2O4

Câu 3: Đun 746g I2 với 16,2g H2 trong một bình kín có thể

tích 1000 lit đến 4200C thì cân bằng thu được 721g HI Nếu

thêm vào hỗn hợp đầu 1000g I2 và 5g H2 thì lượng HI tạo thành là bao nhiêu?

ĐS: 1582 g

Câu 4: Xác định hằng số cân bằng Kp của phản ứng sau ở 700K

SO2 + 1/2O2 = SO3Biết rằng ở 500K hằng số cân bằng Kp = 2,138.105 atm -1/2 và hiệu ứng nhiệt trung bình trong khoảng nhiệt độ 500  700K

S0298 240,35 240,82 210,25 237,42

ĐS: Kp= 5.1034

Câu 7: Ở 298K phản ứng: NO + 1/2º2 = NO2, có G0 = 34,82 (KJ) và H0 = -56,34 (KJ) Xác định hằng số cân bằng của phản ứng ở 298K và 598K

ĐS: a Kx= 8,33; b Kx = 8,39

Câu 9: Hằng số cân bằng của phản ứng:

PCl3(k) + Cl2(k) PCl5 (k) ở 500K là KP = 3 atm-1

a Tính độ phân ly của PCl5 ở 2 atm và 20 atm

b Ở áp suất nào, độ phân ly là 15%

ĐS: a 44,7%; 13%; b 14,48 atm

Câu 10: Cho phản ứng thủy phân este axetat etyl

CH3COOC2H5 + H2O CH3COOH + C2H5OH Nếu ban đầu số mol của este bằng số mol nước thì khi cân bằng có 1/3 lượng este bị thủy phân

a Xác định hằng số cân bằng của phản ứng thủy phân

b Tính số mol este bị thủy phân khi số mol nước lớn gấp 10 lần số mol este

c Tính tỷ lệ mol giữa nước và este để khi cân bằng 99% este bị thủy phân

ĐS: a Kn = 0,15; b 75,9%; c 393 lần

Câu 11: Cho phản ứng:

C2H4(k) + H2(k) C2H6(k) Lập công thức tính số mol của C2H6 trong hỗn hợp cân bằng theo số mol ban đầu của C2H4 là a, của H2 là b, hằng số cân bằng Kp và áp suất cân bằng của hệ là P

1 P.K

abPK 4

b a 2

b a

P P 2

ĐS: Kp = 69,3 atm-1

CHƯƠNG 4:

CÂN BẰNG PHA 4.1 Bài tập có lời giải chi tiết:

Câu 1: Ở 00C nhiệt nóng chảy của nước đá là 1434,6 cal/mol Thể tích riêng của nước đá và nước lỏng lần lượt là 1,098 và 1,001 ml/g Xác định hệ số ảnh hưởng của áp suất đến nhiệt

độ nóng chảy của nước đá và tính nhiệt độ nóng chảy của nước ở 4 atm

Giải

Áp dụng phương trình:

λ

VT

1434,6

1,746273

T = 273 + (-0,0081) x (4 - 1)

= 272,9757K = - 0,02430C

Câu 2: Tính nhiệt độ sôi của nước ở 2 atm, biết nhiệt hóa hơi của nó là 538,1 cal/g (coi nhiệt hóa hơi không thay đổi trong khỏang từ 1 atm đến 2 atm)

Giải:

Nhiệt hóa hơi:  = 538,1x18 = 9685,8 (cal/mol)

T

1T

1R

λP

Pln

1T

11,987

9685,81

2ln

Từ đó tính được: T = 394K = 1210C

Câu 3: Tính nhiệt nóng chảy của 1 mol diphenylamin nếu 1kg diphenylamin nóng chảy làm tăng thể tích lên 9,58.10-5m3 cho biết dT/dP = 2,67.10-7 K.m2/N Nhiệt độ nóng chảy của diphenylamin là 540C, khối lượng mol của chất này là 169

Giải:

Áp dụng công thức:

λ

VT

dP

dT 

3 7

5

19,83.102,67.10

9,58.101000

16954

lgP(mmHg)  Xác định nhiệt độ sôi và nhiệt hóa hơi của nó ở điều kiện thường

lg(760)  

 T = 297,4K

Vậy nhiệt độ sôi của axit HCN là 24,40

C

Lấy đạo hàm hai vế phương trình theo T, ta được:

2

T

1237dT

dlgP 

4,575.T

λdT

dlgP 

T

12374,575.T

λ    = 5659 (cal/mol)

Câu 5: Trộn 200g hỗn hợp gồm 3 chất A, B, C chứa 20% A, khi cân bằng hỗn hợp chia làm hai lớp

­ Lớp thứ nhất có khối lượng 60g và bao gồm 50% A và 20% B

Khối lượng của chất B trong lớp thứ 2:

mB2 = 80%140 = 112 (g)

Khối lượng của chất C trong lớp thứ 2

mC2 = 140 - 122 = 17 (g)

Điểm biểu điễn lớp 2: I2 (7,15%A, 80%B,12,85%C)

Câu 6: Khối lượng riêng của phenol dạng rắn và dạng lỏng lần lượt là 1,072 và 1,056 g/ml, nhiệt nóng chảy của phenol là 24,93 cal/g, nhiệt độ kết tinh của nó ở 1 atm là 410C Tính nhiệt độ nóng chảy của phenol ở 500 atm

Giải:

Áp dụng phương trình:

λ

VT

1

4,26.1041,3

24,93

0,014314

T = 314 + 4,26.10-3(500 - 1) = 316,13K = 43,130C

Câu 7: Ở áp suất thường, nhiệt độ sôi của nước và cloroform lần lượt là 1000C và 600C, nhiệt hóa hơi tương ứng là 12,0 và 7,0 kcal/mol Tính nhiệt độ mà ở đó 2 chất lỏng trên có cùng

áp suất?

Giải:

Gọi T là nhiệt độ mà tại đó 2 chất lỏng có cùng áp suất:

1T

1λ

2

2 1

17T

1373

112

Suy ra: T = 448,40K

4.2 Bài tập tự giải:

Câu 1: Xác định nhiệt độ hóa hơi của H2O ở 4 atm nếu ở

1000C nhiệt hóa hơi của nước bằng 2254,757 J/g

Câu 2: Xác định nhiệt độ sôi của benzoatetyl (C9H10O2) ở áp suất 200 mmHg biết rằng nhiệt độ sôi chuẩn của benzoatetyl

là 2130C và nhiệt hóa hơi bằng 44157,52 (J/mol)

ĐS: T = 433,10K

Câu 3: Nhiệt độ nóng chảy chuẩn của Bi là 2710C Ở điều kiện đó khối lượng riêng của Bi rắn và lỏng là 9,673 và 10 g/cm3 Mặt khác khi áp suất tăng lên 1 atm thì nhiệt độ nóng chảy giảm đi 0,00354K Tính nhiệt nóng chảy của Bi

ĐS: 11 kJ/mol

Câu 4: Tại 1270C HgI2 bị chuyển dạng thù hình từ dạng đỏ sang dạng vàng Nhiệt chuyển hóa là 1250 J/mol, V = 5,4

cm3.mol-1, dạng đỏ có tỷ trọng lớn hơn dạng vàng Xác định dT/dP tại 1270C

ĐS: -1,73.10-6 K/Pa