Bài 6 Hóa học về phản ứng cháy và nổ A/ Câu hỏi đầu bài Mở đầu trang 41 Chuyên đề Hóa 10 Quan sát các phản ứng trong Hình 6 1 và Hình 6 2, cho biết tốc độ của phản ứng nào lớn hơn? Trả lời Hình 6 1 Ph[.]
Bài 6: Hóa học phản ứng cháy nổ A/ Câu hỏi đầu Mở đầu trang 41 Chuyên đề Hóa 10: Quan sát phản ứng Hình 6.1 Hình 6.2, cho biết tốc độ phản ứng lớn hơn? Trả lời: Hình 6.1: Phản ứng cháy; Hình 6.2: Phản ứng nổ; Tốc độ phản ứng nổ pháo hoa lớn B/ Câu hỏi I Biến thiên enthalpy phản ứng cháy, nổ Câu hỏi trang 41 Chuyên đề Hóa 10: Có cách để tính biến thiên enthalpy phản ứng? Trả lời: Có hai cách tính biến thiên enthalpy phản ứng: Cách 1: Tính biến thiên enthalpy phản ứng theo enthalpy tạo thành Cách 2: Tính biến thiên enthalpy phản ứng theo lượng liên kết Câu hỏi trang 42 Chuyên đề Hóa 10: Nhắc lại cách tính biến thiên theo enthalpy phản ứng theo lượng liên kết Trả lời: Tính biến thiên enthalpy phản ứng theo lượng liên kết: Giả sử có phản ứng tổng quát: aA(g) + bB(g) → mM(g) + nN(g) r H0298 = a.Eb(A) + b.Eb(B) – m.Eb(M) – n.Eb(N) Trong Eb(A), Eb(B), Eb(M), Eb(N) tổng lượng liên kết tất liên kết phân tử A, B, M, N Luyện tập trang 42 Chuyên đề Hóa 10: Đốt cháy hoàn toàn gam (ở thể hơi) chất dãy CH4, CH3Cl, CH2Cl2, CHCl3, CCl4 tỏa kilôJun nhiệt lượng điều kiện chuẩn? Biết sản phẩm phản ứng CO2, H2O, HCl, Cl2 thể khí Năng lượng số liên kết cho Phụ lục Trả lời: CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(g) ∆r Ho298 = Eb(CH4) + 2.Eb(O2) – Eb(CO2) – 2.Eb(H2O) ∆r Ho298 = 4EC-H + 2.EO=O – 2.EC=O – 2.2.EO-H ∆r Ho298 = 4.414 + 2.498 – 2.736 – 2.2.464 = -676 kJ Đốt cháy mol CH4(g) tỏa 676 kJ nhiệt lượng ⇒ Đốt cháy gam (tương đương với 676 mol) CH4(g) tỏa 16 = 42,25 kJ nhiệt lượng 16 2CH3Cl(g) + 3O2(g) → 2CO2(g) + 2H2O(g) + 2HCl(g) ∆r Ho298 = 2.Eb(CH3Cl) + 3.Eb(O2) – 2.Eb(CO2) – 2.Eb(H2O) – 2.Eb(HCl) ∆r Ho298 = 2.(EC-Cl + 3.EC-H) + 3.EO=O – 2.2.EC=O – 2.2EO-H – 2.EH-Cl ∆r Ho298 = 2.(339 + 3.414) + 3.498 – 2.2.736 – 2.2.464 – 2.431 = -1006 kJ Đốt cháy mol CH3Cl(g) tỏa 1006 kJ nhiệt lượng ⇒ Đốt cháy gam = mol CH3Cl(g) tỏa 1006 = 9,96 kJ nhiệt lượng 50,5 50,5 2CH2Cl2(g) + 3O2(g) → 2CO2(g) + 2H2O(g) + 2Cl2(g) ∆r Ho298 = 2.Eb(CH2Cl2) + 3.Eb(O2) – 2.Eb(CO2) – 2.Eb(H2O) – 2.Eb(Cl2) ∆r Ho298 = 2.(2EC-Cl + 2EC-H) + 3.EO=O - 2.2.EC=O – 2.2EO-H – 2.ECl-Cl ∆r Ho298 = 2.(2.339 + 2.414) + 3.498 – 2.2.736 – 2.2.464 – 2.243 = -780 kJ Đốt cháy mol CH2Cl2(g) tỏa 780 kJ nhiệt lượng Đốt cháy gam = 780 1 mol CH2Cl2(g) tỏa = 4,59 kJ nhiệt lượng 85 85 4CHCl3(g) + 5O2(g) → 4CO2(g) + 2H2O(g) + 6Cl2(g) ∆r Ho298 = 4.Eb(CHCl3) + 5.Eb(O2) – 4.Eb(CO2) – 2.Eb(H2O) – 6.Eb(Cl2) ∆r Ho298 = 4.(3.EC-Cl + EC-H) + 5.EO=O - 4.2.EC=O – 2.2EO-H – 6.ECl-Cl ∆r Ho298 = 4.(3.339 + 414) + 5.498 – 4.2.736 – 2.2.464 – 6.243 = -988 kJ Đốt cháy mol CHCl3(g) tỏa 988 kJ nhiệt lượng ⇒ Đốt cháy gam = 988 1 mol CHCl3(g) tỏa = 2,07 kJ nhiệt 119,5 119,5 lượng CCl4(g) + O2(g) → CO2(g) + 2Cl2(g) ∆r Ho298 = Eb(CCl4) + Eb(O2) – Eb(CO2) – 2.Eb(Cl2) ∆r Ho298 = 4.EC-Cl + EO=O - 2.EC=O – 2.ECl-Cl ∆r Ho298 = 4.339 + 498 – 2.736 – 2.243 = -104 kJ Đốt cháy mol CCl4(g) tỏa 104 kJ nhiệt lượng Đốt cháy gam = 1 mol CCl4(g) tỏa 104 = 0,68 kJ nhiệt lượng 154 154 Luyện tập trang 42 Chuyên đề Hóa 10: So sánh mức độ mãnh liệt phản ứng đốt cháy chất Trả lời: Nhiệt lượng tỏa đốt cháy khối lượng chất tăng dần theo dãy: CCl4(g) (0,68 kJ) < CH3Cl(g) (2,07 kJ) < CH2Cl2 (g) (4,59 kJ) < CH3Cl (g) (9,96 kJ) < CH4 (42,25 kJ) Vậy độ mãnh liệt đốt chất tăng dần theo thứ tự: CCl4 < CHCl3 < CH2Cl2 < CH3Cl < CH4 Câu hỏi trang 42 Chuyên đề Hóa 10: Xác định nhiệt lượng (kJ) tỏa đốt cháy hoàn toàn gam chất CH4, C2H2 điều kiện chuẩn Biết sản phẩm thu thể khí Trả lời: Xác định nhiệt lượng tỏa đốt cháy hoàn toàn gam CH4: gam CH4 ứng với mol CH4 16 CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(g) r H0298 = -890,5 kJ Đốt cháy hoàn toàn mol CH4 tỏa 890,5 kJ nhiệt lượng ⇒ Đốt cháy hoàn toàn 1 mol CH4 tỏa 890,5 = 55,66 kJ nhiệt lượng 16 16 Xác định nhiệt lượng tỏa đốt cháy hoàn toàn gam C2H2: gam C2H2 ứng với C2H2(g) + mol C2H2 26 O2(g) → 2CO2(g) + H2O(g) r H0298 = -1300,2 kJ Đốt cháy hoàn toàn mol C2H2 tỏa 1300,2 kJ nhiệt lượng ⇒ Đốt cháy hoàn toàn 1 mol C2H2 tỏa 1300,2 = 50,01 kJ 26 26 Câu hỏi trang 44 Chuyên đề Hóa 10: Hãy tính ứng với gam muối phản ứng (1’), (2’), (3’) tỏa kilôJun nhiệt lượng Trả lời: Phân hủy mol KNO3(s) có mặt C tỏa 143,9 kJ nhiệt lượng ⇒ Phân hủy gam (hay mol) KNO3(s) có mặt C tỏa 101 143,9 = 0,71 kJ nhiệt lượng 101 Phân hủy mol KClO3(s) có mặt C tỏa 1258,1 kJ nhiệt lượng ⇒ Phân hủy gam (hay mol) KClO3(s) có mặt C tỏa 122,5 1258,1 = 5,14 kJ nhiệt lượng 122,5 Phân hủy mol KMnO4(s) có mặt C tỏa 419,1 kJ nhiệt lượng ⇒ Phân hủy gam = mol KMnO4(s) có mặt C tỏa 158 419,1 = 1,33 kJ nhiệt lượng 158 Vận dụng trang 44 Chuyên đề Hóa 10: Nêu thành phần đầu que diêm vỏ quẹt bao diêm; sở hóa học tạo lửa diêm Trả lời: - Thành phần đầu que diêm: antimony trisulphide (S6Sb4 S3Sb2) potassium chlorate (KClO3) - Thành phần vỏ quẹt bao diêm: bột ma sát, phosphorus đỏ keo thủy tinh lỏng - Cơ sở hóa học tạo lửa diêm: Khi ta quẹt que diêm vào bề mặt vỏ hộp Nhiệt phát ma sát biến phosphorus đỏ thành phosphorus trắng Phosphorus trắng chất không bền, dễ bốc cháy nhiệt độ phòng tiếp xúc với khơng khí Tia lửa sinh đốt cháy đầu que diêm KClO3 đầu que diêm bị nhiệt phân tạo oxi nhanh chóng antimony trisulphide (S6Sb4 S3Sb2) cháy Vận dụng trang 44 Chuyên đề Hóa 10: Việt Nam quốc gia chịu ảnh hưởng nặng nề chiến tranh để lại Một số hàng nghìn bom mìn, vật liệu nổ cịn sót lại khắp nước Em tìm hiểu trả lời câu hỏi: a) Có tỉnh thành bị nhiễm bom mìn? Tổng diện tích nhiễm bom mìn, vật liệu nổ nước bao nhiêu? Ơ nhiễm bom mìn vật liệu nổ gây nên thiệt hại nào? b) Hãy đề xuất hành động để làm giảm nguy thiệt hại gây vụ nổ bom mìn vật liệu nổ Trả lời: a) - Tất 63/63 tỉnh thành phố Việt Nam bị ô nhiễm bom mìn - Theo ước tính, số bom đạn cịn sót lại sau chiến tranh khoảng 800 000 tấn, làm ô nhiễm 20% diện tích đất đai tồn quốc - Thiệt hại nhiễm bom mìn vật liệu nổ gây nên: + Từ năm 1975 đến nay, bom mìn cịn sót lại làm 40 nghìn người bị chết, 60 nghìn người bị thương, phần lớn người lao động gia đình trẻ em + Chỉ tính riêng số tỉnh miền Trung (Quảng Bình, Bình Định, Nghệ An, Hà Tĩnh, Quảng Trị, Thừa Thiên Huế Quảng Ngãi) có 22.800 nạn nhân bom mìn, đó, 10.540 người chết 12.260 người bị thương b) Những hành động để làm giảm nguy thiệt hại gây vụ nổ bom mìn vật liệu nổ: - Tuyệt đối không tác động trực tiếp vào bom mìn vật liệu chưa nổ cưa đục bom mìn, mở tháo bom mìn, ném vật khác vào bom mìn, vận chuyển bom mìn, khơng đốt lửa vùng đất cịn nhiều bom mìn, khơng vào khu vực có cảnh báo nguy hiểm Nếu nhỡ vào phải thận trọng theo lối vào, đứng yên la to cho người khác biết để giúp đỡ - Không chơi đùa nơi cịn sót lại bom mìn hố bom, bụi rậm, quân cũ - Khi thấy vật lạ nghi bom mìn phải tránh xa báo cho quan chức - Không đứng xem người khác cưa đục, tháo dỡ bom mìn, khơng tham gia rà tìm bn bán phế liệu chiến tranh - Tuyên truyền, giáo dục phòng tránh tai nạn bom mìn cho người Vận dụng trang 44 Chuyên đề Hóa 10: Ngày 04 – – 2020 cảng biển thành phố Beirut, thủ đô Liban xảy hai vụ nổ liên tiếp Nguyên nhân gây bở vụ nổ 2750 ammonium nitrate (NH4NO3) Vụ nổ gây thiệt hại lớn người của: 207 người chất, khoảng 7500 người bị thương, khoảng 300 000 người nhà cửa, tổng thiệt hại lên đến 10 – 15 tỉ USD Giải thích loại đạm thơng thường ammonium nitrate lại phát nổ Từ đó, đề xuất cách phòng chống cháy nổ phân đạm lưu trữ nhà kho Trả lời: Trong điều kiện bảo quản bình thường khơng có nhiệt độ cao, ammonium nitrate ổn định, khó cháy khơng thể bị kích nổ Tuy nhiên, ammonium nitrate chất oxi hóa mạnh, kết hợp với chất dễ cháy, ammonium nitrate tạo chất nổ mạnh Vì lưu trữ ammonium nitrate nhà kho cần tránh xa chất dễ cháy tránh xa nguồn nhiệt II Sự thay đổi tốc độ phản ứng theo nồng độ oxygen Phản ứng cháy Câu hỏi trang 45 Chun đề Hóa 10: Giải thích nơi có điều kiện, người ta bơm khí nitrogen vào lốp xe tơ thay cho khơng khí Trả lời: Ở nơi có điều kiện, người ta bơm khí nitrogen vào lốp xe tơ thay cho khơng khí số ưu điểm sau: - Ít bị rị rỉ: Khơng khí khỏi lốp thông qua cấu trúc phân tử cao su bị kéo giãn bánh xe lăn Nguyên tử nitrogen to so với oxygen, bị rị rỉ, trì áp suất lốp ổn định, lâu xuống - Giảm hao mịn: Khơng khí thơng thường chứa nước làm rỉ sét bên bánh xe thân van, bơm nitơ giảm thiểu điều Vận dụng trang 46 Chuyên đề Hóa 10: Giải thích yếu tố nguy hiểm ba trường hợp sau: a) Ngủ phịng nhỏ kín b) Hít thở khu vực kín có đám cháy c) Đốt than phịng kín Cho biết thiếu khơng khí, than cháy sinh nhiều khí CO Trả lời: a) Ngủ phịng hẹp kín làm nồng độ oxygen khơng khí phịng dần giảm đi, người ngủ phịng có nguy bị thiếu oxygen Cơ thể thiếu oxygen khiến cho hoạt động hơ hấp q trình thể bị rối loạn, suy giảm chức b) Trong khu vực kín có đám cháy nồng độ oxygen giảm Nếu nồng độ oxygen khơng khí giảm xuống cịn 12% gây chóng mặt, đứng khơng vững …; hàm lượng oxygen khơng khí giảm xuống cịn 8% gây bất tỉnh, thiệt mạng khoảng – phút Ngoài ra, đám cháy cịn sinh nhiều khí độc, khiến người tử vong c) Khi thiếu không khí, than cháy sinh nhiều khí CO độc CO ngăn cản phân tử hemoglobin (Hb) máu nhận O2 Mặt khác CO ngăn cản HbO2 chuyển thành O2 để cung cấp O2 cho hoạt động thể Vì đốt than phịng kín gây ngộ độc CO tử vong Bài tập Bài tập trang 47 Chuyên đề Hóa 10: Hỗn hợp bột Al NH4ClO4 dùng làm nhiên liệu rắn cho tên lửa Hỗn hợp bột Al Fe2O3 dùng để hàn kim loại Phản ứng xảy sử dụng hỗn hợp bột sau: 3Al(s) + 3NH4ClO4(s) → Al2O3(s) + AlCl3(s) + 3NO(g) + 6H2O(g) (1) 2Al(s) + Fe2O3(s) → Al2O3(s) + 2Fe(l) (2) Các giá trị f H0298 (kJ mol-1) tra Phụ lục a) Bằng tính tốn cho biết: gam hỗn hợp bột (trộn theo tỉ lệ phản ứng) tỏa nhiều nhiệt Từ dự đoán phản ứng xảy mãnh liệt b) Có thể dùng hỗn hợp bột Al Fe2O3 làm nhiên liệu động tên lửa không? Trả lời: a) Xét phản ứng (1): ∆r Ho298 = f H0298 (Al2O3(s)) + f H0298 (AlCl3(s)) + f H0298 (NO(g)) + f H0298 (H2O(g)) - f H0298 (Al(s)) - f H0298 (NH4ClO4(s)) ∆r Ho298 = (-1675,7) + (-704,2) + 3.91,3 + 6.(-241,8) – 3.0 – 3.(-295,3) = -2670,9 kJ Đốt cháy mol Al(s) mol NH4ClO4(s) (hay mhh = 433,5 gam) tỏa 2670,9 kJ nhiệt lượng ⇒ Đốt cháy gam hỗn hợp Al NH4ClO4 tỏa 1.2670,9 6,16 kJ nhiệt lượng 433,5 Xét phản ứng (2): ∆r Ho298 = f H0298 (Al2O3(s)) + f H0298 (Fe(l)) – f H0298 (Al(s)) - f H0298 (Fe2O3(s)) ∆r Ho298 = (-1675,7) + 2.13,1 – 2.0 – (-824,2) = -825,24 kJ Đốt cháy hỗn hợp gồm mol Al(s) mol Fe2O3(s) (hay mhh = 214 gam) tỏa 825,24 kJ nhiệt lượng ⇒ Đốt cháy gam hỗn hợp tỏa 1.825, 24 = 3,86 kJ nhiệt lượng 214 Như ta thấy nhiệt lượng tỏa đốt cháy gam hỗn hợp Al(s) NH4ClO4(s) lớn ⇒ Phản ứng (1) xảy mãnh liệt Chú ý: Đề cho gam hỗn hợp xảy theo tỉ lệ phản ứng b) Nhiệt lượng tỏa đốt lượng hỗn hợp bột Al (s) Fe2O3 (s) nửa so với Al(s) NH4ClO4(s) nên không dùng Al Fe2O3 cho động tên lửa Bài tập trang 47 Chuyên đề Hóa 10: Hexachlorobenzene rắn (C6Cl6) chất độc hại với người nên bảo quản kĩ lưỡng Nếu xảy hỏa hoạn nhà kho có chứa C6Cl6 chất dàng bị tiêu hủy phản ứng cháy với oxygen hay khơng? Hãy dự đốn cách tính biến thiên enthalpy phản ứng Biết phản ứng cháy sinh CO2 Cl2 Trả lời: C6Cl6(s) + 6O2(g) → 6CO2(g) + 3Cl2(g) ∆r Ho298 = f H0298 (CO2(g)) + f H0298 (Cl2(g)) - f H0298 (C6Cl6(s)) – f H0298 (O2(g)) ∆r Ho298 = 6.(-393,5) + 3.0 – (-127,6) – 6.0 = -2233,4 kJ Biến thiên enthalpy phản ứng âm ⇒ Nếu xảy hỏa hoạn nhà kho có chứa C6Cl6 chất dễ dàng bị tiêu hủy phản ứng cháy với oxygen Bài tập trang 47 Chuyên đề Hóa 10: Cho phản ứng đốt cháy hồn tồn khí propane: C3H8(g) + 5O2(g) → 3CO2(g) + 4H2O(g) Tốc độ phản ứng thay đổi nồng độ oxygen khơng khí giảm từ 21% xuống 15% (theo thể tích)? Các yếu tố khác coi khơng đổi Trả lời: Biểu thức tốc độ phản ứng: v = k CC H C5O Gọi nồng độ ban đầu chất: CC3H8 = x M; CO2 = y M Khi ta có: vt = k.x.y5 (1) Nồng độ oxygen khơng khí giảm từ 21% xuống 15% (theo thể tích) tức giảm xuống 1,4 lần Biểu thức tốc độ phản ứng sau giảm nồng độ oxygen vs = k.x.( y ) (2) 1, Chia vế (2) cho (1) ta được: y ( )5 vs 1,4 = 0,19 vt y Vậy tốc độ phản ứng giảm 0,19 lần nồng độ oxygen khơng khí giảm từ 21% xuống 15% (theo thể tích) Bài tập trang 47 Chuyên đề Hóa 10: Cho phản ứng Hb với O2 phổi: Hb + O2 → HbO2 Giả sử lượng oxygen cung cấp cho thể phụ thuộc vào tốc độ phản ứng; tần số nhịp thở trung bình người 16 nhịp/ phút Hỏi nồng độ oxygen khơng khí giảm từ 21% xuống 18% (theo thể tích) tần số nhịp thở trung bình để đảm bảo lượng oxygen cung cấp cho thể không thay đổi? Trả lời: Hb + O2 → HbO2 Biểu thức tính tốc độ phản ứng: v = k CHb CO2 Từ biểu thức, tốc độ phản ứng tỉ lệ bậc với nồng độ O2 nên: v18% 18 = 0,86 v 21% 21 ⇒ Tốc độ phản ứng giảm 0,86 lần tốc độ ban đầu Như tần số nhịp thở phải tăng lên lần tần số ban đầu để đảm bảo lượng 0,86 oxygen cung cấp cho thể không đổi ⇒ Tần số nhịp thở 16 = 19 nhịp/phút 0,86 ... 3.Eb(O2) – 2.Eb(CO2) – 2.Eb(H2O) – 2.Eb(HCl) ∆r Ho298 = 2.(EC-Cl + 3.EC-H) + 3.EO=O – 2.2.EC=O – 2.2EO-H – 2.EH-Cl ∆r Ho298 = 2.(339 + 3.414) + 3.498 – 2.2.736 – 2.2.464 – 2.431 = -100 6 kJ Đốt... 4.Eb(CHCl3) + 5.Eb(O2) – 4.Eb(CO2) – 2.Eb(H2O) – 6.Eb(Cl2) ∆r Ho298 = 4.(3.EC-Cl + EC-H) + 5.EO=O - 4.2.EC=O – 2.2EO-H – 6.ECl-Cl ∆r Ho298 = 4.(3.339 + 414) + 5.498 – 4.2.736 – 2.2.464 – 6.243 = -988... Ho298 = Eb(CCl4) + Eb(O2) – Eb(CO2) – 2.Eb(Cl2) ∆r Ho298 = 4.EC-Cl + EO=O - 2.EC=O – 2.ECl-Cl ∆r Ho298 = 4.339 + 498 – 2.736 – 2.243 = -104 kJ Đốt cháy mol CCl4(g) tỏa 104 kJ nhiệt lượng Đốt cháy