Xây dựng hệ thống bài tập phần dung dịch và cân bằng hóa học bậc đại học

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI KHOA HÓA HỌC ====== ĐOÀN THỊ HẢI XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP PHẦN DUNG DỊCH VÀ CÂN BẰNG HÓA HỌC - BẬC ĐẠI HỌC KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Hóa lý Ngƣời hƣớng dẫn khoa học ThS NGUYỄN THẾ DUYẾN HÀ NỘI - 2015 Đại học sư phạm Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp LỜI CẢM ƠN Sau khoảng thời gian cố gắng tìm tòi, nghiên cứu, khóa luận tốt nghiệp với đề tài: “ Xây dựng hệ thống tập phần dung dịch cân hóa học – Bậc đại học ” hoàn thành Em xin gửi lòng biết ơn sâu sắc tới ThS Nguyễn Thế Duyến người quan tâm, động viên tận tình hướng dẫn em trình thực khóa luận Em xin chân thành cảm ơn thầy, cô giáo khoa hóa học Trường Đại Học Sư Phạm Hà Nội giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt trình học tập nghiên cứu Nhân dịp em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình bạn bè bên giúp đỡ, động viên em suốt trình học tập vừa qua Mặc dù cố gắng công việc hoàn thành khóa luận tránh khỏi thiếu sót Vì vậy, em mong nhận ý kiến đóng góp thầy cô bạn bè! Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 08 tháng 05 năm 2015 Sinh viên Đoàn Thị Hải Đoàn Thị Hải K37A - SP Hóa Đại học sư phạm Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp LỜI CAM ĐOAN Sau thời gian nghiên cứu tài liệu với hướng dẫn thầy giáo ThS Nguyễn Thế Duyến em hoàn thành khóa luận Em xin cam đoan khóa luận kết trình làm việc nghiêm túc với cố gắng nỗ lực thân hướng dẫn bảo tận tình thầy giáo ThS Nguyễn Thế Duyến Trong khóa luận em tham khảo số tài liệu ghi tài liệu tham khảo Hà Nội, ngày 08 tháng 05 năm 2015 Sinh viên Đoàn Thị Hải Đoàn Thị Hải K37A - SP Hóa Đại học sư phạm Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp DANH MỤC VIẾT TẮT TNKQ: Trắc nghiệm khách quan SV: sinh viên dd: dung dịch dm: dung môi nc: nóng chảy đ : đông đặc sp: sản phẩm pư: phản ứng bđ: ban đầu cb: cân đ/s: đáp số Đoàn Thị Hải K37A - SP Hóa Đại học sư phạm Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1.Tổng quan hệ thống tập hóa lý 1.1.1.Ý nghĩa hệ thống tập 1.1.2 Phân loại tập 1.1.3 Tác dụng tập hóa học 1.1.4 Vận dụng kiến thức để giải tập 1.1.5 Xu hướng phát triển tập hóa học 1.2 Hệ thống lý thuyết phần dung dịch 1.2.1 Một số khái niệm chung 1.2.2 Entanpi hòa tan chất 1.2.3 Các định luật dung dịch lỏng vô loãng 1.2.4 Áp suất bão hòa dung dịch lý tưởng Định luật Raoult 10 1.3 Hệ thống lý thuyết phần cân hóa học 11 1.3.1 Định nghĩa cân hóa học 11 1.3.2 Hằng số cân 11 1.3.3 Hằng số cân hệ dị thể 14 1.3.4 Sự chuyển dịch cân hóa học 14 1.3.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến cân hóa học 15 1.3.6 Nguyên lý chuyển dịch cân Le Chatelier 16 CHƢƠNG HỆ THỐNG BÀI TẬP PHẦN DUNG DỊCH 17 2.1 Dạng tập xác định thành phần dung dịch 17 2.2 Dạng tập liên quan đến nhiệt độ sôi dung dịch chất tan không bay 19 2.3 Dạng tập liên quan đến nhiệt độ đông đặc dung dịch chất tan không bay 22 Đoàn Thị Hải K37A - SP Hóa Khóa luận tốt nghiệp Đại học sư phạm Hà Nội 2.4 Dạng tập xác định áp suất thẩm thấu dung dịch 26 CHƢƠNG HỆ THỐNG BÀI TẬP PHẦN CÂN BẰNG HÓA HỌC 29 3.1 Dạng tập chuyển dịch cân 29 3.2 Dạng tập tính số cân Kp, Kc, Kn, Kx thành phần cân 34 3.3 Dạng tập tính hiệu ứng nhiệt phản ứng ( Ho); Go , So 44 KẾT LUẬN 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO 55 Đoàn Thị Hải K37A - SP Hóa Đại học Sư phạm Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Cuộc cách mạng khoa học kĩ thuật phát triển với thành tựu vĩ đại đưa nhân loại bước sang kỉ nguyên mới- kỉ nguyên kinh tế tri thức Việc trang bị kiến thức nhằm tạo người có đủ lực trình độ để nắm bắt khoa học kĩ thuật, đủ lĩnh để làm chủ vận mệnh đất nước vấn đề đặt lên hàng đầu quốc gia Bởi vậy, “ Nâng cao dân trí- Đào tạo nhân lực - Bồi dưỡng nhân tài” nhiệm vụ hàng đầu giáo dục đào tạo, việc đào tạo bồi dưỡng kiến thức cho sinh viên nhiệm vụ tất yếu trường đại học giảng viên Trong năm gần đây, Bộ Giáo dục Đào tạo khuyến khích sử dụng đa dạng phương pháp dạy học tích cực nhằm hoạt động hóa người học Muốn nguồn tập phải thật phong phú đa dạng Gần người ta vào nghiên cứu theo phương pháp thi trắc nghiệm khách quan (TNKQ) Phương pháp có độ tin cậy cao, kiểm tra lượng kiến thức lớn, chấm nhanh, đặc biệt đánh giá nhanh kết học tập Tuy vậy, với môn học có độ tư cao khả vận dụng kiến thức tổng hợp việc chuẩn bị tập TNKQ dường chưa thể đầy đủ, chưa có tính sáng tạo, nhạy bén phát triển tư Do vậy, hoàn cảnh trì phát triển hệ thống tập tự luận thiếu để lĩnh hội tiếp thu tri thức môn học Phần dung dịch cân hóa học phần quan trọng học phần Hóa lý, tập phần dung dịch cân hóa học phần thiếu đề thi Olympic đề thi tuyển sinh sau đại học Để giải tập phần đòi hỏi sinh viên phải biết vận dụng linh hoạt lý thuyết học nội dung chương bài, trình thực chất đòi hỏi người học phải có kĩ nhận thức tư định Hiện nay, có nhiều tài liệu [1-7] viết phần dung dịch cân hóa học chưa có tài liệu cập nhật hệ thống lại tập phần Đoàn Thị Hải K37A - SP Hóa Đại học Sư phạm Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp đề thi năm gần Nhận thức tầm quan trọng việc trì phát triển hệ thống tập xu phát triển chung giáo dục Việt Nam giới, đồng thời giúp sinh viên giải cách dễ dàng, khoa học tập phần dung dịch cân hóa học trình học tập kì thi, em chọn đề tài: “Xây dựng hệ thống tập phần dung dịch cân hóa – Bậc đại học” Mục đích, nhiệm vụ nghiên cứu đề tài 2.1 Mục đích nghiên cứu Xây dựng hệ thống tập phần dung dịch cân hóa học học phần nhiệt động lực học hóa học góp phần nâng cao hướng dạy học tích cực để phát triển lực tư duy, sáng tạo, độc lập người học 2.2 Nhiệm vụ nghiên cứu Tổng quan sở lí thuyết phần dung dịch cân hóa học Nghiên cứu xây dựng hệ thống tập phần dung dịch cân hóa học học phần nhiệt động lực học hóa học Nghiên cứu đưa cách giải Giả thuyết khoa học Việc xây dựng hệ thống tập phần dung dịch cân hóa học học phần nhiệt động lực học hóa học đóng vai trò quan trọng việc nâng cao chất lượng giáo dục trường đại học Để phát triển nâng cao lực nhận thức, tư sáng tạo, độc lập người học phải xây dựng hệ thống câu hỏi tập có chất lượng cao Phƣơng pháp nghiên cứu 4.1 Phƣơng pháp đọc sách tài liệu tham khảo 4.2 Phƣơng pháp chuyên gia Đoàn Thị Hải K37A - SP Hóa Đại học Sư phạm Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan hệ thống tập hóa lý 1.1.1 Ý nghĩa hệ thống tập Như biết, việc giảng dạy phải thích nghi với người học buộc người học tuân theo quy tắc có sẵn từ trước tới Do vậy, người học cần phải có tiếng nói vấn đề liên quan tới giáo dục Trong năm trở lại đây, lên vấn đề “ việc giảng dạy phải đảm bảo cho người học trở thành công dân có trách nhiệm hoạt động hiệu quả” Như vậy, mục đích việc học tập phát triển từ học để hiểu đến học để hành đến học để trở thành người tự chủ, sáng tạo, động hoạt động Vì vậy, việc học giải vấn đề học tập, thực tế đòi hỏi người phải có kiến thức phương pháp tư 1.1.2 Phân loại tập Dựa nội dung yêu cầu tập để phân loại tập hóa học thành dạng khác 1.1.3 Tác dụng tập hóa học  Tác dụng trí lực: - Bài tập hóa học có tác dụng làm xác, hiểu sâu sắc khái niệm định luật học - Giúp sinh viên động sáng tạo học tập, phát huy lực nhận thức tư duy, tăng trí thông minh phương tiện để người học vươn tới đỉnh cao tri thức - Là đường nối liền kiến thức thực tế lý thuyết tạo thể hoàn chỉnh thống biện chứng trình nghiên cứu Đào sâu, mở rộng hiểu biết cách sinh động, phong phú không làm nặng nề thêm Đoàn Thị Hải K37A - SP Hóa Đại học Sư phạm Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp khối lượng kiến thức cho người học Chỉ có vận dụng kiến thức vào việc giải tập, sinh viên nắm kiến thức sâu sắc - Là phương tiện để ôn tập, củng cố, hệ thống hóa, kiểm tra đánh giá việc nắm bắt kiến thức cách tốt (chủ động, sáng tạo) - Tạo điều kiện để phát triển tư cho người học: giải tập bắt buộc người học phải suy luận, quy nạp, diễn dịch thao tác tư vận dụng Trong thực tế học tập, có vấn đề buộc người học phải đào sâu suy nghĩ hiểu trọn vẹn Thông thường giải toán nên yêu cầu khuyến khích người học giải nhiều cách – tìm cách giải ngắn hay  Tác dụng giáo dục: - Bài tập hóa học có tác dụng giáo dục cho học sinh, sinh viên thông qua tập rèn luyện cho SV tính kiên nhẫn, trung thực học tập, tính sáng tạo xử lí vận dụng vấn đề học tập Mặt khác, qua việc giải tập rèn luyện cho em tính xác khoa học nâng cao hứng thú học môn - Các tập hóa học sử dụng phương tiện nghiên cứu tài liệu mới, có nội dung thực nghiệm có tác dụng rèn luyện tính tích cực, tự lực lĩnh hội tri thức tính cẩn thận, tuân thủ triệt để quy định khoa học, chống tác phong luộm thuộm, vi phạm nguyên tắc khoa học 1.1.4 Vận dụng kiến thức để giải tập Để giải tập người học phải biết vận dụng lý thuyết học nội dung chương bài, trình thực chất đòi hỏi người học phải có kĩ nhận thức tư định Hoạt động nhận thức phát triển tư sinh viên trình dạy học hóa học Nhận thức ba mặt đời sống tâm lí người (nhận thức, tình cảm, lí trí) Nó tiền Đoàn Thị Hải K37A - SP Hóa Đại học Sư phạm Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp người ta cho mol CaCO3 mol C vào bình chân không 22,4 lít, giữ 820oC Hãy tính thành phần hệ trạng thái cân Ở nhiệt độ 820oC phân hủy CaCO3 hoàn toàn thể tích bình bao nhiêu? Giải: Khi hai cân tồn ta có: K1 = = 0,2 ; K2 = Từ suy ra: =2 = 0,2 atm ; CaCO3(r) ⃗⃗⃗ = 0,63 atm CaO(r) + CO2(k); C(r) + CO2(k) ⃗⃗⃗ 2CO(k) Số mol bđ 0 x Số mol pư x x x y y 2y Số mol cb 1-x x x 1-y x-y 2y Biết áp suất riêng phần khí , tính số mol khí: PV = nRT x-y = = n= = 0,5 ; 2y = = = 0,16 x = 0,13 ; y = 0,08; Thành phần hệ trạng thái cân bằng: = 1-x = 0,87 (mol); nCaO = 0,13 (mol); = 0,05 (mol); nC = 0,92 (mol); nCO = 0,16 (mol); Khi CaCO3 phân hủy hoàn toàn : 1- x = x = 1, áp suất riêng phần khí giữ nguyên giá trị (vì K không đổi) Đối với CO: Đối với CO2: V = 2yRT V = (1-y)RT 0,63V = 2yRT 0,2V = (1-y)RT Giải hệ phương trình tìm V = 174 lít Bài 7: (Đề tuyển sinh sau ĐH năm 2006- ĐH QGHN) Đoàn Thị Hải 41 K37A - SP Hóa Đại học Sư phạm Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Ở 1020K xảy phản ứng: C(r) + CO2(k) ⃗⃗⃗ 2CO(k) có K1 = Fe(r) + CO2(k) ⃗⃗⃗ FeO(r) + CO(k) có K2 = 1,25 a) Tính áp suất riêng CO CO2 b) Người ta đưa mol Fe, mol C 1,2 mol CO2 vào bình chân tích 20 lít nhiệt độ 1020K Tính số mol cuả chất có hệ thời điểm cân bằng? Giải: a) K1 = = b) = = 1,25 = 3,2 (atm) ; C(r) + CO2(k) ⃗⃗⃗ t=0 tcb = ; K2 = = 2CO(k) ; = = 2,56 (atm) Fe(r) + CO2(k) ⃗⃗⃗ FeO(r) + CO(k) 1,2 1,2 0 x x 2x y y y y 1-x 1,2-x-y 2x+y 1-y 1,2-x-y y 2x+y Tổng số mol khí thời điểm cân bằng:∑ = 1,2 - x – y +2x + y = 1,2 + x Áp suất chung hệ tcb :Pcb = PCO +PCO2 = 3,2 + 2,56 = 5,76 (atm) Vậy ta có: 1,2 + x = = Với khí CO ta có: nCO = 2x + y = = 1,38 x = 0,18 (mol) = = 0,765 (mol) Vậy y = 0,765 – 2x = 0,405 mol = nFeO nC = 1-x = 0,82 (mol) nCO = 0,765 (mol) nFe = 1-y = 0,595 (mol) = 1,2 -x-y =0,615 (mol) Bài 8: (Đề tuyển sinh sau ĐH năm 2008- ĐH QGHN) Đoàn Thị Hải 42 K37A - SP Hóa Đại học Sư phạm Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Một lượng sắt(II) sunfat đốt nóng bình kín 929K, xảy phản ứng: 2FeSO4(r) ⃗⃗⃗ Fe2O3(r) + SO3(k) + SO2(k) ; (1) SO3(k) ⃗⃗⃗ SO2(k) + O2(k); (2) Sau cân thiết lập, áp suất chung bình 0,836 atm áp suất riêng oxi 0,0275 atm Tính Kp phản ứng trên? Đ/s: Kp(1) = 0,1604 ; Kp(2) = 0,2181 Bài 9[6]: Từ kiện sau: (J/mol.k) O2(k) Cl2(k) HCl(k) H2O(k) 205,03 222,9 186,7 188,7 0 -92,31 -241,83 (kJ/mol) Tính số cân phản ứng: 4HCl(k) + O2(k) ⃗⃗⃗ 2Cl2(k) + 2H2O(k) 298K Giả thiết phản ứng không phụ thuộc vào nhiệt độ, tính số cân phản ứng 698K Muốn tăng hiệu suất oxi hóa HCl nên tiến hành phản ứng điều kiện nào? Đ/s: KP = 1013,34 KP,698 = 101,8 hạ nhiệt độ, tăng áp suất,tăng nồng độ oxi Bài 10[6]: Ở nhiệt độ xác định áp suất atm độ phân li N2O4 thành NO2 11% 1.Tính số cân KP phản ứng 2.Độ phân li thay đổi áp suất giảm từ atm xuống tới 0,8 atm? Đoàn Thị Hải 43 K37A - SP Hóa Đại học Sư phạm Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp 3.Để cho độ phân li giảm xuống tới 8% phải nén hỗn hợp khí tới áp suất nào? Kết nhận có phù hợp với nguyên lí chuyển dịch cân Le Chatelier? Đ/s: KP = 0,049 tăng từ 11% lên 12,3% P= 1,9 atm; cân chuyển dịch sang trái Bài 11[6]: Cho phản ứng : N2O4 ⃗⃗⃗ 2NO2 25oC Hãy tính giá trị số cân KP, KC, KX, biết nhiệt độ giá trị lượng tự chuẩn NO2, N2O4 51,5 98,5 kJ/mol Đ/s: KP = 0,1625; KC = 6,546; KX = 0,1625 3.3 Dạng tập tính hiệu ứng nhiệt phản ứng ( Ho); Go , So Với dạng tập cần ý số công thức sau: + = + ln - T So ) = + So = Bài 1: a) 2HCl(k) ⃗⃗⃗ H2(k) + Cl2(k) (1) Hằng số cân Kp phản ứng nhiệt độ 1727oC 727oC 4,237.10-6 4,90.10-11 Tính phản ứng, coi số nhiệt độ b) Cho biết: 2HI(k) ⃗⃗⃗ H2(k) + I2(k) (2) Kp = 3,80.10-2 727oC Tính Kp phản ứng sau 727oC: 2HI(k) + Cl2(k) ⃗⃗⃗ 2HCl(k) + I2(k) (3) Giải: a) Để tính Đoàn Thị Hải từ kiện đầu ta sử dụng hệ thức: 44 K37A - SP Hóa Đại học Sư phạm Hà Nội ln Khóa luận tốt nghiệp ) = ln ) = = 189 kJ b) (3) = (2) – (1) (Kp(1) )-1 Kp(3) = Kp(2) Kp(3) = 3,80.10-2 = 7,76.108 Bài 2: ( Olympic hóa học quốc tế – 2000) Vào ngày 1/7/2000, đường hầm cầu nối Đan Mạch Thụy Điển thức mở cửa Nó bao gồm đường hầm từ Copenhagen đến đảo nhân tạo cầu từ đảo đến Malmo Thụy Điển Vật liệu dùng để xây dựng thép bêtông Bài đề cập đến việc sản xuất thoái hóa vật liệu Bêtông hình thành từ hỗn hợp ximăng, nước, cát đá nhỏ Ximăng chứa chủ yếu canxi silicat canxi aluminat sinh cách đun nóng nghiền nhỏ hỗn hợp đất sét đá vôi Bước việc sản xuất ximăng thêm lượng nhỏ thạch cao CaSO4.2H2O để làm tăng cường độ cứng bêtông Bước cuối nâng nhiệt độ lên nhận sản phẩm không mong muốn hemihydrat CaSO4.0,5H2O theo phản ứng CaSO4.2H2O CaSO4.0,5H2O + 1,5H2O Các giá trị nhiệt động cho bảng sau: biết p = 1,00 bar Hosinh (kJ/mol) So (J.K-1.mol-1) CaSO4.2H2O(r) -2021,0 194,0 CaSO4.0,5H2O(r) -1575,0 130,5 H2O(h) -241,8 188,6 R = 8,314 (J.mol-1.K-1) = 0,08314(bar.mol-1.K-1); 0oC = 273,15K Đoàn Thị Hải 45 K37A - SP Hóa Đại học Sư phạm Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Ho(kJ) cho phản ứng chuyển 1,00kg CaSO4.2H2O(r) thành 1.Tính CaSO4.0,5H2O(r) Phản ứng thu nhiệt hay tỏa nhiệt? 2.Tính áp suất cân (bar) nước bình kín chứa CaSO4.2H2O(r), CaSO4.0,5H2O(r), H2O(h) 25oC = 1,00 bar hệ câu Giả sử Ho, So 3.Tính nhiệt độ để số Giải: Ho = Ho(sp) - Ho(tham gia pư) = -1575,0 +1,5 ( -241,8) –(-2021,0) = 83,3 (kJ.mol-1) = m/M =1000/172,18 = 5,808 mol n Ho = 484 kJ > Vậy phản ứng thu nhiệt So = So(sp) - So(tham gia pư) = 130,5 + 1,5 188,6 - 194,0 = 219,4 (J.K-1.mol-1) Go = Ho -T So = 83,3.103 – 298 219,4 = 17886 (J.mol-1) Mà Go = -RTlnKp Kp = 7,35.10-4 = = 8,15.10-3 (bar) =1,00 bar Kp = Mà Go = Ho -T So = Go = -RTlnKp = 17886 = 83,3.103 – T.219,4 T = 380K (hay 107oC) Bài 3: (Đề tuyển sinh sau ĐH năm 2002- ĐH QGHN) a) SO3 đốt nóng lên đến 900K Với áp suất chung 1,306 atm người ta đo / = 2,58 Tính số cân hệ : SO3(k) ⃗⃗⃗ SO2(k) + 1/2O2(k) b)Cho cân : V2O5(r) + SO2(k) ⃗⃗⃗ V2O4(r) + SO3(k) Đoàn Thị Hải 46 (1) (2) K37A - SP Hóa Đại học Sư phạm Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Bằng thực nghiệm người ta xác định : T(K) 900 830 / -1,7 -1,812 log Tính Ho; Go 298oK Giải: a) SO3(k) ⃗⃗⃗ SO2(k) + 1/2O2(k) Ta có: / = 2,58 (1) = 2,58 = Pcb = 2,58 + + + = 1,036 + 1/2 = 4,08 = 1,036 { K900 = = = 0,15 b) V2O5(r) + SO2(k) ⃗⃗⃗ V2O4(r) + SO3(k) (2) = -RTlnKp = -2,303.RTlog.Kp = - 2,303 8,314 900 (-1,7) = 29,3 (kJ) = - 2,303 8,314 900 (-1,812) = 28,8 (kJ) So = Ho = = -7,1 (J/mol.K) + 900 = 29,3 + 900 (-7,1).10-3 = 22,9 (kJ) = Ho – 298 So = 22,9 – 298 (-7,1).10-3 = 28,8 (kJ) Bài 4: (Đề tuyển sinh sau ĐH năm 2007- ĐH QGHN) Trạng thái cân phản ứng (1) xác định kiện sau: C(gr) + CO2(k) ⃗⃗⃗ 2CO(k) (1) Đoàn Thị Hải 47 K37A - SP Hóa Đại học Sư phạm Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Nhiệt độ (oC) Áp suất chung %thể tích CO hỗn hợp 800 2,57 74,55 900 2,30 93,08 Biết 900oC, nhiệt tạo thành chuẩn CO2(k) -390,7 kJ số cân phản ứng (2) sau 1,25.10-16 : 2CO2(k) ⃗⃗⃗ 2CO(k) + O2(k) (2) a)Tính Ho phản ứng (1) 900oC (coi không đổi khoảng nhiệt độ trên) b)Tính Ho So phản ứng (2) 900oC Giải: a) C(gr) + CO2(k) ⃗⃗⃗ 2CO(k) (1) Kp = Pcb = PCO + ; % thể tích % áp suất: PCO = %V Pcb Ta có bảng sau: o K PCO 1073 1,916 0,654 5,613 1173 2,141 0,159 28,829 Từ biểu thức: ln ln KT ) = ) = b) C(r) +O2(k) ⃗⃗⃗ CO2(k) (3) = 171,226 (kJ) = -390,7 (kJ) (2) = (1) – (3) = = 171,226 – (- 390,7) = 561,926 (kJ) - Áp dụng biểu thức = - RTlnKp cho (2) 1173K = - 8,313 1173 ln(1,25.10-16) = 357,113 (kJ) = Đoàn Thị Hải = = 174,6 (J/K) 48 K37A - SP Hóa Đại học Sư phạm Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Bài 5: (Đề tuyển sinh sau ĐH năm 2009 - ĐH QGHN) Go(J) phụ thuộc vào nhiệt độ theo phương Cho phản ứng (1), (2) có trình tương ứng sau: 4Cu(r) + O2(k) ⃗⃗⃗ 2Cu2O(r) (1); = -333400 + 136,6T 2Cu2O(r) + O2(k) ⃗⃗⃗ 4CuO(r) (2); = -287400 + 232,6T a) Tính Ho Ho phản ứng đây: 2Cu(r) + O2(k) ⃗⃗⃗ 2CuO(r) b) Thiết lập biểu thức ln (3) = f(T) phản ứng (3) c) Cho 5,0 g CuO vào bình chân không dung tích lít, 1220K Tính số mol chất cân bằng, biết hệ xảy cân (2) Giải: a) Nhận thấy: (3) = nên = ( + ) = -310400 + 184,6 T = -310400 J; = - 184,6 (J/K) b) 2Cu(r) + O2(k) ⃗⃗⃗ 2CuO(r) (3) Kp(3) = = -RTln Kp(3) = ln ln = - ln = -37334,62T-1 + 22,2 = - ln Kp(3) = + c) 2Cu2O(r) + O2(k) ⃗⃗⃗ 4CuO(r) (2); nCuO = 5/80 = 0,0625 mol Tại T = 1220K ; ln =- Kp(2) = = -287400 + 232,6 1220 = -3628(J) = = 1,43 hay = 0,3577 = = 0,6993 (atm) Áp dụng biểu thức: PV = nRT Đoàn Thị Hải 49 K37A - SP Hóa Đại học Sư phạm Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp = =2 = 0,014 (mol) = 0,014 = 0,028 (mol) = 0,0625 – 0,028 = 0,065 (mol) nCuO = nCuO(bđ) - Bài 6: (Olympic hóa học trường ĐHVN lần thứ V, 2004- Bảng A) Trong công nghiệp người ta thường điều chế Zr phương pháp Kroll thep phản ứng sau: ZrCl4(k) + 2Mg(l) ⃗⃗⃗ 2MgCl2(l) + Zr(r) Phản ứng thực 800oC môi trường khí Agon (Ar) áp suất 1atm Các pha phản ứng không hòa lẫn vào nhau: 1) Thiết lập phương trình Go = f(T) cho phản ứng 2) Chứng minh phản ứng tự phát điều kiện công nghiệp 800oC áp suất ZrCl4 0,1 (atm) , entanpi thăng hoa Cho biết số liệu entanpi tạo thành , entanpi ,(tính kJ.mol-1) entropi So (đơn vị J.K-1.mol-1) bảng nóng chảy sau: Chất Tnc (K) Zr(r) Tth (K) ZrCl4(r) -980 Mg(r) MgCl2(r) So 39,0 106 604 181 923 32,68 -641 981 89,59 43 Coi Ho So phản ứng số khoảng nhiệt độ khảo sát Giải: Go = Ho - T So Ho = (MgCl2,l) + (MgCl2,l) = (Zr,r) - (MgCl2,r) + (ZrCl4,k) - (Mg,l) (MgCl2,l) = -641 + 43 = -598 (kJ.mol-1) Đoàn Thị Hải 50 K37A - SP Hóa Đại học Sư phạm Hà Nội (Zr,k) = Khóa luận tốt nghiệp (Zr,r) + (Zr,r) = - 980 + 106 = -874 (kJ.mol-1) (Mg,l) = (Mg,r) + (Mg,r) = + = (kJ.mol-1) So = (MgCl2,l) + (MgCl2,l) = (Zr,r) - (ZrCl4,k) - (Mg,l) (MgCl2,l) + = 133,42 (J.K-1.mol-1) = 89,59 + (ZrCl4,k) = (ZrCl4,r) + (Mg,r) + = 32,68 + (ZrCl4,k) = 356,5 (J.K-1.mol-1) = 181 + (Mg,l) = (MgCl2,r) (Mg,r) = 42,43 (J.K-1.mol-1) So = 2(133,42) +39,0 – 356,5 – 2(42,43) = -135,5 (J.K-1) Go = -340 + 0,1355T (kJ) Ho = (-598) + 874 – = -340 (kJ) G = Go + RTlnQp = -340 + 0,1355 1073 + 8,314.10-3 1073ln(1/0,10) = -174,07 kJ < : phản ứng tự phát Bài 7[6]: a) Hằng số cân 25oC biến thiên entanpi chuẩn phản ứng: NH4Cl(r) ⃗⃗⃗ NH3(k) + HCl(k) Có giá trị sau: KP = 10-6; Ho = 42,3 (kcal/mol) Giả thiết H không phụ thuộc vào nhiệt độ, tính nhiệt độ mà áp suất hệ đạt atm Đoàn Thị Hải 51 K37A - SP Hóa Đại học Sư phạm Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp b)Amoni nitrat phân hủy nhiệt độ thấp, nổ xảy phản ứng sau: NH4NO3(r) N2(k) + 2H2O(k) + 1/2O2(k) Phản ứng có KP = 1048 25oC Ho= -28,3 (kcal/mol) Tính So giải thích giá trị thu So Cho R = 1,987 (cal/mol.K) Đ/s: a) T2 = 360,77K hay 87,77oC b) So > 0; Từ phản ứng phân hủy NH4Cl(r) ta thấy 1mol NH4Cl rắn tạo 3,5 mol khí Điều dẫn tới nổ mạnh Bài 8[6]: Đioxit cacbon bị phân hủy nhiệt độ cao theo phản ứng sau: 2CO2 2CO + O2 Khi áp suất atm lượng % CO2 bị phân hủy 2,5.10-5 1000K 1,27.10-2 1400K Hãy tính biến thiên lượng tự chuẩn entanpi chuẩn 1000K Giả thiết khoảng nhiệt độ nói H phản ứng coi không đổi Đ/s: Go = 390,50 (kJ/mol); So = 172,876 (J/mol.K) Bài 9[6]: Sự phân hủy NaHCO3 phản ứng thuận nghịch : 2NaHCO3(r) ⃗⃗⃗ Na2CO3(r) + H2O(k) + CO2(k) Người ta đo áp suất khí tạo thành theo nhiệt độ kết sau: Nhiệt độ(oC) 30 50 70 90 100 110 Áp suất (mmHg) 30 120 414 771 1253 a) Xác định Ho So phản ứng b) Xác định nhiệt độ mà áp suất hệ atm (760 mmHg) c) Trong thí nghiệm người ta cho (g) NaHCO3 vào bình chân tích lít Trong thí nghiệm khác người ta cho (g) NaHCO3 vào bình giống Người ta đun nóng bình đến đạt áp suất atm Xác định thành phần hệ lúc cân Đ/s: a) Ho = 130806 J/mol; So = 340 (J/mol.K) Đoàn Thị Hải 52 K37A - SP Hóa Đại học Sư phạm Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp b) T = 372,1 K c) Thí nghiệm 1: NaHCO3 phân hủy hoàn toàn; Thí nghiệm 2: (còn lại) = 0,0269 (mol) Bài 10: (Đề tuyển sinh sau ĐH năm 2002 - ĐH QGHN) Cho cân bằng: 2Ag2O(r) ⃗⃗⃗ 4Ag(r) + O2(k) Bằng thực nghiệm người ta đo áp suất hệ : toC P (atm) 25 98 1,9.10-4 2,35.10-2 a) Thiết lập biểu thức Go = f(T), từ đánh giá đẳng nhiệt, đẳng áp chuẩn tạo thành Go Ag2O 25oC b) Cho 10-2 mol Ag2O vào bình chân không 98oC Tính áp suất lượng Ag2O lại lúc cân bằng, thể tích bình lít Đ/s: a) Go = 60657,4 – 132,3T; Go(Ag2O) = -1061(J/mol) b) Đoàn Thị Hải (còn lại) = 0,007 (mol) 53 K37A - SP Hóa Đại học Sư phạm Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp KẾT LUẬN Trong trình thực khóa luận, em tiến hành nghiên cứu nội dung sau đây: - Về phần dung dịch: Tìm hiểu hệ thống số công thức loại nồng độ, công thức tính nhiệt độ sôi nhiệt độ nóng chảy chất tan không bay hơi, định luật Raoult - Về phần cân bằng: Hệ thống lại biểu thức tính số cân mối liên hệ chúng, yếu tố ảnh hưởng đến cân nguyên lý chuyển dịch cân Le Chatelier - Sưu tầm xây dựng hệ thống tập phần dung dịch cân hóa học học phần nhiệt động lực học hóa học với dạng sau: Phần dung dịch: + Dạng 1: Dạng tập xác định thành phần dung dịch + Dạng 2: Dạng tập liên quan đến nhiệt độ sôi dung dịch chất tan không bay + Dạng 3: Dạng tập liên quan đến nhiệt độ đông dặc dung dịch chất tan không bay + Dạng 4: Dạng tập xác định áp suất thẩm thấu dung dịch Phần cân hóa học: + Dạng 1: Dạng tập chuyển dịch cân + Dạng 2: Dạng tập tính số cân Kp, Kc, Kn, Kx thành phần cân + Dạng 3: Dạng tập tính hiệu ứng nhiệt phản ứng ( Ho); Go, So Đoàn Thị Hải 54 K37A - SP Hóa Đại học Sư phạm Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Văn Duệ, Trần Hiệp Hải, Lâm Ngọc Thiềm, Nguyễn Thị Thu (2007), Bài tập Hóa lý, NXBGD Nguyễn Đình Huề (2000), giáo trình Hóa lý (tập 2), NXBGD Trần Văn Nhân (chủ biên), Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế (2007), Hóa lý (tập1), NXBGD Trần Văn Nhân (chủ biên), Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế (2007), Hóa lý (tập2), NXBGD Lê Mậu Quyền (2010), Bài tập Hóa học đại cương, NXBGD Lâm Ngọc Thiềm (chủ biên) (2008), Cơ sở lý thuyết hóa học, NXBGD Lâm Ngọc Thiềm (chủ biên), Trần Hiệp Hải (2004), Bài tập Hóa học đại cương, NXBĐQGHN Đoàn Thị Hải 55 K37A - SP Hóa [...]... loại dung dịch: Dung dịch thực, dung dịch keo, dung dịch cao phân tử + Dung dịch thực là những dung dịch mà các tiểu phân của chúng là các phân tử và ion + Dung dịch keo và dung dịch cao phân tử chất tan tồn tại ở trạng thái phức tạp - Ở đây chúng ta chỉ nghiên cứu dung dịch thực, người ta chia dung dịch thực thành hai loại: Dung dịch điện li và dung dịch không điện li - Trong phạm vi nhiệt động học, ... hơi của dung dịch so với dung môi nguyên chất, ta có: = n2 – số mol chất hòa tan không bay hơi n1 – số mol của dung môi 1.3 Hệ thống lý thuyết phần cân bằng hóa học[ 2,3,5] 1.3.1 Định nghĩa cân bằng hóa học Cân bằng hóa học là trạng thái của phản ứng thuận nghịch khi G = 0 hoặc khi tốc độ của phản ứng thuận bằng tốc độ của phản ứng nghịch Cân bằng hóa học là cân bằng động 1.3.2 Hằng số cân bằng 1.3.2.1... )cb )cb )cb )2 = 1.3.4 Sự chuyển dịch cân bằng hóa học Sự chuyển dịch cân bằng là sự di chuyển từ trạng thái cân bằng này sang trạng thái cân bằng khác do các tác động của các yếu tố từ bên ngoài lên cân bằng Đoàn Thị Hải 14 K37A - SP Hóa Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp 1.3.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hóa học 1.3.5.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến cân bằng Phương trình đẳng áp Van’t... thì cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều làm giảm tác động bên ngoài đó Nguyên lý Le Chatelier áp dụng cho cả cân bằng vật lý Đoàn Thị Hải 16 K37A - SP Hóa Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp CHƢƠNG 2 HỆ THỐNG BÀI TẬP PHẦN DUNG DỊCH 2.1 Dạng bài tập xác định thành phần của dung dịch Bài 1[7]: Hòa tan 3,42 g MgCl2; 2,63 g NaCl vào 88,20 g nước Tìm nồng độ % về khối lượng của NaCl , MgCl2 và nước... chỉ nghiên cứu dung dịch không điện li, còn dung dịch điện li nghiên cứu trong điện hóa học Dung dịch không điện li có thể là dung dịch khí, lỏng, rắn 1.2.1.2 Thành phần dung dịch - nồng độ Thành phần dung dịch được biểu diễn bằng nồng độ của các cấu tử trong dung dịch Trong hóa lý, chúng ta nghiên cứu các loại nồng độ sau + Nồng độ phần trăm khối lượng (C%) của cấu tử i trong dung dịch là số gam cấu... của dung dịch không tạo dung dịch rắn với dung môi Bậc tự do: v = 2-0-2+2=2 Nhiệt độ đông đặc của dung dịch (không hạn chế chỉ với chất hòa tan không bay hơi) phụ thuộc vào áp suất bên ngoài và nồng độ dung dịch Nhiệt độ đông đặc của dung dịch luôn thấp hơn nhiệt độ đông đặc của dung môi nguyên chất, vì khi hòa tan một chất vào dung môi, thì nồng độ dung môi giảm xuống và cân bằng: L ⃗⃗⃗ Chuyển dịch sang... tốt nghiệp CHƢƠNG 3 HỆ THỐNG BÀI TẬP PHẦN CÂN BẰNG HÓA HỌC 3.1 Dạng bài tập về sự chuyển dịch cân bằng Với dạng bài tập này cần lưu ý một số công thức sau:  xi = ∑ ; Pi = xi Pcb  Nguyên lý chuyển dịch cân bằng Le Chatelier và các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hóa học  Phương trình đẳng nhiệt Van't Hoff: = RTln  Biểu thức tính Go: = - RT ln Go = Ho - T S Bài 1[5]: Vôi sống được sản xuất từ đá vôi... Kx Riêng trường hợp khi áp suất của hệ lúc cân bằng Pcb = 1,0 atm, thì: Kp = Kx Đoàn Thị Hải 13 K37A - SP Hóa Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp 1.3.3 Hằng số cân bằng trong hệ dị thể Hệ dị thể là hệ có bề mặt phân chia trong hệ, qua bề mặt này có sự thay đổi đột ngột tính chất Thí dụ: hệ gồm chất rắn và chất khí, hệ gồm chất rắn và chất tan trong dung dịch Vì áp suất ảnh hưởng rất ít đến... 1.2.3.1 Nhiệt độ sôi của dung dịch chất tan không bay hơi Định luật Raoult Nhiệt độ sôi của dung dịch loại này cao hơn so với dung môi nguyên chất, ở cùng nhiệt độ áp suất hơi của dung dịch nhỏ hơn Bậc tự do: v= 2-0-2+2=2 Nhiệt độ sôi của dung dịch chất hòa tan không bay hơi phụ thuộc vào áp suất bên ngoài và nồng độ của dung dịch Đoàn Thị Hải 7 K37A - SP Hóa Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp... phương trình hóa học; P – (atm) áp suất của hệ lúc cân bằng; ∑ – tổng số mol khí (kể cả các khí không phản ứng) của hệ lúc cân bằng Vậy các hằng số Kn và Kx không những phụ thuộc vào bản chất phản ứng và nhiệt độ như các hằng số Kp và Kc, mà còn phụ thuộc vào áp suất và tổng số mol khí trong hệ lúc cân bằng Khi số mol khí ở hai vế của phương trình hóa học bằng nhau hoặc phản ứng không có chất khí ( ... thuyết phần dung dịch cân hóa học Nghiên cứu xây dựng hệ thống tập phần dung dịch cân hóa học học phần nhiệt động lực học hóa học Nghiên cứu đưa cách giải Giả thuyết khoa học Việc xây dựng hệ thống. .. sinh viên giải cách dễ dàng, khoa học tập phần dung dịch cân hóa học trình học tập kì thi, em chọn đề tài: Xây dựng hệ thống tập phần dung dịch cân hóa – Bậc đại học Mục đích, nhiệm vụ nghiên... thu tri thức môn học Phần dung dịch cân hóa học phần quan trọng học phần Hóa lý, tập phần dung dịch cân hóa học phần thiếu đề thi Olympic đề thi tuyển sinh sau đại học Để giải tập phần đòi hỏi sinh