Bài tập hóa lý có lời giải và ngân hàng câu hỏi trắc nghiệm 178 trang

Tính nhiệt tạo thành của CH4 từ các nguyên tố ở điều kiện đẳng áp và đẳng tích... Giải Gọi T K là nhiệt độ của hệ sau khi trộn.. Câu 2 : Tính biến thiên entropy của quá trình đun nóng 2

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

Ket-noi.com chia se mien phi

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

Giải Nhiệt lượng cần cung cấp để làm hóa hơi 10g nước là:

Công của quá trình:

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?

Giải Nhiệt phản ứng ở 298K là:

H0

298 = - 201,2 - (-110,5) = - 90,7 (KJ) Biến thiên nhiệt dung:

Cp = Cp(CH3OH) – Cp(CO) – 2Cp(H2)

= - 67,69 + 94,58 10-3T (J/K) Nhiệt phản ứng ở 500K là :





298 p

0 298

0

500 ΔH ΔC dTΔH

dTT94,58.1067,69

90,7.10

= - 96750,42 (J)

Câu 4: Cho 100g khí CO2 (được xem như là khí lý tưởng) ở 00C và 1,013.105 Pa Xác định Q, A, ΔU và ΔH trong các quá trình sau Biết Cp = 37,1 J/mol.K

VnRTlnA

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

c Đun nóng đẳng tích (V = const) tới áp suất bằng 2,026.105Pa (2 atm)

2

T

PT

P 

1

2TP

PnRTlnA

Q

2

1 T

Câu 6: Tính nhiệt tạo thành của etan biết:

C + O = CO H0 = -393,5 KJ

2C2H6 + 7O2 = 4 CO2 + H2O(l) H0

298 = -3119,6 KJ Giải

Cgr + O2 = CO2 (1)

H2 + 1/2O2 = H2O(l) (2) 2C2H6 + 7O2 = 4CO2 + 6H2O(l) (3) Nhiệt tạo thành C2H6 là:

16057(J)5

1400ln8,314

3P

PnRTlnA

Q

2

1 T

NO lần lượt là 29,12; 29,36 và 29,86 J.mol-1.K-1

Giải Hiệu ứng nhiệt của phản ứng ở 558K là:





298 p

0 298

0

558 ΔH ΔC dT

ΔH

Trong đó:

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

ĐS: -74,8 kJ/mol; 72,41 kJ/mol Câu 4: Tính nhiệt tạo thành chuẩn của CS2 lỏng dựa vào các dữ liệu sau:

CS2(l) + 3O2 = CO2 + 2SO2 ΔH2 = -1109 kJ C(gr) + O2 = CO2 ΔH3 = -393,5 kJ

ĐS: 121,7 KJ Câu 5: Trên cơ sở các dữ liệu sau, hãy tính nhiệt tạo thành của Al2Cl6 ® khan:

2Al + 6HCl(l) = Al2Cl6(l) + 3H2 ΔH0

298 = -1003,2 kJ

H2 + Cl2 = 2HCl(k) ΔH0

298 = -184,1 kJ HCl(k) = HCl(l) ΔH0298 = -72,45 kJ

Al2Cl6® = Al2Cl6(l) ΔH0

298 = -643,1 kJ ĐS: 1347,1 kJ CÂu 6: Tính nhiệt phản ứng:

H2(k) + S(r) + 2º2(k) + 5H2O(l) = H2SO4.5H2O(dd) Biết nhiệt sinh của H2SO4(l) là -193,75 Kcal/mol và nhiệt hòa tan H2SO4(l) với 5 mol nước là -13,6 Kcal

ĐS: -207,35 Kcal 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

c QT = AT = 1775 cal; d U = A = 1480 calCâu 8: Ở 250C phản ứng tổng hợp NH3

T = f(T) và tính H0

1000 của phản ứng?

ĐS: H0

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

H0 = -25,58 Kcal 

Chương 2

NGUYÊN LÝ II NHIỆT ĐỘNG HỌC

1.1 Bài tập có lời giải chi tiết:

Câu 1: Tính biến thiên entropy khi đun nóng thuận nghịch 16 kg 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

T

p 2

373 1,987.ln 2

3 32

16.10 T

dT C n

ΔS

3 T

T

v 2

1000C Cho biết nhiệt nóng chảy của đá bằng 334,4 J/g

và nhiệt dung riêng của nước bằng 4,18 J/g.K

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

1,117(J/K)T

dT4,181

dT4,1810

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

Giải

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

P

P nRln

= 75, 30 J/mol K

Giải 2g H 2 O (l)

2ΔS

373 273

12,09(J/K) 373

2255 2

ΔS2   

T

dTT11,3.1030,13

18

2ΔS

393 373

3 -

S = 14,9 (J/K)

Câu 5: Một bình kín hai ngăn, ngăn thứ nhất có thể tích 0,1 m3 chứa 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

Giải Khi hai khí khuếch tán vào nhau, thể tích của hỗn hợp V2 = 0,5 m3

 Biến thiên entropy của hệ:

S =S1 + S2

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

Câu 6: Tính U, H và S của quá trình chuyển 1 mol

H2O lỏng ở 250C và 1 atm thành hơi nước ở 1000C, 1 atm Cho biết nhiệt dung mol của nước lỏng là 75,24 J/mol.K và nhiệt hóa hơi của nước là 40629,6 J/mol

Giải 1mol H 2 O (l)

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

298 p 2

1

T

λ T

dT C ΔS

c Xét chiều phản ứng ở 250C và 1atm?

Giải

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

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:

Câu 4: Tính biến thiên entropy của phản ứng:

298

ΔG khi tạo thành 1 mol nước lỏng biết các giá trị entropy tiêu chuẩn của H2, O2 và H2O lần lượt

bằng 130; 684; và 69,91 J/mol.K và nhiệt tạo thành nước lỏng ở 250C là -285,83 KJ/mol

G

 = 130,90 kJ Câu 8: 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:

a Tính G0 và xét chiều của phản ứng ở 373K

b Tại nhiệt độ nào thì phản ứng tự xảy ra

ÐS: a G0= 1,26.105J/mol; b T> 961K Câu 10: Cho phản ứng và các số liệu sau:

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

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

độ theo hàm số: Cp = 7,20 + 2,7.10-3T (cal.mol-1.K-1)

ĐS: Q = 8169,4 cal

Câu 12: Tính biến thiên entropy của quá trình đông đặc benzen dưới áp suất 1atm trong 2 trường hợp:

a Đông đặc thuận nghịch ở 50C biết nhiệt đông đặc của benzen là -2370 cal/mol

b Đông đặc bất thuận nghịch ở -50C

Biết nhiệt dung của Benzen lỏng và rắn lần lượt là 30,3 và 29,3 cal/mol.K

ĐS: a S = 0 cal/K ; b S = 0,31 cal/KCâu 13: Cho phản ứng và các số liệu sau:

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

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

ĐS: a H0

298 = U0

298 = -3932 cal

Câu 14: Cho phản ứng và các số liệu sau:

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

1.1.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

Giải Gọi x là số mol của H2O tham gia phản ứng

250

x.n

n

.nnK

K

2 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:

CH3CHOHCH3(k) H3CCOCH3(k) + H2bằng 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 x a

x.x Σn

P K K

Δn

cb i n

 0 , 692

x a

0,97.x 2 2

Câu 3: Đun nóng tới 4450C một bình kín chứa 8 mol I2

và 5,3 mol H2 thì tạo ra 9,5 mol HI lúc cân bằng Xác

định lượng HI thu được khi xuất phát từ 8 mol I2 và 3 mol H2

Giải Gọi x là số mol H2 tham gia phản ứng:

n

nK

2 I

H

2 HI n

2 2

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%

1 a

α a n

P K K

2 2 Δn

i n P

Với n = 1, ni = a(1+)



3

1 α 1

P.α 2

1α

3

10,11

.P0,12

2





 P = 33 atm

c Lượng Cl2 cần thêm vào

Gọi b là số mol Cl2 cần thêm vào:

n

PK

K   

3

11,1b

80,9

0,1b

Giải Gọi x là số mol O2 tham gia phản ứng

Tổng số mol lúc cân bằng: ni 1,48x; n = -1

n

P.K

2 2 P

n

P4x

1.x0,48

2x.2x

.0,279

0,402K

1 4

độ đó

Giải Gọi x là số mol H2O tham gia phản ứng:

Hằng số cân bằng:

5 4

4 O H

4 H

1,255 1,315

1,255 P

P K

O H

4 H

x3

xP

PK

0,082

22,863RT

P.Vn

0,45.P

PK

3

2 SO SO

P P

CO + 2H2 = CH3OH(l) bằng -29,1 KJ/mol và áp suất hơi của metanol ở 250C bằng 16200 Pa

2

.P P 1

P(2) OH CH 2

H CO

OH CH

.P P

P K

3 2

K

0 (2)

126168 298

8,314

29,1.10 exp

P(3)K

K

Mà: Kp(1) = 7,76.10-21 (atm)

Suy ra: 19,99

7,76.10

3,1.10K

KK

21 18 P(1)

P(2)

Câu 10: Cho phản ứng:

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

biết hằng số cân bằng KP ở 250C là 10-6atm3 Tính lượng hơi nước tối thiểu phải thêm vào bình 2 lít ở 25oC

để chuyển hoàn toàn 0,01 mol CuSO4 thành CuSO4.3H2O

Giải Gọi x là mol H2O thêm vào:

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

Δn

i n p

10

1 V

RT 0,03

x

1 n

P K

x 298 0,082

Làm lạnh nhanh hỗn hợp cân bằng rồi cho qua dung dịch Ba(OH)2 để hấp thu COF2 và CO2 thì cứ 500 ml hổn hợp cân bằng sẽ còn lại 200ml không bị hấp thu

(a – x)

2

x

2 x

x a 2 x

n

.n n K

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

2

CO

2 CO Ρ

x1

xK



Vậy x2CO KΡ.xCO KΡ  0 (1)

Τ Ρ,

Τ

1Τ

1R

ΔΗK

Kln

1 2

1 1,987

41130 1,85

 G0

298 = -394 + 0 + 137,14 + 198,14 = -67,72 (KJ) Hằng số cân bằng:

27,33298

8,314

67,72.10RT

ΔGlnK

3 0

)21,12

) 298 (

21 , 12 63670 )

21 , 12 ( 63670

1R

ΔΗΚ

1400

18,314

63670K

6,55 Ρ,400 e 7,4.10 1,055.10

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 trên

d Thiết lập phương trình H0 = f(T) (phương trình chỉ

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

100011,05

ΔH0



1.2.Bài tập tự giải:

Câu 1: Tại 500C và áp suất 0,344 atm, độ phân ly của

N2O4 thành NO2 là 63% Xác định KP và KC

ĐS: Kp = 0,867 (atm); KC= 0,034 (mol/l) Câu 2: Ở 630C hằng số cân bằng KP của phản ứng:

N2O4 2NO2 là 1,27 Xác định thành phần hỗn hợp cân bằng khi:

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% N2O4Câu 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 = 2,138.105atm -1/2 và hiệu ứng nhiệt trung bình trong khoảng nhiệt

độ 500  700K là -23400 cal

ĐS: 2,6.10+2 atm-1/2 Câu 5: Ở 1000K hằng số cân bằng của phản ứng:

2SO3(k) + O2(k) 2SO3(k)

Có hằng số cân bằng KP = 3,5 atm-1 Tính áp suất riêng phần lúc cân bằng của SO2 và SO3 nếu áp suất chung của hệ bằng 1 atm và áp suất cân bằng của O2 là 0,1 atm

= -34,82 (KJ) và H0 = -56,34 (KJ) Xác định hằng số cân bằng của phản ứng ở 298K và 598K

ĐS: Kp= 1,3.106 ở 2980K và Kp= 12 ở 5980K Câu 7: Ở nhiệt độ T và áp suất P xác định, một hỗn hợp khí cân bằng gồm 3 mol N2, 1 mol H2 và 1 mol NH3

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 9: 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 10: 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

Câu 11: Cho phản ứng: CO + Cl2 COCl2

Có phương trình mô tả sự phụ thuộc của Kp vào nhiệt độ T là:

- 2 mol CO; 5 mol Cl2 và mol 3 COCl2

- 0,4 mol CO; 1,6 mol Cl2 và 8 mol COCl2

Câu 12: Có thể điều chế Cl2 bằng phản ứng:

4HCl(k) + O2 2H2O(h) + 2Cl2Xác định HSCB KP của phản ứng ở 3860C, biết rằng ở nhiệt độ đó và áp suất 1 atm, khi cho 1 mol HCl tác dụng với 0,5 mol O2 thì khi cân bằng sẽ được 0,4 mol Cl2

ĐS: Kp = 69,3 atm-1 Câu 13: Ở 400C, hằng số cân bằng của phản ứng:

LiCl.3NH3(r) LiCl.NH3(r) + 2NH3(k)

là Kp = 9 atm2, ở nhiệt độ này phải thêm bao nhiêu mol

NH3 vào một bình có thể tích 5 lit chứa 0,1mol LiCl.NH3(r) để tất cả LiCl.NH3(r) chuyển thành LiCl.3NH3(r)