Hiệu ứng nhiệt ôn học sinh giỏi hóa

Hiệu ứng nhiệt-cân hóa học Câu 1:Trong hệ có cân H + N2 NH3 (*) thiết lập 400 K người ta xác định áp suất phần sau đây: PH2 = 0,376.105 Pa , PN2 = 0,125.105 Pa , PNH3 = 0,499.105 Pa 1) Tính số cân Kp ΔG0 phản ứng (*) 400 K 2) Tính lượng N2 NH3, biết hệ có 500 mol H2 3) Thêm 10 mol H2 vào hệ đồng thời giữ cho nhiệt độ áp suất tổng cộng không đổi Bằng cách tính, cho biết cân (*) chuyển dịch theo chiều nào? PNH PH3 × PN2 (0, 499 × 105 )2 (0,376 × 105 )3 × (0,125 × 105 ) Đáp án:1 Kp = ⇒ Kp = = 3,747.10−9 Pa-2 K = Kp × P0-Δn ⇒ K = 3,747.10-9 × (1,013.105)2 = 38,45 ΔG0 = -RTlnK ⇒ ΔG0 = -8,314 × 400 × ln 38,45 = -12136 J.mol¯1 = - 12,136 kJ.mol-1 n H2 500 × PN2 P N2 N2 0,376 H2 n = ⇒ n = × 0,125 = 166 mol n H2 500 × PN H3 P NH NH3 0,376 H2 n = ⇒ n = × 0,499 = 664 mol ⇒ n tổng cộng = 1330 mol ⇒ P tổng cộng = 1×105 Pa Sau thêm 10 mol H2 vào hệ, n tổng cộng = 1340 mol 510 166 H2 N2 1340 1340 5 P = × 1×10 = 0,380.10 Pa ; P = × 1×105 = 0,124×105 Pa 664 NH 1340 P = × 1×105 = 0,496×105 Pa 4962 1,013 3813 0,124 ΔG = ΔG + RTlnQ = [-12136 + 8,314 × 400 ln ( × )] = -144,5 J.mol−1 ⇒ Cân (*) chuyển dịch sang phải Bài 2:Cân hóa học Hai xi lanh A, B đậy chặt piston Xi lanh A chứa hỗn hợp khí CO2 H2 theo tỉ lệ mol : 1; xi lanh B chứa khí C3H8 Nung nóng hai xi lanh đến 527 0C xảy phản ứng sau : (A) CO2 (k) + H2 (k) CO (k) + H2O (k) Kc (A) = 2,50 10 -1 (B) C3H8 (k) Kc (B) = 1,30 10 -3 C3H6 (k) + H2 (k) Khi đạt tới cân bằng, áp suất hai xi lanh Thành phần phần trăm thể tích C 3H8 xi lanh B 80% a) Tính nồng độ cân chất xi lanh B áp suất toàn phần đạt tới cân b) Tính nồng độ cân chất xi lanh A Đáp án a) C3H8 80% C3H6 10% H2 10% Gọi CB tổng nồng độ tất hợp phần cân [C3H8 ] = 0,8 CB ; [C3H6 ] = [H2] = 0,1.CB (0,1.C B ) = 1,3.10 −3 → C B = 0,104mol / l (0,8.C B ) ; [C3H8 ] = 0,0832 mol/l; [C3H6] = [H2] = 0,0104 mol/l PB = 692 KPa = 6,827 atm b) Nếu PA = PB CA = CB Tại cân [CO2] = [H2] = x [CO] = [H2O] = (0,104-2x)/2 = 0,052-x; (0,052-x)2 / x2 = 0,25 -> x = 3,47.10-2 mol/l [CO2] = [H2] = 3,47 10-2 mol/l ; [CO] = [H2O] = 1,73.10-2 mol/l Bài Cân hóa học NH3 điều chế từ hỗn hợp khí gồm 25% N 75% H2 thể tích Khi phản ứng đạt tới cân 10 atm 4000C thu 3,85% NH3 thể tích Tính Kp phản ứng: N2 + 3H2  2NH3 Trong điều kiện nhiệt độ áp suất, tỉ lệ thể tích tỉ lệ số mol khí Vì đề cho tỉ lệ số mol, nên phải tính theo số cân phần mol Kx, từ tính Kp Chọn mol hỗn hợp khí ban đầu N2 Ban đầu: 0,25 mol 0,75mol − Cân bằng: (0,25-a) (0,75-3a) 2a Σn cb Ta có: = (1 − 2a) mol + 3H2  Ta cân bằng: 2NH3 x NH3 = x N2 = 2a − 2a = 3,85% 0,25 − a 0,75 − 3a ; x H2 = = 3x N − 2a − 2a x N + x H = 100% − 3,85 % = 96,15% = x N Từ ⇒ x N = 24,0375% Kx = Ta có x H = 72,1125% x 2NH3 x N x 3H = (3,85 %)2 = 1,64.10 −2 24,0375%.(72,1125%) Kp = Kx.p∆n (với ∆n = −2 Kp = 1,64.10-2.10-2 = 1,64.10-4 Bài Xác định hiệu ứng nhiệt phản ứng CaCO  CaO + CO2 biết 8000C áp suất phân li 201,8mm Hg 9000C 992 mm Hg Cho cân hoá học: 2NO2  N2O4 Cân sẽ chuyển dịch thêm khí trơ Ar trường hợp: a) Giữ áp suất không đổi b) Giữ thể tích không đổi Đáp án: Áp dụng công thức lnK = -∆H/RT hai nhiệt độ khác → ∆H -166,82 kJ/mol a) Áp suất không đổi → V bình tăng → cân dịch chiều nghịch b) Thể tích không đổi → cân không chuyển dịch Bài 5.1 Trong hệ có cân bằng: 3H2 + N2  2NH3 (1) thiết lập 400K Người ta xác định áp suất riêng phần sau đây: 5 PH = 0,376.10 Pa, PN = 0,125.10 Pa PNH = 0,499.10 Pa a) Tính số cân KP ∆G0 phản ứng (1) 400K b) Tính lượng N2 NH3 biết hệ có 500 mol H2 c) Thêm 10 mol H2 vào hệ đồng thời giữ cho nhiệt độ áp suất tổng cộng không đổi Bằng cách tính, cho biết cân (1) chuyển dịch theo chiều nào? Cho: áp suất tiêu chuẩn P0 = 1,013.105 Pa, R = 8,314 J/mol.K Hằng số cân (KC) phản ứng kết hợp A (k) + B (k) ⇌ AB (k) 250C 1,8 103 L/mol 400C 3,45.103 L/mol a) Giả sử ∆Ho, ∆So không phụ thuộc vào nhiệt độ khoảng 10 đến 500C, tính ∆Ho ∆So b) Hãy tính số cân KP Kx 298 K; áp suất toàn phần 10 atm Đáp án: KP = PNH PH32 PN = (0, 499.105 ) = 3, 747.10−9 Pa −2 (0,376.105 )3 (0,125.105 ) K = K P P0−∆n = 3, 747.10 −9.(1, 013.105 ) = 38, 45 a ∆G = − RT ln K = −8,314.400.ln 38, 45 = −12136 J / mol PH = nN = nH nhh nH PH nNH = Phh ⇒ PN = nH PH nhh nH = Phh PH 500 0,125 = 166mol 0,376 PNH = nhh = 1330mol , 500 0, 499 = 664 mol 0, 376 Phh = 1.105 Pa b c Sau thêm 10 mol H2 vào hệ nhh = 1340 mol 510 166 105 = 0,38.105 Pa, PN = 105 = 0,124.105 Pa 1340 1340 664 PNH = 105 = 0, 496.105 Pa 1340 Q ∆G = ∆G + RT ln ∆n , ∆G = − RT ln K = −12136 J / mol P0 PH =   (0, 496.105 ) ∆G = −12136 + 8,314.400 ln  (1, 013.105 )  5  (0, 38.10 ) 0,124.10  ⇒ ∆G = −118, 28 J / mol Cân (1) chuyển dịch sang phải  Phương trình: A (k) + B (k) ⇌ AB (k)  Áp dụng phương trình Areniuyt: lnK1 – lnK2 = - ∆H0 (T1-1 – T2-1) khoảng ∆H0 không phụ thuộc vào nhiệt độ ⇒ ∆H0pư = 4045,5 (J.mol-1)  Ta lại có: ∆G0 = ∆H0 – T ∆S0 = -RT.lnK; áp dụng 250C (298K): ⇒ ∆S0 = (∆H0 + RT.lnK) : T = 75,89 J.K-1.mol-1 Ta có KP = KC (RT)∆n = 1,8.103.(0,082.298)-1 = 73,66 atm-1 Kx = KP.(Phệ)-∆n = 7,366 Câu Cân hóa học Xét trình cân sau 686oC : CO2 (k) + H2 (k) ⇄ CO (k) + H2O (k) Nồng độ chất cân [CO] = 0,050 M, [H 2] = 0,045 M, [CO2] = 0,086 M [H2O] = 0,040 M Nếu tăng nồng độ CO lên đến giá trị 0,500 M (nhiệt độ không đổi) nồng độ chất cân thiết lập lại ? Đối với phản ứng: C(r) + CO2(k) 2CO(k) (1) Trạng thái cân xác định kiện sau Nhiệt độ(0C) Áp suất toàn phần (atm) 800 2,57 900 2,30 %CO hỗn hợp 74,55 93,08 Đối với phản ứng 2CO2(k) 2CO(k) + O2(k) (2) Hằng số cân 900 C 1,25.10-16atm Tính ∆H, ∆S 9000C phản ứng (2), biết nhiệt tạo thành 9000C CO2 -390,7kJ/mol Đáp án: Hằng số cân nồng độ : [H O][ CO] 0,040 × 0,050 KC = = = 0,52 [CO ][ H ] 0,086 × 0,045 Thêm CO2, cân chuyển dời theo chiều thuận : CO2 (k) + H2 (k) ⇄ CO (k) + H2O (k) 0,500 0,045 0,050 0,040 -x -x +x +x 0,500-x 0,045-x 0,050 +x 0,040 + x [H O][CO] (0,040 + x ) × (0,050 + x ) KC = = = 0,52 [CO ][ H ] (0,500 − x ) × (0,045 − x ) Từ ⇔ 0,48x2 + 0,373x – 9,7.10-3 = ⇒ x = 0,025M Vậy [CO2] = 0,48M, [H2] = 0,020M, [CO] = 0,075M [H2O] = 0,065M BÀI Nitrosyl clorua (NOCl) chất độc, đun nóng bị phân hủy thành NO Cl2 a) Tính Kp phản ứng 298K Cho: ∆H S0298 Nitrosyl clorua (kJ/mol) 51,71 (J/K.mol) 264 o 298 Nitơ monooxit 90,25 211 Cl2 223 b) Tính Kp phản ứng 475K Đáp án: ⇔ a) 2NOCl 2NO + Cl2 Dựa vào công thức ∆G = − RTlnK ∆G = ∆H − T ∆S ∆H = [(2 × 90,25 103) + − (2 × 51,71 103 ) = 77080 J/mol ∆S = [(2 × 211) + 233 − (2 × 264) = 117 J/mol ∆G = 77080 − 298 × 117 = 42214 J/mol 42214 → Kp = 3,98 10−8 ln K = − 8,314 × 298 = − 17  b) Kp(T2 ) ∆H ln Kp (T1 ) = R 1 1  − ÷  T1 T2  77080  1  −  ÷ 8,314  298 475  + lnKp(298) → lnKp(475K) = ln Kp (475) = − 5,545 → Kp = 4,32 10 −3 Bài  → ¬   Khí N2O4 bền, bị phân ly phần theo phương trình: N2O4 2NO2 (1) Thực nghiệm cho biết số liệu sau (1) đạt tới trạng thái cân áp suất chung atm: Nhiệt độ (0oC) 35 45 Mh (g/mol) 72,45 66,80 Mh ( khối lượng mol trung bình hỗn hợp khí trạng thái cân bằng) a) Tính độ phân ly α N2O4 nhiệt độ cho b) Tính số cân Kp (1) nhiệt độ c) Cho biết (1) phản ứng thu nhiệt hay tỏa nhiệt Giải thích? (Khi tính lấy tới chữ số thứ sau dấy phẩy) Đáp án: a) Đặt a số mol N2O4 có ban đầu, α độ phân li N2O4 toC  → ¬   xét cân bằng: N2O4 2NO2 số mol ban đầu a số mol chuyển hóa aα 2aα số mol lúc cân a(1 - α) 2aα Tổng số mol khí thời điểm cân a(1 + α) Khối lượng mol trung bình hỗn hợp khí: Mh = 35oC 45oC Mh Mh = 72,45 → 92a 92 = a(1 + α) + α 92 1+α → = 72,45 α = 0,270 hay 27% = 66,8 → α = 0,337 hay 33,7%  2aα  [ NO2 ] =  V  = 4aα2 [ N 2O4 ] a(1 − α ) (1 − α)V V Ta có Kc = V thể tích (lít) bình chứa khí Và PV = nS RT → RT = PV PV = nS a(1 + α) (RT)∆n Thay RT, Kc vào biểu thức KP = Kc 4aα PV P.4.α = (1 − α)V a(1 + α ) − α ∆n = → KP = 35oC α = 0,27 → KP = 0,315 , Kp 45oC α = 0,337 → = 0,513 Cho phương trình nhiệt hóa học sau đây: (1) ClO2 (k) + O3 (k) → Cl2O7 (k) (2) O3 (k) → O (k) + O (k) (3) ClO3 (k) + O (k) → Cl2O7 (k) (4) O2 (k) → O (k) k: kí hiệu chất khí Hãy xác định nhiệt phản ứng sau: (5) ClO2 (k) + O (k) → ClO3 (k) = - 75,7 kJ = 106,7 kJ = - 278 kJ = 498,3 kJ Đáp án: (1)-(2)-(3)-(4) ta có: 2ClO2 (k) + 2O (k) → 2ClO3 (k) = - - - = -402,7 kJ = 201,35 kJ Câu 9Tính lượng liên kết trung bình C - H C - C từ kết thực nghiệm sau: - Nhiệt đốt cháy CH4 = -801,7 KJ/mol - Nhiệt đốt cháy C2H6 = -1412,7 KJ/mol - Nhiệt đốt cháy hiđro = - 241,5 KJ/mol - Nhiệt đốt cháy than chì = - 393,4 KJ/mol - Nhiệt hóa than chì = 715 KJ/mol - Năng lượng liên kết H - H = 431,5 KJ/mol Các kết đo 298 K atm Đáp án: a) Phương trình cần tổ hợp CH ( K ) ⇔ C( K ) + H 4∆H Co − H Theo ta có: CH4 + 2O2 ⇔ CO2 + 2H2O ∆H = -801,7 2H2) ⇔ O2 + 2H2 - ∆H = -2(-241,5) CO2 ⇔ O2 + C(r) - ∆H = 393,4 C(r) ⇔ C(k) ∆H = 715 2H2(k) ⇔ 4H(k) 2∆H = 2.431,5 4∆H Co − H CH4(k) ⇔ C(r) + 4H(k) o 4∆H C − H ⇒ = ∆H - ∆H - ∆H + ∆H + 2∆H = -801,7 + 483 + 398,4 + 715 + 2(431,5) = 1652,7 KJ/mol 1652,7 EC − H = = 413,715 KJ / mol ⇒ Năng lượng liên kết C-H: b) Phương trình cần tổ hợp: C2H6(k) ⇔ 2C(k) + 6H(k) ∆Ho = EC-C + 6EC-H Theo ta có: C2H6(k) + O2 ⇔ 2CO2 + 3H2O ∆H = -1412,7 3H2O ⇔ O2 + 3H2 - 3∆H = -3(-241,5) 2CO2 ⇔ 2O2 + 2C(r) -2∆H = 393,4 2C(r) ⇔ 2C(k) 2∆H = 715 3H2(k) ⇔ 6H(k) 3∆H = 3.431,5 C2H6(k) ⇔ 2C(k) + 6H(k) ∆Ho ∆Ho = ∆H - 3∆H - 2∆H + 2∆H + 3∆H = -1412,7 + 241,5 + 393,4 + 715 + 431,5 = -1412,7+ 724,5 + 786,8 + 1430 + 1294,5 = 2823,1 o ∆H = EC-C + 6EC-H ⇒ EC = 2823,1 - 413,715 = 345,7 KJ/mol Câu 10: (Cân hóa học pha khí) Cho phản ứng: SO2Cl2 → SO2 + Cl2 Người ta tiến hành nung nóng 0,1 mol SO2Cl2 600K bình phản ứng có dung tích lít đo áp suất hỗn hợp chất bình thu số liệu thực nghiệm sau: T (giờ) P (atm) 4,92 5,67 6,31 7,31 8,54 Xác định bậc phản ứng Tính số tốc độ thời gian bán phản ứng 600K Tính áp suất bình sau tiến hành phản ứng 24 Nếu tiến hành phản ứng với lượng SO 2Cl2 bình 620K sau giờ, áp suất bình 9,12 Tính hệ số nhiệt phản ứng Đáp án: P0 P Giả sử phản ứng bậc ⇒ Phương trình động học k = ln (P0 áp suất SO2Cl2ở thời điểm ban đầu, t áp suất SO2Cl2 thời điểm t) SO2Cl2 ⇔ SO2 + Cl2 t=0 Po 0 phản ứng x x x (atm) t Po - x x x ⇒ Phỗn hợp = Po + x ; P = Po - x = 2Po - Phh Ta có bảng số liệu sau : t(h) Phh (atm) 4,92 5,67 6,31 7,31 8,54 P (atm) 4,92 4,17 3,53 2,53 1,30 Thế giá trị vào phương trình động học, ta có : 4,92 4,92 k1 = ln = 0,1654h −1 k = ln = 0,1660h −1 4,17 3,53 k3 = 4,92 ln = 0,1663h −1 2,53 4,92 k4 = ln = 0,1664h −1 1,3 Vì k1 ≈ k2 ≈ k3 ≈ k4 ⇒ Phản ứng bậc k + k + k3 + k k= = 0,1660h −1 b) ln 0,6931 t1 = = = 4,1753h k , 1660 c) t = 24h P = Po.e-kt = 4,92.e-0,166.24 = 0,093 atm = Po - x ⇒ x = 4,827 atm Vậy áp suất bình: Phh = Po + x = 9,747 atm d) Ở 620k: nRT 0,1.0,082 620 Po = = = 5,084 atm; P = 1,048atm V 1 5,084 k = ln = 0,7895 h −1 1,048 620 − 600 k620 ⇒γ = =γ 10 k600 K 620 = 2,181 K 600 Ta có : Câu 11 CÂN BẰNG TRONG PHA KHÍ Đối với phản ứng thuận nghịch pha khí SO2 + O2 SO3: a) Người ta cho vào bình kín thể tích không đổi 3,0 lít hỗn hợp gồm 0,20 mol SO3 0,15 mol SO2 Cân hóa học (cbhh) thiết lập 25 0C áp suất chung hệ 3,20 atm Hãy tính tỉ lệ oxi hỗn hợp cân b) Cũng 250C, người ta cho vào bình mol khí SO3 Ở trạng thái cbhh thấy có 0,105 mol O2.Tính tỉ lệ SO3 bị phân hủy, thành phần hỗn hợp khí áp suất chung hệ Đáp án: a ) Xét SO2 + O2 SO3 (1) ban đầu 0,15 0,20 lúc cbhh ( 0,15 + 2z) z (0,20 – 2z) Tổng số mol khí lúc cbhh n1 = 0,15 + 2z + z + 0,20 – 2z = 0,35 + z Từ pt trạng thái: P1V = n1RT → n1 = P1V / RT = 3,2.3/0,082.298 0,393 ; → z = 0,043 Vậy x O = z / n1 = 0,043/ 0,393 = 0,1094 hay hh cb oxi chiếm 10,94% b) SO2 + O2 SO3 (2) ban đầu 0 y lúc cbhh 0,105 0,105 (y – 0,105) Trạng thái cbhh xét (1) (2) T (và V) nên ta có SO = const; vậy: n SO / (n SO Theo (1) ta có n O2 n SO / (n SO K ) = const O2 ) = ( 0,20 – 0,043)2 / (0,15 + 0,086)2 0,043 = 5,43 .n SO O2 Theo (2) ta có n / (n n ) = (y – 0,21)2/ (0,21)2.0,105 = 5,43 Từ có phương trình y2 – 0,42 y + 0,019 = Giải pt ta y1 = 0,369; y2 = 0,0515 < 0,105 (loại bỏ nghiệm y2 này) Do ban đầu có y = 0,369 mol SO3; phân li 0,21 mol nên tỉ lệ SO3 phân li 56,91% Tại cbhh tổng số mol khí 0,369 + 0, 105 = 0,474 nên: SO3 chiếm ( 0,159 / 0,474).100% = 33,54%; SO2 chiếm ( 0,21 / 0,474).100% = 44,30%; O2 chiếm 100% - 33,54% - 44,30% = 22,16% Từ pt trạng thái: P2V = n2RT → P2 = n2 RT/ V = 0,474.0,082.298/3 → P2 = 3,86 atm Bài 12 Cho ∆H0298 phản ứng sau:  → a)2NH3(k) + 3N2O(k) 4N2(k) + 3H2O(L) ; - 1011KJ  → b) N2O(k) + 3H2(k) N2H4(K) + H2O(L); -317KJ  → c) 2NH3(K) + 0,5O2(K) N2H4(K) + H2O(L); -143KJ  → d) H2(K) + 0,5O2(K) H2O(L); -286KJ Và cho chất: N2H4 N2 H2O O2 S0298(J/ mol.K) 240 191 66,6 205 1) Tính nhiệt tạo thành N2H4 2) Viết phơng trình phản ứng đốt cháy N2H4 tính nhiệt phản ứng cháy P= const; 298K 3) Tính ∆G0298 KPU đốt cháy N2H4 Đáp án: a)2NH3(k) + 3N2O(k) =4N2(k) + 3H2O(L) ; - 1011KJ b) N2O(k) + 3H2(k) = N2H4(K) + H2O(L); -317KJ c) 2NH3(K) + 0,5O2(K) = N2H4(K) + H2O(L); -143KJ d) H2(K) + 0,5O2(K) =H2O(L); -286KJ 1) Phản ứng : N2 (k) + H2 (K) = N2H4 (k) ∆H0 = ? Tổ hợp phân tích cho − (a ) + (b) + (c) − (d ) 1011 + (−317 ) + (− 143) + 286 203 ⇒ ∆Η O = = = 50,75 ΚJ / mol 4 2) Phản ứng cháy : N2H4 (K) + O2 (K) = N2 + H2O H10 = ? Cách 1: Dùng tổ hợp phơng trình : O (a ) − 3(b) − (c) + 9d −1011 + 317 + 143 − 286 = − 622,75 (ΚJ / mol ) ⇒ ∆Η = ⇔ ∆Η O Cách 2: Dựa vào nhiệt tạo thành O ∆Η = (∆Η O Sn ( N ) + ∆Η O Sn ( H 2O ) ) − (∆Η O Sn ( N H ) + ∆Η O Sn (O2 ) ) O ⇔ ∆Η = (− 286) − 50 ,75 = − 622,75 ( KJ / mol ) 3) Tính ∆H0298 phản ứng đốt cháy N2H4 ∆H0298 = 191 + 66,6 - 240 - 205 = - 120,8 J/K ∆G0298 = ∆H0298 - T ∆S0298 = - 622,75 - 298 (- 120,8 10 -3) = - 586, (KJ) G 298 = - RT ln K - G0 K=e RT 586,7 = e8,314 298 Câu 13: Cho hỗn hợp khí A hồm H2 CO có số mol Người ta muốn điều chế H2 từ hỗn hợp A cách chuyển hóa CO theo phản ứng: ⇔ CO(K) + H2O(K) CO2(K) + H2(K) Hằng số cân Kc phản ứng nhiệt độ thí nghiệm không đổi (t 0C) Tỷ lệ số mol ban đầu CO H2O 1:n Gọi a % số mol CO bị chuyển hóa thành CO2 Hãy thiết lập biểu thức quan hệ n, a Kc Cho n = 3, tính % thể tích CO hợp chất khí cuối (tức trạng thái cân bằng) Muốn % thể tích CO hỗn hợp khí cuối nhỏ 1% n phải có giá trị Hướng dẫn: ⇔ Xét cân bằng: CO + H2O CO2 + H2 Trước phản ứng n Phản ứng a a a a Sau phản ứng 1-a n-a a 1+a Tổng số mol sau phản ứng : (1-a) + (n-a) + a + (1+a) = n + [ CO2 ][ H ] = a(1 + a) [ CO][ H 0] (1 − a)( n − a) Kc = 1− a N Vì ta có % thể tích CO hỗn hợp x= Khi n = thay N vào Kc, thay số vào, rút gọn (N = n+2) 100x2 + 65x – = Giải phương trình: x = 2,94% 1− a = 0,01 N Muốn x = 1% thay a vào thay tiếp Kc ta có phương trình 5,04 N2 – 12N – 200 = Giải phương trình: N = 7,6 tức n = 5,6 Vậy để % VCO hỗn hợp < 1% n phải có quan hệ lớn 5,6 2 Câu 14.Cho phản ứng: N2(k) + H2(k)  NH3(k) có số cân 4000C 1,3.10-2 5000C 3,8.10-3 Hãy tính ΔH0 phản ứng Hướng dẫn: ½ N2 + ½ H2  NH3 0 Ở 400 C có k1 = 1,3 10-2; 500 C có k2 = 3,8 10-3 k − ∆H T1 − T2 3,8.10 −3 lg = = = −1,229 k1 R T1 T2 1,3.10 −2 − ∆H = Hệ thức Arrehnius: − 1,229.8,314.673.773 = 53,2 kJ/mol − 100 Câu 15 Xét phản ứng: CaCO3 (r)  CaO (r) + CO2 (k) ∆H 298K (Kcal/mol) = 42,4 ∆S0298K (cal/mol.K)= 38,4 điều kiện áp suất khí nhiệt độ đá vôi bắt đầu bị nhiệt phân Hướng dẫn: Trong CaCO3 (r)  CaO (r) + CO2 (k) ∆H0298K (Kcal/mol) = 42,4 ∆S0298K (cal/mol.K)= 38,4 CO Áp suất khí = atm ⇒ KP = P = ∆G0 = ∆H0 - T∆S0 = - RTlnKP = ∆H 42,4.10 −3 cal / mol = =1104,2K ∆S0 38,4 cal / mol.K ⇒T= Vậy điều kiện áp suất khí đá vôi bắt đầu bị nhiệt phân 1104,2K hay 1104,2 - 273 = 831,20C Câu 16 Ở 270C, 1atm N2O4 phân huỷ theo phản ứng N2O4 (khí) 2NO2 (khí) với tốc độ phân huỷ 20% a Tính số cân Kp b Độ phân huỷ mẫu N2O4 (khí) có khối lượng 69 gam, chứa bình tích 20 (lít) 270C Hướng dẫn: α Gọi độ phân huỷ N2O4 270C, atm Phản ứng: n Ban đầu: N2O4 (k) α Phân ly: n Cân n(1- α , số mol N2O4 ban đầu n 2n ) 2NO2 (k) α 2n α α Tổng số mol hỗn hợp lúc cân bằng: n’ = n(1+ ) Nên áp suất riêng phần khí hỗn hợp lúc cân bằng: PN O = ((1- α )/(1+ α ))P; PNO = ((2 α )/(1+ α ))P (0,5đ) a (0,5 đ) KP = P2 NO / PN với P = 1atm, α ⇒ = [((2 O = [4 α α = 20% hay )/(1+ /(1- α α α ))P]2/((1- α Phân ly: 0,75 = 0,2 Cân 0,75(1- N2O4 (k) 1,5 ’) 1,5 α α ’ α α α Nên: (4 ’ /1- ’ ).0,9225(1+ ’) = 1/6 Câu 17 Cho hỗn hợp cân bình kín: ‡ˆ ˆ† ˆˆ N2O4 (k) 2NO2 (k) (1) α ’) ’).0,082.300)/20 = 0,9225(1+ ⇒ α α /1- 2)P’=1/6 α ≈ ’ 0,19 Theo biến đổi tương tự ta có: KP = (4 α ’ ’ Tổng số mol hỗn hợp lúc cân bằng: n” = 0,75(1+ Áp suất hỗn hợp khí lúc cân bằng: P’ = (n”.R.T)/V = (0,75 (1+ Vì KP = const nên: α 2NO2 (k) ’ α ))P )]P Gọi độ phân huỷ N2O4 điều kiện α α KP = 1/6 atm b (1đ) n N2O4 = 69/92 = 0,75 Phản ứng: Ban đầu: 0,75 )/(1+ α ’) Thực nghiệm cho biết: Khi đạt tới trạng thái cân áp suất chung atm - 350C hỗn hợp có khối lượng mol trung bình Mhh = 72,45 g/mol - 450C hỗn hợp có khối lượng mol trung bình Mhh = 66,8 g/mol Hãy xác định độ phân li α N2O4 nhiệt độ Tính số cân KP ( ) nhiệt độ (lấy tới chữ số thứ ba sau dấu phẩy).Trị số có đơn vị không ? Giải thích? 3.Hãy cho biết phản ứng theo chiều nghịch phản ứng (1) thu nhiệt hay tỏa nhiệt? Giải thích? Hướng dẫn: Goị a số mol N2O4 có mol hỗn hợp (1-a) số mol NO2 Ở 350C có Mhh = 92a + 46 (1-a ) = 72,45 → a = 0,575 → n N2O4 = 0,575 n NO2 = 0,425 ‡ˆ ˆ† ˆˆ N2O4 2NO2 n(bđ) x n(pư) 0,2125 0,425 n(cb) x- 0,2125 0,425 → x - 0,2125 = 0,575 → x = 0,7875 mol → α = 0,2125/0,7875 = 26,98% Ở 450C có M = 92a + 46(1-a) = 66,8 ‡ˆ ˆ† ˆˆ N2O4 2NO2 n(bđ) y n(pư) 0,27395 0,5479 n(cb) y-0,27395 0,5479 → y –0,27395 = 0,4521 → y = 0,72605 → α = 0,27395/0,72605= 37,73% Ở 350C PNO2 = (0,425/ 1) = 0,425 PN2O4 = (0,575/ 1) = 0,575 KP = (0,425)2/ 0,575 = 0,314 (mol) Ở 450C P NO2 = (0,5479/ 1) = 0,5479 P N2O4 = (0,4521/ 1) = 0,4521 KP = (0,5479)2/ 0,4521 = 0,664 (mol) Câu 18: Dưới tác dụng nhiệt, PCl5 bị phân tách thành PCl3 Cl2 theo phản ứng cân PCl5 (K) PCl3 (K) + Cl2 (K) Ở 2730C áp suất 1atm người ta nhận thấy hỗn hợp cân có khối lượng riêng 2,48 g/l Tìm KC KP phản ứng Cho R = 0,0,821 lít atm mol-1 độ-1 Hướng dẫn: Gọi x = ,y= có lít hỗn hợp lúc cân 273 0C, atm Tổng số mol khí n PCl5 n PCl3 = Cl3 hỗn hợp (x + 2y) mol PV = (x + 2y) RT -> x + 2y = PV = = 0,02231 RT 0,0821 546 mol (1) Số mol PCl5 ban đầu (x + y) theo định luật bảo toàn khối lượng Khối lượng PCl5 ban đầu = khối lượng hỗn hợp sau phản ứng = 2,48g -> x + y = mol (2) 2,48 = 0,0119 208,5 (1) , (2) -> x = 0,00149 y = 0,01041 [PCl5] = [Cl2] = 0,00149 mol/l [PCl3] = [Cl2] = 0,01041 mol/l [PCl3 ][Cl2 ] KC = = 0,728 [PCl5 ] Câu 19 a Xét phản ứng 2A + B → C + D Hằng số tốc độ phản ứng tính theo đơn vị mol-1 l.s-1 Xác định bậc phản ứng ⇔ b Cho cân a A(k) + b B(k) c C(k) + d D(k) Hãy lập biểu thức liên hệ Kc Kp c Lấy mẫu kẽm hòa tan hết dung dịch axit HCl lần thí nghiệm ứng với nhiệt độ thời gian phản ứng sau: Thí nghiệm Nhiệt độ(0C) Thời gian phản ứng (phút) 20 27 40 3 55 ? Hãy tính thời gian phản ứng thí nghiệm Hướng dẫn: a Phản ứng 2A + B → C +D Có biểu thức tốc độ pứ V = k CAx CBy Trong k : Hằng số tốc độ phản ứng X : bậc phản ứng theo A Y : bậc phản ứng theo B n = x+y : bậc chung phản ứng → mol l-1 s-1 = mol-1.l s-1(mol l-1)n → n=2 Với cân : a A(k) + b B(k) Kp = Kc (RT)c+d-a-b c ⇔ c C(k) + d D(k) Áp dụng V2 = V1 T2 T1 t2 t3 = = t1 t2 ω = ω ω T − T1 10 T − T1 10 → 55− 40 10 → t3 27 ω 40− 20 10 = →3 = ω → ω =3: = 31,5 ⇒ t3 = 34,64 giây Câu 20 : Tính lượng liên kết bình C – H C – C từ kết thực nghiệm sau : - Nhiệt đốt cháy CH4 = - 801,7 kJ/mol - Nhiệt đốt cháy C2H6 = - 1412,7 kJ/mol - Nhiệt đốt cháy Hiđrô = - 241,5 kJ/mol - Nhiệt đốt cháy than chì = - 393,4 kJ/mol - Nhiệt hóa than chì = 715 kJ/mol - Năng lượng liên kết H – H = 431,5 kJ/mol Các kết đo 2980k 1atm Hướng dẫn: ƒ CH4 + CO2 ∆ H1 CO2 + 2H2O O2 + 2H2 - O2 + C(r) ∆ H4 ƒ H2O ƒ CO2 ƒ C(r) C(k) ƒ 2H2 CH4 4H → ∆ H2 ∆ H3 ∆ H5 ∆ H = 4∆ 0H − C C(k) + 4H 4∆ 0H − C = ∆ H1 − ∆ H − ∆ H3 + ∆ H + 2∆ H5 = - 801,5 + 241,5 + 393,4 + 715 + (431,5) = 1652,7 kJ/mol 1652, ΕC − H = = 413,175 kJ / mol ⇒ Tương tự : Sắp xếp phản ứng (1đ) (1đ) ΕC − C = 344, 05 kJ / mol ⇒ (1đ) Câu 21:Tìm nhiệt tạo thành tiêu chuẩn Ca3(PO4)2 tinh thể biết : -12 gam Ca cháy toả 45,57 kcal - 6,2 gam P cháy toả 37,00 kcal - 168 gam CaO t ác dụng với 142 gam P2O5 toả 160,50 kcal Hiệu ứng nhiệt đo điều kiện đẳng áp Cho Ca=40;P=31;O=16 Hướng dẫn: → ∆ Ta có Ca(r) +O2(k) CaO(r) H1[...]... axit HCl ở mỗi lần thí nghiệm ứng với nhiệt độ và thời gian phản ứng sau: Thí nghiệm Nhiệt độ(0C) Thời gian phản ứng (phút) 1 20 27 2 40 3 3 55 ? Hãy tính thời gian phản ứng của thí nghiệm 3 Hướng dẫn: a Phản ứng 2A + B → C +D Có biểu thức tốc độ pứ V = k CAx CBy Trong đó k : Hằng số tốc độ phản ứng X : bậc phản ứng theo A Y : bậc phản ứng theo B n = x+y : bậc chung của phản ứng → mol l-1 s-1 = mol-1.l... phản ứng (1đ) (1đ) ΕC − C = 344, 05 kJ / mol ⇒ (1đ) Câu 21:Tìm nhiệt tạo thành tiêu chuẩn của Ca3(PO4)2 tinh thể biết : -12 gam Ca cháy toả 45,57 kcal - 6,2 gam P cháy toả 37,00 kcal - 168 gam CaO t ác dụng với 142 gam P2O5 toả 160,50 kcal Hiệu ứng nhiệt đo trong điều kiện đẳng áp Cho Ca=40;P=31;O=16 Hướng dẫn: → ∆ Ta có Ca(r) +O2(k) CaO(r) H1 ... N2O4 nhiệt độ Tính số cân KP ( ) nhiệt độ (lấy tới chữ số thứ ba sau dấu phẩy).Trị số có đơn vị không ? Giải thích? 3.Hãy cho biết phản ứng theo chiều nghịch phản ứng (1) thu nhiệt hay tỏa nhiệt? ... lần thí nghiệm ứng với nhiệt độ thời gian phản ứng sau: Thí nghiệm Nhiệt độ(0C) Thời gian phản ứng (phút) 20 27 40 3 55 ? Hãy tính thời gian phản ứng thí nghiệm Hướng dẫn: a Phản ứng 2A + B → C... trình nhiệt hóa học sau đây: (1) ClO2 (k) + O3 (k) → Cl2O7 (k) (2) O3 (k) → O (k) + O (k) (3) ClO3 (k) + O (k) → Cl2O7 (k) (4) O2 (k) → O (k) k: kí hiệu chất khí Hãy xác định nhiệt phản ứng sau: