50 Bài tập Hóa học Điện li – Phần Bài 1: Tính nhiệt độ lửa CO cháy hai trường hợp sau: a) Cháy oxy tinh khiết (20% oxy 80% nitơ theo thể tích) b) Cháy oxy tinh khiết Cho biết lượng oxy vừa đủ cho phản ứng, nhiệt độ lúc đầu 25oC Entanpi cháy CO 25oC 1atm 283kJ.mol-1 Nhiệt dung mol chuẩn chất sau: Cop (CO2, k) = 30,5 + 2.10-2T Cop (N2, k) = 27,2 + 4,2.10-3T Bài 2: Cho số liệu sau 298K: Ag+(dd) N3-(dd) K+(dd) AgN3(r) KN3(r) o -1 ∆G tt(kJ.mol ) 77 348 -283 378 77 1) Xác định chiều xảy qúa trình sau: Ag+(dd) + N3-(dd) → AgN3(r) K+(dd) + N3-(dd) → KN3(r) 2) Tính tích số tan chất điện li tan 3) Hỏi phản ứng xảy muối KN3 tác dụng với HCl đặc Bài 3: Một phản ứng dùng để luyện kẽm theo phương pháp khô là: ZnS(r) + 3/2O2(k) → ZnO(r) + SO2(k) o 1) Tính ∆H phản ứng nhiệt độ 298K 1350K, coi nhiệt dung chất không phụ thuộc vào nhiệt độ miền nhiệt độ nghiên cứu 2) Giả thiết ZnS nguyên chất Lượng ZnS không khí (20% O2 80% N2 theo thể tích) lấy tỉ lệ hợp thức bắt đầu 298K đạt đến nhiệt độ hấp thụ lượng nhiệt tỏa phản ứng điều kiện chuẩm 1350K (lượng nhiệt dùng để nâng nhiệt độ chất đầu) Hỏi phản ứng có trì không, nghĩa không cần cung cấp nhiệt từ bên ngoài, biết phản ứng xảy nhiệt độ không thấp 1350K? 3) Thực tế quặng sfalerit ZnS chứa SiO2 Vậy hàm lượng % ZnS quặng tối thiểu phải để phản ứng tự trì được? Cho biết entanpi tạo thành chuẩn chất 25oC (kJ.mol-1) Hợp chất: ZnO(r) ZnS(r) SO2(k) o ∆H f -347,98 -202,92 -296,90 Nhiệt dung mol đẳng áp chất (J.K-1.mol-1): Hợp chất ZnS(r) ZnO(r) SO2(k) O2(k) N2(k) SiO2(r) Cop 58,05 51,64 51,10 34,24 30,65 72,65 Biết MZnS = 97,42g.mol-1; MSiO2 = 60,10g.mol-1 Bài 4: Khí NO kết hợp với Br2 tạo khí phân tử có nguyên tử Viết phương trình phản ứng xảy Biết phản ứng thu nhiệt, 25oC có Kp = 116,6 Hãy tính Kp (ghi rõ đơn vị) 0oC ; 50oC Giả thiết tỉ số hai trị số số cân 0oC với 25oC hay 25oC với 50oC 1,54 Xét 25oC, cân hoá học thiết lập Cân chuyển dịch nào? Nếu: a) Tăng lượng khí NO b) Giảm lượng Br2 c) Giảm nhiệt độ d) Thêm khí N2 vào hệ mà: - Thể tích bình phản ứng không đổi (V = const) - ¸p suất chung hệ không đổi (P = const) Bài 5: Khi nung nóng đến nhiệt độ cao PCl5 bị phân li theo phương trình PCl5 (k) ⇋ PCl3 (k) + Cl2 (k) Cho m gam PCl5 vào bình dung tích V, đun nóng bình đến nhiệt độ T (K) để xảy phản ứng phân li PCl5 Sau đạt tới cân áp suất khí bình p Hãy thiết lập biểu thức Kp theo độ phân li áp suất p Thiết lập biểu thức Kc theo , m, V Trong thí nghiệm thực nhiệt độ T1 người ta cho 83,300 gam PCl5 vào bình dung tích V1 Sau đạt tới cân đo p 2,700 atm Hỗn hợp khí bình có tỉ khối so với hidro 68,862 Tính Kp Trong thí nghiệm giữ nguyên lượng PCl5 nhiệt độ thí nghiệm thay V dung tích V2 đo áp suất cân 0,500 atm Tính tỉ số V1 Trong thí nghiệm giữ nguyên lượng PCl5 dung tích bình V1 thí nghiệm hạ nhiệt độ bình T3 = 0,9 T1 đo áp suất cân 1,944 atm Tính Kp Từ cho biết phản ứng phân li PCl5 thu nhiệt hay phát nhiệt Cho: Cl = 35,453 ; P : 30,974 ; H = 1,008 ; Các khí khí lí tưởng Bài 6: Người ta nung nóng đến 8000C bình chân tích lít chứa 10,0 gam canxi cacbonat 5,6 gam canxi oxit Hãy tính số mol khí cacbonic có bình Muốn cho lượng canxi cacbonat ban đầu phân hủy hết thể tích tối thiểu bình phải bao nhiêu? Biết nhiệt độ khí CO bình có áp suất 0,903 atm Tại 200C, phản ứng: H2 (k) + Br2 (lỏng) HBr (k) (1) có số cân Kp = 9,0 1016 kí hiệu (k) trạng thái khí a) Hãy tính Kp phản ứng: H2 (k) + Br2 (k) HBr (k) (2) 20OC áp suất p = 0,25 atm Br2 (k) b) Hãy cho biết chuyển dịch cân hóa học phản ứng (2) giảm thể tích bình phản ứng hai trường hợp: *) Trong bình Br2 (lỏng) ; **) Trong bình có Br2 (lỏng) Bài 7: a) Ở điều kiện ban đầu 300K 1,01325.107Pa, khí clo coi khí lí tưởng Giãn nở mol khí Cl2 điều kiện đến áp suất cuối 1,01325.105Pa Trong qúa trình giãn nở áp suất giữ không đổi 1,01325.105Pa Kết qủa giãn nở khí clo làm lạnh đến 239K (đó điểm sôi thông thường Cl2 lỏng), thấy có 0,1mol Cl2 lỏng ngưng tụ Ở điểm sôi thông thường, entanpi hóa Cl2 lỏng 20,42kJ.mol-1, nhiệt dung mol Cl2 khí điều kiện đẳng tích Cv = 28,66J.K-1mol-1 tỉ trọng Cl2 lỏng 1,56 239K Giả thiết nhiệt dung mol điều kiện đẳng áp Cl2(k) Cp=Cv+R Biết 1atm = 1,01325.105Pa R = 8,314510J.K-1.mol-1 = 0,0820584L.atm.K-1.mol-1 Hãy tính biến thiên nội (∆E) biến thiên entropy hệ (∆Ssys) biến đổi mô tả b) Với phản ứng sau 298K: [Ni(H2O)6]2+ + 2NH3 → [Ni(NH3)2(H2O)4]2+ + 2H2O (1) lnKc = 11,60 ∆Ho = -33,5kJ.mol-1 [Ni(H2O)6]2+ + en → [Ni(en)2(H2O)4]2+ + 2H2O (2) lnKc = 17,78 ∆Ho = -37,2kJ.mol-1 Ghi chú: en viết tắt etylendiamin (phối tử trung hòa hai răng) Biết R = 8,314510J.K-1.mol-1 = 0,0820584L.atm.K-1.mol-1 Tính ∆Go,∆So Kc phản ứng (3) sau: [Ni(NH3)2(H2O)4]2+ + en → [Ni(en)2(H2O)4]2+ + 2NH3 (3) Bài 8: Hợp chất Q (khối lượng mol phân tử 122,0g.mol-1) gồm có cacbon, hydro oxy PHẦN A: Nhiệt sinh (entanpi tạo thành) tiêu chuẩn CO2(k) H2O(l) 25oC tương ứng –393,51 285,83kJ.mol-1 Hằng số khí R = 8,314J.K-.mol-1 Dùng lượng dư oxy đốt cháy hết mẫu chất rắn Q nặng 0,6000g nhiệt lượng kế ban đầu chứa 710,0g nước 25,000oC Sau phản ứng xong, nhiệt độ lên tới 27,250oC có 1,5144g CO2(k) 0,2656g H2O tạo thành Hãy xác định công thức phân tử viết, cân phương trình phản ứng đốt cháy Q với trạng thái vật chất Cho nhiệt dung riêng nước 4,184J.g-1.K-1 biến thiên nội phản ứng (∆Uo) –3079kJ.mol-1 2 Hãy tính nhiệt dung nhiệt lượng kế (không kể nước) Hãy tính nhiệt sinh (entanpi tạo thành) tiêu chuẩn (∆Hof) Q PHẦN B: Số liệu sau thu xét phân bố chất q benzen với nước 6oC, CB CW nồng độ cân chất Q tương ứng lớp benzen lớp nước: Giả thiết không phụ thuộc vào nồng độ nhiệt độ, chất Q có dạng benzen Nồng độ (mol.L-1) CB CW 0,0118 0,00281 0,0478 0,00566 0,0981 0,00812 0,156 0,0102 Với giả thiết Q dạng monome nước, tính toán liệu benzen chất q dạng monome hay dime Độ giảm nhiệt độ đông đặc dung dịch loãng lí tưởng tính theo biểu thức sau: R (T fo ) X s o Tf Tf H f o Trong Tf nhiệt độ đông đặc dung dịch, T f nhiệt độ đông đặc dung môi, ∆Hf nhiệt độ nóng chảy dung môi Xs phần mol chất tan Khối lượng mol phân tử benzen 78,0g.mol-1 Ở 1atm benzen nguyên chất có nhiệt độ đông đặc 5,40oC Benzen có nhiệt nóng chảy 9,89kJ.mol-1 Hãy tính nhiệt độ đông đặc (Tf) dung dịch gồm 0,244g chất Q 5,85g benzen 1atm Bài 9: Vào ngày 1tháng năm 2000, đường hầm cầu nối Đan Mạch Thụy Điển thức mở cửa Nó bao gồm đường hầm từ Copenhagen đến đảo nhân tạo chisc cầu từ đảo đến Malmo Thụy Điển Vật liệu dung để xây dựng thép bêtông Bài đề cập đến việc sản xuất thoái hóa vật liệu Bêtông hình thành từ hộn 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 ta nâng nhiệt độ lên nhận sản phẩm không mong muốn hemihydrat CaSO4.0,5H2O theo phản ứng: CaSO4.2H2O(r) → CaSO4.0,5H2O + 1,5H2O Các gía trị nhiệt động cho bảng sau: (biết p = 1,00bar) ∆Hosinh(kJ/mol) So(J.K-1.mol-1) CaSO4.2H2O9(r) -2021,0 194,0 CaSO4.0,5H2O(r) -1575,0 130,5 H2O(h) -24,1,8 188,6 -1 -1 -1 -1 R = 8,314J.mol K = 0,08314bar.mol K 0oC = 273,15K Tính ∆Ho (kJ) cho phản ứng chuyển 1,00kg CaSO4.2H2O(r) thành CaSO4.0,5H2O(r) Phản ứng thu nhiệt hay tỏa nhiệt? Tính áp suất cân (bar) nước bình kín chứa CaSO4.2H2O(r), CaSO4.0,5H2O(r) H2O(h) 25oC Tính nhiệt độ để p(H2O)(cb) = 1,00 bar hệ câu 2.2 Giả sử ∆Ho ∆So số Bài 10: Nguyên lý thứ hai nhiệt động học nguyên lý khoa học Trong nghiên cứu nhiệt động học khí lý tưởng, cân hóa học 3,00 mol CO2 giãn nở đẳng nhiệt (nhiệt độ môi trường 15oC) chống lại áp suất bên ổn định p = 1,00bar Thể tích đầu thể tích cuối tương ứng 10,0L 30,0L 1) Chọn thong tin biến thiên entropy qúa trình giãn nở (∆Ssys) môi trường (∆Ssur) a) ∆Ssys > 0; ∆Ssur = b) ∆Ssys < 0; ∆Ssur > c) ∆Ssys > 0; ∆Ssur < d) ∆Ssys = 0; ∆Ssur = 2) Tính ∆Ssys, giả sử CO2 khí lý tưởng 3) 4) 5) 6) 7) Tính ∆Ssur Tính chuyển đổi entropy hệ Nguyên lý hai có nghiệm hay không? Khí CO sử dụng rộng rãi tổng hợp hữu cơ, thu phản ứng CO2 với graphit Sử dụng kiện để chứng minh Kcb 298,15K bé đơn vị Ở 298,15K: CO2(k): ∆Hos = -393,51kJ.mol-1; So = 213,79JK-1mol-1 CO(k): ∆Hos = -110,53kJ.mol-1; So = 197,66JK-1mol-1 C(gr): So = 5,74JK-1mol-1 Tính nhiệt độ mà phản ứng đạt cân Bỏ qua phụ thuộc H, S vào nhiệt độ Phản ứng cau xảy 800oC áp suất chung 5,0 bar, Kp = 10 Tính áp suất riêng phần CO cân