Chuyên đề nhiệt động học

CHUYấN : NHIT NG HC HSG HểA SNG KIN KINH NGHIM TI :NHIT NG HC Tp Chớ Dy & Hc Húa Hc www.hoahoc.org - Our goal is simple: help you to reach yours - Mc tiờu ca chỳng tụi rt n gin: giỳp bn t c mc tiờu ca mỡnh Hc bit, hc lm, hc chung sng, hc lm ngi v t khng nh mỡnh PHN I: M U C s khoa hc ca sỏng kin kinh nghim cn nghiờn cu: C s lý lun Nhiệt động học khoa học nghiên cứu biến hoá dạng l-ợng thành dạng l-ợng khác thiết lập định luật biến hoá Hiện nhiệt động học nghiên cứu số lớn t-ợng vật lý hoá học kèm theo biến đổi l-ợng Những nghiên cứu ph-ơng pháp nhiệt động học cho phép đ-a đến cân l-ợng mà xác định chiều h-ớng giới hạn mà trình xảy điều kiện định Nhvậy nhiệt động học cho phép điều khiển theo ý muốn trình lý, hoá học sản xuất Nhiệt động hoá học nghiên cứu biến hoá dạng l-ợng khác phản ứng hoá học, trình hoà tan, bay hơi, kết tinh, hấp phụ.v.v Nhiệt động hoá học sử dụng quan điểm kết luận nhiệt động học lý học Trong nhiệt động hoá học ng-ời ta xét trạng thái đầu trạng thái cuối hệ hoá học trình biến hoá chúng dự đoán biến thiên l-ợng trình độc lập với cách biến đổi tốc độ phản ứng chất sản phẩm trung gian đ-ợc tạo nên phản ứng C s thc tin Trong nhng nm qua, thi hc sinh gii Quc gia thng hay cp ti phn nhit động hc di nhiu gúc khỏc Tuy nhiờn, sỏch giỏo khoa ph thụng , iu kin gii hn v thi gian nờn nhng kin thc trờn ch c cp n mt cỏch s lc Qua thc tin ging dy i tuyn hc sinh gii Quc gia nhiu nm tụi nghiờn cu, la chn v h thng nhng kin thc lớ thuyt c bn, trng tõm; su tm nhng bi in hỡnh son chuyờn Chiu hng din bin ca quỏ trỡnh húa hc cp v nhit ng hc giỳp cho hc sinh hiu sõu v dng c tt nhng kin thc ó hc vo vic gii cỏc bi tp, gúp phn nõng cao cht lng ging dy v hc mụn Húa hc Mc ớch ca sỏng kin kinh nghim Xây dựng hệ thống câu hỏi tập phần Nhiệt ng họcdùng cho học sinh lớp chuyên Hoá học bậc THPT giúp học trò học tốt chuẩn bị tốt cho kỳ thi học sinh giỏi Hóa học lý thuyết tập ph-ơng pháp giải, góp phần nâng cao chất l-ợng giảng dạy học tập môn Hóa học i tng nghiờn cu, phm vi nghiờn cu ti NHIT NG HC trung h thng lớ thuyt v su tm cỏc bi in hỡnh cú liờn quan n: ENTROPI (S) Biờn son ging dy: Thy Ngụ Xuõn Qunh T: 0979.817.885 E_mail: admin@hoahoc.org Facebook: facebook.com/hoahoc.org (Ngụ Xuõn Qunh) CHUYấN : NHIT NG HC HSG HểA NGUYấN L II CA NHIT NG HC S BIN THIấN S TRONG QU TRèNH BIN I TRNG THI CA CHT S TRONG QU TRèNH GIN N NG NHIT KH L TNG S BIN THIấN ENTROPI CA CHT NGUYấN CHT THEO NHIT ENTROPI TUYT I S BIN THIấN ENTROPI TRONG PHN NG HO HC TH NHIT NG í NGHA VT L CA G 10 MT S TNH CHT CA HM G 11 TNH G CA MT S QU TRèNH: i tng nghiờn cu l cỏc khúa hc sinh i tuyn d thi hc sinh gii quc gia t nm 2009 n nm 2011 K hoch nghiờn cu Sỏng kin kinh nghim ny tụi ó nghiờn cu ging dy bi dng hc sinh i tuyn d thi hc sinh gii quc gia, ti trng THPH chuyờn Hng Yờn t nm hc 2009-2010 Phng phỏp nghiờn cu a) Nghiờn cu ti liu b) Thc nghim (ging dy), õy l phng phỏp chớnh Thi gian hon thnh nm Cu trỳc ca sỏng kin kinh nghim Ngoi phn m u, kt lun v ti liu tham kho, sỏng kin kinh nghim bao gm cỏc phn chớnh sau õy: I.C S L THUYT II BI TP VN DNG Tp Chớ Dy & Hc Húa Hc www.hoahoc.org - Our goal is simple: help you to reach yours - Mc tiờu ca chỳng tụi rt n gin: giỳp bn t c mc tiờu ca mỡnh Hc bit, hc lm, hc chung sng, hc lm ngi v t khng nh mỡnh PHN II: NI DUNG I C S L THUYT ENTROPI (S) - Trong s bin i thun nghch vụ cựng nh T = const h trao i vi mụi trng mt lng nhit QTN thỡ s bin thiờn entropi quỏ trỡnh ny l: dS = QTN T S l hm trng thỏi (J/mol.K) - Nu s bin i l bt thun nghch thỡ dS > QTN T - Vỡ l hm trng thỏi nờn chuyn t trng thỏi sang trng thỏi bng bin thiờn thun nghch hay bt thun nghch thỡ S2 - S1 = S = QTN T (STN = SBTN) NGUYấN L II CA NHIT NG HC dS Q T - Trong h cụ lp Q = nờn: + dS = 0: h cụ lp entropi ca h khụng i nu xy quỏ trỡnh thun nghch + dS > : h cụ lp, quỏ trỡnh t xy (BTN) theo chiu tng entropi ca h v tng cho ti t giỏ tr max thỡ h s t trng thỏi cõn bng * Entropi l thc o hn n ca h: hn n ca h hay cht cng ln h hay cht ú gm nhng ht v s dao ng ca cỏc ht cng mnh (khi liờn kt gia cỏc ht cng yu) VD: S H2O(r) < S H O (l) < S SH (k) < S O (k)< SO 2 H2O (h) (k) S l i lng dung S BIN THIấN S TRONG QU TRèNH BIN I TRNG THI CA CHT Khi cht nguyờn cht núng chy hoc sụi P = const thỡ: T = const S = Q T = H T H = nhit bin thiờn trng thỏi = Ln/c hoc Lh S TRONG QU TRèNH GIN N NG NHIT KH L TNG Xột n mol khớ lớ tng gión n th tớch t V1 V2 to = const Vỡ ni nng ca khớ lớ tng ch ph thuc nhit nờn s bin i ny: U = QTN + WTN = QBTN + WBTN = Biờn son ging dy: Thy Ngụ Xuõn Qunh T: 0979.817.885 E_mail: admin@hoahoc.org Facebook: facebook.com/hoahoc.org (Ngụ Xuõn Qunh) CHUYấN : NHIT NG HC QTN = - WTN = nRT ln T = const S = V2 V1 HSG HểA ( = -(- P V) = nRT dV ) V QTN V P = nRln = n.R.ln P2 V1 T S BIN THIấN ENTROPI CA CHT NGUYấN CHT THEO NHIT - Quỏ trỡnh P = const: un núng cht nguyờn cht t T1 T2, khụng cú s chuyn pha: S = T2 T1 S = QTN T2 n.C T1 Vi Q = QP = dH = n.CP.dT T P dT T * Trong khong nhit hp, coi CP = const S = n.CP.ln - Quỏ trỡnh: V = const S = n CV.ln T2 T1 T2 T1 ENTROPI TUYT I - NGUYấN L CA NHIT NG HC - Entropi ca cht nguyờn cht di dng tinh th hon chnh 0(K) bng 0: S(T = 0) = * Xut phỏt t tiờn trờn ta cú th tớnh c entropi tuyt i ca cỏc cht cỏc nhit khỏc VD: Tớnh S ca cht nhit T no ú, ta hỡnh dung cht ú c un núng t 0(K) T(K) xột P=const Nu quỏ trỡnh un núng cú s chuyn pha thỡ: S = ST - S(T = 0) = ST = S i Tnc i T T S L L dT dT dT ST = n.C P ( r ) n nc n.C P (l ) n S n.C P ( h ) T Tnc Tnc T TS TS T 01 Giỏ tr entropi c xỏc nh P = atm = const v nhit T no ú c gi l giỏ tr entropi chun, kớ hiu l S0T, thng T = 298K S0298 S BIN THIấN ENTROPI TRONG PHN NG HO HC + Khi phn ng thc hin P = const, T = const thỡ: + Nu iu kin chun v 250C thỡ: S = S(sp) - S(t/g) S0298= S0298(sp) - S0298(t/g) + Vỡ S ca cht khớ >> cht rn, lng nờn nu s mol khớ sn phm (sp) > s mol khớ tham gia thỡ S > v ngc li Cũn trng hp s mol khớ v bng hoc phn ng khụng cú cht khớ thỡ S cú giỏ tr nh TH NHIT NG Scụ lp = S h + S mt Tp Chớ Dy & Hc Húa Hc www.hoahoc.org - Our goal is simple: help you to reach yours - Mc tiờu ca chỳng tụi rt n gin: giỳp bn t c mc tiờu ca mỡnh Hc bit, hc lm, hc chung sng, hc lm ngi v t khng nh mỡnh 8.1 Th ng ỏp, ng nhit G (nng lng Gibbs) Xột h xy s bin i P, T u khụng i quỏ trỡnh ny mụi trng nhn ca h mt nhit lng Hmt h to Hmt = - H h = - H S mt = + iu kin t din bin ca h: S cụ lp = S h - H T H > H T S < T + H trng thỏi cõn bng H T S = + t G = H TS nhit , P khụng i thỡ quỏ trỡnh xy theo chiu cú G = H T S < V t ti trng thỏi cõn bng G = 8.2 Th ng tớch, ng nhit F (Nng lng Helmholtz) Nu h bin i iu kin T, V khụng i nhit ng tớch m mụi trng nhn ca cỏc h l Umt Smt = - U mt T iu kin t din bin ca h quỏ trỡnh ng nhit, ng tớch l : F = U T S < V t trng thỏi cõn bng F = Trong ú : F = U TS Vỡ H = U + PV G = H TS = U TS + PV G = F + PV + i vi quỏ trỡnh T,P = const G = Wmax + i vi quỏ trỡnh T, V = const S = Wmax TểM LI : * Quỏ trỡnh ng ỏp: P = const - Cụng: WP = - P.dV = -n.R.dT - Nhit: QP = dH = n C P dT WP = - P V = - nRT T2 QP = H = n C P dT T1 - Ni nng: dU = Q + W - Entropi: dS QTN T U = H P V = H n.R T S QTN Nu C P = const STN = n C P ln T STN = T2 dT T n.C P T = T2 n.C P d ln T T1 T2 T1 * Quỏ trỡnh ng tớch - Cụng: WV = - P.dV = WV = Biờn son ging dy: Thy Ngụ Xuõn Qunh T: 0979.817.885 E_mail: admin@hoahoc.org Facebook: facebook.com/hoahoc.org (Ngụ Xuõn Qunh) CHUYấN : NHIT NG HC - Nhit: QV = dUV = n CV dT HSG HểA T2 QV = UV = CV n.dT T1 Nu CV = const QV = n CV T UV = QV + W - Ni nng: - Entropi: S QV = T T2 n.CV T1 T dT n.CV d ln T T T1 S n CV ln T2 ( CV = const) T1 dH = dU + P.dV + V.dP = dU + V.dP - Entanpi: H = U + PV (dV = 0) H = U + V P * Quỏ trỡnh ng nhit - Cụng: WT = - PdV = V2 WT = - n.RT V1 nRT dV V V V P dV nRT ln nRT ln nRT ln V V1 V2 P1 - Nhit: UT = QT + WT = QT = - WT = nRT ln V2 V1 - Ni nng: UT = - Entanpi: HT = UT + (PV)T = UT + nR T = QTN Lnc L hoc = h T Tnc TS - Entropi: S TN = * Vi quỏ trỡnh dón n khớ lớ tng thun nghch T Q U W dT n.CV S = TN T T T T1 Nu CV = const Vỡ T = const V2 nRT dV V V1 S = n CV ln S = nRT ln T2 V + nRT ln T1 V1 V2 P = nRT.ln V1 P2 * Quỏ trỡnh on nhit - Nhit: Q = - Ni nng v cụng: dU = Q + W = W = -PdV = T2 n.C V T1 dT T *Quỏ trỡnh bt thun nghch dUBTN = WBTN = -Png dV = -P2.dV UBTN = WBTN = -Png.(V2 V1) = n.CV T Tp Chớ Dy & Hc Húa Hc www.hoahoc.org - Our goal is simple: help you to reach yours - Mc tiờu ca chỳng tụi rt n gin: giỳp bn t c mc tiờu ca mỡnh Hc bit, hc lm, hc chung sng, hc lm ngi v t khng nh mỡnh * Quỏ trỡnh thun nghch W = U = n.CV(T2- T1) T1 V 1 = T2 V T2 = T1.( V1 -1 ) V2 - Entanpi: H = n CP(T2 T1) - Entropi: STN = QTN =0 T * Phng trỡnh Poisson: (Dựng cho quỏ trỡnh thun nghch) P.V = const; T V = const; * WBTN = -P2(V2 V1) = - P2.( CP CV nRT2 nRT1 ) nCV (T2 T1 ) P2 P1 T2 U = W = V2 * G = H TS = U + PV TS G G - S ; - V T P P T Vi phn ng oxi hoỏ kh cú th din pin in: G = - nEF dG dE = - nF = - S dT dT S = nF dE dE H = G + T S = nF( T - E) dT dT í NGHA VT L CA G: G = H TS = U + PV TS dG = dU + P.dV + V.dP T.dS SdT = (W + Q) + PdV + VdP T.dS SdT Vỡ W = W + (-PdV) Q T.dS dG W + VdP SdT Du = ng vi quỏ trỡnh thun nghch v cụng ln nht dG = Wmax + VdP SdT * i vi quỏ trỡnh ng nhit, ng ỏp dP = dT = dGT,P = W max G = W max * i vi quỏ trỡnh BTN: W gim; Q tng hon ton BTN W = 10 MT S TNH CHT CA HM G: dG = V.dP SdT ( coi W = 0) 10.1 S ph thuc ca G vo T: G G =-S = - S T P T P - Khi P = const Biờn son ging dy: Thy Ngụ Xuõn Qunh T: 0979.817.885 E_mail: admin@hoahoc.org Facebook: facebook.com/hoahoc.org (Ngụ Xuõn Qunh) CHUYấN : NHIT NG HC HSG HểA G T P G = H T S = H + T G - G = -H T P T GT T2 T G H dT d T GT T1 T G T G H T P 2 T T GT2 T2 GT1 T1 G H T P T T T2 G dT T1 T T1 Nu coi Ho khụng ph thuc vo nhit thỡ: o GT G298 H o T 298 T 298 10.2 S ph thuc vo P: G Khi T = const V P T P2 P1 P2 dG V dP GT P GT P V dP P1 - Vi cht rn, lng coi V = const P bin thiờn (tr ỏp sut ln) thỡ: GT P2 GT P1 V ( P2 P1 ) - Vi cht khớ lớ tng V = P nRT GT P2 GT P1 nRT ln P1 P Nu ỏp sut bỡnh thng: P1 = Po = 1bar (1 atm) GT(P) = GoT + nRT.lnP (P tớnh bng bar (atm)) 11 TNH G CA MT S QU TRèNH: 11.1 Gión nộn ng nhit khớ lớ tng G = nRT.ln P2 V = nRT.ln P1 V2 11.2 Trn ln ng nhit, ng ỏp khớ lớ tng: G = nA.RTlnxA + nB.RTlnxB 11.3 Quỏ trỡnh chuyn pha thun nghch (ti nhit chuyn pha): Gcf = 11.4 Quỏ trỡnh chuyn pha thun nghch T Tcf Nguyờn tc: ỏp dng chu trỡnh nhit ng Vỡ G l hm trng thỏi nờn G ch ph thuc trng thỏi u, trng thỏi cui, khụng ph thuc vo quỏ trỡnh bin thiờn 11.5 G ca phn ng hoỏ hc: Gop = GoS(sn phm) - GoS(tham gia) Tp Chớ Dy & Hc Húa Hc www.hoahoc.org - Our goal is simple: help you to reach yours - Mc tiờu ca chỳng tụi rt n gin: giỳp bn t c mc tiờu ca mỡnh Hc bit, hc lm, hc chung sng, hc lm ngi v t khng nh mỡnh 10 II BI TP VN DNG Bi Cho cỏc s liu nhit ng ca mt s phn ng sau 298K S phn ng Phn ng Ho298 (kJ) (1) 2NH3 + 3N2O 4N2 + 3H2O 1011 N2H4 + H2O (2) N2O + 3H2 (3) 2NH3 + 0,5O2 N2H4 + H2O (4) H2 + 0,5 O2 H2O S0298 (N2H4) = 240 J/K.mol ; S0298 (H2O) = 66,6 J/K.mol S0298 (N2) ; S0298 (O2) = 191 J/K.mol 317 143 286 = 205 J/K.mol a) Tớnh nhit to thnh Ho298 ca N2H4 ; N2O v NH3 b) Vit phng trỡnh ca phn ng chỏy Hidrazin v tớnh Ho298 , Go298 v hng s cõn bng K ca phn ng ny c) Nu hn hp ban u gm 2mol NH3 v 0,5mol O2 thỡ nhit ca phn ng (3) th tớch khụng i l bao nhiờu? Bi gii a) Ta sp xp li phng trỡnh lỳc u cng trit tiờu cỏc cht v c N2 + H2 N2H4 ú l: 2NH3 + 3N2O -H1 9H2 3N2H4 + 3H2O 3H2 2NH3 + 0,5 O2 N2 H4 + H O H3 H2 O H2 + 0,5 O2 4N2 + 3H2O 3N2O + -H4 Sau cng ta c: 4N2 + 8H2 4N2H4 cú 4H5 Suy H5 = (-H1 + 3H2 + H3 - H4) : = (1011 - 317 - 143 + 286) : = 50,75 kJ/mol T H5 v H4 v H2 tớnh c H N O = H5 + H4 - H2 = 50,75 - 286 + 317 = 81,75 kJ/mol T H5 v H4 v H3 tớnh c H NH = H5 + H4 - H3 = ( 50,75 - 286 + 143 ) : = 46,125 kJ/mol b) N2H4 + O2 N2 + 2H2O Biờn son ging dy: Thy Ngụ Xuõn Qunh T: 0979.817.885 E_mail: admin@hoahoc.org Facebook: facebook.com/hoahoc.org (Ngụ Xuõn Qunh) Hc bit, hc lm, hc chung sng, hc lm ngi v t khng nh mỡnh 16 Bi gii: o H2O(r) 223K S1 o o S So3 So4 H2O(r) S2 H2O(l) H2O(l) H2O(h) H2O(h) 773K 373K 373K 273K 273K o o o o S = S1 + S2 + So3 + S4 + So5 273 = n C P ( r ) 223 373 773 dT Lnc dT Lh dT C P (l ) C P(h) T 273 273 T 373 373 T =0,5 35,56 ln 273 6004 373 40660 773 75,3 ln 30,2 ln 10 (773 373) = 93,85(J/K) 223 273 273 373 373 Bi 10 Tớnh s bin thiờn entropi trn ln 200g nc 15oC vi 400g nc 60oC Bit rng h l cụ lp v nhit dung mol ca nc lng l 75,3 J/mol.K Bi gii: Gi T l nhit ca h sau pha trn Do Q thu = Q to nờn: 200 400 C P (T 288) = C P (333 T) 18 18 T 288 = 2.333 2T 318 200 dT 288 18 75,3 T + S h = S1 + S2 = = T= 2.333 288 = 318(K) 318 400 dT 75,3 18 T 333 200 318 400 318 75,3 ln + 75,3 ln = 5,78 (J/K) > 333 18 288 18 Quỏ trỡnh san bng nhit ny t xy Bi 11 Tớnh s bin thiờn entropi v G ca s hỡnh thnh mol hn hp khớ lớ tng gm 20% N2; 50%H2 v 30%NH3 theo th tớch Bit rng hn hp khớ c to thnh s khuch tỏn khớ vo bng cỏch ni bỡnh ng khớ thụng vi Nhit v ỏp sut ca cỏc khớ lỳc u u kc (273K, 1atm) Bi gii: Vỡ khớ lớ tng khuch tỏn vo nờn quỏ trỡnh l ng nhit Gi th tớch ca mol hn hp khớ l V th tớch mi khớ ban u ( cựng iu kin) l V N = 0,2V; V NH = 0,3V; VH = 0,5V Do %V = %n n N = 0,2 mol; n H = 0,5 mol; n NH = 0,3mol 2 - S bin thiờn entropi c tớnh theo CT: S = nRln V2 V1 Biờn son ging dy: Thy Ngụ Xuõn Qunh T: 0979.817.885 E_mail: admin@hoahoc.org Facebook: facebook.com/hoahoc.org (Ngụ Xuõn Qunh) CHUYấN : NHIT NG HC S N = 0,2 8,314.ln V = 2,676J/K 0,2V S H = 0,5.8,314.ln V = 2,881J/K 0,5V S NH3 = 0,3.8,314.ln HSG HểA V = 3,003J/K 0,3V S = S N + S H + S NH = 8,56(J/K) 2 * Quỏ trỡnh khuch tỏn khớ lớ tng l ng nhit nờn H = G 273 = H T S = -273.8,56 = -2336,88(J) Bi 12 Trong cỏc phn ng sau, nhng phn ng no cú S > 0; S < v S ớt C(r) + CO2(k) 2CO(k) CO(k) + (1) O2(k) CO2(k) (2) H2(k) + Cl2(k) 2HCl(k) (3) S(r) + O2(k) SO2(k) (4) Bi gii: Phn ng (1) cú n khớ = -1 = > S > Phn ng (2) cú n khớ = -1- < S kc v T = 373K Phn ng khụng th t din bin b) phn ng t din bin nhit T(K) thỡ: GT0 < T> H0 - T S0 < H 206,1.10 = = 959,71(K) 214,752 S Bi 16 Entanpi t chun ca phn ng to thnh H2O t cỏc n cht ph thuc vo T theo GS0,T = -240000 + 6,95T + 12,9TlgT (J/mol) phng trỡnh sau: Tớnh G0, S0 v H0 ca phn ng to thnh H2O 2000K Bi gii: GS0, 2000 = -240000 + 6,95.2000 + 129.2000lg2000= -140933,426(J/mol) G = -S T P dG = VdP - SdT S 2000 G = - T 12,9 = 6,95 + 12,5.lgT + 12,9T = 6,95 + 12,9lgT + T ln 10 ln 10 P Biờn son ging dy: Thy Ngụ Xuõn Qunh T: 0979.817.885 E_mail: admin@hoahoc.org Facebook: facebook.com/hoahoc.org (Ngụ Xuõn Qunh) CHUYấN : NHIT NG HC = 6,95 + 12,9lg2000 + HSG HểA 12,9 = 55,1357(J/molK) ln 10 0 H 2000 = G2000 + T S 2000 = -140933,426 + 2000 55,1357 = -30662,054 (J/mol) Bi 17 Mt Hc sinh lm bi tng trỡnh thớ nghim o nhit t chỏy mt hp cht hu c cho rng: H = U + P V S t chỏy bom nhit lng k lm cho V = 0, ú H = U Kt lun ny sai õu? Bi gii: H = U + P.V H = U + (PV) = U + P V + V P Hay H = U + (nRT) Trong bom nhit lng k thỡ: V = nờn: H = U + V P = U + (nRT) Bi 18 Hóy ch nhng mnh sai: a) i vi h kớn, quỏ trỡnh gión n khớ l on nhit h l cụ lp Q = 0; S = b) Mt h bt k cú th t din bin ti trng thỏi cú entanpi thp hn (H < 0) v entropi ln hn (S > 0) Hay h cú th din bin theo chiu gim entanpi t (G < 0) c) GT0 = H T0 - T S T0 Vi phn ng hoỏ hc T = const Nu G > Phn ng t din bin theo chiu nghch G = : Phn ng trng thỏi cõn bng G < : Phn ng t xy theo chiu thun Bi gii: a) Sai Do S = ch quỏ trỡnh bin i thun nghch Cũn vi quỏ trỡnh bin i bt thun nghch thỡ S > Q S > T b) Sai Do mnh ny ch ỳng iu kin T, P = const Cũn vi quỏ trỡnh bin i m V, T = const thỡ phi xột F c) Sai Do vi quỏ trỡnh hoỏ hc thỡ phi xột giỏ tr: G = G0 + RTlnQ ch khụng phi da vo G0 (Tuy nhiờn, cú th coi rng GT0 G - Gi G2 l hm Gibb ca 1mol O2 25oC khụng khớ (0,21 atm) 1mol O2, 25oC, 1atm mol O2, 25oC, 0,21atm (G0) (G2) G2 = G2 - G0 = 8,3145 298,15.ln 0,21 = -3868,8(J) G2 < G0 Vy: G2(1mol O2, 25oC, 0,21atm) < G0(1 mol O2, 25oC, 1atm) < G1(1 mol H2O, 25oC, 2atm) - cht cú hm G cng cao thỡ cng kộm bn mol O2 25oC, 2atm cú kh nng phn ng cao nht cũn mol O2 nm khụng khớ thỡ b nht cú kh nng phn ng kộm nht Bi 24 Nhit ho tan (Hht) 0,672g phenol 135,9g clorofom l -88J v ca 1,56g phenol 148,69g clorofom l -172J Tớnh nhit pha loóng i vi dung dch cú nng nh dung dch th cha mol phenol pha loóng n nng ca dung dch th nht bng clorofom Bi gii: 94g phenol + CHCl3 Hht (2) dd Hht(1) + CHCl3 H pha loãng dd H pha loãng = Hht(1) - Hht(2) = - 94 (-172) + 94 (-88) = - 2004,87(J) 0,672 1,569 Bi 25 Nhit ho tan mol KCl 200 ml nc di ỏp sut P = 1amt l: t0C 21 H 18,154 23 17,824 (kJ) Xỏc nh H298 v so sỏnh vi giỏ tr thc nghim l 17,578 (kJ) Bi gii: Theo nh lut Kirchhoff:H294 = H298 + CP.(294 - 298) = 18,454 (kJ) H286 = H298 + CP.(296 - 298) = 17,824(kJ) Tp Chớ Dy & Hc Húa Hc www.hoahoc.org - 25 Our goal is simple: help you to reach yours - Mc tiờu ca chỳng tụi rt n gin: giỳp bn t c mc tiờu ca mỡnh Hc bit, hc lm, hc chung sng, hc lm ngi v t khng nh mỡnh 26 H298 = 17,494 (kJ) CP = -0,165 (kJ/K) H298(LT) - H298(TN) ~~ 0,48% H298(TN) Vy H298 tớnh c theo lớ thuyt sai khỏc vi giỏ tr TN l 0,48% Bi 26 Tớnh S ca quỏ trỡnh hoỏ hi mol H2O (l) 25oC, 1atm Cho: Hhh, H2O(l) = 40,656 kJ/mol; C P , H O (l ) = 75,291 (J/K.mol); C P , H O ( h ) = 33,58 (J/molK) 2 Bi gii: Xột chu trỡnh: 25oC, mol H2O (l), 1atm S 25oC, mol H2O(r), 1atm S1 S3 100oC, 3mol H2O(l),1atm Q S1 = = T T2 n.C P (l ) T1 S2 100oC, 3mol H2O (h), 1atm T 373,15 dT = nCP(l)ln = 75,291.ln = 50,6822(J/K) T1 298,15 T S2 = Q2 n.H hh.l 40,656,10 = = = 326,8605(J/K) 373,15 T T S3 = Q3 = T T1 n.C T2 P(h) T 298,15 dT = nCP(h)ln = 33,58.ln = - 22,6044(J/K) T1 373,15 T S = S1 + S2 + S3 = 354,9383 (J/K) Bi 27 a) Tớnh cụng quỏ trỡnh t chỏy mol ru etylic kc v 25oC b) Nu H2O dng hi thỡ cụng kốm theo quỏ trỡnh ny l bao nhiờu? Bi gii: a) C2H5OH(l) + 3O2 (k) 2CO2 (k) + 3H2O (l) n = -1 W = -Png V = -Png n.RT = R.T = 8,314.29815 = 2478,82 (J) Png b) Nu H2O dng hi thỡ: n = W = - n RT = -2 8,314 298,15 = - 4957,64(J) Bi 28 Tớnh S, G quỏ trỡnh gión khụng thun nghch mol khớ lớ tng t 4lớt n 20 lớt 54oC Biờn son ging dy: Thy Ngụ Xuõn Qunh T: 0979.817.885 E_mail: admin@hoahoc.org Facebook: facebook.com/hoahoc.org (Ngụ Xuõn Qunh) CHUYấN : NHIT NG HC HSG HểA Bi gii: Vỡ S, G l cỏc hm trng thỏi nờn S, G khụng ph thuc vo quỏ trỡnh bin thiờn l thun nghch hay bt thun nghch m ch ph thuc vo trng thỏi u v trng thỏi cui Vỡ vy: S = nRln V2 20 = 8,314.ln = 26,76 (J/K) V1 T = const H = 0; U = G = H - T S = -(273,15 + 54) 26,76 = - 8755,1 (J) Bi 29 Mt bỡnh cú th tớch V = 5(l) c ngn lm phn bng Phn cha N 298K v ỏp sut 2atm, phn 298K v ỏp sut 1atm Tớnh G, H, S ca quỏ trỡnh trn ln khớ ngi ta b vỏch ngn i Bi gii: T = 298K ; Vb (N2) = Vb(O2) = S = S(N2) + S(O2) = n N Rln = PN VN PO2 VO2 T (l) V2 V + nO2 Rln V1 V1 = PN V N RT Rln PO VO 5 + 2 Rln RT 2,5 2,5 ln = 0,0174(l.at/K) = 0,0174 101,325 = 1,763 (J/K) - Quỏ trỡnh ng nhit H = G = H - T S = - 298 1,763 = - 525,374 (J) Bi 30 Cho cỏc d liu sau õy 298K Cht H S0 (kJ/molK) S0(J/molK) V(m3/mol) Cthan chỡ 0,00 5,696 5,31.106 Ckim cng 1,90 2,427 3,416.10-6 1) 298K cú th cú mt phn rt nh kim cng cựng tn ti vi than chỡ c khụng? 2) Tớnh ỏp sut ti thiu phi dựng cú th iu ch c kim cng 298K? Bi gii: 1) Ckim c-ơng Cthan chì G0298 = ? Ho = Ho than chỡ - Ho kim cng = - 1,9 = -1,9 (kJ) So = So than chỡ - Sokim cng = 5,696 - 2,427 = 3,269 (J/K) o o G298 , pu = H - T S = -1900 - 298.3,269 = -2874,162(J) Go < (Tuy nhiờn Go khụng quỏ õm) Tp Chớ Dy & Hc Húa Hc www.hoahoc.org - 27 Our goal is simple: help you to reach yours - Mc tiờu ca chỳng tụi rt n gin: giỳp bn t c mc tiờu ca mỡnh Hc bit, hc lm, hc chung sng, hc lm ngi v t khng nh mỡnh 28 Phn ng t xy theo chiu thun khụng tn ti mt lng nh kim cng cựng vi than chỡ 2) Ckim c-ơng Cthan chì G0298 = +2874,162 (J) V = VKC - VTC = 3,416.10-6 - 5,31.10-6 = 1,894.10-6 (m3/mol) Ta cú: dG = VdP - SdT G G =V = V P T P T G P - G P = V(P2 - P1) iu ch c kim cng t than chỡ thỡ: G P G P + V(P2 - P1) P2 - P1 - G P1 P2 P1 - (Do V < 0) V G P1 V =1+ 2874,162 1,894.10 3.101,325 P2 14977,65 (atm) Vy ỏp sut ti thiu phi dựng iu ch c kim cng t than chỡ l 14977,65atm Nh- 25oC, cân than chì kim c-ơng tồn áp suất khoảng 15000 atm ỏp sut cao hn quỏ trỡnh chuyn than chỡ thnh kim cng l t din bin, mc du vi tc rt chm Mun tng tc phi tng nhit v ỏp sut, thc t quỏ trỡnh chuyn than chỡ thnh kim cng c tin hnh cú xỳc tỏc (Ni + Cr + ) nhit trờn 1500 oC v P 50000atm ************************************************** Biờn son ging dy: Thy Ngụ Xuõn Qunh T: 0979.817.885 E_mail: admin@hoahoc.org Facebook: facebook.com/hoahoc.org (Ngụ Xuõn Qunh) CHUYấN : NHIT NG HC HSG HểA PHN III: KT LUN Vic hc sỏng kin kinh nghim s thu c kt qu tt nu m bo cỏc yờu cu sau: Hc sinh phi cú trỡnh nhn thc v t tng i tt Xut phỏt t i tng hc u l hc sinh khỏ gii, nờn kh nng tip thu kin thc khỏ nhanh v chc chn ú l tin rt tt cú th truyn th mt lng kin thc cựng mt n v thi gian nhiu hn so vi hc sinh khỏc Giỏo viờn cn bit tn dng cú hiu qu nhng kh nng ú, chng hn, bng cỏch a ti liu, yờu cu hc sinh t nghiờn cu trc sau ú trỡnh by, a nhn xột, kt qu thu c tit hc chuyờn Nh vy s giỳp hc sinh lnh hi kin thc sõu sc hn, to iu kin cỏc em bc u dt nghiờn cu khoa hc Kt qu thc tin Qua thc t,tụi cú tham gia mt s bui dy i tuyn ; trc tip ging dy sỏng kin kinh nghim ny cỏc tit chuyờn bi dng hc sinh d thi hc sinh gii quc gia mụn Húa 12 ti trng THPT chuyờn Hng Yờn , vi lng kin thc va phi v h thng vớ d phự hp ó giỳp hc sinh tip thu khỏ tt, kớch thớch v phỏt huy kh nng t duy, dng tng hp kin thc mt cỏch lụgic, say mờ t giỏc hc tp, gi m úc tỡm tũi sỏng to khoa hc Hc sinh i tuyn lp 12 d thi hc sinh gii quc gia ó t tin hn gp cỏc bi v nhit ng hc Kt qu thi chn hc sinh gii quc gia mụn Húa lp 12: Nm hc 2009 2010 cú 6/6 hc sinh t gii(5 gii ba ;1 khuyn khớch) Nm hc 2010 2011 cú 7/8 hc sinh t gii (5 gii ba;2 khuyn khớch) Nm hc 2011 2012 cú 7/8 hc sinh t gii (1 gii nhỡ ;5 gii ba;1 khuyn khớch) Bi hc kinh nghim Sỏng kin kinh nghim ny c ging dy cho cỏc th h hc sinh cỏc lp chuyờn , nờn cn c thng xuyờn trao i, cp nht liờn tc cỏc bi toỏn liờn quan n nhit ng hc Kin ngh, xut Trên hệ thống câu hỏi tập phần Nhiệt ng học mà áp dụng giảng dạy Nó t-ơng đối phù hợp với yêu cầu mục đích giảng dạy, bồi d-ỡng học sinh khá, giỏi tr-ờng chuyên chuẩn bị dự thi học sinh giỏi cấp Nó dùng làm tài liệu học tập cho học sinh lớp chuyên Hoá học tài liệu tham khảo cho thầy cô giáo giảng dạy bồi d-ỡng học sinh giỏi Hoá học bậc THPT góp phần nâng cao chất l-ợng giảng dạy học tập môn Hoá học Tuy nhiên, phần nhỏ ch-ơng trình ôn luyện cho học sinh chuẩn bị tham gia vào kỳ thi học sinh giỏi cấp Vì vậy, mong Thầy , Cô đồng nghiệp góp ý kiến cho chuyên đề phát triển sang chuyên đề khác để học trò chuyên Hoá ngày có nhiều tài liệu học tập cách hệ thống Tp Chớ Dy & Hc Húa Hc www.hoahoc.org - 29 Our goal is simple: help you to reach yours - Mc tiờu ca chỳng tụi rt n gin: giỳp bn t c mc tiờu ca mỡnh Hc bit, hc lm, hc chung sng, hc lm ngi v t khng nh mỡnh 30 Ti liu tham kho [1] C s lý thuyt húa hc PGS Nguyn Hnh [2] C s lý thuyt húa hc PGS Lờ Mu Quyn [3] C s lý thuyt cỏc quỏ trỡnh húa hc V ng [4] Bi hoỏ hc i cng Dng Vn m [5] Bi húa hc i cng - Trn Hip Hi [6] Bi ging Húa i cng HKTCN Ngi vit: Nguyn Th Ngc Anh n v cụng tỏc: T Húa Trng THPT chuyờn Hng Yờn Biờn son ging dy: Thy Ngụ Xuõn Qunh T: 0979.817.885 E_mail: admin@hoahoc.org Facebook: facebook.com/hoahoc.org (Ngụ Xuõn Qunh)