Đang tải... (xem toàn văn)
Tài liệu Bài tập Casio môn Hóa học tập hợp những dạng bài tập và hướng dẫn cách giải đối với những bài tập Hóa học có sử dụng máy tính Casio để giải. Đây là tài liệu hữu ích với những bạn yêu thích môn Hóa học và những bạn đang chuẩn bị cho các kỳ thi cũng như muốn nâng cao kiến thức về Hóa học.
DẠNG 3: BÀI TẬP VỀ PHĨNG XẠ A-LÝ THUYẾT: Phƣơng trình động học: Ap dụng cho q trình phân rã phóng xạ: N k = ln (*) t Nt => m t m0 t T1 / Hay N( t ) N0 e t , = m0 e t k ln 1/ 0, 693 T1/ k số phân rã phóng xạ (đơi kí hiệu ) N0 số ngun tử phóng xạ thời điểm ban đầu Nt số ngun tử phóng xạ lại sau thời gian t 2, Chu kì bán huỷ (thời gian bán huỷ, chu kì bán rã, thời gian bán rã): Chu kì bán huỷ thời gian cần thiết để 1/2 lượng ban đầu chất phóng xạ phân rã Đây đại lượng đặc trưng cho ngun tố phóng xạ Biểu thức tính: t1/2 = ln2/0,693 (HS tự suy luận) 3, Độ phóng xạ: Các sản phẩm phân rã hạt nhân (gọi chung xạ) bay với tốc độ lớn Trên đường đi, gặp vật chắn xạ gây biến đổi vật chắn Tác dụng xạ lớn số phân rã xảy đơn vị thời gian lớn Độ phóng xạ đại lượng đặc trưng cho mức độ gây biến đổi xạ Nó đo số phân rã đơn vị thời gian (tức tốc độ phân rã) dN A= dt t t H ( t ) H e N0 .e H(t): Tốc độ phân hủy thời điểm t H(0): Tốc độ phân hủy ban đầu Lẽ đơn vị độ phóng xạ số phân rã (tức số hạt phân rã)/1 giây, người ta hay sử dụng đơn vị Curi: Curi = 3,7.1010 phân rã/giây 4, Xác định niên đại sinh vật cổ dựa vào phóng xạ C-14: Thực nghiệm xác định khí quyển, thể sinh vật sống 1giây gam cacbon có 15,3 phân rã C-14 Như (*) viết thành: R k = ln (**) t Rt R0 = 15,3phân rã/s/gam C Rt : tốc độ phân rã (trong giây gam) thời điểm xét t: thời gian kể từ lúc sinh vật chết đến thời điểm xét k số tốc độ q trình phân rã C-14 k tính theo biểu thức sau: R ln k= t1 / R0 / => k = ln2/t1/2 = 0,693/t1/2 => thay trở lại (**) ta được: B-Bài tập áp dung Câu 137 Ce tham gia phản ứng lò phản ứng hạt nhân, có chu kì bán hủy 30,2 năm 137 Ce đồng vị bị phát tán mạnh nhiều vùng châu Âu sau tai nạn hạt nhân Trecnibun Sau lượng chất độc 1% kể từ lúc tai nạn xảy Hƣớng dẫn Áp dụng cơng thức: N 2,3 N o 2,3 N o K = ln o lg t lg t N t N K N 0,693 2,3T N o Mà k = t lg T 0,693 N 2,3.30,2 N o 2,3.30,2 2,3.30,2.2 t lg lg 100 200,46 (năm) No 0,693 0,693 0,693 100 Vậy sau 200,46 năm lượng chất độc 1% kể từ lúc tai nạn xảy Câu 2.Một chất thải phóng xạ có chu kỳ bán hủy 200 năm chứa thùng kín chơn đất phải thời gian để tốc độ phân rã giảm từ 6,5.10 12 ngun tử/phút xuống 3.10-3 ngun tử/phút Hƣớng dẫn: 0,693 0,693 k 0,00347 / năm t1 / 200 N 2,303lg kt N0 3.10 3 0,00347t 6,5.1012 t = 1,02.104 năm hay 10.200năm 2,303lg Câu 3.Sản phẩm bền vững phóng xạ 238 U 206 Pb Người ta tìm thấy mẩu quặng uranit có chứa 238 U 206 Pb theo tỉ lệ 67,8 ngun tử 238 U : 32,2 ngun tử 206 Pb Giả sử 238 U 206 Pb khơng bị theo thời gian điều kiện khí hậu Hãy tính tuổi quặng.Biết chu kì bán hủy 238 U 4,51.109 năm Hƣớng dẫn: Cứ ngun tử 238 U sinh tương ứng ngun tử 206 Pb Vậy N ngun tử 238 U sinh tương ứng N ngun tử 206 Pb Ta có : N Ucòn quang 67,8 N Ucòn quang N Ucòn quang 67,8 N Pbsinh 32,2 N Uphan ung N0 N Ucòn quang 32,2 ban đ N 0ban dau e kt 67,8 e kt 0,6780 kt N ban đau (1 e ) 32,2 kt 0,3886 t 2,52.10 nam Câu 4.Một mẫu vật có số ngun tử 11 C (T1/2 = 20 phút) 14 C (T1/2 = 5568 năm) thời điểm a) Ở thời điểm tỉ lệ cường độ phóng xạ 11 C 14 C bao nhiêu? b) Tỉ lệ sau giờ? Hƣớng dẫn: Cường độ phóng xạ tính theo số tốc độ k: 0,693 (T1/2 : chu kì bán rã) k T1 / 0,693 k 11C 0,03465 (phút -1 ) 20 0,693 k 14C 2,368 10 10 (phút 5568 365 24 60 Tại thời địểm t = 0: [11 C] = [14 C] = C0 nên v 11C k 11C 0,03465 146,3 10 (lần ) 10 v 14C k 14C 2,368 10 Tại thời điểm t = ( = 360 phút) [11C ] C0 e k 11 t [14C ] C0 e k 14 t v 11C v 14C v 11C -1 ) C C k 11C [11C ] 14 k 14C [ C ] k 11C k 14C e ( k 11 k 14 )t C C 10 0.03465 e ( 0.034652.36810 )360 = 560 (lần) 10 v 14C 2,368 10 Câu Một mẫu đá uranynit có tỉ lệ khối lượng 206 Pb : 238 U = 0,0453 Cho chu kì bán hủy 4,55921.109 năm Hãy tính tuổi mẫu đá 0,0453 Số mol 238 U phóng xạ = số mol 206 Pb = (mol) 206 0,0453 m U ban đầu = + 298 = 1,0523 (g) 206 ln k= 4,55921.10 N k = ln N t 4,55921.10 1.0523 t= ln = 3,35.108 năm 0,693 238 U Câu 6.Một mẫu than củi đuợc tìm thấy hang động tốc độ phân hủy 2,4 phân hủy/phút tính cho gam Giả định mẫu than phần thừa mẫu than họa sĩ dùng vẽ tranh, hỏi năm sau người ta tìm thấy mẫu than Biết thể sống tốc độ phân hủy C 13,5 phân hủy/giây, chu kì bán hủy C 5730 năm Hƣớng dẫn 1.2/ 0,693 k= 5730 13,5 5730 t= ln = 4,8.104 năm 0,693 0,04 Câu Một mẫu than lấy từ hang động người Pơlinêxian cổ Ha Oai có tốc độ 13,6 phân hủy 14C giây tính với 1,0 gam cacbon Biết 1,0 gam cacbon tồn có 15,3 phân hủy 14C giây chu kỳ bán hủy 14C 5730 năm Hãy cho biết niên đại mẩu than đó? 0,693 ln Hằng số phóng xạ: k = = 5730 t1 Niên đại mẩu than t = N0 5730 15,3 = 973,88 (năm) ln ln k N t 0,693 13,6 Câu Một mẩu than lấy từ hang động vùng núi đá vơi tỉnh Hòa Bình có 9,4 phân hủy 14 C cho biết người Việt cổ đại tạo mẩu than cách năm? Biết chu kỳ bán hủy 14 C 5730 năm, khí có 15,3 phân hủy 14 C Các số phân hủy nói tính với 1,0 gam cacbon, xảy 1,0 giây Hƣớng dẫn 0,693 ln Hằng số phóng xạ: k = = 5730 t1 N0 5730 15,3 ln ln = 3989,32 (năm) 4000 (năm) k N t 0,693 9, Người Việt cổ đại tạo mẩu than cách khoảng 4000 năm Niên đại mẩu than t = Bài 226 88 Ra có chu kỳ bán huỷ 1590 năm Hãy tính khối lượng mẫu Ra có cường độ phóng xạ = 1Curi (1 Ci = 3,7 1010 Bq)? Hướng dẫn giải : Theo biểu thức v = - dN = kN = 3,7.1010 Bq dt (trong N số ngun tử Ra, k = ln2 3,7.1010 N= T1/2 ) T1 0,693 T1/2 = 1590.365.24.60.60 = 5,014.10 mRa = 10 226.3,7.1010.5,014.1010 226N = = gam 0,693.6,022.1023 6,022.1023 DẠNG 4: BÀI TẬP VỀ NHIỆT PHẢN ỨNG, CBHH Hiệu ứng nhiệt - Hiệu ứng nhiệt lượng tỏa hay hấp thụ phản ứng hóa học - Được kí hiệu : H (entapi) , đơn vị KCal/mol KJ/mol (1Cal = 4,184J) - H < : phản ứng tỏa nhiệt - H > : phản ứng thu nhiệt Cách tính hiệu ứng nhiệt phản ứng hóa học a Tính theo lượng liên kết , nhiệt tạo thành - Năng lượng liên kết (Elk Hlk ) lượng cần thiết để phá liên kết hóa học thành các ngun tử riêng rẽ trạng thái khí H = Elk (sản phẩm) - Elk (ban đầu) - Nhiệt tạo thành hợp chất lượng nhiệt tỏa hay hấp thụ tạo thành mol chất từ đơn chất bền Nhiệt tạo thành đơn chất H = nhiệt tạo thành sản phẩm - nhiệt tạo thành chất ban đầu b Định luật Hess - Hiệu ứng nhiệt phản ứng hóa học phụ thuộc vào trạng thái đầu trạng thái cuối chất , khơng phụ thuộc vào giai đoạn trung gian * Động hóa học nhiệt động hóa học H thuan H nghich H pu H sp H chatpu nllk nllksp chatpu nhietdc nhietdcsp chatpu 10 S pu Ssp Schatpu 11 Gpu S Gsp Gchatpu Khi tính, giá trị H , S , G chất có nhân với hệ số IV/ Động hóa học Phương trình động học chung phản ứng: 12 d C d t ktd Cx Cy Nếu hệ dd lỏng 13 d P d t ktd Px Py Nếu phản ứng pha khí x+y: Bậc phản ứng Đối với phản ứng đơn giản, bậc phản ứng tổng hệ số tỉ lệ chất phản ứng A, B: Các chất tham gia phản ứng CA, CB: Nồng độ A, B ban đầu Tốc độ phản ứng số tốc độ ktd thay đồi theo nhiệt độ theo biểu thức: T T ( T ) kt 14 ( T ) kt 2 1 E 15 k(T ) A0 e RT , đó: A0 : Là số đặc trưng cho phản ứng E: Năng lượng hoạt hóa phản ứng k E 1 16 ln (T ) k(T ) R T1 T2 E: Năng lượng hoạt hóa phản ứng (J.mol-1 ) Liên hệ số tốc độ ktd nồng độ chất theo thời gian (dùng để xác định số k td): - Đối với phản ứng bậc 0: ( ktd ) 17 k.t = C0 – Ct - Đối với phản ứng bậc 1: ( ktd CA ) 18 ktd t ln C0 Ct - Đối với phản ứng bậc 2: +Nếu CA=CB ( ktd CA CB ktd CA2 ) 19 ktd t 1 Ct C0 + Nếu CA ≠ CB ( ktd CA CB ) 20 ktd t a b ln b( a x ) a(b x) a, b: Nồng độ ban đầu chất phản ứng x: nồng độ chất tham gia phản ứng - Đối với phản ứng bậc 3: Chỉ xét trường hợp nồng độ tham gia phản ứng chất nhau: ( ktd CA3 ) V/ Cân hóa học: k B Xét cân bằng: A k2 21 K cb k1 k2 xe t xe xt 22 k1 k2 ln k1 , k2 : số tốc độ phản ứng thuận nghịch xe: Nồng độ chất lúc cb xt : Nồng dộ chất thời điểm t cC + dD Xét cân bằng: aA + bB Các số cân bằng: 23 K P PCc PDd PAa PBb Trong đó: Pi xi P 24 KC nn n P Pi P C D A B 25 K x c d a b xCc xDd x Aa xBb Trong cân bằng, coi K P số số khác phụ thuộc vào KP nhiệt độ, áp suất theo biểu thức: 26 K P KC ( RT )n K x P n - Nếu T=const => K C số - Nếu P=const => K P số Khi nhiệt độ thay đổi: K 1 27 ln C (T 2) K C (T 1) R T2 T1 Biến thiên lượng Gipps phản ứng: 28 G G RT ln CCc CDd C Aa CBb G >0: Phản ứng chuyển dịch theo chiều nghịch G x + 2y = PV 0,02231 mol RT 0,0821 546 (1) Số mol PCl5 ban đầu (x + y) theo định luật bảo tồn khối lượng Khối lượng PCl5 ban đầu = khối lượng hỗn hợp sau phản ứng = 2,48g -> x + y = 2,48 0,0119 mol 208,5 (2) (1) , (2) -> x = 0,00149 y = 0,01041 [PCl5 ] = [Cl2 ] = 0,00149 mol/l [PCl3 ] = [Cl2 ] = 0,01041 mol/l KC [PCl ][Cl ] 0,728 [PCl5 ] Câu 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 K c K p 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(0 C) Thời gian phản ứng (phút) 20 27 40 3 55 ? Hãy tính thời gian phản ứng thí nghiệm Hƣớng dẫn: a Phản ứng 2A + B C +D Có biểu thức tốc độ pứ V = k C Ax 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 b.0,5đ Với cân : a A(k) + b B(k) c C(k) + d D(k) K p = Kc (RT)c+d-a-b c 0,5đ Áp dụng V2 = V1 T 2 T1 10 T 2 T1 40 20 27 T t1 = = 10 = 10 32 = = : T1 t 55 40 t2 1,5 = 10 = t3 = 34,64 giây t3 t3 Câu : Tính lượng liên kết bình - Nhiệt đốt cháy CH4 - Nhiệt đốt cháy C H6 - Nhiệt đốt cháy Hiđrơ - Nhiệt đốt cháy than chì - Nhiệt hóa than chì C – H C – C từ kết thực nghiệm sau : = - 801,7 kJ/mol = - 1412,7 kJ/mol = - 241,5 kJ/mol = - 393,4 kJ/mol = 715 kJ/mol - Năng lượng liên kết H – H = 431,5 kJ/mol Các kết đo 2980 k 1atm Hƣớng dẫn: CH4 + CO CO2 + 2H2 O H2 O O2 + 2H2 CO O2 + C(r) C(r) C(k) 2H2 4H CH4 H1 - H - H H4 H C(k) + 4H H 40H C 40H C H1 H H3 H 2 H5 = - 801,5 + 241,5 + 393,4 + 715 + (431,5) = 1652,7 kJ/mol 1652, C H 413,175 kJ / mol Tương tự : Sắp xếp phản ứng (1đ) C C 344,05 kJ / mol (1đ) Câu : điểm Câu 10:Tìm nhiệt tạo thành tiêu chuẩn Ca3 (PO )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 P2 O5 toả 160,50 kcal Hiệu ứng nhiệt đo điều kiện đẳng áp Cho Ca=40;P=31;O=16 Hƣớng dẫn: Ta có Ca(r) +O (k) CaO(r) H1