BT NHIET HOA HOC hay, cần tham khảo

1. KhÝ lý t­ëng: lµ khÝ mµ kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c ph©n tö khÝ xa nhau ®Õn møc ta cã thÓ bá qua sù t­¬ng t¸c gi÷a chóng (khÝ cã ¸p suÊt thÊp) Ph­¬ng tr×nh tr¹ng th¸i khÝ lý t­ëng dïng cho n mol khÝ: PV = nRT ) Ph¶n øng táa nhiÖt vµ ph¶n øng thu nhiÖt:  Ph¶n øng nh­êng nhiÖt l­îng cho m«i tr­êng gäi lµ ph¶n øng táa nhiÖt: H < 0  Ph¶n øng thu nhiÖt l­îng cña m«i tr­êng gäi lµ ph¶n øng táa nhiÖt: H > 0 b) NhiÖt sinh chuÈn cña mét chÊt: lµ nhiÖt cña ph¶n øng t¹o thµnh 1 mol chÊt ®ã tõ c¸c ®¬n chÊt bÒn ë 1atm vµ 298K.

Nhiệt phản ứng

1 Khí lý tởng: là khí mà khoảng cách giữa các phân tử khí xa nhau đến mức ta có thể bỏ qua sự tơng tác

giữa chúng (khí có áp suất thấp)

Phơng trình trạng thái khí lý tởng dùng cho n mol khí: PV = nRT

(P là áp suất khí - Pa hoặc N/m 2 ; V là thể tích khí - m 3 ; T là nhiệt độ khí - K ;

R là hằng số khí lý tởng - R = 8,314 J K 1 mol 1

= 1,987 cal K 1 mol 1 do 1 cal = 4,19 J

= 0,082 lít atm K 1 mol 1 do 1 lít atm = 101,325 J )

 Trong đó: P1V1 = n1RT1 ; P2V2 = n2RT2 và v.v

2 Nhiệt phản ứng:

a) Phản ứng tỏa nhiệt và phản ứng thu nhiệt:

 Phản ứng nhờng nhiệt lợng cho môi trờng gọi là phản ứng tỏa nhiệt: H < 0

 Phản ứng thu nhiệt lợng của môi trờng gọi là phản ứng tỏa nhiệt: H > 0

b) Nhiệt sinh chuẩn của một chất: là nhiệt của phản ứng tạo thành 1 mol chất đó từ các đơn chất bền ở 1atm

và 298K

Ví dụ: C(r) + O2 (k)  CO2 (k) có H0

298,s=  393,51 kJ mol1 c) Nhiệt cháy chuẩn của một chất; là nhiệt của phản ứng đốt cháy hoàn toàn 1 mol chất đó bằng oxi tạo thành các oxit bền với hóa trị cao nhất

Ví dụ: CH4 (k) + 2O2 (k)  CO2 (k) + 2H2O (l) có H0

298,C (CH 4 ) =  890,34 kJ mol1

d) Định luật Hess: Nhiệt phản ứng đợc thực hiện ở V=const hoặc P=const (không thực hiện công nào khác

ngoài công cơ học) chỉ phụ thuộc vào trạng thái đầu (của các chất phản ứng) và trạng thái cuối (của các sản phẩm phản ứng) mà không phụ thuộc vào các trạng thái trung gian (tức là không phụ thuộc vào quãng đờng chuyển trạng thái đầu đến trạng thái cuối)

Ví dụ: C(r) + O2 (k) CO2 (k)

H

H1 H2

CO (k) + 1

2 O2 (k) Theo định luật Hess: H = H1 + H2 Sơ đồ trên gọi là Chu trình Born - Haber

 Hệ quả của định luật Hess:

+ Hiệu ứng nhiệt của phản ứng thuận bằng Hiệu ứng nhiệt của phản ứng nghịch nhng ngợc dấu

+ Hiệu ứng nhiệt của phản ứng bằng tổng nhiệt sinh của các sản phẩm trừ đi tổng nhiệt sinh của các chất phản ứng (trong đó nhiệt sinh của các đơn chất đợc coi = 0)

Ví dụ: CH4 (k) + 2O2 (k)  CO2 (k) + 2H2O (l)

có H0298,C (CH 4 ) = [H298,s0 (CO 2 ) + H0298,s (H 2 O)]  H0298,s (CH 4 )

+ Hiệu ứng nhiệt của phản ứng cháy bằng tổng nhiệt cháy của các chất phản ứng trừ đi tổng nhiệt cháy của các sản phẩm(trong đó nhiệt sinh của các đơn chất đợc coi = 0)

e) Năng lợng liên kết: là năng lợng cần thiết để phá vỡ một liên kết hóa học

3 Hai cách tính Nhiệt phản ứng:

 Cách 1: Dựa vào định luật Hess H = H1 + H2 (xây dựng chu trình động học)

hoặc tổ hợp các cân bằng: C(r) + 1

2 O2 (k)  CO (k) H1

CO (k) + 1

2 O2 (k)  CO2 (k) H2 Phơng trình tổ hợp: C(r) + O2 (k)  CO2 (k) H

 Cách 2: Tính tổng năng lợng liên kết của các chất phản ứng (kết quả mang dấu + vì đó là nhiệt lợng thu vào)

Tính tổng năng lợng liên kết của các sản phẩm phản ứng (kết quả mang dấu  vì đó là nhiệt lợng tỏa ra)

tổ hợp hai kết quả tính đợc chính là Hiệu ứng nhiệt của phản ứng

Ví dụ: Từ thực nghiệm thu đợc trị số H(Kcal.mol-1) phân ly từng liên kết ở 250C :

Hãy giải thích cách tính và cho biết kết quả tính H (cũng ở điều kiện nh trên) của sự đồng phân hóa:

CH3CH2OH (hơi)  CH3-O-CH3 (hơi)

Giải: CH3CH2OH có 1 liên kết C  C ; 1 liên kết C  O ; 1 liên kết O  H và 5 liên kết C  H

Tổng năng lợng liên kết của các chất phản ứng là:

83 + 84 + 111 + (5  99) = + 773 Kcal.mol-1

CH3-O-CH3 có 2 liên kết C  O ; 6 liên kết C  H

Tổng năng lợng liên kết của các sản phẩm phản ứng là:

 (2  84)  (6  99) =  168  594 =  762 Kcal.mol-1

Vậy, Hiệu ứng nhiệt của phản ứng = + 773  762 = + 11 Kcal.mol-1

Phản ứng trên là phản ứng thu nhiệt

2.4 Tớnh năng lượng liờn kết trung bỡnh CH và CC từ cỏc kết quả thực nghiệm sau:

- Nhiệt đốt chỏy CH4 = - 801,7 kJ/mol

- Nhiệt đốt chỏy C2H6 = - 1412,7 kJ/mol

- Nhiệt đốt chỏy Hidrro = -241,5 kJ/mol

- Nhiệt đốt chỏy than chỡ = -393,4 kJ/mol

- Nhiệt húa hơi than chỡ = 715 kJ/mol

- Năng lượng liờn kết HH = 431,5 kJ/mol

Cỏc kết quả đều đo được ở 298K và 1atm

2.5 ở 250C và 101,325 kPa H tạo thành cuả axờtonitryl CH3CN ở trạng thỏi khớ = 88,0 kJ/mol Tớnh năng lượng liờn kết C  N trong phõn tử này từ cỏc nguyờn tử? Biết năng lượng cuả cỏc liờn kết C – H và C –

C lần lượt bằng – 413 kJ/mol và – 348 kJ/mol

Cho: Cgraphit  Chơi H0298 thăng hoa = 718,4 kJ/mol

H(k)  1

2H2 (k) H

0

298 = – 218,0 kJ/mol

2N (k)  N2(k) H0298 = – 946,0 kJ/mol

2.6 Cho cỏc s li u nhi t ố liệu nhiệt động của một số phản ứng sau ở 298K ệu nhiệt động của một số phản ứng sau ở 298K ệu nhiệt động của một số phản ứng sau ở 298K động của một số phản ứng sau ở 298Kng c a m t s ph n ng sau 298Kủa một số phản ứng sau ở 298K ộng của một số phản ứng sau ở 298K ố liệu nhiệt động của một số phản ứng sau ở 298K ản ứng sau ở 298K ứng sau ở 298K ở 298K

298 (kJ)

(1) 2NH3 + 3N2O  4N2 + 3H2O  1011 (2) N2O + 3H2  N2H4 + H2O  317 (3) 2NH3 + 0,5O2  N2H4 + H2O  143 (4) H2 + 0,5 O2  H2O  286

S0298 (N2H4) = 240 J/K.mol ; S0298 (H2O) = 66,6 J/K.mol

S0298 (N2) = 191 J/K.mol ; S0298 (O2) = 205 J/K.mol

a) Tớnh nhiệt tạo thành Ho

298 của N2H4 ; N2O và NH3

b) Viết phương trỡnh của phản ứng chỏy Hidrazin và tớnh Ho

298 , Go

298 và hằng số cõn bằng K của phản ứng này

c) Nếu hỗn hợp ban đầu gồm 2mol NH3 và 0,5mol O2 thỡ nhiệt của phản ứng (3) ở thể tớch khụng đổi là bao nhiờu?

2.7 Đốt chỏy 1 mol benzen lỏng ở 250C, 1atm để tạo ra khớ CO2 và H2O lỏng toả ra một nhiệt lượng bằng 3267kJ Xỏc định nhiệt tạo thành của benzen lỏng ở điều kiện trờn; biết nhiệt tạo thành chuẩn của CO2(k)

và H2O (l) tương ứng bằng – 393,5 và – 285,8 kJ/mol (49 kJ/mol)

2.8 Cho thờm một lượng dư axit clohiđric loóng vào một dung dịch loóng chứa 0,00210 mol KOH Trong

phản ứng xảy ra cú một lượng nhiệt 117,3 J được giải phúng ra

a) Hóy tớnh nhiệt phản ứng đối với quỏ trỡnh tự phõn ly của nước

b) Thớ nghiệm được lặp lại với dung dịch amoniăc Người ta cho một lượng dư axit clohidric loóng vào 200

ml dung dịch amoniac 0,0100 mol/L phản ứng giải phúng  83,4 J

Hóy tớnh nhiệt phản ứng của quỏ trỡnh

NH3(nước) + H2O(nước)  NH4



(nước) + OH  (nước) trong đú giả thiết rằng ở thớ nghiệm này toàn bộ mẫu thử amoniac tồn tại dưới dạng NH3

c) Hóy tớnh nhiệt phản ứng đối với quỏ trỡnh:

NH3(nước) + H2O(nước)  NH4



(nước) + OH  (nước) trong đú lưu ý rằng ở thớ nghiệm trờn một phần amoniac đó tự phõn ly Kb = 1,77 105 mol/L

( Cần chỳ ý làm kỹ những bài màu đỏ)

1 Tính năng lợng liên kết trung bình CH và CC từ các kết quả thực nghiệm sau:

- Nhiệt đốt cháy CH4 = - 801,7 kJ/mol

- Nhiệt đốt cháy C2H6 = - 1412,7 kJ/mol

- Nhiệt đốt cháy Hidrro = -241,5 kJ/mol

- Nhiệt đốt cháy than chì = -393,4 kJ/mol

- Nhiệt hóa hơi than chì = 715 kJ/mol

- Năng lợng liên kết HH = 431,5 kJ/mol

Các kết quả đều đo đợc ở 298K và 1atm

Bài giải: Ta sắp xếp các phơng trình (kèm theo ký hiệu nhiệt) sao cho các chất ở 2 vế triệt tiêu bớt để còn

lại phơng trình CH4 C (r)+ 4H

CH4 + 2O2  CO2 + 2H2O H1

2H2O  O2 + 2H2 - H2

CO2  O2 + C (r) - H3

C (r)  C (k) H4

2H2  4H 2H5

Tổ hợp các phơng trình này ta đợc CH4 C(r) + 4H

4H0C  H = H1 - H2 - H3 + H4 + 2H5

= - 801,5 + 483 + 393,4 + 715 + 2(431,5) = 1652,7 kJ/mol

và Năng lợng liên kết CH = 1652,7 : 4 = 413,715 kJ/mol

Bằng cách tơng tự tính đợc Năng lợng liên kết CC = 345,7 kJ/mol

2 Từ thực nghiệm thu đợc trị số H (theo Kcal.mol-1) phân ly từng liên kết ở 250C nh sau:

Hãy giải thích cách tính và cho biết kết quả tính H (cũng ở điều liện nh trên) của sự đồng phân hóa:

CH3CH2OH (hơi)  CH3-O-CH3 (hơi)

Nêu sự liên hệ giữa dấu của H với độ bền liên kết trong phản ứng trên

 CH3CH2OH có 1 liên kết C  C ; 5 liên kết C  H ; 1 liên kết C  O và 1 liên kết O  H

Năng lợng cần thiết phá vỡ các liên kết này = (83) + (995) + (84) + (111) = 773 Kcal/mol

CH3  O  CH3 có 6 liên kết C  H và 2 liên kết C  O

Năng lợng tỏa ra khi hình thành các liên kết này = (99  6) + (84  2) = 762 Kcal/mol

Vậy phản ứng trên là thu nhiệt, H = 773  762 = 11 Kcal/mol

H mang dấu + chứng tỏ độ bền liên kết của CH3CH2OH > CH3OCH3

3 Trong công nghệ hoá dầu , các ankan đợc loại hiđro để chuyển thành hiđrocacbon không no có nhiều ứng

dụng hơn Hãy tính nhiệt của mỗi phản ứng sau:

C4H10  C4H6 + H2 ; Ho

1 (1) CH4  C6H6 + H2 ; Ho

2 (2) Biết năng lợng liên kết , E theo kJ.mol-1 , của các liên kết nh sau :

( Với các liên kết C-H , C-C , các trị số ở trên là trung bình trong các hợp chất hiđrocacbon khác nhau )

 2) Tính nhiệt của phản ứng :

* Tìm hệ số cho các chất

C 4 H 10    C 4 H 6 + H 2 ; Ho

1 (1)

hay H3C - CH2- CH2-CH3   CH2=CH-CH=CH2 + 2H2

6 CH 4    C 6 H 6 + 9 H 2 ; Ho

2 (2)

m n Trong đó Ei , Ej là năng lợng liên kết

* Từ Ho

phản ứng =  i Ei _  j Ej ở vế đầu và cuối (tham gia , tạo thành)

i = 1 j = 1 trong phản ứng

i , j số liên kết thứ i , thứ j

Do đó Ho = ( 10 EC-H + 3EC-C ) - (6 EC-H + 2 EC=C + EC-C + 2 EH-H )

Thay số , tính đợc Ho = + 437,0 kJ.mol-1

Tơng tự , ta có

Ho = 24 EC-H - ( 3EC-C + 3 EC=C + 6 EC-H + 9 EH-H )

Thay số , tính đợc Ho = + 581,1 kJ.mol-1 (Ho > 0 , phản ứng thu nhiệt )

ĐS: H10 = + 437,0 kJ/mol và H02= + 581,1 kJ/mol

4 Xác định năng lợng liên kết trung bình một liên kết C – H trong metan Biết nhiệt hình thành chuẩn của

metan = –74,8 kJ/mol; nhiệt thăng hoa của than chì = 716,7 kJ/mol; năng lợng phân ly phân tử H2 = 436 kJ/mol

 Theo định nghĩa: năng lợng liên kết trong CH4 là H0

298 của quá trình:

CH4(k)   C (k) + 4H (k)

Theo giả thiết: C (r) + 2H2 (k)   CH4 H0h t. =  74,8 kJ/mol

C (r)   C (k) H0t h. = 716,7 kJ/mol

H2 (k)   2H (k) H0p l. = 436 kJ/mol

Tổ hợp 3 quá trình này cho: H0298 = 74,8 + 716,7 + (2  436) = 1663,5 kJ/mol

Vậy năng lợng liên kết trung bình của 1 liên kết C  H = 1663,5 : 4 = 416 kJ/mol

5 Tính năng lợng liên kết O – H trong phân tử nớc, biết:

H2O (l) = H2O (k) H = 40,6 kJ/mol (1)

2H (k) = H2 (k) H = – 435 kJ/mol (2)

O2 (k) = 2O (k) H = 489,6 kJ/mol (3)

2H2 (k) + O2 (k) = 2H2O (l H = – 571,6 kJ/mol (4) (– 462,5 kJ/mol)

6 Hãy xác định năng lợng nguyên tử hóa của NaF (ENaF), biết:

- Năng lợng phân ly NaF (Ei) = 6,686 eV

- Thế ion hóa của Na (INa) = 5,139 eV

- Aí lực electron của F (EF) = -3,447 eV

Bài giải: Ta lập các quá trình kèm theo các ký hiệu năng lợng:

NaF Na+ + F  Ei

Na+ + e Na - INa

F-  e F - EF

Tổ hợp 3 quá trình này ta đợc:

NaF Na + F ENaF = Ei - INa - EF =

= 6,686 - 5,139 + 3,447 = 4,994 eV

7 Hãy so sánh H0298của phản ứng khử Fe2O3 bằng các chất khử khác nhau: H2,C và CO Qua đó cho biết

để khử sắt oxit thì dùng chất nào tốt nhất Biết :

H0298(kJ/mol) - 822,200 - 241,8 - 110,5 - 393,5

ĐS: H H2 = + 96,8 kJ ; H C = + 231,95 kJ ; H CO = – 26,8 kJ

8 Khử Fe2O3 bằng nhôm đến tạo Fe Tính:

a) H0298 của phản ứng biết dới áp suất 1 atm và 250C cứ khử đợc 47,87 g Fe2O3 thì thoát ra 254,08kJ b) H0298 sinh của Fe2O3 Biết H0298sinh(Al2O3) = - 1669,79 kJ/mol

ĐS: a) – 847,59 kJ/mol b) – 822,20 kJ/mol

9 Khi đốt cháy amoniac tạo ra nitơ và H2O (l) Biết ở 25 0C và 1atm cứ tạo đợc 4,89lít N2 thì thoát ra 153,06 kJ và H0298 sinh (H2O lỏng) = - 285,84 kJ/mol Tính:

a) H0298 của phản ứng?

b) H0298 sinh của NH3(k)

ĐS: a) – 1530,60 kJ/mol b) – 46,11 kJ/mol

10 Khi đốt cháy 0,532 g hơi benzen ở 250C và thể tích không đổi với một lợng oxi d toả ra 22475,746 J sản phẩm là CO2(k) và H2O(l) Tính :

a) Nhiệt cháy của benzen?

b) H0298 của phản ứng khi đốt cháy 1 mol benzen

ĐS: a) – 3295,316 kJ/mol b) H = – 3301,509 kJ/mol

11 ở 250C và 1atm nhiệt cháy của xiclopropan khí, của graphit, của hidro lần lợt bằng

– 2091,372; – 393,513 và – 285,838 kJ/mol Cũng ở điều kiện đó nhiệt tạo thành của propen khí bằng 20,414 kJ/mol Tính:

a)Nhiệt tạo thành của xiclopropan khí ở 250C ?

b) Hiệu ứng nhiệt của phản ứng đồng phân hoá xiclopropan (k)  propen (k)?

ĐS: a) 53,319 kJ/mol b) H = – 32,905 kJ/mol

12 H0298 phá vỡ liên kết của H2(k) và N2(k) lần lợt bằng 436 kJ/mol và 945kJ/mol Tính: H0298 của phản ứng

ĐS: 1173 kJ/mol

13 ở 250C và 101,325 kPa H tạo thành cuả axêtonitryl CH3CN ở trạng thái khí = 88,0 kJ/mol Tính năng lợng liên kết C  N trong phân tử này từ các nguyên tử? Biết năng lợng cuả các liên kết C – H và C – C lần lợt bằng – 413 kJ/mol và – 348 kJ/mol

Cho: Cgraphit  Chơi H0298 thăng hoa = 718,4 kJ/mol

H(k)  1

2H2 (k) H

0

298 = – 218,0 kJ/mol

2N (k)  N2(k) H0298 = – 946,0 kJ/mol

ĐS: – 888,8 kJ/mol

14 Tính năng lợng mạng lới của KBr Biết H0298 sinh tinh thể KBr = – 392,0 kJ/mol

H0298 bay hơi của brom = 30,7 kJ/mol

H0298 nguyên tử hoá của kali = 90,0 kJ/mol H0298 tạo thành Br – Br = – 193,0 kJ/mol ái lực electron của Br = – 333,0 kJ/mol Năng lợng ion hóa của K = 419,0 kJ/mol

ĐS: – 697,85 kJ/mol

15 Tính năng lợng mạng lới ion của CaCl2 ,biết rằng:

- H0

298,s của tinh thể CaCl2 = - 795 kJ/mol

- Nhiệt nguyên tử hóa H0a của Ca(r)  Ca(k) = 192 kJ/mol

- Năng lợng ion hóa: Ca(k)  2e  Ca2+ (k) I1 + I2 = 1745 kJ/mol

- Năng lợng liên kết (Elk) ClCl trong Cl2 = 243 kJ/mol

- ái lực electron (E) của Cl(k) = -364 kJ/mol

 Có thể thiết lập chu trình Born-Haber để tính toán theo định luật Hess:

Ca(r) + Cl2 (k) CaCl2(r)

H0298 s,

H0a EClCl -UCaCl2

(I1 + I2)Ca

Ca(k) + 2Cl(k) Ca2+(k) + 2Cl-(k)

2ECl

Hoặc sử dụng phơng pháp tổ hợp cân bằng ta có:

Ca(r) + Cl2(k) CaCl2(r) H0298 s,

Ca(k) Ca(r) - H0a

2Cl (k) Cl2(k) - Elk

Ca2+(k) + 2e Ca(k) -(I1 + I2)

2 Cl-1(k)  e Cl (k)  -2E

Cộng các phơng trình ta đợc Ca2+(k) + 2Cl-(k) CaCl2(r)

Năng lợng của quá trình này là năng lợng mạng lới ion của CaCl2

và = H0298 s,  H0a  Elk  (I1 + I2)  2E

= (-795)  192  243 1745  2(-364) = -2247 kJ/mol

16 Tính ái lực electron(E) của oxi từ các dữ kiện thực nghiệm sau:

- Thế ion hóa thứ nhất và thứ hai của Mg là I1= 7,7eV và I2= 15eV

- Năng lợng liên kết của O2 là: H0 = 493 kJ/mol

- Nhiệt thăng hoa của Mg là: Hth = 150 kJ/mol

- Nhiệt hình thành MgO là : Hs = - 610 kJ/mol

- Năng lợng mạng lới ion của MgO là: U0 = -4054,89 kJ/mol

Bằng cách tính tơng tự thu đợc E = - 861,926 kJ/mol.

(Chú ý: tính I1 và I2 ra đơn vị kJ/mol = 22,7.1,6.10-19 6,02.1023.10-3 )

17 Từ thực nghiệm,biết năng lợng ion hóa thứ nhất(I1) của Li = 5,390 eV

Quá trình Li - 2e Li2+ có E = 81,009 eV Hãy tính:

Năng lợng ion hóa I2 và Năng lợng kèm theo quá trình Li - 3e  Li3+

Bài giải: Do Li - 1e  Li+ có I1 = 5,390 eV nên

Li+ + 1e  Li E0 = - I1 = - 5,390eV

Li - 2e  Li2+ E2 = 81,009 eV

Tổ hợp 2 quá trình này ta đợc năng lợng ion hóa I2

Li+ - e  Li2+ I2= E1 + E2 = 81,009 - 5,390 = 75,619 eV

Muốn tính năng lợng kèm theo quá trình Li - 3e  Li3+ ta cần tổ hợp 2 quá trình:

Li - 2e  Li2+ (đã cho) và Li 2+ - 1e  Li3+ (I3)

Li2+ là hệ 1e một hạt nhân, nên năng lợng của electron đợc tính theo công thức

E3 (Li3+ ) = - 13,6

2

2

n

Z

ở đây

1

3





n

Z

 E3 (Li3+ ) =-13,6

2

2 1

3

= -122,4 (eV)

Li 2+ - 1e  Li3+ I3 = - E3 = 122,4 eV

Li - 2e  Li2+ E2 = 81,009 eV

Li - 3e  Li3+ E = I + E = 203,41 eV

18 Xác định nhiệt hình thành 1 mol AlCl3 khi biết:

Al2O3 + 3COCl2(k)  3CO2 + 2 AlCl3 H1 = -232,24 kJ

CO + Cl2  COCl2 H2 = -112,40 kJ

2Al + 1,5 O2  Al2O3 H3 = -1668,20 kJ

Nhiệt hình thành của CO = -110,40 kJ/mol

Nhiệt hình thành của CO2 = -393,13 kJ/mol

 Nhiệt hình thành 1 mol AlCl3 là nhiệt của quá trình

Al + 1,5 Cl2  AlCl3

Để có quá trình này ta sắp xếp các phơng trình nh sau:

Al2O3 + 3COCl2(k)  3CO2 + 2 AlCl3 H1

3CO + 3Cl2  3COCl2 3H2

2Al + 1,5 O2  Al2O3 H3

3C + 1,5 O2  3CO 3H4

và 3 CO2  3C + 3 O2 3(-H5 )

Sau khi tổ hợp có kết quả là: 2Al + 3 Cl2  2AlCl3 Hx

và Hx = H1 + 3H2 + H3+ 3H4+ 3(-H5 )

= (-232,24) + 3(-112,40) + (-1668,20) + 3(-110,40) + 3(393,13) = - 1389,45 kJ

Vậy, nhiệt hình thành 1 mol AlCl3 = -1389,45 : 2 = - 694,725 kJ/mol

19 Cho các số liệu nhiệt động của một số phản ứng sau ở 298K

298 (kJ)

(2) N

2O + 3H2  N2H4 + H2O  317

3 + 0,5O2  N2H4 + H2O  143 (4) H

S0

298 (N2H4) = 240 J/K.mol ; S0

298 (H2O) = 66,6 J/K.mol

S0

298 (N2) = 191 J/K.mol ; S0

298 (O2) = 205 J/K.mol a) Tính nhiệt tạo thành Ho

298 của N2H4 ; N2O và NH3 b) Viết phơng trình của phản ứng cháy Hidrazin và tính Ho

298 , Go

298 và hằng số cân bằng K của phản ứng này

c) Nếu hỗn hợp ban đầu gồm 2mol NH3 và 0,5mol O2 thì nhiệt của phản ứng (3) ở thể tích không đổi là bao nhiêu?

 a) Ta sắp xếp lại 4 phơng trình lúc đầu để khi cộng triệt tiêu các chất và đợc

N2 + H2  N2H4 Đó là:

4N2 + 3H2O  2NH3 + 3N2O -H1

3N2O + 9H2  3N2H4 + 3H2O 3H2

2NH3 + 0,5 O2  N2H4 + H2O H3

H2O  H2 + 0,5 O2 -H4

Sau khi cộng ta đợc: 4N2 + 8H2  4N2H4 có 4H5

Suy ra H5 = (-H1 + 3H2 + H3 - H4) : 4

= (1011 - 3 317 - 143 + 286) : 4 = 50,75 kJ/mol

Từ H5 và H4 và H2 tính đợc HN O

2 = H5 + H4 - H2

= 50,75 - 286 + 317 = 81,75 kJ/mol

Từ H5 và H4 và H3 tính đợc HNH3 = H5 + H4 - H3

= ( 50,75 - 286 + 143 ) : 2 = 46,125 kJ/mol

b) N2H4 + O2 N 2 + 2H2O

H0298= 2  ( 286)  50,75 =  622,75 kJ/mol

S0298= 191 + (2  66,6)  205  240 =  120,8 J/K

G0298=  622,75  ( 120,8 10 3  298) =  586,75 kJ/mol

ln K =  G

RT



= 

3

586,75.10 8,314 298



 = 236,8 ; K = 10

103 c) H = U + PV = U + nRT   U = H  nRT

Với n = 1  2,5 =  1,5 cho U =  143.103  (  1,5)  8,314  298 =  139 kJ

20 Tính nhiệt phản ứng ở 250C của phản ứng sau:

CO(NH2)2(r) + H2O(l)  CO2(k) + 2NH3(k)

Biết trong cùng điều kiện có các đại lợng nhiệt sau đây:

CO (k) + H2O (h)  CO2 (k) + H2 (k) H1 = -41,13 kJ/mol

CO (k) + Cl2 (k)  COCl2 (k) H2 = -112,5 kJ/mol

COCl2 (k) + 2NH3 (k)  CO(NH2)2(r) + 2HCl(k) H3 = -201,0 kJ/mol

Nhiệt hóa hơi của H2O(l) H5 = 44,01 kJ/mol

 Để có phơng trình theo giả thiết, ta sắp xếp lại các quá trình đã cho kèm theo các đại lợng nhiệt tơng ứng rồi tiến hành cộng các phơng trình nh sau:

CO (k) + H2O (h)  CO2 (k) + H2 (k) H1

COCl2 (k)  CO (k) + Cl2 (k) -H2

CO(NH2)2(r) + 2HCl(k)  COCl2 (k) + 2NH3 (k) -H3

H2 (k) + Cl2 (k)  2HCl(k) 2H4

H2O(l)  H2O (h) H5

Sau khi cộng ta đợc phơng trình nh giả thiết ta đợc:

Hx = H1 - H2 - H3 + 2H4 + H5

= -41,13 + 112,5 + 201 - 184,6 + 44,01 = 131,78 kJ/mol

21 Cho Xiclopropan  Propen có H1 = - 32,9 kJ/mol

Nhiệt đốt cháy than chì = -394,1 kJ/mol (H2)

Nhiệt đốt cháy Hidrro = -286,3 kJ/mol (H3)

Nhiệt đốt cháy Xiclopropan = - 2094,4 kJ/mol (H4)

Hãy tính: Nhiệt đốt cháy Propen, Nhiệt tạo thành Xiclopropan và nhiệt tạo thành Propen?

 Có thể thiết lập chu trình Born-Haber để tính toán ở đây nếu dùng phơng pháp tổ hợp cân bằng nói trên thì dễ hiểu hơn:

a/ Ta có: Phơng trình cần tính là

CH2=CH-CH3 + 4,5O2  3CO2 + 3H2O H5 = ?

phơng trình này đợc tổ hợp từ các quá trình sau:

CH2=CH-CH3  C3H6 xiclo (-H1)

C3H6 xiclo + 4,5O2 3CO2 + 3H2O H4

Cộng 2 phơng trình này ta đợc phơng trình cần tính H5 =H4-H1

Vậy, nhiệt đốt cháy propen = - 2094,4 -(-32,9) = - 2061,5 kJ/mol

b/ Tơng tự: 3 ( C + O2  CO2 H2 )

3 ( H2 +

2

1

O2  H2O H3 ) 3CO2 + 3H2O  C3H6 xiclo + 4,5O2 (-H4 )

Tổ hợp đợc 3C + 3H2  C3H6 xiclo H6 = 3H2 + 3H3 - H4

H6 = 3(-394,1) + 3(-286,3) - (-2094,4) = 53,2 kJ/mol

c/ Tơng tự nhiệt tạo thành propen là:

H7 = 3H2 + 3H3 - H5 = 20,3 kJ/mol

21 Đối với quá trình đồng phân hoá Xiclopropan thành Propen có H =  32,9 kJ/mol

Hãy bổ sung vào bảng sau:

298 cháy (kJ/mol) Nhiệt sinh Ho

298 (kJ/mol)

Propen

22 Đốt cháy 1 mol benzen lỏng ở 250C, 1atm để tạo ra khí CO2 và H2O lỏng toả ra một nhiệt lợng bằng 3267kJ Xác định nhiệt tạo thành của benzen lỏng ở điều kiện trên; biết nhiệt tạo thành chuẩn của CO2(k)

và H2O (l) tơng ứng bằng – 393,5 và – 285,8 kJ/mol. (49 kJ/mol)

23 Tính hiệu ứng nhiệt của 2 phản ứng sau:

2NH3 + 3/2 O2  N2 + 3 H2O (1)

2NH3 + 5/2 O2  2NO + 3H2O (2)

So sánh khả năng của 2 phản ứng, giải thích vì sao phản ứng (2) cần có xúc tác

Cho năng lợng liên kết của:

 Tính hiệu ứng nhiệt:

E1 = (2ENH 3 + 3/2E O 2) – (E N 2 + 3 E H 2 O) = 2 1161 + 3/2 493 – 942 – 3 919 = - 637,5 kJ.

E2 = 2ENH 3 + 5/2E O 2 – 2E NO – 3EH 2 O = 2 1161 + 5/2 493 – 2 627 – 3 919 = - 456,5 kJ.

- Phản ứng (1) có H âm hơn nên p (1) dễ xảy ra hơn

- Nếu có xúc tác thì năng lợng hoạt hoá sẽ giảm và tốc độ phản ứng sẽ tăng, do đó để thực hiện phản ứng (2) cần có xúc tác

24 Phản ứng CaO(r) + CO2(k)  CaCO3 (r) xảy ra nh thế nào ở 25 0C và 9270C? Biết:

25 Nhôm oxit có thể bị khử thành kim loại bởi khí hidro không (ở 4270C) ? Biết:

26 Nhiệt độ sôi của nớc biến thiên nh thế nào khi áp suất khí quyển dao động 1mmHg? Biết ở 1000C và áp suất khí quyển = 1atm nhiệt hoá hơi của nớc là 539,7 cal/g; thể tích nớc lỏng là 18,78ml/mol còn hơi nớc

là 30,199 lít/mol

Giải: dP

dT=

bh S

H



  dT =

.S

bh

dP T V H



 với dP =

5

1,013.10

760 = 133,2 N/m

2

T = 3730K ; Hbh = 40477,5 J/mol; V= (30,199 – 0,01878) 10 –3m3/mol  30,18 10 –3m3/mol

dTS =

3

133, 2.373.30,18.10 40477,5



= 0,037 độ/ mmHg

27 Tính dao động áp suất để nhiệt độ đông đặc của H2O biến thiên một độ Biết ở 00C nhiệt nóng chảy của nớc là 79,7 cal/g ; khối lợng riêng của nớc lỏng là 0,998 g/cm3, của nớc rắn là 0,9168 g/cm3

 dP

dT=

bh

S

H



 với 1cal/g = 41,3 cm

3.at/g và Hnc = 79,7 cal/g = 79,7 41,3 cm3.at/g

Tnc = 2730K nên V = Vl – Vr = 1

0,998 –

1 0,9168 = – 0,088 cm3/g dP

dT =

79,7.41,3 273( 0,088) = – 137 at/độ

28 Tại nhiệt độ nào sự chuyển 1 mol nớc lỏng thành hơi nớc ở áp suất khí quyển 1atm là một quá trình tự

xảy ra Biết nhiệt hoá hơi 1 mol nớc lỏng bằng 40587,80 J và biến thiên entropi của sự chuyển trạng thái này bằng 108,68 J/K

 G = H  TS = 40587,80  T 108,68

Tại cân bằng H2O (l) H 2O (h) thì G = 0 nên 40587,80 = 108,68.T   T = 373,46 K

Vậy muốn quá trình tự xảy ra thì T > 373,46 K

30 Nitrosyl clorua là một chất rất độc, khi đun nóng sẽ phân huỷ thành nitơ monoxit và clo.

a) Hãy viết phơng trình cho phản ứng này

b) Tính Kp của phản ứng ở 298K(theo atm và theo Pa) Cho:

c) Tính gần đúng Kp của phản ứng ở 475K

 a) 2NOCl 2NO + Cl 2

b) Hằng số cân bằng nhiệt động lực học đợc tính theo phơng trình G =  RTlnK

Trong đó G = H  T S

H = [(2  90,25 103) + 0  (2  51,71 103 ) = 77080 J/mol

S = [(2  211) + 233  (2  264) = 117 J/mol

G = 77080  298  117 = 42214 J/mol

và ln K =  42214

8,314 298 =  17   Kp = 3,98 10 8 atm và Kp = 4,04 10 3 Pa

c) Tính gần đúng:

ln 2

1

( )

( )

Kp T

H





    lnKp(475K) = 77080 1 1

8,314 298 475



ln Kp (475) =  5,545   Kp = 4,32 10 3 atm hay Kp = 437Pa

31 Cho thêm một lợng d axit clohiđric loãng vào một dung dịch loãng chứa 0,00210 mol KOH Trong

phản ứng xảy ra có một lợng nhiệt 117,3 J đợc giải phóng ra

a) Hãy tính nhiệt phản ứng đối với quá trình tự phân ly của nớc

b) Thí nghiệm đợc lặp lại với dung dịch amoniăc Ngời ta cho một lợng d axit clohidric loãng vào 200 ml dung dịch amoniac 0,0100 mol/L phản ứng giải phóng  83,4 J

Hãy tính nhiệt phản ứng của quá trình

NH3(nớc) + H2O(nớc)  NH4

(nớc) + OH 

(nớc) trong đó giả thiết rằng ở thí nghiệm này toàn bộ mẫu thử amoniac tồn tại dới dạng NH3

c) Hãy tính nhiệt phản ứng đối với quá trình:

NH3(nớc) + H2O(nớc)  NH4

(nớc) + OH 

(nớc) trong đó lu ý rằng ở thí nghiệm trên một phần amoniac đã tự phân ly Kb = 1,77 105 mol/L

 a) Đối với phản ứng OH  + H3O+ 2H 2O có H =

3

117,3.10 0,00210





=  55,9 kJ/mol Vậy Nhiệt phản ứng của quá trình tự phân ly của H2O = 55,9 kJ/mol

b) Ta có NH3 + H2O  NH

4

 + OH  H = x (1)

OH  + H3O+ 2H 2O H =  55,9 kJ/mol (2)

Tổ hợp đợc: NH3 + H3O+

  NH4

 + H2O H =

3

83, 4.10

0, 2 0,01





 =  41,7 kJ/mol Vậy : x + (  55,9) =  41,7   H = x = 14,2 kJ/mol

c) Theo (1): Kb =

2 4 4

c NH

c NH





5   c(NH4) = 4,12 104 mol/L

Vậy phần tự phân ly =

4

4,12.10 0,01



= 0,0412 mol tồn tại dới dạng NH4 và còn 0,9588 mol vẫn tồn tại dới dạng NH3 Tơng tự phần (b) tính đợc 0,9588y + (  55,9) =  41,7  y = 14,8 kJ/mol

32 Hằng số cân bằng (Kc ) của một phản ứng kết hợp A (k) + B (k) AB (k) 

ở 250C là 1,8 103 L/mol và ở 400C là 3,45.103 L/mol

a) Giả sử Ho không phụ thuộc nhiệt độ, hãy tính Hovà So

b) Hãy tính các hằng số cân bằng Kp và Kx tại 298,15 K; áp suất toàn phần là 1 atm

 a) Với ln 2

1

( ) ( )

Kp T

H





    ln

3 3

3, 45.10 1,8.10 =

8,314 298,15 313,15

H



Tính đợc H = 33,67 kJ/mol

Với G = H  T S =  RTlnK   (33,67  103 )  T2 S =  8,314 T2 ln 3,45 103