Giải 1 số bài tập Hóa Lý Bách Khoa

Một khí nổ chứa trong một xylanh có piston nặng 5kg (m = 5kg). Sau tiếng nổ, piston nâng lên 1,2m (L = 1,2m) và nhiệt phát ra là 80cal (Q = 80cal) . Tính biến thiên nội năng của khí.Giải: A = F.L = mg.L = 5,12. 9,8. 0,239 (đổi jun  cal) = 14,04ΔU = Q – A = – 80 – 14,04 = –94,04cal.

● Bài trang 28 | GIÁO TRÌNH: NHIỆT ĐỘNG, ĐÀO VĂN LƯƠNG Đề bài: Một khí nổ chứa xylanh có piston nặng 5kg (m = 5kg) Sau tiếng nổ, piston nâng lên 1,2m (L = 1,2m) nhiệt phát 80cal (Q = -80cal) Tính biến thiên nội khí Giải: A = F.L = mg.L = 5,12 9,8 0,239 (đổi jun  cal) = 14,04 ΔU = Q – A = – 80 – 14,04 = –94,04cal ● Bài trang 28 | GIÁO TRÌNH: NHIỆT ĐỘNG, ĐÀO VĂN LƯƠNG Đề bài: Cho 450g (m = 450g) nước ngưng tụ 100oC (T = 100oC = 373oK) áp suất 1atm Nhiệt hóa nước nhiệt độ 539 cal/g (Qhho = 539 cal/g) Tính cơng A, nhiệt Q biến thiên nội ΔU trình Giải: Hơi nước (khí) ngưng tụ thành nước (lỏng) Các phân tử nước kết hợp lại với nhau, nên Q Q sinh nhiệt (dấu âm), thể tích giảm, nên A A sinh công (dấu âm) Q = – Qohh m = 539.450 = – 242550 cal A = – nRT = – 8,314 373 0,239 (đổi jun  cal) = – 18529 cal ΔU = Q – A = – 242550 + 18529 = – 224021 cal ● Bài trang 28 | GIÁO TRÌNH: NHIỆT ĐỘNG, ĐÀO VĂN LƯƠNG Đề bài: Tính QP QV 25oC phản ứng a) CH4(k) + O2(k)  CO2(k) + H2 b) C (grafit) + CO2(k)  2CO(k) Giải: Tra bảng giá trị Ho QP = ΔH QV = ΔH - ΔnRT ● Bài trang 29 | GIÁO TRÌNH: NHIỆT ĐỘNG, ĐÀO VĂN LƯƠNG Đề bài: Tính nhiệt đạt phản ứng nhiệt nhôm: Fe2O3 + 2Al  2Fe + Al2O3 Nếu xem nhiệt tổn thất 50% Nhiệt dung riêng Fe Al2O3 tương ứng 0,16 0,20 cal.g1 -1 K ;nhiệt độ ban đầu 25oC Giải: Ta có cơng thức liên hệ CP ΔT Do lượng nhiệt tổn thất 50%, nên công thức biến đổi thành Dấu trừ Tra bảng giá trị nhiệt tạo thành: Ta tính được: Và Suy ra: — = + ( ) ( ) o Do đó, T = 2668 C ● Bài trang 65 | GIÁO TRÌNH: NHIỆT ĐỘNG, ĐÀO VĂN LƯƠNG Đề bài: Tính biến thiên entropy đun nóng thuận nghịch 16 kg (m = 16kg) oxy từ 273oK (T1 = 273oK) đến 373oK (T2 = 373oK) điều kiện: a) Đẳng tích b) Đẳng áp Giả sử ơxy khí lý tưởng có nhiệt dung mơi CV = 3/2 R Giải: a) ( ) b) ( ) ( ) ● Bài trang 65 | GIÁO TRÌNH: NHIỆT ĐỘNG, ĐÀO VĂN LƯƠNG Đề bài: Tính biến thiên entropy chuyển 100g (m = 100g) nước lỏng từ 273oK (T1 = 273oK) thành 390oK (T3 =390oK) áp suất atm Biết nhiệt hóa riêng (λhóa =539 cal/g) nước 373oK (T2 = 373oK) 539 cal/g, nhiệt dung riêng nước lỏng nước điều kiện ) ) đẳng áp cal/g.K 0,5 cal/g.K [CP ( CP ( ] Giải: H2 O ΔS1 Lỏng, 273oK H2 O ΔS2 o Hơi, 373 K Lỏng, 373oK ΔS Ta có, ΔS = ΔS1 + ΔS2 + ΔS3 ΔS3 H2 O H2 O Hơi, 390oK ΔS1 = m.CP ( ΔS3 = m.CP ( ) ) ΔS2 = m.λhóa = 100 539 = 144,5 Do đó, ΔS = ΔS1 + ΔS2 + ΔS3 = 31,21 + 144,5 + 2,23 = 177,9 ● Bài trang 65 | GIÁO TRÌNH: NHIỆT ĐỘNG, ĐÀO VĂN LƯƠNG Đề bài: Tính biến thiên entropy q trình đun nóng đẳng áp mol KBr (n = 1) từ 298oK đến 500oK (T1 = 298oK T2 = 500oK), biết khoảng nhiệt độ đó: CP (KBr) = 11,56 + 3,32.10-3 T cal/mol Giải: Ở điều kiện đẳng áp, ta có cơng thức tính biến thiên entropy sau: ∫ Thay số vào ta được: ∫ ( ) = 6,65 cal/mol.K ● Bài trang 65 | GIÁO TRÌNH: NHIỆT ĐỘNG, ĐÀO VĂN LƯƠNG Đề bài: Tính biến thiên entropy phản ứng sau theo Sổ tay Hóa Lý a) MgO + H2  Mg + H2O b) 2SO2 + O2  2SO3 c) C(gr) + CO2  2CO d) FeO + CO  Fe + CO2 Giải: Tra bảng giá trị a) Tra bảng ta được: ( { ( ( ( ( ∑ chất, tính ả) ∑ ( )= ) ) ) ) Từ tính được: ( ) ( )- ( )- ● Bài trang 65 | GIÁO TRÌNH: NHIỆT ĐỘNG, ĐÀO VĂN LƯƠNG Đề bài: Tính entropy tuyệt đối Fe(β) 755oC, biết: (Fe, α) = 6,48 cal/mol.K ( ) CP (Fe, α) = 4,13 + 6,38.10-3 T cal/mol.K Và 755oC, Fe(α) chuyển thành Fe(β) hấp thụ 366 cal/mol Giải: Ta có sơ đồ cho qu trình sau: Fe(α) Fe(α) Fe(α) 298oK 755 + 273 oK 755 + 273 oK λ Nhiệt độ 755oC = 1028oK Fe(α, 298)  Fe(β, 1028) Do đó, = ( Hay mà ( ) )= + ( ( ) ( ) )= ( ) ) ( =∫ )= ( +  ∫ Do đó, ( ) = 16,25 cal/mol.K 0,356 + 16,25 = 16,6 cal/mol.K ● Bài trang 104 | GIÁO TRÌNH: NHIỆT ĐỘNG, ĐÀO VĂN LƯƠNG Đề bài: Ở 800oK, số cân phản ứng sau 4,12 (KP = 4,12) CO + H2O  CO2 + H2 Đun hỗn hợp chứa 20% khối lượng CO 80% H2O đến 800oK (hỗn hợp ban đầu) Hãy x c định thành phần hỗn hợp cân lượng H2 sinh dùng kg nước Giải: Ban đầu: { ( ) Do phản ứng 800oK (hơn 100oC) nên H2O thể khí, HSCB KP = 4,12 Xét Δn = + – – = ( ∑ ) CO Hỗn hợp đầu Hỗn hợp cân Do đó: + H2 O 8,93 55,56 8,93 - x 55,56 - x  CO2 x + H2 x ( )( ) Giải x ta được, x = 8,55 mol Do đó, Khối lượng ban đầu, mo = 1000 + 1000/4 = 1250g ( ) ( ) { ● Bài trang 104 | GIÁO TRÌNH: NHIỆT ĐỘNG, ĐÀO VĂN LƯƠNG Đề bài: Hằng số cân phản ứng 2H  H2 biểu diễn phương trình: lg KP (atm-1) = X c định hiệu ứng nhiệt phản ứng 800oK Giải: Từ cơng thức biến đổi phương trình Gibbs – Helmholtz, ta được: hay [ ( )] Do đó, thay vào ta được: Từ đó, [ ] [ ] ● Bài trang 104 | GIÁO TRÌNH: NHIỆT ĐỘNG, ĐÀO VĂN LƯƠNG Đề bài: Có thể điều chế Clo phản ứng: HCl (k) + O2  H2O (h) + Cl2 X c định số cân KP phản ứng 386oC, biết nhiệt độ p suất atm, cho mol HCl tác dụng với 0,48 mol O2 cân thu 0,402 Cl2 Giải: Do số mol tạo thành H2O Cl2 nhau, nên cân : n(Cl2) = n(H2O) = 0,402 mol Do đó, ta có: 4HCl Hỗn hợp đầu Hỗn hợp cân +  O2 0,48 - 0,804 0,48 – 0,201 2H2O 0,402 + 2Cl2 0,402 Từ đó, ta tính được: ( ∑ ) ( ) (1 - 0,804) + (0,48 – 0,201) + 2.0,402 = 1,279 mol Δn = + – – = – ( ∑ ) ( ) ● Bài trang 104 | GIÁO TRÌNH: NHIỆT ĐỘNG, ĐÀO VĂN LƯƠNG Đề bài: Cho phản ứng: C2H4 (k) + H2 (k)  C2H6 (k) Lập cơng thức tính số mol C2H6 hỗn hợp cân theo số mol ban đầu C2H4 a, H2 b, số cân KP áp suất cân P Giải: C2H4 (k) Ban đầu: Sau cân bằng: b a-x b-x Δn = – – = – (a – x) + (b – x) – x = a + b – x ( ∑ Lập biểu thức ) ( ) ta được: ( Biến đổi biểu thức: )( H2 (k) a Ta có: ∑ + )  C2H6 (k) x ( )( ) ( ) ( ( )( ) ( ) ( ( ) ( ) )( ( ) ) ) Giải x, ta được: √ ( ) ( ) ● Bài 11 trang 105 | GIÁO TRÌNH: NHIỆT ĐỘNG, ĐÀO VĂN LƯƠNG Đề bài: Ở 929oK, áp suất tổng cộng tạo phản ứng nhiệt phân: FeSO4 (r)  Fe2O3 (r) + SO2 (k) + SO3 (k) 0,9 atm a) Tình số cân KP phản ứng 929oK b) Tính áp suất tổng cộng cân bằng, cho dư FeSO4 vào bình có chứa sẵn SO2 với áp suất ban đầu 0,6 atm 929oK Giải: a) Tính số cân KP ∑ mà nên Do ta có: 2025 atm2 b) Tính lại ∑ Ở điều kiện nhiệt độ nên FeSO4 (r) Ban đầu Lượng dư Cân ( khơng đổi Ta có sơ đồ sau:  Fe2O3 (r) + SO2 (k) + SO3 (k) 0,6 atm 0,6 + x ) Giải x ta x = 0,24 ∑ ● Bài 13 trang 105 | GIÁO TRÌNH: NHIỆT ĐỘNG, ĐÀO VĂN LƯƠNG x Đề bài: Áp suất tổng cộng oxy thủy ngân HgO bị đun nóng đến 380oC 420oC tương ứng 141 387 mmHg Xem hiệu ứng nhiệt phản ứng phân ly:  HgO (r) Hg (h) + O2 Trong khoảng nhiệt độ từ 380 đến 430oC số Tính nhiệt độ phân ly HgO ngồi khơng khí Giải: Theo phương trình Clausius-Clapeyron, ta có biểu thức sau: ( ) Ta biến đổi biểu thức sau: Do đó, { { Ở ngồi khơng khí, P = 760 mmHg : ( ) ( ) Nên T760mmHg = 740oC = 467oC (Khác sách khác quy ước sách) ● Bài trang 123 | GIÁO TRÌNH: NHIỆT ĐỘNG, ĐÀO VĂN LƯƠNG Đề bài: Tìm số hợp phần, số cấu tử, số pha độ tự hệ sau nêu ý nghĩa độ tự do: a) Hơi rượu nguyên chất, b) Benzen lỏng nằm cân với Giải: a) Hơi rượu nguyên chất Hệ gồm cấu tử pha: c=k–f+2=1-1+2=2 Như vậy, hệ có bậc tự 2, nghĩa có thơng số nhiệt động độc lập T, P Hai thơng sốn ày thay đổi tùy ý giới hạn x c định mà hệ gồm pha lỏng a) Benzen lỏng nằm cân với Benzen (l)  Benzen (h) Hệ gồm cấu tử pha: c=k–f+2=1-2+2=1 Hệ biến, nghĩa thông số nhiệt động có thơng số tùy ý thay đổi, thơng số lại phụ thuộc: T = T(P) ● Bài trang 123 | GIÁO TRÌNH: NHIỆT ĐỘNG, ĐÀO VĂN LƯƠNG Đề bài: Áp suất bão hòa axit xyanhydric HCN phụ thuộc vào nhiệt độ theo phương trình: ( ) X c định nhiệt độ sơi nhiệt hóa điều kiện thường Giải: ● Nhiệt độ sôi Xét điều kiện thường, thay vào biểu thức ta được: ● Nhiệt hóa Từ cơng thức biến đổi phương trình Clausius-Clapeyron I, ta được: ( ) Xét vi phân ( ) ● Bài trang 180 | GIÁO TRÌNH: NHIỆT ĐỘNG, ĐÀO VĂN LƯƠNG Đề bài: Ở 25oC, áp suất bão hòa nước nguyên chất 23,7 mmHg Tính áp suất nước dung dịch chưa 10% glyxerin nước nhiệt độ Giải: { ( ) ● Bài trang 180 | GIÁO TRÌNH: NHIỆT ĐỘNG, ĐÀO VĂN LƯƠNG Đề bài: Ở 50oC, dung dịch lý tưởng bao gồm mol chất A mol chất B có áp suất tổng cộng 250 mmHg Thêm mol A vào dung dịch áp suất tổng cộng 300 mmHg Hãy x c định áp suất bão hòa A B nguyên chất 50oC Giải: Ta có: ∑ { Từ đó, ta nhận hệ phương trình: { { ● Bài 17 trang 169 | Giáo trình: Điện Hóa Học, Mai Hữu Khiêm Đề bài: Viết phương trình phản ứng xảy c c pin sau (đúng với quy ước ký hiệu pin) a) Zn | ZnSO4 || CuSO4 | Cu b) Cu | CuCl2 | AgCl | Ag c) Pt, H2 | H2SO4 | Hg2SO4 | Hg, Pt d) Cd | CdSO4 | Hg2SO4 | Hg, Pt Giải: a) Cực âm: Zn - 2e  Zn2+ Cực dương: Cu2+ + 2e  Cu Phản ứng xảy ra: Zn + Cu2+  Cu + Zn2+ b) Cực âm: Cu - 2e  Cu2+ Cực dương: AgCl + e  Ag+ + ClPhản ứng xảy ra: Cu + 2AgCl  2Ag + CuCl2 c) Cực âm: H2 - 2e  2H+ Cực dương: Hg2SO4 + 2e  2Hg + SO4Phản ứng xảy ra: H2 + Hg2SO4  2Hg + H2SO4 d) Cực âm: Cd - 2e  Cd+ Cực dương: Hg2SO4 + 2e  2Hg + SO4Phản ứng xảy ra: Cd + Hg2SO4  2Hg + CdSO4 ● Bài 18 trang 169 | Giáo trình: Điện Hóa Học, Mai Hữu Khiêm Đề bài: Lập pin xảy phản sau: a) Cd + CuSO4  CdSO4 + Cu b) 2AgBr + H2  2Ag + 3HBr c) H2 + Cl2  2HCl d) Zn + 2Fe3+  Zn2+ + 2Fe2+ e) Ag+ + Cl-  AgCl(r) Giải: a) Cd | CdSO4 || CuSO4 | Cu b) Ag, AgBr | HBr | H2 , Pt c) Pt, H2 | HCl | Cl2, Pt d) Zn | Zn2+ || Fe3+, Fe2+ | Pt e) Ag, AgCl | HCl | Cl2, Pt ● Bài 19 trang 169 | Giáo trình: Điện Hóa Học, Mai Hữu Khiêm Đề bài: Tính sức điện động pin: Zn | Zn2+ (a = 5,11.10-4) || Cd2+ (a = 0,2) | Cd Giải: Ta có: ( Epin = Eo - ( ) ) ( ) ● Bài trang 185 | Giáo trình: Động hóa học & Xúc tác Đề bài: Khi nghiên cứu tốc độ thủy phân dung dịch đường sacarose 17% dung dịch HCl nước có nồng độ 0,099N 35oC ta thu số liệu sau: Thời gian, phút 9,82 59,6 93,18 142,9 294,8 589,4 Sacarose lại, % 96,5 80,3 71,0 59,1 32,8 11,1 Tính số tốc độ phản ứng (theo đơn vị giây-1) Giải: Giả sử phản ứng bậc nhất, đó, thành phần sacarose tuân theo quy luật A = Aoe-kt Nên k = ln( ) Xét cặp thời gian, ta được: Tại 9,82 phút đến 59,6 phút: ( ( ) ) ( ( ) ) Tại 59,6 phút đến 93,18 phút: ( ( ) ) ( ( Tương tự cặp tiếp theo, ta tính được: ) ) k3 = 6,141.10-5 giây-1 k4 = 6,311.10-5 giây-1 k5 = 6,219.10-5 giây-1 Do kx thay đổi không nhiều nên chấp nhận phản ứng bậc theo sacarose, đó: ● Bài trang 185 | Giáo trình: Động hóa học & Xúc tác Đề bài: Methyl Acetate thủy phân dung dịch HCl 1N 28oC Qua thời gian lấy mẫu từ dung dịch với thể tích định phân dung dịch NaOH Tình số tốc độ phản ứng bậc sở số liệu thực nghiệm sau: Thời gian, giây 339 1242 2745 4546 Thể tích dung dịch NaOH, ml 26,3 27,80 29,8 31,81 39,8 Giải: Theo đề bài, phản ứng bậc nhất, đó, thành phần Methyl Acetate tuân theo quy luật A = Aoe-kt ) Nên k = ln( Mà lượng Methyl Acetate bị thủy phân HCl chuẩn độ NaOH Tại mốc thời gian lượng mẫu bị thủy phân hoàn toàn định lại NaOH với V∞ = 39,8 Do đó, hiệu lượng NaOH cần để định phân mẫu mốc thời gian Khi ta có biểu thức tính k thời điểm sau: ( ) ( ) ( ) ( ) Tương tự với cặp khác: k2 = 1,247.10-4 giây-1 k3 = 1,247.10-4 giây-1 Do đó: ● Bài 10 trang 187 | Giáo trình: Động hóa học & Xúc tác Đề bài: Nếu phản ứng bậc có lượng hoạt hóa 25.000 cal/mol phương trình k=ko.e-E/RT có ko = 5.1013 giây-1 nhiệt độ chu kỳ bán hủy phản ứng a) phút b) 30 ngày Giải: Ta có, T1/2 = ( ) ( ) nên Biến đổi ta được: ( ) ( ) a) Thay T1/2 = phút = 60s ( ( ) ) ( ) ( ( ) ) b) Thay T1/2 = 30 ngày = 30.24.3600 = 2,592.106s ( ( ) ) ( ) ( ( ) ) ... ) ( ( ) ) Tại 59,6 phút đến 93 ,18 phút: ( ( ) ) ( ( Tương tự cặp tiếp theo, ta tính được: ) ) k3 = 6 ,14 1 .10 -5 giây -1 k4 = 6, 311 .10 -5 giây -1 k5 = 6, 219 .10 -5 giây -1 Do kx thay đổi không nhiều nên... Tương tự với cặp khác: k2 = 1, 247 .10 -4 giây -1 k3 = 1, 247 .10 -4 giây -1 Do đó: ● Bài 10 trang 18 7 | Giáo trình: Động hóa học & Xúc tác Đề bài: Nếu phản ứng bậc có lượng hoạt hóa 25.000 cal/mol phương... đường sacarose 17 % dung dịch HCl nước có nồng độ 0,099N 35oC ta thu số liệu sau: Thời gian, phút 9,82 59,6 93 ,18 14 2,9 294,8 589,4 Sacarose lại, % 96,5 80,3 71, 0 59 ,1 32,8 11 ,1 Tính số tốc độ phản