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.

Trang 1

● Bài 1 trang 28 | GIÁO TRÌNH: NHIỆT ĐỘNG, ĐÀO VĂN LƯƠNG

Đề bài:

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) = 14,04

ΔU = Q – A = – 80 – 14,04 = –94,04cal

Đề bài:

Cho 450g (m = 450g) hơi nước ngưng tụ ở 100oC (T = 100o C = 373 o K) dưới áp suất 1atm Nhiệt

hóa hơi của nước ở nhiệt độ này là 539 cal/g (Qhh o = 539 cal/g) Tính công A, nhiệt Q và biến thiên

nội năng ΔU của quá trình

Giải:

Hơi nước (khí) ngưng tụ thành hơi nước (lỏng) Các phân tử nước kết hợp lại với nhau, nên Q là Q sinh nhiệt (dấu âm), thể tích giảm, nên A là A sinh công (dấu âm)

Q = – Q o hh m = 539.450 = – 242550 cal

A = – nRT = –

8,314 373 0,239 (đổi jun  cal) = – 18529 cal

ΔU = Q – A = – 242550 + 18529 = – 224021 cal

Đề bài:

Tính QP và QV ở 25oC của các phản ứng

a) CH4(k) + 2 O2(k)  CO2(k) + 2 H2

b) C (grafit) + CO2(k)  2CO(k)

Giải:

Tra bảng các giá trị Ho

QP = ΔH

QV = ΔH - ΔnRT

Đề bài:

Tính nhiệt đạt được của phản ứng nhiệt nhôm:

Fe2O3 + 2Al  2Fe + Al2O3

Nếu xem nhiệt tổn thất là 50% Nhiệt dung riêng của Fe và Al2O3 tương ứng là 0,16 và 0,20 cal.g

-1.K-1;nhiệt độ ban đầu là 25oC

Giải:

Ta có công thức liên hệ giữa CP và ΔT

Do lượng nhiệt tổn thất 50%, nên công thức biến đổi thành Dấu trừ do

Trang 2

Tra bảng các giá trị nhiệt tạo thành: và

Ta tính được: = —

Và +

Suy ra:

( ) ( )

Do đó, T = 2668o

C

Đề bài:

Tính biến thiên entropy khi đun nóng thuận nghịch 16 kg (m = 16kg) oxy từ 273oK (T1 = 273 o K)

đến 373oK (T2 = 373 o K) trong các điều kiện:

a) Đẳng tích b) Đẳng áp

Giả sử ôxy là khí lý tưởng và có nhiệt dung môi CV = 3/2 R

Giải:

a)

(

) b)

( )

(

)

Đề bài:

Tính biến thiên entropy khi chuyển 100g (m = 100g) nước lỏng từ 273oK (T1 = 273 o K) thành hơi ở

390oK (T3 =390 o K) dưới áp suất 1 atm Biết nhiệt hóa hơi riêng (λ hóa hơi =539 cal/g) của nước ở

373oK (T2 = 373 o K) là 539 cal/g, nhiệt dung riêng của nước lỏng và của hơi nước trong điều kiện

đẳng áp lần lượt là 1 cal/g.K và 0,5 cal/g.K [CP ( ) và C P ( )

]

Giải:

H2O

Lỏng,

273oK

ΔS1 H2O

Lỏng,

373oK

ΔS2 H2O

Hơi, 373oK

ΔS3 H2O

Hơi, 390oK

ΔS

Ta có, ΔS = ΔS1 + ΔS2 + ΔS3

Trang 3

ΔS1 = m.CP ( )

ΔS3 = m.CP ( )

ΔS2 = m.λhóa hơi = 100 539 = 144,5

Do đó, ΔS = ΔS1 + ΔS2 + ΔS3 = 31,21 + 144,5 + 2,23 = 177,9

● Bài 3 trang 65 | GIÁO TRÌNH: NHIỆT ĐỘNG, ĐÀO VĂN LƯƠNG Đề bài: Tính biến thiên entropy của quá trình đun nóng đẳng áp 1 mol KBr (n = 1) từ 298oK đến 500o K (T1 = 298 o K và T 2 = 500 o K), biết rằng trong khoảng nhiệt độ đó: CP (KBr) = 11,56 + 3,32.10-3 T cal/mol Giải: Ở điều kiện đẳng áp, ta có công thức tính biến thiên entropy như sau: ∫

Thay số vào ta được: ∫ ( ) = 6,65 cal/mol.K ● Bài 4 trang 65 | GIÁO TRÌNH: NHIỆT ĐỘNG, ĐÀO VĂN LƯƠNG Đề bài: Tính biến thiên entropy của các 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 các giá trị của từng chất, rồi tính ∑ ( ả ) ∑ ( )

a) Tra bảng ta được: { ( )

( )

Từ đó tính được: ( ) ( ) - ( ) - ( ) =

Đề bài:

Tính entropy tuyệt đối của Fe(β) ở 755oC, biết:

(Fe, α) = 6,48 cal/mol.K

Trang 4

CP (Fe, α) = 4,13 + 6,38.10-3 T cal/mol.K

Và ở 755oC, Fe(α) chuyển thành Fe(β) hấp thụ 366 cal/mol

Giải:

Ta có sơ đồ cho qu trình này như sau:

Fe(α)

298oK

Fe(α)

755 + 273 oK

Fe(α)

755 + 273 oK

Nhiệt độ 755oC = 1028oK

Fe(α, 298)  Fe(β, 1028)

Do đó, = ( ) ( )

Hay ( ) = + ( ) =

+ ( )

mà ( )  ( )

∫ = ∫ ( ) = 16,25 cal/mol.K

Do đó, ( ) =

0,356 + 16,25 = 16,6 cal/mol.K

Đề bài:

Ở 800oK, hằng số cân bằng của phản ứng sau là 4,12 (KP = 4,12)

CO + H2O  CO2 + H2 Đun hỗn hợp chứa 20% khối lượng CO và 80% H2O đến 800oK (hỗn hợp ban đầu)

Hãy x c định thành phần của hỗn hợp cân bằng và lượng H2 sinh ra nếu dùng 1 kg nước

Giải:

Ban đầu: {

( )

Do phản ứng ở 800oK (hơn 100oC) nên H2O ở thể khí, do đó HSCB là KP = 4,12

Xét Δn = 1 + 1 – 1 – 1 = 0

(

∑ )

CO + H2O  CO2 + H2 Hỗn hợp đầu 8,93 55,56

Hỗn hợp cân bằng 8,93 - x 55,56 - x x x

Do đó:

λ

Trang 5

( )( )

Giải x ta được, x = 8,55 mol Do đó,

Khối lượng ban đầu, mo = 1000 + 1000/4 = 1250g { ( )

( )

● Bài 2 trang 104 | GIÁO TRÌNH: NHIỆT ĐỘNG, ĐÀO VĂN LƯƠNG Đề bài: Hằng số cân bằng của phản ứng 2H  H2 có thể biểu diễn bằng phương trình: lg KP (atm-1) =

X c định hiệu ứng nhiệt của phản ứng ở 800oK Giải: Từ công thức biến đổi của phương trình Gibbs – Helmholtz, ta được:

hay

[ ( )]

Do đó, thay vào ta được:

Từ đó, [

] [

]

Đề bài:

Có thể điều chế Clo bằng phản ứng:

4 HCl (k) + O2  2 H2O (h) + 2 Cl2

Trang 6

X c định hằng số cân bằng KP của phản ứng ở 386oC, biết rằng ở nhiệt độ đó và p suất 1 atm, khi cho 1 mol HCl tác dụng với 0,48 mol O2 thì khi cân bằng sẽ thu được 0,402 Cl2

Giải:

Do số mol tạo thành H2O và Cl2 là như nhau, nên ở cân bằng : n(Cl2) = n(H2O) = 0,402 mol

Do đó, ta có:

4HCl + O2  2H2O + 2Cl2

Hỗn hợp cân bằng 1 - 0,804 0,48 – 0,201 0,402 0,402

Từ đó, ta tính được:

( ) ( )

∑ (1 - 0,804) + (0,48 – 0,201) + 2.0,402 = 1,279 mol

Δn = 2 + 2 – 4 – 1 = – 1

(

∑ )

(

)

Đề bài:

Cho phản ứng:

C2H4 (k) + H2 (k)  C2H6 (k) Lập công thức tính số mol của C2H6 trong hỗn hợp cân bằng theo số mol ban đầu của C2H4 là a, của H2 là b, hằng số cân bằng KP và áp suất cân bằng P

Giải:

C2H4 (k) + H2 (k)  C2H6 (k)

Ta có:

Δn = 1 – 1 – 1 = – 1

∑ (a – x) + (b – x) – x = a + b – x

(

∑ )

(

)

Lập biểu thức ta được:

( )( )

Biến đổi biểu thức:

Trang 7

( )( )

( ) ( )( )

( ) ( )

( ) ( )( )

( )

( ) Giải x, ta được:

√( )

( )

Đề bài:

Ở 929oK, áp suất tổng cộng tạo ra do phản ứng nhiệt phân:

2 FeSO4 (r)  Fe2O3 (r) + SO2 (k) + SO3 (k) là 0,9 atm

a) Tình hằng số cân bằng KP của phản ứng trên ở 929oK

b) Tính áp suất tổng cộng khi cân bằng, nếu cho dư FeSO4 vào một bình có chứa sẵn SO2 với áp suất ban đầu là 0,6 atm ở 929oK

Giải:

a) Tính hằng số cân bằng KP

∑

mà nên

Do đó ta có:

2025 atm2

b) Tính lại ∑

Ở cùng điều kiện về nhiệt độ nên không đổi Ta có sơ đồ sau:

2 FeSO4 (r)  Fe2O3 (r) + SO2 (k) + SO3 (k)

( )

Giải x ta được x = 0,24

∑

Trang 8

Đề bài:

Áp suất tổng cộng của oxy và thủy ngân khi HgO bị đun nóng đến 380oC và 420oC tương ứng là

141 và 387 mmHg Xem hiệu ứng nhiệt của phản ứng phân ly:

2 HgO (r)  2 Hg (h) + O2 Trong khoảng nhiệt độ từ 380 đến 430oC là hằng số

Tính nhiệt độ phân ly của HgO ngoài không khí

Giải:

Theo phương trình Clausius-Clapeyron, ta có biểu thức sau:

( )

Ta biến đổi được biểu thức sau:

{

Do đó, {

Ở ngoài không khí, P = 760 mmHg : ( )

( )

Nên T760mmHg = 740oC = 467oC (Khác sách và khác quy ước của sách)

Đề bài:

Tìm số hợp phần, số cấu tử, số pha và độ tự do của hệ sau và nêu ý nghĩa của độ tự do:

a) Hơi rượu nguyên chất,

b) Benzen lỏng nằm cân bằng với hơi của nó

Giải:

a) Hơi rượu nguyên chất

Hệ gồm 1 cấu tử và 1 pha:

c = k – f + 2 = 1 - 1 + 2 = 2 Như vậy, hệ có bậc tự do là 2, nghĩa là có 2 thông số nhiệt động độc lập là T, P Hai thông sốn ày

có thể thay đổi tùy ý trong một giới hạn x c định mà hệ vẫn chỉ gồm 1 pha lỏng

a) Benzen lỏng nằm cân bằng với hơi của nó

Benzen (l)  Benzen (h)

Hệ gồm 1 cấu tử và 2 pha:

c = k – f + 2 = 1 - 2 + 2 = 1

Hệ là nhất biến, nghĩa là trong 2 thông số nhiệt động thì chỉ có 1 thông số được tùy ý thay đổi, thông số còn lại là phụ thuộc: T = T(P)

Trang 9

Đề bài:

Áp suất hơi bão hòa của axit xyanhydric HCN phụ thuộc vào nhiệt độ theo phương trình:

( )

X c định nhiệt độ sôi và nhiệt hóa hơi của nó ở điều kiện thường

Giải:

● Nhiệt độ sôi

Xét ở điều kiện thường, thì thay vào biểu thức ta được:

● Nhiệt hóa hơi

Từ công thức biến đổi của phương trình Clausius-Clapeyron I, ta được:

( ) Xét vi phân

( )

Đề bài:

Ở 25o

C, áp suất hơi bão hòa của nước nguyên chất là 23,7 mmHg Tính áp suất hơi nước trên dung dịch chưa 10% glyxerin trong nước ở nhiệt độ đó

Giải:

{

( )

Đề bài:

Ở 50oC, dung dịch lý tưởng bao gồm 1 mol chất A và 2 mol chất B có áp suất tổng cộng là 250 mmHg Thêm 1 mol A vào dung dịch trên thì áp suất tổng cộng là 300 mmHg Hãy x c định áp suất hơi bão hòa của A và B nguyên chất ở 50oC

Giải:

Ta có:

∑ {

Từ đó, ta nhận được hệ phương trình:

Trang 10

{

● Bài 17 trang 169 | Giáo trình: Điện Hóa Học, Mai Hữu Khiêm

Đề bài:

Viết phương trình phản ứng xảy ra trong 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+ + Cl

-Phản ứng xảy ra: Cu + 2AgCl  2Ag + CuCl2

c)

Cực âm: H2 - 2e  2H+

Cực dương: Hg2SO4 + 2e  2Hg+ SO4

-Phản ứng xảy ra: H2 + Hg2SO4  2Hg + H2SO4

d)

Cực âm: Cd - 2e  Cd+

Cực dương: Hg2SO4 + 2e  2Hg+ SO4

-Phản ứng xảy ra: Cd + Hg2SO4  2Hg + CdSO4

Đề bài:

Lập pin trong đó xảy ra phản sau:

a) Cd + CuSO4  CdSO4 + Cu

b) 2AgBr + H2  2Ag + 3HBr

c) H2 + Cl2  2HCl

d) Zn + 2Fe3+  Zn2+ + 2Fe2+

Trang 11

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

Đề bài:

Tính sức điện động của pin:

Zn | Zn2+ (a = 5,11.10-4) || Cd2+ (a = 0,2) | Cd

Giải:

Ta có:

Epin = Eo - (

) ( ) (

)

● Bài 1 trang 185 | Giáo trình: Động hóa học & Xúc tác

Đề bài:

Khi nghiên cứu tốc độ thủy phân dung dịch đường sacarose 17% trong dung dịch HCl trong nước

có nồng độ 0,099N ở 35oC ta thu được các số liệu sau:

Thời gian, phút 9,82 59,6 93,18 142,9 294,8 589,4 Sacarose còn lại, % 96,5 80,3 71,0 59,1 32,8 11,1

Tính hằng số tốc độ phản ứng (theo đơn vị giây-1)

Giải:

Giả sử phản ứng ở bậc nhất, khi đó, thành phần sacarose tuân theo quy luật A = Aoe-kt

Nên k = ln( )

Xét từng cặp thời gian, ta được:

Tại 9,82 phút đến 59,6 phút:

( ) ( )

Tại 59,6 phút đến 93,18 phút:

( ) ( )

Tương tự các cặp tiếp theo, ta tính được:

Trang 12

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 là bậc 1 theo sacarose, do đó:

Đề bài:

Methyl Acetate được thủy phân trong dung dịch HCl 1N ở 28oC Qua từng thời gian lấy các mẫu

từ dung dịch trên với cùng thể tích và định phân bằng dung dịch NaOH Tình hằng số tốc độ phản ứng bậc nhất trên cơ sở các số liệu thực nghiệm sau:

Thể tích dung dịch NaOH, ml 26,3 27,80 29,8 31,81 39,8

Giải:

Theo đề bài, phản ứng ở bậc nhất, khi đó, thành phần Methyl Acetate tuân theo quy luật A = Aoe-kt Nên k = ln( )

Mà lượng Methyl Acetate bị thủy phân bởi HCl và được chuẩn độ bằng NaOH Tại mốc thời gian lượng mẫu bị thủy phân hoàn toàn và định lại bởi NaOH với V∞ = 39,8 Do đó, hiệu là lượng NaOH cần để định phân mẫu ở mỗi mốc thời gian

Khi ấy ta có biểu thức tính k ở thời điểm 1 và 2 như sau:

(

) ( ) (

) ( )

Tương tự với các cặp khác:

k2 = 1,247.10-4 giây-1

k3 = 1,247.10-4 giây-1

Do đó:

Đề bài:

Nếu phản ứng bậc nhất có năng lượng hoạt hóa 25.000 cal/mol và trong phương trình k=ko.e-E/RT

có ko = 5.1013 giây-1 thì ở nhiệt độ nào chu kỳ bán hủy của phản ứng này sẽ bằng

a) 1 phút

b) 30 ngày

Trang 13

Giải:

Ta có, T1/2 = ( ) nên ( )

Biến đổi ta được:

( ( )

) a) Thay T1/2 = 1 phút = 60s

( ( )

)

( ) ( ( )

)

b) Thay T1/2 = 30 ngày = 30.24.3600 = 2,592.106s

( ( )

)

( ) ( ( ) )

Định dạng
Số trang	13
Dung lượng	764,99 KB