b Cho 1 mol PCl5 và 1 mol Ar vào bình như thí nghiệm a rồi đưa nhiệt độ lên 525K để cân bằng phản ứng được thiết lập.. Nguyên lí chuyển dịch cân bằng Lơ Satơlie có vai trò gì ở không?[r]
(1)BÀI TẬP ĐỘI TUYỂN MÁY TÍNH BỎ TÚI Phần 1: Động hoá học Bài 1: Ở 326 C , Buta-1,3-đien đime hoá theo phương trình: 2C4H6 (k) C8H12(k) Trong thí nghiệm, áp suất ban đầu C4H6 là 632 torr 3260C Xác định bậc phản ứng và số tốc độ phản ứng đó theo số liệu sau: t(ph) 3,25 12,18 24,55 42,5 68,05 P(torr) 632 618,5 584,2 546,8 509,3 474,6 ĐS: Phản ứng bậc K = 2,306.10-5 (phút-1.torr-1) Bài 2: Sự phân huỷ etan nhiệt độ cao xảy theo phương trình: C2H6 C2H4 + H2 Và tuân theo phương trình động học chiều bậc 1) Tại 5070C, 11/2 = 3000 (s) Khi C2H6 phân huỷ hết Phệ = 1000 mmHg Tính kp và P0C2H6 ? 2) Nhiệt độ phản ứng tăng thêm 200C , tốc độ phản ứng tăng gấp đôi Tính t1/2 phản ứng nhiệt độ này và E0a phản ứng ĐS: 1) kP = 2,31.10-4 (s-1) ; P0 = 500 (mmHg) 2) t1/2 = 1500 s; E0a = 179,8 (kJ/mol) Bài 3: Sự thuỷ phân este môi trường kiềm 250C xảy theo phương trình phản ứng: RCOO R’ + NaOH RCOONa + R’OH thực nghiệm cho thấy tốc độ phản ứng tăng gấp đôi nồng độ NaOH tăng lần Đối với tăng gấp đôi nồng độ este thu kết a) Cho biết bậc riêng phần chất và bậc toàn phần phản ứng b) Tan 0,01 mol xút và 0,01 mol este vào lit nước (bỏ qua biến thiên thể tích pha chế) Sau 200 phút có 60% este bị thuỷ phân Tính k, t1/2, E0a phản ứng Biết hệ số nhiệt độ phản ứng ĐS: a) phản ứng bậc b) k = 0,75 l.mol-1 phút-1 t1/2 = 133,33 phút E0a = 1,2128 (kJ/mol) Bài 4: Phản ứng phân huỷ axeton 3000C xảy theo sơ đồ CH3COCH3 CH4 + CO + H2 Nồng độ CH3COCH3 thay đổi theo thời gian sau t(phút) 6,5 13,0 19,9 C (M) 8,31 7,04 5,97 4,93 1) Hãy chứng tỏ đó là phản ứng bậc nhất, tính số tốc độ phản ứng 2) Tính thời gian nửa phản ứng 3) Ở 3430C số tốc độ phản ứng 2,15 phút-1 Hãy tính hệ số nhiệt độ và lượng hoạt hoá phản ứng Cho biết ý nghĩa lượng hoạt hoá đó ĐS: k = 0,0257 phút-1 t1/2 = 26,96 phút hệ số nhiệt độ: 2,8 ; Ea0 = 302,1065 kJ/mol (2) Bài : Cho phản ứng 2N2O5 4NO2 + O2 có số tốc độ k = 1,8.10-5(s-1) Tại thời điểm khảo sát áp suất riêng phần N2O5 đo 0,5 atm Tính v phản ứng trên thời điểm khảo sát Tính tốc độ tiêu thụ N2O5, hình thành NO2, O2 ĐS: 1) Phản ứng bậc nhất; v = 9.10-6 (atm.s-1) 2)vN2O5 = vp/u; vNO2 = vp/u; vO2 = vp/u Bài 6: Phản ứng HCHO + H2O2 HCOOH + H2O có bậc động học Nếu trộn các thể tích dd H2O2 và HCHO cùng nồng độ 1M 333,2K thì sau h nồng độ axit HCOOH 0,215M Tính số tốc độ phản ứng Nếu trộn thể tích dd HCHO với thể tích dung dịch H2O2 có cùng nồng độ 1M nhiệt độ trên thì sau bao lâu HCHO phản ứng hết 90% Để xác định lượng hoạt hoá phản ứng đã cho, người ta tiến hành thí nghiệm 1, 343,2K Sau 1,33 nồng độ HCHO giảm nửa Hãy tính lượng hoạt hoá phản ứng theo kJ/mol ĐS: 1) k = 0,754 (M-1.h-1) 2) t = 6,783 h 3) Ea = 65,3946 kJ/mol Phần 2: Nhiệt hoá học Bài 1: Đối với phản ứng PCl3(k) + Cl2(k) PCl5(k) Ở 250C có G = -37,2 kJ/mol H0 = -87,9 kJ/mol S0298 PCl3 và Cl2 tương ứng 311,7 và 222 J/mol.K Tính entropi tiêu chuẩn tuyệt đối PCl5 ĐS: S0PCl5 = 363,57 (J/mol.K) Bài 2: Cho Chất CO2(k) H2O(k) CO(k) G 298 kcal/mol -93,4 -54,63 -32,78 1) Tính G phản ứng : H2(k) + CO2 (k) ⇋ CO (k) + H2O(k) 250C 2) Nếu 250C áp suất riêng phần H2, CO2, H2O, Co tương ứng 10; 20; 0,02 và 0,01 atm thì G phản ứng bao nhiêu? Trong điều kiện này phản ứng xảy theo chiều nào? ĐS: 1) G0 = 5,99 kcal/mol 2) G = -2,19 kcal/mol phản ứng xảy theo chiều thuận Bài 3: Xác định nhiệt độ đó áp suất phân li NH4Cl là atm biết 250C có các kiện: NH4Cl ( r ) HCl(k) NH3 (k) H ht (kJ/mol) -315,4 -92,3 -46,2 G ht (kJ/mol) -203.9 -95,3 -16,6 ĐS: T = 597K Bài 4: Tính S0298, H0298 và G0298 phản ứng phân huỷ nhiệt CaCO3, biết: CaCO3 CaO CO2 -1 -1 S 298 (J.K mol ) +92,9 +38,1 +213,7 H ht (kJ/mol) -1206,9 -635,1 -393,5 (3) Nhận xét khả xảy phản ứng phân huỷ CaCO3 250C Ở nhiệt độ nào thì phản ứng đó có thể xảy được? Coi S0298, H0298 phản ứng không thay đổi theo nhịêt độ ĐS: S0298 = 158,9 J/K; H0298 = 178,3 kJ; G0298 = 130,9 kJ Bài 5: Tính G0373 phản ứng: CH4 + H2O (k) = CO + H2O(k) Biết nhiệt hình thành chuẩn H0ht 298 CH4, H2O (k) và CO – 74,8; -241,8 và -110,5 kJ/mol Entropi chuẩn CH4, H2O (k) và CO 186,2; 188,7 và 197,6 J/K.mol (Trong tính toán giả thiết H0 và S0 không phụ thuộc T) a) Từ các giá trị G0 tìm có thể kết luận gì khả tự diễn biến phản ứng 373K b) Tại nhiệt độ nào thì phản ứng đã cho tự xảy ? Đs: G0 = 1,26.105 J/mol; T > 961K Phần 3: Cân hoá học Bài 1: Người ta cho NO và Br2 có áp suất ban đầu tương ứng 98,4 và 41,3 torr tương ứng với 300K Lúc cân áp suất chung hỗn hợp 110,5 torr Tính giá trị số cân Kp và G0 300K phản ứng : NO (k) + Br2 (k) ⇋ 2NOBr (k) ĐS: Kp = 133,47 (atm-1) G0 = -12,208 kJ Bài 2: Xét phản ứng pha nhiệt độ T áp suất atm N2O4 (k) ⇋ NO2 (k) Giả thiết các khí là lí tưởng, hãy: 1) Biểu thị số cân Kp dạng hàm độ phân tích và áp suất chung P 2) Tính các số Kp, KC, Kx và G0 T = 333K, = 0,525 3) Tại 373K số Kp = 14,97, hãy tính H; S phản ứng 333K ĐS: 1) Kp = 2P/(1-2) 2)KP1 = 1,522 (atm); KC1 = 0,0557 (M) 3) H = 50,018 (kJ/mol) S = 153,69 (J/mol.K) Bài 3: Tại 300K , áp suất p = 1atm, phản ứng N2O4 (k) ⇋ NO2 (k) có số cân KP = 0,166 a) Tính % phân li N2O4 b) Tính % phân li N2O4 áp suất tăng tới 10 atm Kết này có phù hợp với nguyên lí chuyển dịch cân không? Lý giải c) Cũng với điều kiện nhiệt độ và áp suất a, lượng ban đầu N2O4 là n mol ; N2 là n mol thì % phân li là bao nhiêu? Với kết này so với câu a có thể kết luận gì nguyên lí chuyển dịch cân bằng? ĐS: a) = 0,1996 = 19,96% b) = 6,4% c) = 26,3% Bài 4: Ở 8200C số cân phản ứng: CaCO3 ( r) ⇋ CaO (r ) + CO2 (k) là k1 = 0,2 (4) C( r ) + CO2 (k) ⇋ 2CO (k) là k2 = Người ta cho mol CaCO3 và mol C vào bình chân không 22,4 lit giữ 820 C Hãy tính thành phần hệ trạng thái cân Ở nhiệt độ 8200C phân huỷ CaCO3 hoàn toàn thể tích bình bao nhiêu? ĐS: Thành phần hệ trạng thái cân bằng: nCaCO3 = 0,87; nCaO = 0,13; nC = 0,92 V = 174 lit Bài 5: Tiến hành thí nghiệm sau: a) Cho mol PCl5 vào bình đã rút bỏ không khí, thể tích là V Đưa nhiệt độ bình lên 525K, cân bằng: PCl5 (k) ⇋ PCl3 (k) + Cl2 (k) thiết lập với số cân Kp = 1,85 atm Áp suất bình đo atm Tính số mol chất hỗn hợp cân b) Cho mol PCl5 và mol Ar vào bình thí nghiệm a đưa nhiệt độ lên 525K để cân phản ứng thiết lập Tính số mol PCl5, PCl3 và Cl2 lúc cân Nguyên lí chuyển dịch cân Lơ Satơlie có vai trò gì không ? Vì sao? c) Lặp lại thí nghiệm b Khi cân thiết lập, giữ nguyên nhiệt độ 525K, đồng thời tăng thể tích bình lên để kéo áp suất trở atm Tính số mol lúc cân PCl5, PCl3 và Cl2 Nguyên lí Lo Satơlie có đóng vai trò gì trường hợp này không? ĐS: a) = 0,693 nPCl5 = 0,307; nPCl3 = nCl2 b) Giống a c) = 0,796 nPCl5 = 0,231; nPC3 = nCl2 = 0,769 Và Phần 4: Cấu tạo nguyên tử Bài 1:Mét nguyªn tö X cã b¸n kÝnh b»ng 1,44 A , khèi lîng riªng thùc lµ 19,36 g/cm3 Nguyªn tö nµy chØ chiÕm 74% thÓ tÝch cña tinh thÓ, phÇn cßn l¹i lµ c¸c khe rçng a) Xác định khối lợng riêng trung bình toàn nguyên tử suy khối lợng mol nguyên tö cña X b) BiÕt nguyªn tö X cã upload.123doc.net n¬tron vµ khèi lîng mol nguyªn tö b»ng tæng sè khèi lîng proton vµ n¬tron TÝnh sè electron cã X3+ d ' 19,36 0,74 0,74 g/cm3 ĐS: a) Khèi lîng riªng trung b×nh cña nguyªn tö X lµ: d = 19,36 4 MÆt kh¸c, m = V.d = r3.d = 3,14(1,44 108)3 0,74 = 32,7 1023 VËy khèi lîng mol nguyªn tö X = 6,023 1023 32,7 1023 197 g/mol b) Theo gi¶ thiÕt: p + upload.123doc.net = 197 p = 79 sè e = 76 Bài 2: Chu kì bán rã chì có số khối 210 là 19,7 năm Sau điều chế đợc mẫu đồng vị đó thì sau bao lâu mẩu đó còn lại 1/10 khối lợng ban đầu? (5) ln t1 N0 10 19,7 ln ln t N và k = 12 tính đợc t= ln = 0,693 2,303 ĐS: Theo t = k t = 65,46 n¨m Bài 3:Một mẫu than lấy từ hang động vùng núi đá vôi tỉnh Hoà Bình có 9,4 phân huỷ 14C hãy cho biết ngời Việt cổ đại đã tạo mẫu than đó cách đây bao nhiêu năm ? Biết chu kú b¸n huû cña 14C lµ 5730 n¨m, khÝ quyÓn cã 15,3 ph©n huû 14C (tÝnh víi gam C x¶y gi©y) ĐS: ln N0 ln t1 Theo t = k N và k = tính đợc t1 5730 15,3 15,3 ln ln ln 9,4 0,693 9,4 = 4028 n¨m t= = 2,67 10 nam 234 92 22688 Ra 10 nam Bài 4: Cho d·y phãng x¹ sau: U Th ViÕt ph¬ng tr×nh ph¶n øng ph©n r· phãng x¹ vµ tÝnh hµm lîng quÆng sau 1000 n¨m, nÕu t¹i thêi ®iÓm gèc cø 100 gam quÆng cã 0,1 mol U ĐS: 234 92 U 230 90 230 90 Th + He vµ Th 226 88 230 90 4 Ra + He ln víi k1 = t1 0,693 = 2,67 10 = 2,596 106 (n¨m1) ln vµ k2 = t 2 0,693 = 10 = 8,663 106 (n¨m1) Theo N = N0 ekt ta cã: [ [ 234 92 230 90 U] = 0,1 234 e [ = 23,339 gam N0 k1 k t k t Th] = k2 k1 (e e ) 0,1 234 2,596 10 6 6 2,59610 = 8,663 10 2,596 10 ( e 226 88 2,59610 10 6 103 e 8,66310 103 ) = 0,0594 gam k2 k1 e k1t e k2t 1 k2 k1 = Ra] = N0 k2 k1 6 6 2,596 10 8, 664 10 e 1,59610 10 2,596 10 e 8,66410 10 6 8, 664 2,596 10 = 1,105 106mol hay = 2,5 104 gam (6) ' Tæng lîng quÆng = 100 - m U + m U + mRa + mTh = = 100 – 23,4 + 23,339 + 0,0594 + 0,00025 = 99,9989 gam VËy, % Ra = 0,00025% % Th = 0,0594 % % U = 23,34 % Bài 5: Năng lợng electron lớp thứ n trờng lực hạt nhân đợc tính theo đơn vị z2 eV b»ng c«ng thøc En = – 13,6 n (1) a/ H·y tÝnh n¨ng lîng 1e trêng lùc mçi h¹t nh©n sau ®©y: F8+, Li2+, N6+ b/ Hãy cho biết qui luật liên hệ En với Z Giải thích tóm tắt qui luật đó c/ Trị số tính đợc theo (1) có liên hệ với lợng ion hóa không? Giải thích cụ thể ĐS: a) TÝnh En: Theo ®Çu bµi, n ph¶i b»ng tÝnh E1 Do c«ng thøc lµ E1 = 13,6 Z2 (ev) (2’) Thø tù theo trÞ sè Z: Z = C5+ : (E1) C5+ = 13,6 x 62 = 489,6 eV Z = N6+ : (E1) N6+ = 13,6 x 72 = 666,4 eV Z = O7+ : (E1) O7+ = 13,6 x 82 = 870,4 eV b) Quy luËt liªn hÖ E1víi Z: Z cµng t¨ng E1cµng ©m (cµng thÊy) Qui luật này phản ánh tác dụng lực hút hạt nhân tới e đợc xét: Z càng lớn lực hút càng m¹nh n¨ng lîng cµng thÊp hÖ cµng bÒn, bÒn nhÊt lµ O7+ c) Trị lợng đó có liên hệ với lợng ion hoá, cụ thể: C5+ : I6 = (E1, C5+) = + 489, eV N6+ : I7 = (E1, N6+) = + 666, eV O7+ : I8 = (E1, O7+) = + 870,4 eV Phần 5: Dung dịch điện li Bài 1: Xác định nồng độ Cu tự 500 ml dung dịch điều chế từ 0,1 mol CuSO4 và mol NH3 Biết [Cu(NH3)4 ]2+ có số bền là 2.1013 Cặp NH4+/NH3 có pKa = 9,2 ĐS: 9,5x10-17 Bài 2: Tích số tan AgCl 1,8x10-10 Hãy tính độ tan AgCl nước Nếu AgCl tan dd NH3 1M thì độ tan là bao nhiêu, biết số bền phức Ag(NH3)2+ = 108 ĐS: S = 1,3x10-5 2+ (7) độ tan dd NH3 1M = 0,1M Bài 3: Tính pH hệ đệm gồm 0,05 mol axit axetic và 0,05 mol Natri axetat lit dung dịch pH thay đổi nào thêm vào hệ đệm này 0,001 mol HCl 0,001 mol NaOH biết pKa CH3COOH 1,8.10-5 ĐS: pH = 4,47 Khi thêm HCl vào thì pH giảm 0,02 đv pH1 = 4,72 Khi thêm NaOH vào thì pH tăng 0,02 đv pH2 = 4,76 Bài 4: Hằng số điện li axit fomic HCOOH là 2.10-4 a) Tính độ điện li và pH dd có nồng độ 0,1M b) Thêm vào 100 ml dung dịch axit 0,1M - 20 ml dd NaOH 0,25M Tính pH dd thu Gọi tên dung dịch - 40 ml dd NaOH 0,25M Tính pH dd thu ĐS: a) pH = 2,35 b) pH = 3,7, dung dịch đệm Phần 6: Phản ứng oxi hoá - khử Pin điện Bài 1: Cho nöa ph¶n øng: KMnO4 + FeSO4 + H2SO4 ? + ? + ? + ? (1) a) H·y viÕt ph¶n øng (1) díi d¹ng ph¬ng tr×nh ion b) Giả thiết phản ứng đó là thuận nghịch, hãy thiết lập biểu thức số cân phản ứng theo nồng độ cân các ion c) H·y tÝnh h»ng sè c©n b»ng cña ph¶n øng trªn Cho: E0 (MnO /Mn 2 ) = 1,51V; E0 (Fe 3 /Fe 2 ) = 0,77V ĐS: 2+¿ Mn ¿ ¿ 3+ ¿ ¿ Fe ¿ ¿5 ¿ 2+¿ b) BiÓu thøc h»ng sè c©n b»ng: =K Fe¿ ¿ +¿ H¿ ¿ ¿ ¿ ¿ ¿ ¿ c) Theo ph¬ng tr×nh: lg K = nΔE = 5(1 , 51− , 77) = 62,7 K = 1062,7 ,059 , 059 Bài 2: Sù tan cña Zn dung dÞch AgNO3 vµ dung dÞch AgNO3 cã lÉn NaCl cã kh¸c kh«ng? Gi¶i thÝch Cho E0Zn /Zn = 0,77 V ; E0Ag /Ag = 0,8 V ; Ks(AgCl) = 1,78 10-10 2+ + (8) ĐS: 2 Bài 3: a) TÝnh h»ng sè c©n b»ng cña ph¶n øng Hg ⇌ Hg + Hg2+ b) Cã hiÖn tîng g× x¶y thªm Na2S vµo dung dÞch Hg2(NO3)2? Gi¶i thÝch c) TÝnh h»ng sè c©n b»ng cña ph¶n øng x¶y ë (b) Cho E0(Hg 2 2+ 2 = 0,91 V ; E0(Hg /Hg ) 2 Hg ⇌ 2Hg2+ + 2e ĐS: a) / Hg) = 0,798 V ; Ks (HgS) = 10-53 ; Hg2+ + 2e ⇌ Hg G = – 2F (– 0,92) ; G = – 2F 0,85 2 0 Hg ⇌ Hg2+ + Hg ; G0 = G + G = – F E0 G0 = – 1F.E0 = – 2F(0,85 – 0,92) E0 = 2(– 0,07) = – 0,14 V 1.( 0,14) 0, 059 = – 2,37 Lg K = K = 4,26 10– b) Khi thªm Na2S vµo dung dÞch Hg2(NO3)2 sÏ cã kÕt tña gåm Hg vµ HgS t¹o 2 do: Hg ⇌ Hg2+ + Hg vµ Hg2+ + S2 HgS Na2S + Hg2(NO3)2 Hg + HgS + 2NaNO3 2 c) Qu¸ tr×nh Hg ⇌ Hg2+ + Hg cã K = 4,26 10– Qu¸ tr×nh Hg2+ + S2 HgS cã Ks (HgS) = 1053 Tæ hîp qu¸ tr×nh cho: 2 Hg + S2 ⇌ HgS + Hg cã K = 4,26 10 – 1053 = 1,7 1051 Bài 4: Cho các cặp oxh- khử và các tiêu chuẩn tương ứng: I2/2I- E01 = 0,62 V; I3-/3I- E02 = 0,54 V; IO3-/I2 E03 = 1,19V pH = 1) Viết nửa phản ứng và phương trình Nernst tương ứng cặp oxi hoá - khử 2) Tính tiêu chuẩn E04 cặp oxi hoá - khử IO3-/I3) Tính Kc phản ứng I3- ⇌ I2 + I4) Chứng tỏ IO3- oxi hoá I- Hãy viết phương trình phản ứng minh hoạ ĐS : E04 = 1,095V; K = 10-2,71 Phần : Cấu tạo nguyên tử, phân tử và mạng tinh thể Bài : Phân tử CuCl kết tinh dạng mạng tinh thể lập phương tâm diện a) Hãy biểu diễn ô mạng sở phân tử này b) Tính số ion Cu+ và Cl- suy số phân tử CuCl chứa mạng tinh thể sở c) Xác định bán kính ion Cu+ Cho khối lượng riêng CuCl = 4,136 g/cm3 ; rCl- = 1,84 A ; Cu = 63,5 ; Cl= 35,5 ĐS : phân tử RCu2+ = 0,868 A Bài : Khi kết tinh Fe() có dạng lập phương tâm khối Xác định số mạng a ( A ) , biết khối lượng riêng sắt là 7,95.103kg/m3 ĐS : a = 2,86A0 Bài : Đồng có cấu trúc mạng tinh thể lập phương tâm diện, bán kính nguyên tử là 0,128 nm, hãy (9) a) Xác định độ dài số mạng a ( A ) dạng tinh thể trên b) Cho biết khoảng cách ngắn tâm nguyên tử Cu mạng tinh thể theo đơn vị A0 ĐS : a= 3,62 A0 d = 2r = 2,56A0 Bài : Xác định momen lỡng cực (D) Cl và NO2 , CH3 các dẫn xuất lần nh©n benzen sau: 1,2 – dinitrobenzen ( = 6,6 D); 1,3 – diclobenzen ( = 1,5 D); para – nitr«Toluen ( = 4,4 D); (10)