BÀI tập NHIỆT hóa học

BÀI TẬP NHIỆT HÓA HỌC I NGUYÊN LÝ I Bài 1: Cho giãn nở 10l khí Heli 0oC 10 at đến áp suất at theo trình sau: a Giãn đẳng nhiệt thuận nghịch b giãn đoạn nhiệt thuận nghịch c giãn đoạn nhiệt không thuận nghịch Cv  R chấp nhận không đổi điều kiện cho Cho nhiệt dung đẳng tích Heli tốn Tính thể tích cuối hệ, nhiệt Q, biến thiên nội năng, cơng q trình nói Bài 2: Cho 100 g N2 0oC, 1atm Tính Q, W, U, H biến đổi sau tiến hành thuận nghịch nhiệt động: a) Nung nóng đẳng tích tới P = 1,5atm b) Giãn đẳng áp tới V = 2V ban đầu c) Giãn đẳng nhiệt tới V = 200l d) Giãn đoạn nhiệt tới V = 200l Chấp nhận N2 khí lí tưởng nhiệt dung đẳng áp khơng đổi q trình thí nghiệm 29,1J/mol.K Bài 3: Nhiệt đốt cháy Benzen: C6 H ( l )  O2  6CO2  3H O( l ) p = at t = 25oC 3271,9  kJ/mol a Tính nhiệt đốt cháy đẳng tích benzen t = 25 oC Chấp nhận sản phẩm khí đốt cháy khí lí tưởng bỏ qua thể tích benzen q trình tính tốn b Trong trường hợp bỏ qua khác Qp Qv không? Bài 4: Một ấm đựng 1kg nước sơi đun nóng đến hóa hồn tồn Tính: a Cơng A b Nhiệt Q c Biến thiên nội  U d Biến thiên entanpi  H q trình Cho biết  Hhh,H2O =40,6 kJ/mol điều kiện toán cho Bài 5: Thực nghiệm xác định nhiệt dung riêng đẳng áp axeton T = 367K T = 454K 90,8 J/K.mol 100 J/K.mol Trong khoảng nhiệt độ người ta thiết lập phương trình biểu diễn phụ thuộc nhiệt dung axeton theo nhiệt độ sau: Cp = 39,28 + 139,95  10-3T – 23,47  10-6T2 J/K.mol a Dựa vào phương trình tính nhiệt dung đẳng áp axeton nhiệt độ 367K 454K tính sai khác so với kết thực nghiệm cho b Tính lượng nhiệt cần thiết để đun nóng 1mol axeton từ 298K đến 500K Bài 6: Cho hóa 36 gam nước lỏng 100oC 1at Sau giãn nở đẳng nhiệt thuận nghịch nước đến thể tích gấp 10 lần Chấp nhận nước khí lí tưởng biết điều kiện trên: - Nhiệt hóa nước  Hhh = 9630 cal/mol - Thể tích phân tử gam nước 30l/mol, tính tồn bỏ qua thể tính pha lỏng so với pha Tính cơng, nhiệt,  H,  U hệ trình Bài 7: Nhiệt dung đẳng áp NaOH tinh thể khoảng nhiệt độ từ 298K đến 595K chấp nhận 80,3 J/K.mol Nhiệt dung đẳng áp NaOH lỏng khoảng nhiệt độ 595K đến 900K chấp nhận 85,3 J/K.mol Xác định nhiệt lượng cần thiết để đun nóng đẳng áp 1kg xút nói từ 298K đến 700K Biết nhiệt độ sôi từ 298K đến 700K Biết nhiệt độ điều kiện khảo sát cho T s = 595K nhiệt độ xút  Hhh = 8,367kJ/mol Bài 8: Tính lượng mạng lưới tinh thể BaCl2 từ tổ hợp kiện sau: 1) Entanpi sinh BaCl2 tinh thể: - 859,41 kJ/mol Entanpi phân li Cl2: 238,26 kJ/mol Entanpi thăng hoa Ba: 192,28 kJ/mol Năng lượng ion hoá thứ Ba: 500,76 kJ/mol Năng lượng ion hoá thứ hai Ba: 961,40 kJ/mol lực electron Cl : - 363,66 kJ/mol 2) Hiệu ứng nhiệt trình hoà tan mol BaCl2 vào  mol H2O là: -10,16kJ/mol Nhiệt hiđrat hoá ion Ba2+ : - 1344 kJ/mol Nhiệt hiđrat hoá ion Cl- : - 363 kJ/mol Trong kết thu được, kết đáng tin cậy Bài 9: Phản ứng khử crom clorua rắn xảy 900oC để thu crom biểu diễn phương trình: CrCl3(r) – 3/2H2 = Cr(r) + 3HCl Xác định lượng nhiệt tối thiểu cần dùng để đun nóng chất tham gia phản ứng từ nhiệt độ 25 oC đến 900oC trình điều chế 1kg crom Biết hiệu suất hidro tham gia phản ứng 50% nhiệt dung đẳng áp hidro clorua điều kiện toán cho biểu diễn sau: (C p ) H  27,2  3,77  10 3 TJ / K mol (C p ) CrCl3  84,34  29,41  10 3 TJ / K mol Bài 11: Tính nhiệt hình thành SO3 biết: a b PbO  S  O2  PbSO4 PbO  H SO4 5H O  PbSO4  H 2O SO  H O  H SO H O ΔHa = -692,452 kJ ΔHb = -97,487 kJ 2 c ΔHc = -205,835 kJ Bài 12: Thiết lập phương trình ΔH = φ(T) tính ΔH1000K phản ứng sau: C(r) + CO2(k) = 2CO(k) Cho biết nhiệt đốt cháy (ΔH đc) C CO -393,13 kJ/mol -282,71 kJ/mol Nhiệt đẳng áp chất phản ứng điều kiện toán là: (C p ) CO2  26,622  42,21  10 3 T  14,23  10 6 T J / K mol (C p ) CO  26,12  8,74  10 3 T  1,19  10 6 T J / K mol (C p ) CO2  11,17  10,94  10 3 T  4,88.105 J / K mol T2 Bài 13: Tính nhiệt thoát tổng hợp 17kg NH3 1000K Biết C P ( NH ,k ) C P ( N ,k ) = 24,7 + 37,48.10-3 T = 27,8 + 4,184.10-3 T H So, 298( NH ,k ) = -46,2 kJ.mol-1 Jmol-1K-1 Jmol-1K-1 C P ( H ,k ) = 28,6 + 1,17.10-3 T Jmol-1K-1 Bài 14: 1) So sánh H, U phản ứng: CnH2n + H2  CnH2n+2 2) Khi đốt cháy hoàn toàn anome   D – glucozơ thứ mol áp suất không đổi, người ta đo hiệu ứng nhiệt phản ứng 500K bằng: -2790,0kJ - 2805,1kJ a) Tính U phản ứng b) Trong dạng glucozơ, dạng bền hơn? Bài 15: 1) Thế entanpi sinh đơn chất? Tính chúng từ dự kiện sau: (a): C than chì + O2(k)  CO2(k) H So( O3 ) H So( kimcuong ) dự đốn hoạt tính hố học o H 298 = -393,14(kJ) (b): C kim cương + O2(k)  CO2(k) (c): 3As2O3 (r) + 3O2(k)  3As2O5(r) o H 298 = -395,03(kJ) o H 298 = -811,34(kJ) (d): 3As2O3 (r) + 2O3(k)  3As2O5(r) H 298 = -1090,98(kJ) 2) Từ kết kiện sau: H(O –O) tính từ O2 = - 493,24kJ/mol; H(O –O) tính từ H2O2 = - 137,94kJ/mol Bài 16: Entanpi sinh tiêu chuẩn CH 4(k) C2H6(k) -74,80 -84,60 kJ/mol Tính entanpi tiêu chuẩn C4H10 (k) Biện luận kết thu Cho biết entanpi thăng hoa than chì lượng liên kết H- H bằng: 710,6 - 431,65 kJ/mol Bài 17: Tính Ho phản ứng sau: 1) Fe2O3(r) + 2Al(r)  2Fe(r) + Al2O3(r) ( 1) o Cho biết H So, Fe 2O3 ( r ) H So, Al 2O3( r ) = -822,2 kJ/mol; 2) S(r) + O2(k)  SO3(k) (2) = -1676 (kJ/mol) o H 298 Biết (3) : S(r) + O2(k)  SO2(k) = -296,6 kJ o H 298 (4): 2SO2(k) + O2(k)  2SO3(k) = -195,96 kJ Từ kết thu khả diễn biến thực tế phản ứng rút kết luận gì? Bài 18: 1) Tính hiệu ứng nhiệt đẳng tích tiêu chuẩn phản ứng sau 25oC a) Fe2O3(r) + 3CO(k)  2Fe(r) + 3CO2(k) o H 298 b) Cthan chì + O2(k)  CO2 (k) c) Zn(r) + S(r)  ZnS(r) H o 298 H o H 298 = 28,17 (kJ) = -393,1(kJ) = -202,9(kJ) o 298 d) 2SO2(k) + O2(k)  2SO3(k) = -195,96 (kJ) 2) Khi cho 32,69g Zn tác dụng với dung dịch H 2SO4 loãng dư bom nhiệt lượng kế 25 oC, người ta thấy có nhiệt lượng 71,48 kJ Tính hiệu ứng nhiệt nhiệt độ Cho Zn = 65,38 Bài 19: Tính Ho phản ứng tổng hợp mol adenine C5H5N5(r) từ mol HCN(k) H So,CH ,k ) H So, NH ,k Cho biết = - 74,8 (kJ/mol); = -46,1kJ/mol; o Và CH4(k) + NH3(k) HCN(k) + 3H2(k) H = 251,2 kJ.mol-1 Bài 22: Chứng minh trình đoạn nhiệt thì: H So,adenin( r ) = 91,1 kJ/mol PV   const Bài 23: Chứng minh khí lí tưởng ta có: U   P2V2  P1V1   nC p (T2  T1 ) Bài 24: Cho phản ứng sau:1gam (C6H10O5)n + O2  CO2 + H2O ΔH = 4,18 Kcal Biết nhiệt hình thành CO2 H2O là: -94,05 -68,32 Kcal/mol Tính nhiệt hình thành gam tinh bột Bài 25: Cho:  H  o tn C2 H ( k ) Tính:  H   337 Kcal / mol  H  o sn C2 H ( k ) o tn C( tc ) ;  94,05 Kcal / mol  H  ; o sn H 2O( l )  68,32 Kcal / mol Bài 35: Hãy tính nhiệt tạo thành chuẩn As2O3 tinh thể dựa vào kiện sau: H 0298 = 31,59 kJ/mol As2O3(r) + 3H2O (l) = 2H3AsO3 (aq) AsCl3(r) + 3H2O(l) = H3AsO3 (aq) + 3HCl(aq) H 298 =73,55kJ/mol As(r) + 3/2Cl2(k) = AsCl3(r) HCl(k) + aq 1/2H2(k) + 1/2Cl2(k) = HCl(k) H 0298 = -93,05kJ/mol H2(k) + 1/2O2(k) = H2O(l) H 0298 = -285,77kJ/mol 3As2O3(r) + 3O2(k) = 3As2O5(r) H 0298 =-812,11kJ/mol = H 0298 =-298,70 kJ/mol H 0298 = -72,43kJ/mol HCl(aq) H 298 = -1095,79kJ/mol 3As2O3(r) + 2O3(k) = 3As2O5(r) Bài 36: Phản ứng tạo thành benzen từ đơn chất xảy 25 oC Để xác định entanpi chuẩn tạo thành benzen 25oC, người ta phải xác định phương pháp gián tiếp Đốt cháy hoàn toàn 0,6700 gam benzen lỏng lượng dư oxi 25 oC bom nhiệt lượng kế dung tích khơng đổi, tạo thành CO2 (k) H2O (l) giải phóng 28,04 kJ Xác định nhiệt cháy chuẩn đẳng tích đẳng áp benzen lỏng 25oC Cho M(C6H6) = 78,11 g.mol-1 Bài 37 Từ giá trị lượng liên kết trung bình cho đây, Liên kết : HH Cl  Cl H  Cl Năng lượng liên kết (kJ/mol) : 436 243 431 Hãy tính giá trị H phản ứng : H2 (k) + Cl2 (k)  2HCl (k) Bài 38 Sử dụng giá trị lượng liên kết cho đây, Liên kết Năng lượng liên kết HH 436 kJ/mol OO 142 kJ/mol O=O 499 kJ/mol HO 460 kJ/mol để tính H phản ứng : H2 (k) + O2 (k)  H2O2 (k) Bài 39 Cho lượng liên kết NN O=O 941 kJ/mol 499 kJ/mol, nhiệt hình thành NO từ đơn chất 90 kJ.mol-1 Tính lượng phân li liên kết phân tử NO Bài 40 Giá trị lượng liên kết cho bảng : Liên kết H-H E(kJ/mol) 436 Tính H phản ứng : N2 (k) + Bài 41 Hyđrazin, N2H4, chứa lượng liên kết cho Liên kết H-H H-N 386 3H2 (k) N-N 193  N=N 418 NN 941 2NH3 (k) liên kết đơn N-N liên kết N-H phân tử Sử dụng giá trị N-H N-N N=N NN Elk(kJ.mol1) 436 389 159 418 941 để tính H (kJ) phản ứng : N2 (k) + 2H2 (k)  N2H4 (k) Bài 42 Dựa vào số liệu sau đây, Liên kết C-C C-H O-H C-O C=O O-O O=O 1 Hphân li liên kết (kJ.mol ) 350 410 460 350 732 180 498 Hãy tính thiêu nhiệt metan: CH4 (k) + 2O2 (k)  CO2 (k) + 2H2O (k) Bài 43 (HSGQG A-2004) Năng lượng liên kết N-N 163 kJ.mol–1, NN 945 kJ.mol–1 Từ nguyên tử N tạo phân tử N4 tứ diện phân tử N2 thông thường Trường hợp thuận lợi hơn? Hãy giải thích Bài 44 (HSGQG-2012) Thực nghiệm cho biết lượng liên kết, kí hiệu E, (theo kJ.mol-1) số liên kết sau: Liên kết E Liên kết E O-H (ancol) 437,6 C-O (ancol) 332,8 C=O (RCHO) 705,2 C-C (RCHO) 350,3 C-H (ankan) 412,6 C-H (RCHO) 415,5 C-C (ankan) 331,5 H-H 430,5 a) Tính nhiệt phản ứng (H0pư) phản ứng: CH2(CHO)2 + 2H2  CH2(CH2OH)2 (1) b) H0pư tính liên hệ với độ bền liên kết hóa học chất tham gia sản phẩm phản ứng (1)? Bài 45: Tính H0 phản ứng N2H4 (l) H2O2(l) Biết: Chất N2H4(l) H2O2(l) H2O(k) 50,6 -187,8 -241,6 H s (kJ) Tính H phản ứng N2H4 (l) H2O2(l) dựa vào kiện nhiệt động sau: Liên kết Elk (kJ/mol) N-N 167 N=N 418 NN 942 N-H 386 O-O 142 O=O 494 O-H 459 Chất H hoá (kJ/mol) N2H4 41 H2O2 51,63 Trong kết tìm trên, kết xác hơn? Tại sao? Tính độ tăng nhiệt độ cực đại (T) khí sản phẩm? Cho biết: Cp, N2 (k) = 29,1 J/mol.độ Cp, H2O (k) = 23,6 J/mol độ Bài 46: Tính hiệu ứng nhiệt phản ứng: 3Fe(NO3)2(aq) + 4HNO3(aq)  3Fe(NO3)3(aq) + NO(k) + 2H2O (l) Diễn nước 25oC Cho biết: Fe2+(aq) Fe3+(aq) NO3-(aq) NO(k) H2O(l) o H S , 298 (kJ/mol) -87,86 - 47,7 -206,57 90,25 -285,6 Bài 48: ( HSGQG-2015) Đốt cháy hoàn toàn 3,6 gam hợp chất hữu X thể khí lượng dư oxi bom nhiệt lượng kế Ban đầu, nhiệt lượng kế chứa 600 gam nước, 25 oC Sau phản ứng, nhiệt độ hệ 28 oC; có 11 gam CO2(k) 5,4 gam H2O(l) tạo thành Giả thiết, lượng nhiệt bị hấp thụ oxi dư sản phẩm phản ứng không đáng kể Xác định công thức phân tử X Xác định nhiệt dung nhiệt lượng kế (không bao gồm 600 gam nước) (H s0,298 ) Xác định nhiệt sinh tiêu chuẩn X Cho biết: H s0,298 CO2(k) H2O(l) -393,51 -285,83 kJ∙mol-1; Nhiệt dung riêng nước 4,184 J∙g-1∙K-1; Biến thiên nội phản ứng đốt cháy mol X 25oC, U 298 = -2070,00 kJ∙mol-1 Câu 49 Cho 9,40 gam mẫu KBr hoà tan vào 105 gam nước 23,6 0C cốc cà phê Biết khối lượng mol KBr : 119 g/mol; nhiệt hoà tan KBr: 19,9 kJ/mol; nhiệt dung dung dịch: 4,184 J/g.C lượng nhiệt truyền từ hệ môi trường xung quanh không đáng kể, nhiệt độ cuối hệ bao nhiêu? Bài 50: Nhiệt hoà tan (Hht) 0,672g phenol 135,9g clorofom -88J 1,56g phenol 148,69g clorofom -172J Tính nhiệt pha lỗng dung dịch có nồng độ dung dịch thứ chứa mol phenol pha loãng đến nồng độ dung dịch thứ clorofom Bài 51: Nhiệt hoà tan mol KCl 200 ml nước áp suất P = 1atm là: t0C 21 23 H 18,154 17,824 (kJ) Xác định H298 so sánh với giá trị thực nghiệm 17,578 (kJ) Bài 52 (HSGQG B-2006) Để giảm đau cho vận động viên bị va chạm, người ta tạo nhiệt độ thấp tức thời chỗ đau dựa vào thu nhiệt hoà tan muối NH 4NO3 khan vào nước Một túi giảm đau chứa 150 ml nước lượng muối NH4NO3 khan để hạ nhiệt độ chỗ đau từ 25oC xuống OoC Hãy tính lượng muối NH4NO3 khan túi Cho biết: nhiệt hồ tan (kí hiệu H) NH4NO3 khan 26,2 kJ.mol-1; nhiệt dung riêng dung dịch túi C = 3,8 J.g-1.K-1 (là lượng nhiệt kèm theo làm thay đổi nhiệt độ độ gam dung dịch đó) H So, 298( NH ,k ) Bài 53: Tính nhiệt tổng hợp 17kg NH3 1000K Biết = -46,2 kJ.mol-1 C P ( NH ,k ) = 24,7 + 37,48.10-3 T Jmol-1K-1 C P ( N ,k ) = 27,8 + 4,184.10-3 T Jmol-1K-1 C P ( H ,k ) = 286 + 1,17.10-3 T Jmol-1K-1 Bài 54: Nhiệt hiđro hoá but-1-en 82oC 126,825 kJ Nhiệt dung chất 298K 400K đo bảng sau: T Cp,298 (C4H8) Cp,298 (H2) Cp,298 (C4H10) J.K1 J.K1 J.K1 298K 89,243 28,808 98,690 400K 112,609 29,151 124,564 Xác định H298 Chấp nhận: (Cp)355 = [(Cp)298 +(Cp)400]    Bài 55: Phản ứng: 2H2 + CO  CH3OH áp suất khơng đổi có nhiệt hình thành chuẩn 298 K nhiệt dung mol đẳng áp chất sau: o o H 298 (kJ.mo C p (J.K1.mol1) 1 l ) H2 (k)  27,28 + 3,26103T + 0,502105T2 CO (k)  110,5 28,41 + 4,10103T  0,46105T2 CH3OH (k)  201,2 15,28 + 105,2103T  31,04105T2 a) Biểu thị H phản ứng dạng hàm nhiệt độ b) Tính H phản ứng cho 227oC o    Bài 56: Phản ứng 2A (k)  A2 (k) có Cp = 4,18 + 8,36103T J.K3 H 298 = 20,90 kJ Hãy xác định o nhiệt độ mà H T = Bài 57: Ở 25oC nhiệt thăng hoa I2 = 62,3 kJ.mol1; sinh nhiệt chuẩn HI (k) = 24,7 kJ.mol1 Xác định sinh nhiệt HI (k) từ nguyên tố thể khí 225 oC; biết nhiệt dung trung bình khoảng nhiệt độ 25  225oC H2 (J.K1.mol1) 20,08 I2(k) (J.K1.mol1) 33,56 HI(k) (J.K1.mol1) 29,87 Bài 58: Xác định phản ứng CO + O2  CO2 Biết, nhiệt hình thành chuẩn 298 K nhiệt dung mol đẳng áp chất sau: o H 473 o CO (k) O2 (k) CO2 (k) o H 298 (kJ C p (J.K1.mol1) mol1) 110,5 26,53 + 7,70103T  17,00106T2  25,52 + 13,60103T  4,27106T2  393,5 26,78 + 42,26103T  14,10106T2 Bài 60: Xác định nhiệt phân tích mol amoniac thành nitơ hiđro 727 oC, biết nhiệt hình thành chuẩn amoniac 25oC 46,191 kJ.mol1 nhiệt dung chất N2 H2 NH3 1 1 3 3 Cp (J.K mol ) 27,865+4,26710 T 29,078+ 0,83610 T 29,790+25,48103T Bài 61: Dựa vào phương trình nhiệt hố học: C + N2O  CO + NO2 H298 = 192,9 kJ.mol1 C + O2  CO2 H298 = 393,5 kJ.mol1 2CO + O2  2CO2 H298 = 566,0 kJ.mol1 nhiệt dung chất N2 H2 N2O 1 1 25,6 + 0,014T 27,2 + 0,044T Cp (J.K mol ) 27,0 + 0,06T o Hãy tính nhiệt hình thành N2O 150 C Bài 62: Tính entanpi chuẩn 1500oC phản ứng: CH4 (k) + 2O2 (k) → CO2 (k) + 2H2O (k), ∆Ho298 = -802,25 kJ Cho biết Cop ( J.K-1 mol-1): CH4 (k): 23,64 + 47,86.10-3 T -1,92.105 T-2 H2O (k): 30,54 + 10,29 10-3 T O2 (k): 29,96 + 4,18 10-3 T – 1,67 105 T-2 CO2 (k): 44,22 + 8,79 10-3 T – 8,62 105 T-2 Tính nhiệt độ lửa CO cháy hai trường hợp sau: a Cháy khơng khí (20% oxy 80% nitơ theo thể tích) b Cháy oxy tinh khiết Cho biết lượng oxy vừa đủ cho phản ứng, nhiệt độ lúc đầu 25oC Entanpi cháy CO 25oC 1atm 283kJ.mol-1 Bỏ qua trao đổi nhiệt với môi trường Nhiệt dung mol chuẩn chất sau: Cop (CO2, k) = 30,5 + 2.10-2T; Cop (N2, k) = 27,2 + 4,2.10-3T II NGUYÊN LÝ II SỰ KẾT HỢP NGUYÊN LÝ I, II Dạng 5: Entropi trình nhiệt Bài 1: Trong phản ứng sau, phản ứng có S > 0; S < S  C(r) + CO2(k)  2CO(k) (1) CO(k) + O2(k)  CO2(k) (2) H2(k) + Cl2(k)  2HCl(k) (3) S(r) + O2(k)  SO2(k) (4) Bài 2: Tính nhiệt lượng cần thiết để nâng nhiệt độ 0,5 mol H2O từ -50oC đến 500oC P = 1atm Biết nhiệt nóng chảy nước 273K L nc = 6004J/mol, nhiệt bay nước 373K Lh = 40660 J/mol C Po ( H 2O ,h ) Co Co = 30,2 + 10-2T(J/molK) ; P ( H 2O ,r ) = 35,56(J/molK); P ( H 2O ,l ) = 75,3(J/molK) Bài 3: Tính biến thiên entropi q trình đun nóng 0,5 mol H 2O từ – 50oC đến 500oC P = 1atm Biết nhiệt nóng chảy nước 273K = 6004J/mol; nhiệt bay nước 273K Hhh = 40660J/mol Nhiệt dung o o mol đẳng áp C P nước đá nước lỏng 35,56 75,3J/molK; C P nước (30,2 + 10 T) J/molK Bài 4: Tính biến thiên entropi trình trộn 10 gam nước đá oC với 50 gam nước lỏng 40oC hệ lập Cho biết nhiệt nóng chảy nước đá 334,4 J.g 1; nhiệt dung riêng nước lỏng 4,18 J.K1.g1 Bài 5:Tính biến thiên entropi trộn lẫn 200g nước 15 oC với 400g nước 60oC Biết hệ cô lập nhiệt dung mol nước lỏng 75,3 J/mol.K Bài 6: Tính biến thiên entropi chuyển 418,4J nhiệt từ vật có t0 = 150oC đến vật có t0 = 50oC Tính S q trình hố mol H2O (l) 25oC, 1atm C C Cho: Hhh, H2O(l) = 40,656 kJ/mol; P , H 2O (l ) = 75,291 (J/K.mol); P , H 2O ( h ) = 33,58 (J/molK) Bài 8: Một bình tích V = 5(l) ngăn làm phần Phần chứa N 298K áp suất 2atm, phần chứa O2 298K áp suất 1atm Tính G, H, S q trình trộn lẫn khí người ta bỏ vách ngăn Bài 9: Quá trình đơng đặc benzen chậm đơng  5oC có tự xảy khơng, oC nhiệt nóng chảy benzen 9906,6 J nhiệt dung đẳng áp benzen lỏng rắn 126,65 J.K1 122,47 J.K1 Bài 10: (HSGQG-2012) Thả viên nước đá có khối lượng 20 gam -25 oC vào 200 ml rượu Vodka-Hà Nội 39,5o (giả thiết chứa nước rượu) để nhiệt độ 25 oC Tính biến thiên entropi q trình thả viên nước đá vào rượu đến hệ đạt cân Coi hệ xét cô lập Cho: R = 8,314 J.mol-1.K-1; khối lượng riêng nước 1g.ml-1 rượu 0,8 g.ml-1; nhiệt dung đẳng áp nước đá 37,66 J.mol -1.K-1, nước lỏng 75,31 J.mol-1.K-1 rượu 113,00 J.mol-1.K-1 Nhiệt nóng chảy nước đá 6,009 kJ.mol-1 Bài 7: Bài 11 Cho bảng nhiệt hoá nhiệt độ sơi số chất lỏng Hãy tính biến thiên entropy q trình hố chất lỏng đó: S0298 (J/K.mol) 264 211 223 c) Tính gần Kp phản ứng 475K Giải: a) 2NOCl ⇌ 2NO + Cl2 b) Hằng số cân nhiệt động lực học tính theo phương trình G =  RTlnK Trong G = H  T S H = [(2  90,25 103) +  (2  51,71 103 ) = 77080 J/mol S = [(2  211) + 233  (2  264) = 117 J/mol G = 77080  298  117 = 42214 J/mol 42214  Kp = 3,98 108 atm Kp = 4,04 103 Pa ln K =  8,314  298 =  17  c) Tính gần đúng: Kp (T2 ) H  1  77080  1        R  T1 T2    lnKp(475K) = 8,314  298 475  + lnKp(298) ln Kp(T1 ) =  Kp = 4,32 10 3 atm hay Kp = 437Pa ln Kp (475) =  5,545  Bài 38: Hằng số cân (Kc ) phản ứng kết hợp A (k) + B (k) ⇌ AB (k) 250C 1,8 103 L/mol 400C 3,45.103 L/mol a) Giả sử Ho không phụ thuộc nhiệt độ, tính Ho So b) Hãy tính số cân Kp Kx 298,15 K; áp suất toàn phần atm Giải: H  1  Kp(T2 ) H  1  3, 45.103       R  T1 T2    ln 1,8.10 = 8,314  298,15 313,15  a) Với ln Kp (T1 ) = Tính H = 33,67 kJ/mol  (33,67  103 )  T S =  8,314 T ln 3,45 103 Với G = H  T S =  RTlnK  2 (33, 67.103 )  8,314  313,15  ln 3, 45.103 313,15   S = = 175,25 J/K.mol 1,8.103 n 1 8,314  298,15 b) Vì Kp = Kc.(RT) với n = nên Kp = = 0,726 atm n Kp = Kx (P) với n = nên Kx = 0,726  = 0,726 Bài 39: Cho số liệu sau: C2H5OH (h) G 298,s (kJ/mol)  168,6 C2H4 (k) 68,12 282,0 219,45 S 298 (J/mol K) Với phản ứng : C2H4 (k) + H2O (h) ⇌ C2H5OH (h) H2O (h)  228,59 188,72 a) Hỏi điều kiện chuẩn 250C phản ứng xảy theo chiều nào? b) Phản ứng tỏa nhiệt hay thu nhiệt? Giải: a) G 298 =  168,6  [68,2 + (  228,9)] =  8,13 kJ < nên phản ứng theo chiều thuận 0 b) H 298 = G 298 + T S 298 S 298 = 282,0  (188,72 + 219,45) = 126,17 J/ K  phản ứng tỏa nhiệt H 298 =  8,13 103 + (126,17  298) =  45728,66 J <  Bài 40: Cho số liệu sau 270C: H 300,s (kJ/mol) NH4COONH2 (r) CO2 (k) NH3 (k)  645,2  393,5  46,20  458,0  394,4 G 300 (kJ/mol) Với phản ứng : NH4COONH2 (r) ⇌ CO2 (k) + NH3 (k) a) Hỏi điều kiện chuẩn 270C phản ứng xảy theo chiều nào?  16,64 b) Nếu coi H0 S0 không đổi T bắt đầu nhiệt độ phản ứng điều kiện chuẩn xảy theo chiều ngược với chiều phản ứng 270C ? Giải: a) G 300 = (  394,4) + (  16,64  2)  (  458,0) = 30,32 kJ > Theo G = A + PV hay G = A + PV = A + n.RT với n = A 300 = 30,32 103   8,314  300 = 22837,4 J > nên phản ứng xảy theo chiều nghịch b) H 300 = (  393,5) + (  46,2  2)  (  645,2) = 159,3 kJ S 300 H  G 159300  30320 300 300 = = = 429,93 J/K mà U0 = H0  nRT U 300 = 159300   8,314  300 = 151817,4 J Để phản ứng xảy theo chiều ngược với chiều 270C A0 = U0  TS0 phải <  T > 353,12 K tức 80 0C phản ứng đổi chiều A0 = 151817,4  T  429,93 <  Bài 41: Amoni hidrosunfua chất không bền, dễ phân huỷ thành NH3 (k) H2S (k) Cho biết: Hợp chất NH4HS (r) NH3(k) H2S (k) H0 (kJ/mol)  156,9  45.9  20,4 o o o a) Hãy tính H 298 ,S 298 G 298 phản ứng b) Hãy tính số cân Kp 250C phản ứng S0 (J/K.mol) 113,4 192,6 205,6 c) Hãy tính số cân Kp 35 0C phản ứng trên, giả thiết H0 S0 không phụ thuộc nhiệt độ d) Giả sử cho 1,00 mol NH4HS (r) vào bình trống 25,00 L Hãy tính áp suất tồn phần bình chứa phản ứng phân huỷ đạt cân 25 0C Bỏ qua thể tích NH4HS (r) Nếu dung tích bình chứa 100,00L, tính lại áp suất tồn phần thí nghiệm Giải: a) H0 =  45,9 20,4  (  156,9 ) = 90,6 kJ/mol S0 = 192,6 + 205,6  113,4 = 284,8 J/K.mol G0 = H0  T S0 = 90600  298,15  284,8 = 5687 J/mol hay 5,687 kJ/mol   5687 =  8,314  298,15  ln K   K = 0,1008 b) G0 =  RT.ln Ka  a a Kp = Ka = 0,1008 atm2 c) Tương tự 350C, G0 = H0  T S0 = 2839 J/mol nên Ka = 0,3302 Kp = 0,3302 atm2  P (NH ) = P (H S) = 0,5P (toàn phần) d) Do P (toàn phần) = P (NH3) + P (H2S)   P (toàn phần) = 0,635 atm Kp = [0,5P (toàn phần)]2 = 0,1008  0, 635  25 PV  số mol NH HS =  0,50,64= 0,68 số mol khí = RT = 0, 08314  298,15 = 0,64 mol  0, 635 100 * Nếu dung tích bình 100 L số mol khí = 0, 08314  298,15 = 2,56 mol  khơng cịn chất rắn số mol NH4HS =  0,5  2,56 =  0,28  Khi mol chất rắn chuyển hết thành mol chất khí nên nRT  0, 08314  298,15 100 P (toàn phần) = V = = 0,5 atm Bài 42 (HSGQG- 2007) Cho hai phản ứng graphit oxi: (a) C(gr) + ½ O2 (k) CO (k) (b) C(gr) + O2 (k) CO2 (k) Các đại lượng H0, S0 (phụ thuộc nhiệt độ) phản ứng sau: H0T(a) (J/mol) = - 112298,8 + 5,94T H0T(b) (J/mol) = - 393740,1 + 0,77T S T(a) (J/K.mol) = 54,0 + 6,21lnT S0T(b) (J/K.mol) = 1,54 - 0,77 lnT Hãy lập hàm lượng tự Gibbs theo nhiệt độ G0T(a) = f(T), G0T(b) = f(T) cho biết tăng nhiệt độ chúng biến đổi nào? Trong thí nghiệm người ta cho bột NiO khí CO vào bình kín, đun nóng bình lên đến 14000C Sau đạt tới cân bằng, bình có bốn chất NiO (r), Ni (r), CO (k) CO (k) CO chiếm 1%, CO chiếm 99% thể tích; áp suất khí 1bar (10 5Pa) Dựa vào kết thí nghiệm kiện nhiệt động cho trên, tính áp suất khí O tồn cân với hỗn hợp NiO Ni 14000C Giải: 0 1) (a) G T ( a )=ΔH T (a )−TΔS T ( a ) G T (a )= (- 112298,8 + 5,94 T) – T(54,0 + 6,21 lnT) ΔGT (a)= -112298,8 – 48,06T - 6,21T lnT Khi tăng T  G0 giảm (b) ΔGT (b)= ( - 393740,1 + 0,77 T ) – T (1,54 - 0,77 lnT) ΔGT0 (b)= ( - 393740,1 - 0,77 T + 0,77 TlnT) Với T > 2,718  0,77 lnT > 0,77 T nên T tăng G T tăng * Từ phương trình (a), (b) tìm hàm Kp (c) 1673K cho phản ứng (c): C (gr) + O2 (k) (a) (b) C (gr) + O2 (k) (c) CO (k) + O2 (k) CO (k) CO2 (k) x1 x -1 CO2 (k) (c) = (b) - (a) G 0 T (c )=ΔGT (b )− ΔGT ( a) ΔGT0 (c )= [ -393740,1 – 0,77 T + 0,77 TlnT] - [-112298,8 -48,06T -6,21 TlnT] ΔGT0 (c )=−281441 , 3+47 ,29 T +6 , 98 T ln T ΔG1673 (c )=−115650 J /mol −ΔG0 (c ) 115650 = =8,313457 1673 (c )= RT , 314 1673 lnKp, Kp, 1673 (c) = 4083 * Xét phản ứng CO (k) + O2 (k) (c) (d) CO2 (k) Ni (r) + CO2 (k) NiO (r) + CO (k) (1) NiO (r) Ni (r) + pCO Ở 1673K có Kp (d) = p O 2= P O2 O2 [ K p (1 )] pCO = x1 O2 (k) 99 Kp ( d ) 99 = =0 , 024247=2 , 42247 10−2 = Kp (c ) 4083 1673K 1/ Kp (1)= p x -1 = (2,4247 10-2)2 = 5,88 10-4 bar = 58, Pa Bài 43 (HSGQG-2010) Công đoạn q trình sản xuất silic có độ tinh khiết cao phục vụ cho công nghệ bán dẫn thực phản ứng: SiO2 (r) + 2C (r)  Si (r) + 2CO (k) (1) Không cần tính tốn, dựa vào hiểu biết hàm entropi, dự đoán thay đổi (tăng hay giảm) entropi hệ xảy phản ứng (1) Tính S q trình điều chế silic theo phản ứng (1), dựa vào giá trị entropi chuẩn đây: 0 SSiO = 41,8 J.K -1.mol -1; S0C(r) = 5,7 J.K -1.mol-1; SSi(r) = 18,8 J.K -1.mol-1; S0CO(k) = 197,6 J.K -1.mol-1 (r) Tính giá trị G phản ứng 25 oC Biến thiên entanpi hình thành điều kiện tiêu chuẩn (ΔH 0f ) SiO CO có giá trị: ΔH 0f(SiO2 (r)) = -910,9 kJ.mol-1; ΔH f(CO(k)) = -110,5 kJ.mol -1 Phản ứng (1) diễn ưu theo chiều thuận nhiệt độ nào? (Coi phụ thuộc ΔS ΔH vào nhiệt độ không đáng kể) Giải: Theo chiều thuận, phản ứng (1) tăng mol khí Trạng thái khí có mức độ hỗn loạn cao trạng thái rắn, tức có entropi lớn Vậy phản ứng xảy theo chiều thuận entropi hệ tăng 0 S0CO(k) SSi(r) S0C(r) SSiO2(r) ΔS = + -2 = 2.197,6 + 18,8 - 2.5,7 - 41,8 = 360,8 JK-1 0 0 G = ΔH - T ΔS , ΔH = 0 ΔH 0f(Si(r) ) + 2ΔH f(CO - 2ΔH f(C - ΔH f(SiO (k) ) (r) ) 2(r) ) ΔH = 2.(-110,5) + 910,9 = 689,9 (kJ)  G = ΔH0 - T ΔS0 = 689,9 - 298 360,8.10-3 = 582,4 (kJ) Phản ứng (1) diễn ưu theo chiều thuận ΔG bắt đầu có giá trị âm: ΔG = ΔH - T ΔS0 = 689,9 - T 360,8.10-3 =  T = 1912 oK Vậy từ nhiệt độ lớn 1912 oK, cân (1) diễn ưu tiên theo chiều thuận Bài 44 (HSGQG-2011) Cho số khí R = 8,314 J.mol–1.K–1 Ở áp suất tiêu chuẩn P0 = 1,000 bar = 1,000.105 Pa, nhiệt độ 298 K, ta có kiện nhiệt động học: Khí H2 N2 NH3 -1 Biến thiên entanpi hình thành ∆H -f (kJ.mol ) 0 - 45,9 –1 –1 Entropi S (J.mol K ) 130,7 191,6 192,8 Liên kết N≡N N=N N-N H-H –1 Biến thiên entanpi phân li liên kết ∆H b (kJ.mol ) 945 466 159 436 Tính biến thiên entanpi, biến thiên entropi, biến thiên lượng tự Gibbs số cân K phản ứng tổng hợp amoniac từ nitơ hiđro điều kiện nhiệt độ áp suất Trong thực tế sản xuất, phản ứng tổng hợp amoniac thực nhiệt độ cao a) Chấp nhận gần việc bỏ qua phụ thuộc nhiệt độ ∆H ∆S, tính số cân K phản ứng T = 773 K b) Nhận xét hướng ưu tiên phản ứng 298 K 773 K Giải thích lại tiến hành tổng hợp NH3 nhiệt độ cao Để tăng hiệu suất tổng hợp amoniac cơng nghiệp, đưa biện pháp gì? Giải thích Tính biến thiên entanpi phân li liên kết ∆H0b liên kết N-H phân tử amoniac Tính biến thiên entanpi hình thành tiêu chuẩn ∆H 0f gốc ·NH2 Cho ∆H0b (H-NH2 ) = 380 kJ.mol-1 Giải: N2 + 3H2  2NH3 (1) Ở 298K, ΔH0r = - 91,8 kJ.mol-1; ΔS0r = -198,1 J.mol-1.K-1; ΔG 0r = ΔH0r – 298 ΔS0r = -32,8 (kJ.mol-1); ΔG0r = -R.T.lnK → lnK = - ΔG0r (R.T)-1 = 13,24 → K = 5,62.105 a) Tính số cân K phản ứng T = 773 K: Ở 773K: ΔG0r (773 K) =ΔH0r - T ΔS0r ≈ - 91,8 + 773.198,1.10-3 = 61,3 (kJ.mol-1) → lnK = - 61,3.103.(8,314.773)-1 = - 9,54 → K = e-9,54 = 7,2.10-5 b) Ở 298 K, số cân K >> Phản ứng (1) diễn ưu tiên theo chiều thuận Ở 773 K, số cân K Như T tăng, cân hóa học chuyển dịch sang phải RT1T2ln DH0pư = b) K T2 K T1 T2 - T1 ΔH 0pu -1  Với T1 = 400, T2 = 500 = 71,08 (kJ.mol ) ΔH 0pu -1 Với T1 = 500, T2 = 600  = 71,06 (kJ.mol ) Vậy DH0pư = 71,07 (kJ/mol) DG0pư = - RTlnKp Với T1 = 400; Kp1 = 2,10.10-3  ΔG1 = + 20,51 (kJ.mol-1) Với T2 = 500; Kp2 = 1,51.10-1  ΔG = + 7,86 (kJ.mol-1) Với T3 = 600; Kp3 = 2,61  ΔG = - 4,78 (kJ.mol-1) Nhận xét: theo chiều tăng nhiệt độ DH0pư không thay đổi, DG0pư giảm Bài 46: Ở nhiệt độ cao, có cân : I2 (k) ⇌ I (k) Bảng sau tóm tắt áp suất ban đầu I2 (g) áp suất tổng cân đạt nhiệt độ định T (K) 1073 1173 P(I2) (bar) 0.0631 0.0684 P tổng (bar) 0.0750 0.0918 Tính  H °,  G °  S ° 1100 K (Giả sử  H °  S ° không phụ thuộc nhiệt độ khoảng nhiệt độ định.) Gải: I2(k) ⇌ 2I(k) P(I2) 2x 0–x Ở cân bằng: P(I2)cân = P(I2)bđ – x Ptổng = P(I2)bđ – x + 2x = P(I2)bđ + x  x = P cb – P bđ * Ở 1073 K, x = 0.0750 – 0.0631 = 0.0119 bar P(I)cb = 2x = 0.0238 bar P(I2)cb = 0.0631 – 0.0119 = 0.0512 bar K= P2I P I2 ,028 =0 ,01106≈0, 0111 = 0,0512 * Ở 1173 K, x = 0.0918 – 0.0684 = 0.0234 bar P(I)cb = 2x = 0.0468 bar P(I2)cb= 0.0684 – 0.0234 = 0.0450 bar PI,eq K= ln PI2 ,eq  0,04682 0,0450 = 0,04867 = 0,0487 k H o 1  (  ) k1 R T1 T2 0,04867 , ln 0,01106 = 1,4817 ( 1, 4817  8,314 1 1  )(  ) T1 T2 1073 1173 = 7,945105 K1 5  Ho = 7, 945  10 = 155052 J = 155 kJ K1100 155052 1  (  ) * Ở 1100K ; ln 0,01106 8,314 1073 1100  K1100 = 0,0169 = 0,017 Go = RTlnK =  8,314 1100  ln(0,0169) = 37248,8 J = 37,2488 kJ G = H  TS o o o  S = o 155052  37248,8 1100 = 107,1 J.K1 Bài 47: Cho số liệu sau 250C số chất: Fe2O3 (r) Fe (r) C (r) CO2 (k) -1 ΔH s (kJ.mol ) - 824,2 0 -392,9 S0 (J.K-1.mol-1) 87,40 27,28 5,74 213,74 Trong điều kiện tiêu chuẩn, xác định điều kiện nhiệt độ để phản ứng khử Fe 2O3(r) C (r) thành Fe (r) CO2 (k) tự xảy Giả thiết ΔH ΔS phản ứng không phụ thuộc nhiệt độ Xác định nhiệt độ áp suất phân li NH 4Cl atm, biết ở 25 oC có kiện sau  Go ( kJ/mol )  Hott ( kJ/mol NH4Cl(r) HCl(k) NH3(k) -315,4 -203,9 -92,3 -95,3 -46,2 -16,6 0 Giả sử ∆H ∆S không thay đổi theo nhiệt độ Giải: Xét phản ứng: Fe2O3 (r) + 1,5 C (r)  2Fe (r) + 1,5 CO2 (k) ΔH0pư = -392,9.1,5-(- 824,2 ) = 234,85 kJ/mol ΔS0pư = 1,5 213,74+ 27,28 –(1,5 5,74 + 87,40 )= 279,16 J mol-1.K-1 Điều kiện để phản ứng tự xảy ΔG0pư = ΔH0pư - T ΔS0pư < => T > 841 K Vậy phản ứng bắt đầu xảy nhiệt độ lớn 5680C NH4Cl  NH3 (k) + HCl(k) x x Xét nhiệt độ T2: Gọi x số mol NH3 tạo thành  PNH3  PHCl  K  PNH3 PHCl  0,5.0,5  0,25(atm)2 Ở 25oC ta có: H opu  46,2  92,3  (315, 4)  176,9kJ G opu  95,3  16,6  (203,9)  92kJ Mặt khác ∆G0 = -2,303 RT lg K nên ta có : 92000 = -2,303 298.8,314 lg K1 Suy lgK1 = -16,12 x  0,5atm 2x Giả sử ∆H0 ∆S0 khơng thay đổi theo nhiệt độ ta có: KT2 H 1 (  ) KT1 R T1 T2 ln = Thế giá tri T1= 298K, ∆H = 176900 J, R = 8,314 vào biểu thức ta tính T2 = 597K Bài 48 Một phản ứng dùng để luyện kẽm theo phương pháp khô là: ZnS(r) + 3/2O 2(k) → ZnO(r) + SO2(k) Tính ∆Ho phản ứng nhiệt độ 298K 1350K, coi nhiệt dung chất không phụ thuộc vào nhiệt độ miền nhiệt độ nghiên cứu Giả thiết ZnS ngun chất Lượng ZnS khơng khí (20% O 80% N2 theo thể tích) lấy tỉ lệ hợp thức bắt đầu 298K đạt đến nhiệt độ hấp thụ lượng nhiệt tỏa phản ứng điều kiện chuẩn 1350K (lượng nhiệt dùng để nâng nhiệt độ chất đầu) Hỏi phản ứng có trì không, nghĩa không cần cung cấp nhiệt từ bên ngoài, biết phản ứng xảy nhiệt độ không thấp 1350K Cho biết: + Entanpi tạo thành chuẩn chất 25oC (kJ.mol-1) Hợp chất ZnO(r) ZnS(r) SO2(k) o ∆H f -347,98 -202,92 -296,90 + Nhiệt dung mol đẳng áp chất (J.K-1.mol-1): Hợp chất ZnS(r ZnO(r) SO2(k) O2(k) N2(k) ) Cop 58,05 51,64 51,10 34,24 30,65 Giải: ∆Ho298 = -347,98 – 296,90 + 202,92 = -441,96kJ ∆Cop = 51,64 + 51,10 – 58,05 – 3/2.34,24 = -6,67J.K-1 1350  C p0 dT ∆H1350 = ∆Ho298 + 298 = -448976,84J Vì nhiệt cung cấp dùng để nâng nhiệt độ chất ban đầu nên: ∑ C oP =Cop ( ZnS)+ C op( O2 ) +6 C op ( N ) =293 , 31 JK−1 T ΔH o1350 + ∫ 293 ,31 dT =0 ⇒T =1829 K 298 T = 1829K > 1350K nên phản ứng tự trì Bài 24: ( HSGQG 2016) Ở điều kiện chuẩn, en tanpi phản ứng entropi chất có giá trị sau: Δ H0298 (kj) STT Phản ứng 2NH3 + 3N2O → 4N2 + 3H2O -1011 N2O + 3H2 → N2H4 + H2O -317 2NH3 + 0,5O2 → N2H4 + H2O -143 H2 + 0,5 O2 → H2O -286 S0298(N2H4) = 240J/mol.K; S0298 (N2) = 191J/mol.K S0298 (H2O) = 66,6J/mol.K; S0298 (O2) = 205 J/mol.K Tính entanpi tạo thành Δ H0298 (kj) N2H4 , N2O NH3 Viết phương trình phản ứng cháy N 2H4 tạo thành H2O N2 Tính nhiệt phản ứng cháy đẳng áp 298K, tính Δ G0298 số cân K phản ứng Nếu hỗn hợp ban đầu gồm mol NH3 0,5 mol O2 nhiệt đẳng tích phản ứng (3) thể tích khơng đổi bao nhiêu? Giải: -(1)+ 3.(2) + (3) –(4) ta 4N2 + 8H2 → 4N2H4 có Δ H0298 = 203kJ Vậy Δ H0298 tạo thành N2H4 = 203kJ/4 =50,8 kJ/mol Từ pư (2) ta có: 317= Δ H0298 (N2O) + – 50,8 + 286 Δ H0298 (N2O) = 81,8 kJ/mol Từ pư (3) : -143 = 50,8 -286 - Δ H0298 (NH3) Δ H0298 (NH3) = -46,1 kJ/mol N2H4 + O2 → N2 + 2H2O Δ H0298 = -2(286) – 50,8 = -623kJ Δ S0298 = 191 +2(66,6) – 205 -240 = -121J/K Δ G0298 = -623 + 298*0,121 = -587kJ Δ G0 = -587000 = -RTlnK = 8,314*289lnK ; K =10103 Δ H = Δ U + p Δ V = Δ U + Δ nRT Pư (3) ta có: Δ n = 1-2,5= -1,5 ( 298K H2O chưa thể khí) Δ U = -143000 + 1,5*8,314*298= -139283 J = -139,283kJ Bài 25: ( HSGQG 2014) Đối với phản ứng đề hiđro hóa etan: C 2H6 (k) C2H4 (k) + H2 (k) (1) có số liệu sau: ΔG0900K = 22,39 kJ.mol-1 giá trị entropy ghi bảng đây: a) Tính Kp phản ứng (1) 900K b) Tính ΔH0900K phản ứng C2H4 (k) + H2 (k) C2H6 (k) c) Tính Kp 600K phản ứng (1), giả thiết khoảng nhiệt độ từ 600K đến 900K ΔH o ΔSo khơng thay đổi Chất H2 C2H6 C2H4 -1 -1 S 900K(J.mol K ) 163.0 319,7 291,7 Giải: a) Áp dụng công thức ΔG = -RTlnKp lnKp =-ΔG /RT = 0 22390 J / mol 8,314  J / mol.K  900 K = -2,99  Kp = 5,03.10-2 atm b) Áp dụng ΔG0900K =ΔH0900K –TΔS0 900K , Đối với phản ứng: C2H4 (k) + H2 (k) C2H6 (k) (2) ΔG 900K = -22,39kJ/mol ΔS0900K = S0C2H6 - (S0C2H4 + S0H2 ) = -135 J/mol.K Ta có: ΔH0900K = ΔG0900K + T.ΔS0900K = -143,890 kJ/mol cho phản ứng (2) c) Kp 600K, ln K 900 K H 1  (  ) K 600 K R 900 600 Áp dụng: tìm K0600K = 3,35.10-6 atm , thay K0900K = 5,03.10 + ΔH0 = 143890 J/mol Dạng 7: Bài toán tổng hợp Bài 1: ( HSGQG 2013) Xét q trình hố mol nước lỏng 25 oC 1atm Cho biết nhiệt hoá nước, nhiệt dung đẳng áp nước nước lỏng là: ΔHhh(100oC, 1atm) = 40,668 kJ/mol, Cp, H2O(ℓ) = 75,31 J.K-1.mol-1; Cp, H2O(k) = 33,47 J.K-1.mol-1 Các kiện coi có giá trị khơng đổi khoảng nhiệt độ khảo sát a) Tính ΔH, ΔS, ΔG hệ q trình hố nói b) Dựa vào kết thu được, cho biết q trình hố nước tự diễn hay khơng? Vì sao? Cho biết, q trình đẳng áp có nhiệt độ biến đổi từ T1 đến T2, biến thiên entropi tính theo hệ T1 thức: ΔS = Cp.ln T2 Giải: a) Ta chia q trình hố nước 25oC 1atm làm trình nhỏ thuận nghịch sau: 1- Nâng đẳng áp nước lỏng từ 298K lên 373K 2- Làm hoá đẳng nhiệt đẳng áp nước lỏng 373K 1atm 3- Hạ nhiệt độ nước đẳng áp từ 373K xuống 298K Biểu diễn trình theo sơ đồ sau: b) H2O (lỏng, 1atm, 298K) H2O (khí, 1atm, 298K) ∆H, ∆S, ∆G (1) (3) H2O (lỏng, 1atm, 373K) H2O (khí, 1atm, 373K) (2) Đối với trình (1) ∆H1 = Cp,H2 O(l) (373-298) = 75,31 75= 5648,25 J/mol T1 373 T ∆S1 = Cp,H2 O(l) ln = 75,31.ln 298 = 16,906 J.mol-1.K-1 Đối với trình (2): ∆H2 = 40,668kJ/mol H hh 40668 ∆S2 = T = 298 = 109,03J.mol-1.K-1 Đối với trình (3): ∆H3 =Cp,H2O(k) (298- 373) = 33,47 (-75) = -2510,25 J/mol T1 373 T ∆S3 =Cp,H2O(k) ln = 33,47.298.ln 298 = -7,513 J.mol-1.K-1 Áp dụng định luật Hess q trình ta có: ∆H = ∆H1 + ∆H2 + ∆H3 = 40668 + 5648,25 + (-2510,25) = 43806J/mol ∆S = ∆S1 + ∆S2 + ∆S3 = 16,906 + 109,03 + (-7,513) = 118,423 J.mol-1.K-1 ∆G = ∆H - T.∆S = 43806 – 298 118,423 = 8516J/mol = 8,516kJ/mol b) Quá trình khảo sát trình đẳng nhiệt đẳng áp (T = 298K, p=1atm) nên ∆GT,p sử dụng làm tiêu chuẩn để đánh giá chiều trình cân hệ Ở ∆GT, P = 8,516kJ/mol >0 nên q trình hố q trình khơng thuận nghịch khơng thể tự diễn mà phải có tác động từ bên Bài (Chọn đội tuyển dự thi Olympic Quốc tế 2008) Cho kiện sau: Năng lượng kJ.mol¯1 Năng lượng thăng hoa Na 108,68 liên kết Cl2 ion hóa thứ Na 495,80 mạng lưới NaF liên kết F2 155,00 mạng lưới NaCl Nhiệt hình thành NaF rắn : -573,60 kJ.mol-1 Nhiệt hình thành NaCl rắn: -401,28 kJ.mol-1 Tính lực electron F Cl ; so sánh kết thu giải thích Hướng dẫn giải a Áp dụng định luật Hess vào chu trình Ta được: M(r) + HTH M(k) X(k) I1 M+(k) HHT 1X 2(k) + 12 HLK kJ.mol¯1 242,60 922,88 767,00 MX(r) AE = ΔHHT - ΔHTH - I1 - ½ ΔHLK + ΔHML (*) Thay số vào (*), AE (F) = -332,70 kJ.mol-1 HML AE (Cl) = -360 kJ.mol-1 + AE + X-(k) b AE (F) > AE (Cl) F có độ âm điện lớn Cl nhiều Có thể giải thích điều sau: * Phân tử F2 bền phân tử Cl2, ΔHLK (F2) < ΔHpl (Cl2) dẫn đến AE (F) > AE (Cl) * Cũng giải thích: F Cl hai nguyên tố liền nhóm VIIA F đầu nhóm Nguyên tử F có bán kính nhỏ bất thường cản trở xâm nhập electron Bài (Chọn đội tuyển dự thi Olympic Quốc tế 2010) Những đại lượng số đại lượng nhiệt động học S, H, G số cân K: a Phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ? b Có liên quan mật thiết với độ bền liên kết? c Có liên quan đến lượng chất phản ứng lượng sản phẩm phản ứng? d Là độ đo khả tự diễn biến phản ứng? e Là độ đo nhiệt kèm theo phản ứng? Cho cân bằng: Me3DBMe3 (k)  Me3D (k) + BMe3 (k), B nguyên tố bo, Me nhóm CH3 Ở 100 oC, thực nghiệm thu kết sau: Với hợp chất Me3NBMe3 (D nitơ): Kp1 = 4,720.104 Pa; S1 = 191,3 JK–1mol–1 Me3PBMe3 (D photpho): Kp2 = 1,280.104 Pa; S2 = 167,6 JK–1mol–1 a Cho biết hợp chất khó phân li hơn? Vì sao? b Trong hai liên kết N–B P–B, liên kết bền hơn? Vì sao? Hãy cho biết phản ứng 2Ni (l) + O2 (k)  2NiO (r) 1627 oC tự diễn biến theo chiều thuận không áp suất riêng phần oxi nhỏ 150 Pa? Cho: G hình thành (NiO) 1627 oC -72,1 kJ mol–1; Áp suất chuẩn P0 = 1,000.105 Pa; oC thang Celsius 273,15 K Hướng dẫn giải: a K, G phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ b H có liên quan mật thiết với độ bền liên kết c K có liên quan đến lượng chất phản ứng lượng sản phẩm phản ứng? d G độ đo khả tự diễn biến phản ứng e H độ đo nhiệt kèm theo phản ứng Me3DBMe3 (k)  Me3D (k) + BMe3 (k) (1) a Tính ΔG0 phản ứng phân li hai hợp chất Ta có: G = -RTlnK, Từ cân (1)  Δn (k) = K p1 K p1 4, 720.104 K1 =   P0 1,000.105 1,000.105 = 0,472 Đối với hợp chất Me3NBMe3: K=  G1 = - 8,3145.373,15.ln0,472 = 2329,33 (J/mol) K p2 K p2 1, 280.104   5 Tương tự hợp chất Me3PBMe3: K2 = P0 1,000.10 1,000.10 = 0,128  G = - 8,3145.373,15.ln0,128 = 6376,29 (J/mol) G10 < G 02  hợp chất Me PBMe khó phân li 3 b Tính biến thiên entanpi tiêu chuẩn phản ứng phân li hợp chất: 0 H = G + T S  H1 = 2329,33 + 373,15.191,3 = 73712,93 (J/mol) Kp P0Δn (k) H 02 = 6376,29 + 373,15.167,6 = 68916,23 (J/mol) 0  H1 > H  liên kết N-B bền Từ phản ứng: 2Ni (l) + O2 (k)  2NiO (r) (2) ta có: G phản ứng = -72,1.2 = -144,2 kJ/mol = -144200 J/mol ΔG -144200 == 8,3145.1900,15 9,127  K = 9200,38  lnK = RT K= Kp Δn (k)  Kp -1 P P0 → K = K.P -1 =200,38.(1,000.105)-1 Đối với phản ứng (2): Δn (k) = -1  p 1,000.105 Kp =  p = O p O2 p 9200,38 = 10,87 (Pa) Mặt khác: với O2 áp suất cân oxi p Vậy phản ứng có xảy 10,87Pa < O2 < 150Pa Bài (Chọn đội tuyển dự thi Olympic Quốc tế 2005) Ở nhiệt độ cao amoniclorua bị phân huỷ cho khí Để xác định tính chất nhiệt động phản ứng nhiệt độ xác định, người ta cho 53,5 gam NH 4Cl (rắn) vào bình chân khơng thể tích lít nung nóng lên 427 o C Đo áp suất bình 608 kPa Nếu tiếp tục nung nóng đến 459o C áp suất đo 1115 kPa Tính entanpi tiêu chuẩn, entropi tiêu chuẩn entanpi tự tiêu chuẩn phản ứng 427 o C Chấp nhận Ho So không phụ thuộc vào nhiệt độ khoảng 400 - 500 o C (N = 14 ; Cl = 35,5) Hướng dẫn giải: NH4Cl (r) NH3 (k) + HCl (k) (1) o o Ở nhiệt độ 427 C 459 C NH4Cl phân huỷ hết áp suất bình là: mol 8,314 N.m.K1.mol1 (427 + 273,15)K = 2328419 N.m2 p1 = p2 = 5.103 m3 mol 8,314 N.m.K1.mol1 (459 + 273,15) K = 2434838 N.m2 5.103 m3 Như vậy, theo đầu nhiệt độ bình có cân (1) áp suất cho áp suất cân Ở 427o C : Kp = 304  304 = 92416 (kPa)2 459o C : Kp = 557,5  557,5 = 310806 (kPa)2 Kp G0700 = -RT ln K = - RT ln P n (Po = 1bar) 92416(kPa ) 2 = -8,314J.K-1.mol-1 (427 +273,15)K ln (10 kPa ) = -12944J.mol-1 K p (T2 )  H 1 (  ) R T1 T2 K (T ) ln p ΔH0700= 161534J.mol-1 310806 H 1  (  ) 92416 8,314 700,15 732,15 = ln 0 H 700  G700 161534  ( 12944)  T1 700,15 ÄS0= = 249,2 (J.K-1.mol-1) (Thí sinh lấy Po = 1atm ; Tính Kp theo bar hay atm, tính GT theo biểu thức GT0 = -RT ln Kp) ... nhiệt độ T đến cân hóa học phản ứng (2) b) Tính nhiệt phản ứng (H0pư) biến thiên lượng tự Gipxơ tiêu chuẩn (G0pư) phản ứng (2) Hãy nhận xét biến thiên theo nhiệt độ H0pư G0pư Bài 46 : Ở nhiệt. .. U1 = 74431,8 J Bài 7: (Câu II.18 trang 55 -Bài tập hóa lí- Nguyễn Văn Duệ, Trần Hiệp Hải) Nhiệt dung đẳng áp NaOH tinh thể khoảng nhiệt độ từ 298K đến 595K chấp nhận 80,3 J/K.mol Nhiệt dung đẳng... với pha Tính cơng, nhiệt,  H,  U hệ trình Bài 7: Nhiệt dung đẳng áp NaOH tinh thể khoảng nhiệt độ từ 298K đến 595K chấp nhận 80,3 J/K.mol Nhiệt dung đẳng áp NaOH lỏng khoảng nhiệt độ 595K đến