8. Cấu trỳc của luận văn
2.4.5. Bài toỏn 5: Phương trỡnh trạng thỏi Men-đờ-lờ-e p Cla-pờ-rụng ỏp dụng cho hỗn hợp khớ.
dụng cho hỗn hợp khớ. Định luật Đanton
Loại 1: Do sự phõn ly của cỏc khớ dẫn đến số mol khớ thay đổi.
* Một số lưu ý định hướng hoạt động nhận thức của học sinh khi giải bài tập loại này.
Tổng khối lượng của hỗn hợp khớ tuy khụng thay đổi, nhưng do sự phõn ly của cỏc chất khỉ ở cỏc nhiệt độ khỏc nhau thỡ khỏc nhau nờn số mol khớ trong hỗn hợp thay đổi.
Bài tập 20.1:
Trong bỡnh cú hỗn hợp m1 (g) N2, m2 (g) H2, ở nhiệt độ T0K thỡ N2 phõn
ly hoàn toàn, H2 phõn ly khụng đỏng kể ỏp suất trong bỡnh là P ở 2T0K, H2
cũng phõn ly hoàn toàn, ỏp suất là 3P.
Tớnh tỉ số = ?.
Hệ thống cõu hỏi định hướng tư duy cho học sinh.
1. Ở nhiệt độ T số mol của hỗn hợp bằng bao nhiờu? 2. Ở nhiệt độ 2T số mol của hỗn hợp là bao nhiều?
3. Viết phương trỡnh trạng thỏi ở mỗi nhiệt độ cho hỗn hợp khớ núi trờn ?
Hướng dẫn giải.
- Ở nhiệt độ T0K chỉ cú N2 phõn ly hoàn toàn, H2 khụng phõn ly nờn số mol của hỗn hợp n = 2n1 + n2.
- Ở nhiệt độ 2T0K H2 phõn ly hoàn toàn nờn số mol của hỗn hợp: n’ =
(2n1 + 2n2).
- Số mol của hỗn hợp của từng nhiệt độ liờn quan đến phương trỡnh trạng thỏi.
Bước 2: Tiến hành giải:
Ở nhiệt độ T0K: n = 2n1 + n2 = (1)
Ở nhiệt độ 2T0K: n’ = 2 (n + n2) = (2)
Từ hệ trờn ta xỏc định được: n1 = , n2 =
Chia n1 cho n2 ta cú: = 7.
Loại 2: Phản ứng húa học giữa cỏc chất khớ trong hỗn hợp dẫn đến số mol khớ thay đổi
* Một số lưu ý định hướng hoạt động nhận thức của học sinh khi giải bài tập loại này.
Tuy tổng khối lượng của hệ khụng đổi nhưng do phản ứng húa học xảy ra giữa cỏc chất khớ trong hỗn hợp nờn làm cho số mol khớ trong hỗn hợp thay đổi, điều đú chi phối phương trỡnh trạng thỏi của hỗn hợp; kộo theo cỏc thụng số trạng thỏi của hỗn hợp khớ thay đổi.
Bài tập 21.1
Người ta cho vào một bỡnh thộp m1 = 2g H2 và m2 = 8g O2 ở nhiệt độ T0 = 3000K. Sau khi xảy ra phản ứng húa học 2H2 + O2 = 2H2O, ỏp suất trong bỡnh tăng gấp đụi, phản ứng tỏa nhiệt.
Tớnh nhiệt độ cuối cựng.
Hệ thống cõu hỏi định hướng hoạt động cho học sinh.
1. Phản ứng 2H2 + O2 = 2H2O cho thấy sự kết hợp trờn xảy ra theo tỉ
lệ nào?
2. Kết quả phản ứng với số mol ban đầu của H2 và O2 ta thấy phản ứng
vừa đủ hay cũn dư?
3. Số mol được hỡnh thành của hỗn hợp sau phản ứng là bao nhiờu? 4. Phương trỡnh trạng thỏi khi viết cho hỗn hợp trước và sau phản ứng thể hiện như thế nào?
Hướng dẫn giải:
Bước 1: Phõn tớch hiện tượng.
Phản ứng húa học xảy ra giữa H2 và O2 làm thay đổi số mol của hỗn
hợp. Mặt khỏc phản ứng cũn dư của khớ cũn lại cũng tạo nờn ỏp suất làm cho tổng ỏp suất của hỗn hợp sẽ thay đổi. Dựa vào phương trỡnh trạng thỏi viết cho khối khớ ở trạng thỏi đầu và trạng thỏi cuối ta tỡm được nhiệt độ cuối cựng của hỗn hợp.
Bước 2: Tiến hành giải:
- Phương trỡnh phản ứng: 2H2 + O2 = 2H2O
Cứ 2mol H2 kếp hợp với 1 mol O2 tạo thành 2 mol H2O.
- Số mol của H2 và O2 lần lượt là: nH2 = 1 mol; nO2 = 0,25 mol
n = 1,25 mol.
n’ = 1 mol. Áp dụng phương trỡnh trạng thỏi đầu và cuối ta cú:
n = 1, 25 = (1)
Bước 3: Kiểm tra kết quả
Vỡ thể tớch V khụng đổi, ỏp suất tăng lờn gấp đụi, số mol thay đổi khụng đỏng kể nờn nhiệt độ hỗn hợp khớ phải tăng lờn.
Loại 3: Phương trỡnh trạng thỏi ỏp dụng cho hỗn hợp khớ kết hợp với định luật Đanton
* Một số lưu ý định hướng hoạt động nhận thức học sinh khi giải bài tập loại này.
1. Đõy là trường hợp trộn lẫn hai chất khớ, nhưng khụng xảy ra phản ứng húa học, ỏp suất của hỗn hợp bằng tổng ỏp suất riờng phần của từng khớ cú trong hỗn hợp.
2. Cỏc thụng số trạng thỏi thay đổi được chi phối bởi phương trỡnh trạng thỏi.
Bài tập 22
Một bỡnh kớn cú thể tớch V = 100l được ngăn đụi bằng vỏch ngăn bỏn thấm, trong nửa bỡnh bờn trỏi cú m1 = 2g H2, nửa bỡnh bờn phải cú 1 mol N2. Xỏc định ỏp suất được thiết lập ở cả hai bờn vỏch ngăn; nếu vỏch ngăn chỉ cho H2 đi qua, biết rằng nhiệt độ hai bờn là như nhau và khụng đổi t = 270C.
Hệ thống cõu hỏi định hướng tư duy của học sinh.
1. Mỗi loại khớ khi chưa khuếch tỏn cú ỏp suất được xỏc định như thế nào?
2. Sự khuếch tỏn của H2 từ bờn này sang bờn kia làm thay đổi yếu tố nào? 3. Áp suất của H2 sau khi khuếch tỏn cũn lại ở bờn trỏi?
4. Áp suất của hỗn hợp H2 và N2 ở bờn phải được xỏc định như thế nào?
Hướng dẫn giải:
Bước 1:
- Do H2 và N2 khụng xảy ra phản ứng húa học nờn sự trộn lẫn của
mol của mỗi loại khớ, và vỡ cú thể ỏp dụng định luật Ddanton để tớnh ỏp suất của hỗn hợp khớ.
- Áp dụng phương trỡnh trạng thỏi cho mỗi loại khớ ta tớnh được ỏp suất riờng phần của từng loại.
Bước 2: Tiến hành giải.
- Áp suất riờng phần của H2 và N2 khi chưa cú sự khuếch tỏn. P1.V1 = n1RT P1 = 49860 (Pa); P2 = 49860 (Pa)
Sau khi sự khuếch tỏn của H2 kết thỳc.
Áp suất của H2 cũn lại bờn trỏi là: = 24930 (Pa).
Áp suất của hỗn hợp khớ H2 và N2 bờn phải được xỏc định theo định
luật Đanton.
= 74790 (Pa).