BÀI TẬP
11.1 Giải thích tại sao khi hoà tan Sn trong dung dịch HC1 dư không tạo ra Sn4+ mà chỉ tạo ra Sn2+ , biết rằng thế khử chuẩn ở 25°c của các cặp như sau: 8° (sn 4+/s n 2+) = 0,15V, e°(sn2+/Sn) = -0,14V.
Bài giải
Vì s°^Sn2+/Snj = -0,14V < e°^H +/H 2j = 0,00V, nên xảy ra phản ứng sau:
- Sn + 2H+ -> Sn2+ + H2 Sn2+ tạo ra không khử được H+ tiếp vì
S°(sn4+/Sn2+) = 0,15V > s° (h+/h2).
11.2. Tạo sao khi pha dung dịch SnCl2 phải pha trong môi trường HC1 và để bảo vệ dung dịch của nó phải cho thêm vào đó ít hạt Sn.
Bài giải
SnCl2 là muối của bazo yếu nên ion Sn2+ bị thuỷ phân: Sn2+ +H20 + c r ^ Sn(OH)Clị + H+
Trong môi trường axít hợp chất ít tan Sn(OH)Cl không tạo thành được, vì cần bằng chuyển dịch sang bên tráị
Trong không khí 0 2 sẽ oxi hoá Sn2+thành thiếc oxiclorua màu vàng: 2Sn2+ + 0 2 +4C1' -> 2SnOCl2
Khi có mặt Sn là chất khử, Sn sẽ khử SnOCl2 tạo lại Sn2+ : SnOCl2 +Sn +2H+ -> 2Sn2+ +H20 + 2C1"
11.3. Tính pH của dung dịch A1(N03)3 0,033M, biết rằng hằng số điện li axit Ka của A13+/A1(0H)2+ là 10’5.
Bài giải
Al3+ + HOH ^ Al(OH)2+ + H+
Nđcb: 0,033- X X X
x 2
10 5 = ---- —--- . Giả thiết X « 0,033, ta có 0,033 - X « 0,033. 0,033- X
Từ đó: X = Vo,033 10'5 = 5,74.10"4 « 0,033. Vậy giả thiết trên là đúng.
=> [H+] = 5,74.10'4M và pH = -ig 5,74.10'4 => pH = 3,24.
11.4. ạ Cho biết e° (Fe3+/F e 2+) = 0,77 1V ,e0(O2/H 2O) = 1,229V , tích số tan của Fe(OH)3 là 3,8. ÌÓ38, của Fe(OH)2 là 4,8.1 0 16. Hãy tính ở 25°C;
e°[Fe(OH),/Fe(OH)2] và £°(02/0H') trong môi trường kiềm (pH = 14). b: Từ các số liệu tính được hãy cho biết trong hai phản ứng sau đây, phản
ứng nào xảy ra dễ hơn về mật nhiệt động? 4Fe2++ 0 2 + 4H+ 4Fe3+ +2H20 (ở pH = 0) 4Fe(OH)2+ 0 2 + 2H20 -> 4Fe(OH)3 (ở pH = 14).
Bài giải
ạ Fe(OH )1 + e — Fe ( ơH) 2 +OH~
ị AGị ệ AG?
Fe3+ + 30H~ + e - - AG2 > Fe2+ + 3 0 H '
“TFSpgçopj^ /Fe(OH)2 - 1Fê /F e - + R T l n K ^
0 2 +4e + 4H„0 AG? AG° 40H “ + 2 H ,0 a g:0 0 2 + 4e + 4H+ + 40H -
AG° = AG° + AG2
- 4 F £ 0 2/ 0 H = - R T l n K H20 - 4 F SS 2/H20 e02/0H- = 4 Ĩp ln K H20 + £0,/H20 e02/0H- = ° ’ 4 0 lv b. 4Fe2++ 0 2 +4H+ -> 4Fe3+ +2H20 (ở pH= 0). AG°= -4.96500 ( 1,229 - 0,771) = -176 788 J 4Fe(OH)2+ 0 2 + 2H20 -> 4Fe(OH)3 (ở pH = 14). AG° = -4.96500 (0,401 +0,536) = -361 628 J
AG° < AG°nên trong môi trường kiềm phản ứng xảy ra dễ hơn.
11.5 Cho S02 phản ứng với 0 2 không khí ở nhiệt độ 700K có mặt chất xúc tác V20 5 tạo thành SO3 theo phản ứng:
Khi cân bằng ở áp suất latm thu được hỗn hợp chứa 0,21 mol S02; 5,37 mol 0 2; 10,30 mol S03 và 84,12 mol N2. Hãy tính:
ạ Hằng số cân bằng Kp ở 700K.
b. Thành phần ban đầu của hỗn hợp khí. c. Tỉ lệ chuyển hoá S02 thành S03.
d. Nếu trong hỗn hợp ban đầu không có N2, còn số mol S02 và 0 2 vẫn giữ như trên, thì lúc ở trạng thái cần bằng tỉ lệ chuyển hóa của S02 bầy giờ là bao nhiêủ Ắp suất của hệ cân bằng vẫn là 1 atm.
Hãy rút ra kết luận về khả năng dùng 0 2 không khí hay 0 2 tính khiết tiết kiệm hơn.
ạ Pso = 0,21.10_2atm; P0i = 5,37.10"2atm ; Pso3 = 10,30.10 2 atm. 2S02 (k) + ơ 2 ^ 2S03(k)
Bài giải
K„ (10,30.10~2)2 (0,21.10~2)25,37.10" b. 2SO, + 0 2 a-2 4,48.104 Khi cân bằng: a - X b - X 2 2SO, X = 10,30 mol
=> a = 10,51 mol, b = 10,52 mol, số mol N2 là 84,12. 10,30 c. a = 10,51-100% = 98% . d. 2S02 + o , Khi cân bằng: 10,51— X 10,52 — — 2S03 X Tổng số mol khí lúc cân bằng En = 21,03 -- p 10,51-x Tso, - ro, - 10,52- 2_p. p r ’ rsọ X 2 1 ,0 3 - 4 ~2 2 1 ,0 3 - - 21,03- x 2 2 2
Vì Kp rất lớn nên có thể coi phản ứng gần hoàn toàn và X « 10,51.
Từ đó: 4 ^ . 1 0 * . (10,51 - x)2.5,27 10,51 - x = 0,086 => x = 10,424 10 424 á= - -100% = 99%. 10,51
Hiệu suất chuyển hoá của S02 không tăng lên mấy so với dùng 0 2 không khí, nên việc dùng 0 2 không khí tiết kiệm hơn nhiều so với việc dùng 0 2 tinh khiết. Hơn nữa có thể tăng hiệu suất chuyển hoá S02 bằng cách dùng một lượng dư không khí.
11.6. Tính năng lượng mạng lưới của tinh thể NaCl (UNaC|) dựa vào các số liệu dưới đây:
Entanpi nguyên tử hóa Na (tt) là 108,4 kl.moT1; Năng lượng ion hoá thứ nhất của Na là 496 kTmol'1;
Năng lượng liên kết C1 - Cỉ là 239 k lm o r1;
Năng lượng gắn kết electron thứ nhất của C1 là -348 kl.m oĩ1; Entanpi tạo thành NaCl(tt) là -393,1 kl.mol'1.
Bài giải Nătt) + AH Ỷ N ăk) a + ị c ự k ) J-E ~ ^Cl-Cl V2 Cl(k) Â - > NaCl(tt) A _ UNaC1 Ĩ ^ Ã I Õ Ị > Na « + c r «
AHf - AHa + 2EC|_C1 + I1(Na) + A I(C|) U NaC!
=> ƯNaC1 = 108,4 + - (239) + 496 - 348 + 393,1 => ư NaC1 = 769 kl.mol'1.
11.7. Ở 25°c, s°(Ag+/Ag) = 0,7991V, tích số tan của AgCl là 1,6.1010. Hỏi Ag(tt) có đẩy được hiđro khỏi đung dịch HC1 IM không?
Bài giải
AG° A g (tt)+ c r
Ag+ + e + c r
AG0 =AGj+AG5
=> -lFs°(AgCl/Ag) = - RTlnKs(Aga) - lFs°(Ag+/Ag) => s°(AgCl/Ag) = — lnl,6.10-'° +s°(Ag+/Ag)
F 8°(AgCl/Ag) = 0,22V.
Trong dung dịch HC1 IM giá trị £°(H+/H2) = 0,00 V.
Vì e°(AgCl/Ag) = 0,22 V > e°(H7H 2) = 0,00V, nên Ag khổng đẩy được hiđro khỏi dung dịch HC1 IM.
11.8. Tính năng lượng liên kết 0-H trong phân tử H20 2 dựa vào các số liệu (Ụmol"1) sau:
ÀHf (H20 ,k ) = -241,8, năng lượng liên kết H-H là 436 và năng lượng liên kết 0 = 0 là 498,4. Bài giải H 2 « | o 2 ( k ) - ^ ‘-8 > H20 ( k ) 436 V \ 249,2 / , -2 E 0_H 2H (k) + 0 ( k ) -241,8 = 436 + 249,2 - 2E0.H => Eq.h = 463,5 k l.m o r1. 122
Chương 12