bài tập hóa học đại cương

Các ñdi lưlng vzt lý c4n ño thư{ng ñưlc vi t dưmi ddng mRt biju th5c toán h c và ñưlc biju di|n b`ng mRt phương trình th5 nguyên.. Phương trình th5 nguyên có thj xem như mRt biju th5c to

LÂM NG C THI M (Ch biên)

E ŨZZlMÊ4M~l

NHÀ XU T B N Đ I H C QU C GIA HÀ N I

L i N ó i ð U

Thông thư/ng gi0a lý thuy t và bài tâppj c5a m6t môn

h c bao gi/ cũng ñư:c g;n k t ch=t ch> v?i nhau ð @ làm ñư:c

các dCng bài tDp ngư/i h c phEi hi@u kF Gý thuy t và bi t cách

vDn d ng nó vào tHng trư/ng h:p c th@, k @ cE các phép chuy@n

ñKi ñơn v tính lMn th5 thuDt giEi toán.

CuOn B à i tâp hóa h c ñ a i cương (H óa hoc lý th u y t

cơ sQ) nhRm ñáp Sng cTc yêu cVu này.

Sách gXm 17 chương gXm hVu h t các vTn ñ[ lý thuy t cơ

s c5a hóa h c và ñư:c trình bày dư?i dCng bài tDp ơ m\i

chương chúng tôi GCi phân làm 3 phVn nhQ:

A Tóm t;t lý thuy t

B Bài tDp có l/i giEi

c Bài tDp chưa có l/i giEi

Trong chương cuOi cùng c5a sách ch5ng tôi trích dMn

m6t sO ñ[ thi tuy@n sinh và ñáp án c5a môn h c này nhRm

giúp cho bCn ñ c ñb hình dung v[ m6t ñ[ thi tKng h:p và cách

giEi quy t nó.

3

N6i dung cuOn bài tDp ñư:c biên soCn theo ñúng chương

trình chufn ñã ñư:c h6i ñXng chuyên ngành ðCi h c QuOc gm

Hà N6i thông qua.

Các tác giE và N hà xuTt bEn rTt mong nhDn ñư:c nh0ng

ý ki n ñóng góp c5a ñ6c giE ñ @ lVn xuTt bEn sau ñư:c hoàn

thiin hơn.

Các tác gi

M C L C

Trang

Khái niJm vM th5 nguyên, ñơn vE 7

Chương I MRt sô'khái niJm chung : 13

Chương kL ^ Nguyên lý I cWa nhiJt ñRng lXc h c NhiJt hóa h c Tí 25

Chương kII ^ Nguyên lý II cWa nhiJt ñRng lXc h \X 45

Chương IV 't Cân b`ng hóa h c v 59

Chương V y Dung dEch 83

Chương VI JðRng hóa h c 119

Chương VII V^ð iJn hóa h c y 139

y* Chương VIII Hdt nhân nguyên te 161

Chương IX Câu tdo nguyên te theo quan ñijm cơ h c lưlng te 171

Chương X Nguyên te hidro 179

Chương XI Nguyên te nhiMu electron 193

ChươngXII HJ thmng tu4n hoàn các nguyên tô'hóa h c 203

'r Chương XZ7JÀ/các khái niJm chung vM liên k t thuy t VB 215 Chương X iv ^y Thuy t MO vM liên k t 240

5

Chương XV ì Liên k t giua các phân te và trong ph5c

chvt 263

Chương XVI Liên k t hóa h c trong tinh thj 279

Chương XVII MRt sm ñM thi và hưwng ñxn giyi môn hóa

h c lý thuy t 297

KHÁI NI M VÊ TH NGUYÊN, Đ N V

I T h5 n guy ên Các ñdi lưlng (vzt lý) c4n ño thư{ng ñưlc

vi t dưmi ddng mRt biju th5c toán h c và ñưlc biju di|n b`ng

mRt phương trình th5 nguyên Phương trình th5 nguyên có thj

xem như mRt biju th5c toán và ñưlc biju di|n b`ng các ñdi

lưlng cơ s~ dư i ddng mRt tích sô'

Tvt cy các th5 nguyên cWa nhung ñdi lưlng c4n ño trong co'

h c ñMu xuvt phát t• 3 ñdi lưlng cơ s~ là: Chiju dài: L; khmi

lưlng: M; th{i gian: T Các ñdi lưlng này lzp thành hJ Li.M.T

Ví d„ th5 nguyên cua tmc ñR[v] = — v ~ — = — = L I

Th5 nguyên cWa lXc [F] = khmi lưlng X gia tmc = M.L.T“2

Th5 nguyên cWa công (năng lưlng) [A] = lXc X ñodn ñư{ng

Như vzy th5 nguyên không chB rõ các ñdi lưlng c4n ño •

mRt ñơn vE c„ thj nào

MRt ñdi lưlng c4n xác ñEnh mà • ñó các th5 nguyên cWa

chúng ñMu bE triJt tiêu s# dxn tmi ñdi lưlng ñó không th5 nguyên

II ðơn vE Khi ngưòi ta ti n hành ño mRt; ñdi lưlng nào ñó

Th5 nguyên cWa L tmc [a] =

= M.L.T' 2 X L = M.I•T"2

t5c là muôn so sánh ựdi lưlng ựó vmi ựdi lưlng cùng lodi lvy làm

chuỖn ựj so sánh g i là ựơn vE ựo

Các ựơn vE ựo ựưlc xác ựEnh bỚi mxu chuỖn lưu giu tdi viJn

cân ựo qumc t Vắ dẤ mét là ựơn vE ựo chiMu dài

đR l n cWa mRt ựdi lưlng vzt lý cẤ thj mà theo qui ư c lvy

giá trE b`ng sm là 1 ựưlc g i là ựơn vE cWa ựdi lưlng vzt lý ựó Vắ

dẤ: mét, kilogam Tzp hlp các ựơn vE làm thanh mRt hJ ựơn vE

đã có mRt sô" hJ ựơn vE thông dẤng như: hJ ĨVĨKS (mét, kilogam,

Trong thXc t , do thói quen, w tỚng ựEa phương, Ớung vùng

'iãnh thô, ngay cy tỚng qumc gia ngư{i ta se dẤng nhung ựơn vE

rvt khác nhau cho cùng mRt ựdi lưlng ựo

Vắ dẤ ựơn vE chung cho chiMu dài là ĩĩi t, song ngư{i Anh

ldắ dùng Insơ (Inch), phút (foot), trong khi ựó ngư{i ViJt ldi dùng

trưlng, gang tvc

Rõ ràng cách dùng này ựã gây khó khăn trong giao lưu

quôc t Vì vzy c4n có mRt ựơn vE qumc t chunặ

III HJ ựơn vE SI Nhzn thvy sX bvt lli vM viJc se dẤng hJ

ự5n vE tùy tiJn nên vào tháng 10 1960 tdi HRi nghE l4n th5 XI vM

cân ựo qumc t h p ~ Paris, các nhà khoa h c ựã ựi ự n thmng

nhvt c4n xây dXng mRt hJ thông ựơn vE chung quôc t đó là ựơn

vE SI (Vi t tỊt tỚ chu Pháp Système International)

Dư i ựây chúng tôi lưlc ghi mRt sô chB dxn quan tr ng nhvt

thuRc hJ SI có liên quan ự n viJc se dẤng cho các bài tzp hóa ựdi

cương

III.l H% ựơn v ) cơ s+

7 ựơn vE chắnh thuRc hJ SI

Ti ng ViJt Ti ng Anh

I,L2 M t sô" ựơn v) SI d2n xu4t hay dùng

TỚ 7 ựơn vE cơ s~ nêu trên ng5òi ta còn có thj ựEnh nghĩa

mRt sô' ựơn vE dxn xuvt thư{ng dung trong hJ SI Vắ dẤ:

đơn vE lXc đó chắnh là lXc tác dẤng lên mRt vzt có khmi

lưlng lkg gây ra mRt gia tmc b`ng lm/s2 đơn vE dxn xuvt thu

ựưlc ~ ựây g i là Newton (N)

IN = lkg.m.s"2

đơn vE áp suvt Trong ựơn vE SI, áp suai Bà Pascal (Pa)

Áp suvt thu ựưlc là do BXc tác dẤng lên 1 ựơn vE diJn tắch

lP a = lXc/diJn tắch = = kg ms"2 /m2 = kgm 1s2

mDưwi ựây là mRt sm ựơn vE dxn xuvt hay dùng

3 Năng lưlng Jun Joule J kgmV"

IĨI.3 M.t s; ñơn v) khác hay s> d?ng c@n chuyAn vA h% SI

HiJn'nay, bên cdnh hJ SI là ñơn vE chính th5c, trong hóa

h c ngư{i ta còn dùng mRt sô" ñơn vE khác không thuRc hJ Sĩ g i

là ñơn vE phi SI ðj d| dàng trong quá trình giyi các bài tzp hóa

ñdi cương chúng tôi ghi ldi ¡ byng dư i ñây mRt sô" ñơn vE ngoài

hJ thmng cùng các hJ sô' chuyjn ñwi vM hJ SI

nNnomét AngstrPm

micrometre nanometre Angstrom

min h

60s

> 3600s

bar tor miiimét

th y ngân

Atmosphere bar

torr millimetre Hg

atm bar Torr mmHg

1, 13.10bPa 105Pa * 1atm

133 322Pa 133,322Pa

calo oát gib electron vôn

erg Calorie Watt hour electron Volt

erg cal w.h eV

10*0 4.184J 3600J 1,602.10"19J

tĩnh ñiFn

Unit electrostatical

III.4 Quan hJ giua th 5 nguyên và mRt sm ñơn vE thư{ng dùng

IIÍ.5 Các bHc b.i, bHc ưKc so vKi ñơn v) cơ s+ • « •

Khi se d„ng hJ SI ngư{i ta thư{ng lvy các bzc giyn ưmc là

ñơn vE bzc bRi lOn hay ñơn vE bzc ư c 1 0"n vmi n là sm nguyên

Byng dư i ñây ghi ldi cách dùng này

Ch ng I

M T S KHÁI NI M CHUNG

A TÓM TOT LÝ THUYRT

1 Theo Rutherford (1911) thì nguyên te ựưlc cvu thành

bỚi hdt nhân gầm pr ton p, và nơtron (n); l p v~ gầm các electron

quay quanh hdt nhân

Vzy nguẽên tW gầm:

Hdt nhân v i sô" proton là z, ựiJn tắch q=l,6.10'19c và N

là nơtron Hai ựdi lưlng này ựưlc liên hJ v i nhau b`ng sô' khmi

A theo hJ th5c A = N + z

L p v~ electron có ựiJn tắch ựúng b`ng ựiJn tắch proton

nhưng ngưlc dvu và khôi lưlng electron chB b`ng 1/1836 khmB

lưlng proton, nghĩa là khôi lưlng tzp trung ¡ hdt nhân

2 đôl v i nguyên te, ngư{i ta ắt dùng ựơn vE kg mà dùng

ựơn vE khmi lưlng nguyên te (u) đơn vE này ựưlc ựEnh nghắa như

3 Mol là lưlng chvt ch5a cùng mRt sm’ ph4n te cvu trúc

như 1 mol nguyên te H} 1 mol phân te H2, 1 mol ion H+ T• ñó

p, V, T áp suvt, thj tích, nhiJt ñR ~ ñiMu kiJn thí nghiJm

P0, v 0, T0 5ng v i ñiMu kiJn tiêu chu’n: 760mmHg; 22,4G; 273K

7 Phương trình trdng thái cWa chvt khí lý tư•ng

PV = nRT = — RT

M

n sô' mol khí; m khmi lưlng khi tính b`ng gam (g); M khmi

lưlng cWa mRt moi khí

ĩi SR^ mol khí i trong h¡n hlp

B BÀI TYP CÓ LZI GI[I

1.1 Hãy ñijn các sô" liJu c4n thi t ~ nhung ô trmng trong byng sau ñâv:

1.2 1) Trong mRt thí nghiJm ñiJn phân ngưòi ta thu ñưlc

27g nư c H~i: ,

a) Có bao nhiêu mol H20?

b) Có bao nhiêu nguyên te hiñro?

2) Bi t r`ng khmi lưlng nguyên te tương ñwi cWa oxi là

15,99944 Tính khôi lưlng nguyên te tuyJt ñmi cWa nguyên te này

Cho NA = 6,022.lO ^m o r1

BÀI GI®I

1) m = M.n suy ra n = — =— = l.õmol H.;0

M 18Vzy sm’ phân te H20 là: 1,5.6,022.1023 = 9,0345.10~3 phân

te Trong mRt phân te H O thì nguvên te H = 2 X sm phân te

1.3 Trong nhiMu phép tính ngư{i ta thưòng se d„ng h`ng

sô" khí R Hãy xác ñEnh h`ng sO ñó ~ các hM ñơn vE kháe nhau.

a) Trong hJ ñơn vE SI

b) Theo ñơn vE cal.K^.mol’1

c) Theo ñơn vE a tm i.K '1.moi'1

16

thj tích cWa tinh thj, ph4n còn ldi là r¡ng Hãy:

a) Xác ñEnh khmi lưlng riêng trung bình cWa toàn nguyên

te r¥i suy ra khmi lưlng moi nguyên te

b) Bi t nguyên te X có 1 1 8 nơtron và khôi lưlng mol

nguyên te b`ng twng sw* khmi lưlng proton và nơtron Tính sô"

tư•ng PV = RT ñiMu kiJn tiêu chu’n

T0 = 273.15K; p0 = latm = 1,013.105 N /nr (Pa);

v0 = 22,4/ = 2 2,4 IC tV

Theo ñơn vE SI: 1J iN.m, vzy:

R =b) Do Ical = 4,184J nên giá trE R là:

R = z z i E = 1,987 cal.K‘‘.m or’

4,184

proton

BÀĨ GI®Ia) Khmi lưlng riêng trung bin!

M = N.m = 6,022.1023.32,704.10’2:í = 196,976g/raol

hay M ~ l97g/mol

b) Theo ñ4u bài ta có thj vi t:

M = mp + mn = mp + 118 = 197

T• biju th5c này ta suy ra sm hdt/proton c4n tìm: mp = 79

1.5 1) Trong sô" các hdt nhân nguyên te cWa nguyên tô" thì

chì (^?7Pb) có t« sô" N/Z là cXc ñdi và heli (BH e ) có N/Z là cXc

tiju Hãy thi t lzp t« sô" N/Z cho các nguyên tm vmi 2 < z< 82

2) MRt nguyên te X có twng sô" các hdt là 58, sô" khmi cWa nó

nh~ hdn 40 Hãy xác ñEnh sm proton, sô' electron và sO nơtron cWa

nguyên te ñó

BÀI GI®ITheo hJ th5c A = z + N ta có thj suy ra N = A z Vzy:

1.6 Trong mRt thí nghiJm quang hlp, khí oxi sinh ra, ñưlc thu qua nư c Thj tích khí thu ñưlc • ñiju kiJn 22°c và dưói áp

suvt khí quyjn 758mmHg là 186ml Tính khmi lưlng oxi bi t

r`ng áp suvt hơi nư c • 22°c là 19,8mmHg

BÀI GI®ITrư c h t hãy tính áp suvt riêng cWa oxi Vì áp suvt chung

b`ng twng áp suvt riêng cWa t•ng chvt, nên

p0a =PT PH , 0 = 758 19,8 = 738,2 mmHg = 0,971 atm

Khôl Bưlng oxi ñưlc tính t• phương trình trdng thái cWa

khí lý tư~ng:

PV = — RT M _PVM _ 0,971.0,186.32

1.7 7 kg oxi ñưlc ch5a trong mRt bình c4u dưói áp suvt

35 atm Sau mRt th{i gian se d„ng;, áp suvt ño ñưlc là 12atm

H~i ñã có bao nhiêu kilôgam oxi ñã thoát ra

BÀI GI®I

HJ quy cWa ñEnh luzt Boyle Mariotte cho ta mmi quan hJ

giua t« tr ng cWa khí và áp suvt:

dL=pL d2 p2

rii.v PE

d2.v p3

• ñây V là thj tích cWa bình c4u

Vì d V = m ; m là khôi Bưlng khí; nên

nóng t i 100°C Benzen bay hơi kéo theo toàn bR không khí ra

kh~i bình Ngư{i ta ñj bình nguRi tr~' ldi ~ nhiJt ñR phòng, •

trong trdng thái m~ r¥i cân Khmi lưlng lúc này là 25,817g Áp

suvt khí quyjn là 742mmHg Tính khmi lưlng mol cWa benzen

và vi t công th5c phân te benzen bi t r`ng chvt này chB gwm

hai nguyên tô' cacbon và hiñro

BÀI GI®I

T• các giá trE cWa p, V và T c6 thj tìm ñưlc sm mol be zen

và t• khmi lưlng cWa bình trư c và sau khi ch5a hơi benzen

có thj tìm ñưlc khmi lưlng m cWa benzen

Khôi lưlng be zen = (khôl lưlng bình + khmi lưlng không

khí + khmi lưlng hơi ngưng t„) (khmi lưlng bình + khôi lưlng

Công th5c cWa bezen (CH)X : X = xt 6

12

Vzy benzen có công th5c C6H6

c BÀ I TYP Th GIiI

1.9 1) Tắnh khôi lưlng mol nguyên te cWa Mg; p n u

bi t khmi lưlng tuyJt ựmi (KLTđ) cWa chúng là: mMtĩ =

1.10 Nguyên te bdc (Ag) có khmi lưlng moi nguyên te và

khwi lưlng riêng trung bình l4n lưlt b`ng 107,87 g/mol và

10,5 g/cm:i Bi t nguyên te này chB chi m 74% thj tắch cWa

tinh thj Hãy xác ựEnh bán kắnh nguyên te cWa bdc (Ag) theo Aồ

đáp smỖ: rAg = 1,444Aồ

1.11 đmi v i nguyên te k#m (Zn) ngư{i ta bi t bán kắnh

nguyên te và khmi lưlng mol nguyên te l4n lưlt có các giá trE

là 1,38Aồ; 65g/mol

a) Xác ựEnh khôi ìưlng riêng trung bình cWa Zn (g/cm8)

b) Bi t Zn không phyi là khôi ựỗc mà có khoyng r¡ng

nên trong thXc t nó chB chi m 72,5% thj tắch cWa tinh thj

Hãy cho bi t khôi lưlng riêng thXc cWa Zn là bao nhiêu?

đáp SỠỖ: a) 9,81 g/cm3; b) 7,11 g/cm3

1.12 Kim lodi M tâc d„ng v•a ñW vmi 4,032G khí CL •

ñiMu kiJn tiíu chu’n thu ñưlc 16,02 g MC13 theo phư ng trình:

2M + 3C12 = 2MC!3

a) Xâc ñEnh khmi lưlng nguyín te cWa kim lodi M

b) Tính khôi lưlng riíng cWa M; suy ra t« lJ ph4n trăm

cWa thj tích thXc v i thj tích cWa tinh thj Bi t M có bân kính

r = 1,43A°; khmi lưlng riíng thXc lă: 2,7 g/cm3

ðâp sm: a) M = 27b) d = 3,66 g/cm3; %: 73%

1.13 MRt câch g4n ñúng giua bân kính hdt nhđn rn vă sw"

khmi A cWa mRt nguyín te có hJ th5c: r n = 1,8.10"1;\ A!/:icm

Hêy xâc ñEnh khmi lưlng riíng d(g/cm3) cWa hdt nhđn nguyín te

ðâp sô: ñ = 6,80.1013 g/cm3

1.14 DXa văo ñEnh nghĩa hêy xâc ñEnh khôi lưlng

nguyín te ra kg cho mRt ñơn Vk khôi lưlng nguyín te (lu) T•

k t quy tính ñưlc, hêy suy ra khmi Bưlng nguyín te tuyJt ñmi

cWa oxi, bi t oxi có khôi lưlng nguyín te lă 15,9974 u

ðâp sô': lu = l ,6 6.1 0‘27kg; moxi = 26,567.10"24g

1.15 MRt nguyín te X có twng sô" câc lodi hdt lă 193,

trong ñó sô" proton lă 56

a) Hêy xâc ñEnh sô" khôi cWa X

b) Tính khmi lưlng nguyín te vă khôi lưlng hdt nhđn

cWa nguyín te X v•a tìm ñưlc Cho bi t t« sô" khôi lưlng năy

t• ñó níu nhzn xĩt c4n thi t Câc giâ trE khôi lưlng cWa p, n, e

xem \ byng ph„ l„c (cumi sâch).

ðâp sô": a) Ax = 137 b) m„ễ = 229,3579.!0 '2^kg mh/nhên = 229,3070.10'"7kg

_E n /tù _ = 1 , 0 0 0 2 2

^h /n h đ nKhôi lưlng nguyín te h4u như tzp trung m h dt nhđn

23

1.16 Hoàn thành sô liJu ghi trong byng dư i ựây

1.17 MRt quy bóng có ựR ựàn hầi cao, có thj tắch ban ự4u

1 , 2 lắt ~ 1 atm và 300ồK Quy bóng này bay lên t4ng bình lưu có

nhiJt ựR và áp suvt tương 5ng b`ng 250K và 3.1CT3 atm Tắnh thj

tắch cWa quy bóng trên t4ng bình lưu Chvp nhzn khắ là lý tương

đáp sô": 3,3.10^ lắt

1.18 Khắ than ư t (CO + H;) ựưlc tdo ra khi ựmt c v i hơi

nư c theo phương trình phyn 5ng: c + HoO = c o + H2 Khi ựmt

cháy mRt tvn than cOc tr ng hơi nư c có 1 0 0 0ồc thì tdo ra ựưlc

mRt thj tắch khắ than ưwt là bao nhêu? Tdi 2 0ồC dư i áp suvt

lOOatm

đáp sô": 4,02.10104 lắt1.19 MRt bình dung tắch 2G ch5a 3g C 02 và 0,1 0g H2 Ớ

17ồc Tắnh áp suvt riêng cWa tỚng khắ và áp suvt toàn ph4n các

khắ tác dẤng vào thành bình (giy thi t khắ là lý tư~ng)

đáp sô": PC0 2 = 0,812 atm; PH = 0,3; p = 1,1 1 atm

1.20 đmi v i lmol khắ N9 ~ 0ồc sX phẤ thuRc cWa thj tắch

vào áp suvt ựưlc cho dư i ựây:

L21 MRt bong bóng khắ bán kắnh l,5cm Ớ ựáy hầ có nhiJt

ựR 8,4ồc và có áp suvt 2 , 8 atm, nwi lên mỗt nư c ~ áp suvt khắ

quyjn latm , nhiJt ựR 25ồc H~i khắ t i bM mỗt cWa hầ nư c thì

bán kắnh bong bóng là bao nhiêu (thj tắch hình c4u bán kắnh R là

4/3ttR3)

đáp sô": 2,2 cm

Chưong II

NGUYÊN LÝ I C A NHI T Đ NG Ltc H C NHI T HO H C

A TÓM TOT LÝ THUYRT

1, N.i dung cùa nguyên lý I

MRt hJ nhiJt ựRng khi trao ựwi năng lưlng vmi môi trư{ng

xung quanh dưmi ddng nhiJt Q và công A thì twng ựdi sô" Q + A

luôn luôn là mRt h`ng SmỖ chB phẤ thuRc vào trdng thái ự4u và

cumi cWa hJ, hoàn toàn không phẤ thuRc vào ựư{ng ựi:

Q(l) + Al) = Q<2) ■*" A2) = + As) = AU = U,'B) Ư(ắ\)

V i u là nRi năng cWa hJ

MRt cách twng quát:

đây là biju th5c toán cWa nguyên lý I ~Ỗ ddng huu hdn đôi

v i nhung quá trình vô cùng nh~, biju th5c huu hdn Ớ trên tr~

thành:

25

Trong 3 ñdi lưlng nhiJt ñRng Ư, A, Q chB có ñdi lưlng u là

hàm trdng thái; 2 ñdi lưlng còn ldi là nhung ñdi Bưlng ñ²c trưng

cho quá trình, t5c là chúng ph„ thuRc vào ñư{ng ñi

Quy ư c vM dvu cWa nhiJt và công:

NhiJt Q và công A ñưlc tính là dương (Q > 0; A > 0) n u

hJ nhzn nhiJt và nhzn công t• bên'ngoài

NhiJt Q và công A ñưlc tính là âm (Q < 0; A < 0) n u hJ

nhưòng nhiJt và sinh công cho bên ngoài

T• biju th5c (1) ta thvy r`ng ñmi v i hJ cô lzp (không trao

ñwi gì vói bên ngoài) Q = 0, A = 0, do ñó AU = 0 Vzy trong hJ cô

lzp nRi nyng ñưlc byo toàn

2 Các biAu thrc vs công và nh >ng m.t s; quá trình

Công do hJ thXc hiJn cho bêĩì ngoài ñưlc xác ñEnh b`ng phương trình:

Vmi Pc là áp suvt ngoài, 'dv là bi n thiên thj tích ðmi v i

nhung bi n ñwi vô cùng chzm, có thj xem Pe = p v i p là áp suvt

cWa hJ do ñó công dãn n• thj tích s# là:

a) Công

SA = pe ñV

1 Quá trình ñ¸ng tích dV = 0 Suy ra; Ay = 0

Quá trình ñ¸ng áp p = const

a; = P(V, v o = P.AV

đỠI vói hJ ựầng thj cWa khắ lý tư~ng, sX bi n thiên thj tắch

Ớ 2 trdng thái 1 và 2 là do sX bi n thiên sô" mol Ớ 2 trdng thái ựó,

b) Nhiit và nhiit dung

NhiJt dung c ựưlc xác ựEnh như sau:

5Q = ÔQ

}QTrong ựiju kiên ựang tắch ta có: Cy =

ựT

và trong ựiMu kiJn dịng áp ta có: c =SQp

Trorig hJ SI, ựơn vE nhiJt ựung là Jun/ựR

Vzn dẤng nguyên lý I cho khắ lý tư~ng ta có:

dư = ÔQ + 5A = ÔQ P.dV.

VKi ựisu ki%n ựyng tắch dV = 0; dư = ÔQv Cv.ựT.

đôl vmi 1 mol khắ lý tư~ng:

V i ñiMu kiJn ñ¸ng nhiJt T = const.

NRi năng u và entanpi H cWa khí tư~ng chB ph„ thuRc

nhiJt ñR, không ph„ thuRc vào thj tích cũng như áp suvt, do ñó:

a u t — a h t — 0.Quan hJ giua Qt) và Qv cùa phyn 5ng hoá h c di|n ra trong pha khí:

V i An là hiJu giua sô" mol khí R v phyi phương trình phyn

5ng và sm mol khí • v trái cWa phương trình phyn 5ng

3 N hi%t c}a ph~n rng hóa h•c

T• ñEnh luzt Hess vM nhiJt cWa phyn 5ng hoá h c có thj

rút ra mRt hJ quy cWa sX tính nhiJt cWa phyn 5ng dXa vào nhiJt

hình thành và nhiJt ñmt cháy như sau:

>

28

AHPU = E(AHht) cumi I(AHkt) ñ4u (6)

NhiJt cWa phyn 5ng xác ñEnh theo (6) và (7) là nhiJt • nhiJt

ñR không ñwi

Khi nhiJt ñR thay ñwi thì nhiJt cWa phyn 5ng cũng thay ñoi

theo SX ph„ thuRc này ñưlc biju thE b`ng ñEnh luzt Kirchhoff

T• nhiJt cWa phyn 5ng hóa h c có thj tính ñưlc năng lưlng

liên k t cWa các chvt có m²t trong phyn 5ng

AH = z năng lưlng liên k t các chvt ñ4u ¨ năng lưlng

Năng lưlng Biên k t • ñây ñưlc ñEnh nghĩa là năng lưlng

c4n thi t ñj phá v liên k t hóa h c ñj tdo ra các nguyên te tX ño

~ thj khí

B BÀI TYP CÓ LZI GIiI

y II.l Giãn n~ ñ¸ng nhiJt 0,850 moi khí lý tư•ng t• áp suvt

15 atm và nhiJt ñR 300ƠK tmi áp suvt latm Tính công giãn n~:

29

a) Trong chân không;

b) Khi áp suvt ngoài không ñwi là 1 atm;

c) Khi quá trình là thuzn nghEch

IL2 Tính Q, A, Aư trong quá trình nén ñ¸ng nhiJt, thuzn

nghEch 3 mol khí He t• 1 atm ñ n õ atm • 400K

SX nén ñ¸ng nhiJt 3 mol He là mRt quá trình t~a nhiJt.

II.3 So sánh sX khác nhau giua AH và AƯ ñmi v i các bi n

ñwi vzt lý sau ñây:

a) 1 mol nư c ñá — 1 mol nưcÀc ~ 273K và latm

b) 1 mol nư c ñá > 1 mol hơi nư c • 373K và latm Cho\

bi t ~ 273K, thj tích mol cWa nưmc ñá và nư c l~ng b`ng 0,0196 \l/mol và 0,0180 1/mol và • 373K thj tích mol cWa nư c l~ng và

hơi nưóc tương 5ng b`ng 0,0188 1/mol và 30,611/mol

b) AV = VH VL = 30,61 0,0188 = 30,59 1/mol

AH Aư = P.AV = 1 30,59 l.atm ho²c 3100 J/mol

So sánh (AH Aư) • (a) và (b) cho thvy sX khác biJt giua

AH và Aư là quá nh~, có thj b~ qua ñmi v i các pha ngưng k t, song sX khác biJt giua hai ñdi lưlng này là ñárrg kj n u là pha khí T• (a) thvy r`ng AU > AH do sX giym thj tích khi nư c ñá nóng chyy, k t quy cWa viJc hJ nhzn công t• bên ngoài

X II.4 ðmt cháy mRt mol Benzen l~ng ~ 25ÍJC, latm ñj tzo ra

khí C 02 và nư c (H20) (Z), t~a ra mRt nhiJt lưlng b`ng 3267kJ Xác ñEnh nhiJt hình thành cWa Benzen l~ng • ñiju kiJn ñã cho vM nhiJt ñR và áp suvt, bi t r`ng nhiJt hình thành chu’n cWa co*, H20 (Z) tương 5ng b`ng 393,5 và 235,8 kJ/mol

• Vzy AHjJtc H = 49kJ / mol

II.5 TrRn 50ml dung dEch HC1 0,20M vmi dung ñEch NaOH 0,20M trong mRt nhiJt lưlng k , nhiJt ñR tăng t• 22,2°c lên

23,5°c.

Xác ñEnh nhiJt trung hòa (tính ra kJ/moì) theo phyn 5ng:

H30 + + OH' = 2H20

Cho bi t t« tr ng cWa h¡n hlp dung dEch loãng là Ig/mì và

nhizt dung riMng cWa nư c là 4,18J/g.K

BÀI GI®IThj tích cWa h¡n hlp khi pha trRn b`ng 50 + 50 = 100ml,

do ñó có khmi lưlng b`ng l.OOg Bi n thiên nhiJt ñR g˜n liMn vmi

phyn 5ng trung hòa là: 23,5 22,2 = l,3°c = 1,3K

Lưlng nhiJt Q = m.e.At = 100 X 4,18 X 1,3 = 540J

Sô' mol HC! có trong 50ml dung dEch 0,20M

^0

0,2 0 — — =0 , 0 1 moi

Tương tX sm moi NaOH b`ng 0,01 moi

Vzy 0.01 moi H;30 + phyn 5ng v i 0,01 moi 0 H ‘ giyi phóng

ra 540J NhiJt trung hòa 5ng vói 1 moi s# là: 54000J hay

54kJ/mol

Vzy ñmĩ v i phyn 5ng: HC! + NaOH = NaCl + KgO AH =

54 KJ/moI

IĨ.6 ð³I v i phyn 5ng: — Ní, + —09 = NO • 25°c và latm

AH° = 90,37 kJ Xác ñEnh nhiJt cWa phyn 5ng ~ 558K, bi t r`ng

nhiJt dung ñ¸ng áp ñõì vwi lmol cWa N2, 0 2, NO l4n lưlt b`ng

29,12; 29,36 và 29,86 J/K.mol

BÀI GI®I

Áp d„ng ñEnh luzt Kirchhoff ta có:

33

Vì Cp cWa các chát không ph„ thuRc T nên:

AH°58 = AH£98 + ACp(558 298)

khi tính, ACp không ñưlc ñưa ra ngoài dvu tích phân và có ddng,

ch¸ng hdn ACp = Aa + AbT + ACT‘2 +

II.7 Xác ñEnh năng lưlng liên k t trung bình cWa mRt liên

k t C H trong metan bi t nhiJt hình thành chu’n AHjBCH =

74,8kJ/mol; nhiJt thăng hoa cWa than chì b`ng 716,7 kJ/moì và

năng lưlng phân ly phân te H2 b`ng 436 kJ/mol

BÀI GI®INăng lXlng liên k t trưng bình cWa mRt liên k t C H trong

phân te CH4 b`ng 1/4 năng lưlng Theo ñEnh nghĩa, năng lưlng

liên k t trong CH4 là AH(298 cWa quá trinh:

CH4(k) C(k) + 4H(k)

Vzn d„ng ñEnh luzt Hess, AHoy* cWa quá trình phân ly

phân te thành các nguyên te tX do ~ thj khí ñư c xác ñEnh nh{

chu trình sau:

phân ly phân te

Vzy:

A^ 2 9 8 ~ _ A ^ ht.C H 4 + +2AHpL

= ( 74,8) + 716 + 2x436

~ 1663,5 kJ/mol Phân te CH4 có 4 Hên k t C H; do ñó năng lưlng 1 liên k t

Bài toán trên ñj czp tói viJc tính năng lưlng Biên k t khi

bi t nhiJt hình thành Ngưlc ldi, bi t năng lưlng liên k t có thj

tính ñưlc nhiJt cWa phyn 5ng, ch¸ng hdn ñmi v i phyn 5ng:

AH&U = z năng lưlng liên k a C!9 và HI £ năng

lưlng liên k t cWa I2 và HC1

Năng lư:ng liên k t cWa Cl2> HI, I2 và HC1 tương 5ng b`ng

239, 297, 149 và 431 kJ/moì

ÏL8^)l mol nưóc ñá nóng chyy ~ 0 °c, 1 atm, hvp th„ mRt

nhiJt ìưlng b`ng 6019,2J Thj tích mol cWa nư c ñá và cWa nư c

l~ng b`ng 0,0196 và 0,0180 lít Tính AH và AƯ ñmi v i quá trình

SX bi n thiên sm moi khí là An = ĩ — = —

2 2

M²t khác bi n thiên thj tích cWa hJ (AV) do sX hình thành

khí là AV = 1/2 24,4/ = 12,2Z, Bón hơn rvt nhiMu so vmi sX giym

thj tk h cWa graphìt do ñó có thj b~ qua thj tích graphit

AH = Aư + AnRT110,418 = Aư + — 8,314.298

Năng lưlng liên k t là Tiăng'lưlng trung bình c4n ñj phá

v mRt liên k t xác ñEnh trong phân te và tdo ra các nguyên te

hay các gmc Phân te H2 có 2 liên k t o H Năng lưlng trang

bình cWa mRt liên k t 0 H s# b`ng 1/2 hiJu 5ng nhiJt cWa phyn

5ng H20(k) = 2H(k) + 0(k)

ðj tính hiJu 5ng nhiJt này ta vzn d„ng ñEnh luzt Hess

Lvy phương trình (4) nhân vói 1 /2 r¥i cRng vào các phương

trình (1) và (2) ta ñưlc:

37

là 925 kJ suy ra năng lưlng tdo ra 2 liên k t 0 H là 925 KJ,và

năng lưlng trung bình cWa 1 liên k t o H là 925/2 = “462,5

kJ/mol

Ch5 ý: các tính toán ~ trên ñju dXa vào sơ ñ¥ chuyjn hóa

ñưlc thi t lzp trên cơ s~ ñEnh luzt Hess:

AHồ7 3(P.Ư) = 283,320 kJ/mol.

C BÀI TYP T h GIiI

11.12 Xác ựEnh công dùng ựj nâng mRt vzt khmi lưlng 30

kg lên mRt ựR cao 2m

đáp sK: 588J

11.13 Tắnh công thXc hiJn b~i phyn Sng giua k#m và axit

sunfuric loãng khi thu ựưlc mRt mol khắ hydro ~ ựiMu kiJn 0ồc

và 1 atm

đáp sO: 2.27 kJ

39

11.14 Tắnh AU và AH trong quá trình ựun nóng 55,4g Xe tỚ

300 ự n 400K, bi t r`ng ựmi v i 1 mol khắ Xe Cv= l2.47J/K.mol

11.16 Tắnh nhiJt cWa phyn 5ng quy vM kg nhôm ựôi vói

phyn 5ng: 2AI + FesOfl = 2Fe + AI9O3

Cho bi t AI = 27; AHj[tAÀ o = 1667 ,82 kJ/moB và

11.18 Chi c bzt lea gas ch5a butan l~ng (AHEJtbutan =

127kJ/mol) Xác ựEnh lưlng nhiJt t~a ra khi Ig bưtan l~ng trong

bzt lea bE ựmt cháy; giy thi t r`ng syn phỖm cWa sX ựmt cháy là

C 02 và hdi H20

đáp sO: 4õ.7kJ

40