bài tập hóa đại cương 2 có lời giải

Sử dụng các kết quả tính toán của bài tập 17 kết hợp với dữ liệu dưới đây để xác định nhiệt đốt cháy chuẩn của một mole 2-propanol CH3CHOHCH3l Giá trị ΔHo của phản ứng dưới đây liên hệ n

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN, ĐHQG-HCM

KHOA HÓA HỌC

BÀI TẬP HÓA ĐẠI CƯƠNG 2

(CHE0002) (Lưu hành nội bộ)

Biên soạn: THẦY CÔ GIẢNG DẠY HÓA ĐẠI CƯƠNG 2

Tp Hồ Chí Minh – năm 2020

1

CHAPTER 1 THERMOCHEMISTRY / Chương 1 NHIỆT HÓA HỌC

1 (EX7-1A) How much heat, in kilojoules (kJ), is required to raise the temperature of 237

g of cold water from 4.0 to 37.0 °C (body temperature)? (ClH20 = 4,18 J/g oC)

Hãy tính lượng nhiệt bằng kilojoules (kJ) cần để tăng nhiệt độ của 237 g nước lạnh từ 4,0

oC lên 37,0 oC (ClH20 = 4,18 J/g oC)

2 (EX7-1B) How much heat, in kilojoules (kJ), is required to raise the temperature of 2.50

kg Hg(l) from –20.0 oC to –6.0 oC? Assume a density of 13.6 g/mL and a molar heat capacity of 28.0 Jmol-1 °C–1 for Hg(l)

Hãy tính lượng nhiệt bằng kilojoules (kJ) cần để tăng nhiệt độ của 2,5 kg Hg(l) từ –20,0

oC lên –6,0 oC Cho biết tỷ trọng và nhiệt dung mol của Hg (l) lần lượt là 13,6 g/mL và 28,0 J mol–1 oC–1

3 (EX7-2A) When 1.00 kg lead (specific heat = 0.13 J g–1oC–1) at 100.0 oC is added to a quantity of water at 28.5 oC, the final temperature of the lead-water mixture is 35.2 oC What is the mass of water present?

Khi 1,00 kg chì ( nhiệt dung riêng = 0,13 J g–1 oC–1) tại 100,0 oC được nhúng vào nước có nhiệt độ 28,5 oC, nhiệt độ sau cùng của hỗn hợp chì-nước là 35,2 oC Hỏi khối lượng nước là bao nhiêu?

4 (EX7-2B) A 100.0g copper sample (specific heat = 0.385 Jg–1 °C–1) at 100.0 oC is added

to 50.0 g water at 26.5 °C What is the final temperature of the copper-water mixture?

100 g đồng (nhiệt dung riêng = 0.385 J g–1oC–1) tại 100,0 oC được nhúng vào 50.0 g nước

có nhiệt độ 26.5 oC Hỏi nhiệt độ sau cùng của hỗn hợp đồng–nước là bao nhiêu?

5 (EX7-3A) Vanillin is a natural constituent of vanilla It is also manufactured for use in artificial vanilla flavoring The combustion of 1.013 g of vanillin, C8H8O3, in a bomb calorimeter causes the temperature to rise from 24.89 to 30.09 oC What is the heat of combustion of vanillin, expressed in kilojoules per mole? (the heat capacity of the calorimeter assembly is 4.90 kJ/oC)

Vanillin là một thành phần tự nhiên trong vanilla Nó cũng được sản xuất làm hương nhân tạo mùi vanilla Đốt cháy 1,013 g vanillin, C8H8O3, làm nhiệt độ trong nhiệt lượng

kế tăng từ 24,89 lên 30,09 oC Hỏi nhiệt đốt cháy của vanillin là bao nhiêu kJ/mol? (biết nhiệt lượng kế có nhiệt dung là 4,90 kJ/ oC)

6 (EX7-3B) The heat of combustion of benzoic acid is –26.42 kJ/g The combustion of a 1.176 g sample of benzoic acid causes a temperature increase of 4.96 oC in a bomb calorimeter assembly What is the heat capacity of the assembly?

Nhiệt đốt cháy của acid benzoic là –26,42 kJ/g Đốt cháy 1,176 g acid benzoic làm nhiệt

độ trong một nhiệt lượng kế tăng 4,96 oC Tìm nhiệt dung của nhiệt lượng kế này

7 (EX7-4A) Two solutions, 100.0 mL of 1.00 M AgNO3(aq) and 100.0 mL of 1.00 M NaCl(aq), both initially at 22.4 oC, are added to a Styrofoam-cup calorimeter and allowed to react The temperature rises to 30.2 oC Determine qrxn per mole of in the reaction

2

Hai dung dịch 100,0 mL AgNO3(aq) 1,00 M và 100,0 mL NaCl(aq) 1,00 M đều ở nhiệt độ 22,4 oC được thêm vào một nhiệt lượng kế cốc Styrofoam và để cho phản ứng xảy ra trong nhiệt lượng kế này Nhiệt độ sau đó tăng lên đến 30,2 oC Hãy tìm nhiệt phản ứng (kJ/mol) của phản ứng sau:

Ag+ (aq) + Cl (aq) → AgCl(s)

8 (EX7-4B) Two solutions, 100.0mL of 1.020 M HCl and 50.0 mL of 1.988 M NaOH, both initially at 24.52 oC, are mixed in a Styrofoam-cup calorimeter and allowed to react What will be the final temperature of the mixture? The heat of neutralization reaction

is –56 kJ/mol H2O

Hai dung dịch 100,0 mL HCl 1,020 M và 50,0 mL NaOH 1,988 M đều ở nhiệt độ 24,52 oC được trộn lẫn trong một nhiệt lượng kế cốc Styrofoam và để cho phản ứng xảy ra trong nhiệt lượng kế này Hỏi nhiệt độ sau cùng của hệ thống? Cho biết nhiệt phản ứng trung hòa là –56 kJ/mol H2O tạo thành

9 (EX7-5A) How much work, in joules, is involved when 0,225 mol N2 at a constant temperature of 23 oC is allowed to expand by 1.50 L in volume against an external pressure of 0.750 atm?

Cho biết lượng công liên quan trong quá trình 0,225 mol N2 tại nhiệt độ không đổi 23 oC giãn nở thêm 1,50 L chống lại áp suất ngoài 0,750 atm là bao nhiêu?

10 (EX7-5B) How much work is done, in joules, when an external pressure of 2.50 atm is applied, at a constant temperature of to 20.0 °C, to 50.0 g N2(g) in a 75.0 L cylinder? Cho biết lượng công sinh ra tính bằng joules chống lại áp suất ngoài 2,25 atm tại nhiệt độ không đổi 20,0 oC của 50,0 g N2(g) trong xylanh thể tích 75,0 L chống lại áp suất ngoài 0,750 atm là bao nhiêu? (Xylanh tuơng tự hình 7-8)

11 (EX7-6A) In compressing a gas, 355 J of work is done on the system At the same time,

185 J of heat escapes from the system What is ΔU for the system?

Khi nén một khí, lượng công 355 J được đưa vào hệ thống cùng lúc với 185 J nhiệt thoát

ra từ hệ thống Hỏi ΔU của hệ thống la bao nhiêu?

12 (EX7-6B) If the internal energy of a system decreases by 125 J at the same time that the system absorbs 54 J of heat, does the system do work or have work done on it? How much?

Nếu nôi năng của một hệ thống giảm đi 125 J cùng lúc với việc hấp thu 54 J nhiệt lượng Hỏi hệ thống này nhận công hay sinh công? Lượng công là bao nhiêu?

13 (EX7-7A) What mass of sucrose must be burned to produce 1.00 ×103 kJ of heat? The heat of combustion of sucrose is –5,65 ×103 kJ/mol sucrose

Hãy tính lượng sucrose cần đốt cháy để tạo ra 1,00 ×103 kJ nhiệt lượng Cho biết nhiệt đốt cháy của sucrose là –5,65 ×103 kJ/mol sucrose

14 (EX7-7B) A 25.0 mL sample of 0.1045 M HCl(aq) was neutralized by NaOH(aq) Determine the heat evolved in this neutralization The heat of neutralization reaction is –56 kJ/mol H2O

3

25,0 mL HCl(aq) 0,1045 M được trung hòa bằng NaOH(aq) Hãy tính lượng nhiệt tỏa ra của quá trình trung hòa này Biết nhiệt phản ứng trung hòa là –56 kJ/mol H2O tạo thành

15 (EX7-8A) What is the enthalpy change when a cube of ice 2.00 cm on edge is brought from –10.0 °C to a final temperature of 23.2 °C? For ice, use a density of 0.917 g/cm3 a specific heat of 2,01 J/g–1oC–1, and an enthalpy of fusion of 6,01 kJ/mol

Khi một khối băng lập phương cạnh dài 2,00 cm được đưa từ –10,0 oC lên 23,2 oC, biến thiên enthalpy của quá trình la bao nhiêu? Cho biết tỷ khối của băng là 0,917 g/cm3, nhiệt dung riêng của băng là 2,01 J.g–1oC–1 và nhiệt nóng chảy của băng là 6,01 kJ/mol

16 (EX7-8B) What is the maximum mass of ice at –15,0 oC that can be completely converted to water vapor at 25 oC if the available heat for this transition is 5,00×103

kJ,? (heat of water evaporization at 25oC is 44 x 103 J/mol)

Hỏi khối lượng tối đa băng tại nhiệt độ –15,0 oC có thể chuyển thành hơi nước tại 25 oC khi dùng lượng nhiệt 5,00 ×103 kJ? (nhiệt hóa hơi của nước ở 25oC là 44 x 103 J/mol)

17 (EX7-9A) The standard heat of combustion of propene, C3H6(g), is –2058 kJ/mol, and

C3H8(g), is -2219 kJ/mol Use this value and the standard enthalpy of formation of

CO2(g) and water(l) to determine ΔHo for the hydrogenation of propene to propane Nhiệt đốt cháy chuẩn của propene, C3H6(g), là –2058 kJ/mol C3H6(g), của propane

C3H8(g), là -2219 kJ/mol C3H8(g) Hãy sử dụng dữ liệu này và tra cứu thêm các dữ liệu nhiệt hình thành chuẩn của CO2(g) và nước(l) để xác định ΔHo của quá trình hydrogen hóa của propene thành propane

18 (EX7-9B) From the data in Practice Example 17 and the following equation, determine the standard enthalpy of combustion of one mole of 2-propanol, CH3CH(O)CH3(l)

Sử dụng các kết quả tính toán của bài tập 17 kết hợp với dữ liệu dưới đây để xác định nhiệt đốt cháy chuẩn của một mole 2-propanol CH3CH(OH)CH3(l)

Giá trị ΔHo của phản ứng dưới đây liên hệ như thế nào với nhiệt hình thành chuẩn của

NH3(g) trong bảng phụ lục? Giá trị của ΔHo là bao nhiêu? 2NH3(g) → N2(g) + 3 H2(g)

21 (EX7-11A) Use data from Appendix to calculate the standard enthalpy of combustion of ethanol, CH3CH2OH(l), at 298.15 K

Sử dụng dữ liệu trong bảng phụ lục để tính nhiệt đốt cháy chuẩn của ethanol,

CH3CH2OH(l), tại 298,15 K

4

22 (EX7-11B) Calculate the standard enthalpy of combustion at 298.15 K per mole of a gaseous fuel that contains C3H8 and C4H10 in the mole fractions 0.62 and 0.38, respectively

Hãy tính nhiệt đốt cháy chuẩn tại 298,15 K cho 1 mol của một nhiên liệu khí chứa C3H8 và

C4H10 với tỷ lệ phân mol tương ứng là 0,62 va 0,38

23 (EX7-12A) The overall reaction that occurs in photosynthesis in plants is:

6 CO2(g) + 6 H2O(l) → C6H12O6(s) + 6 O2(g) ΔHo = 2803 kJ Use this value and the standard enthalpy of formation of CO2(g) and water(l) from Appendix to determine the standard enthalpy of formation of glucose, C6H12O6(s) at

298 K

Phản ứng chung xảy ra trong quá trình quang hợp của thực vật là:

6 CO2(g) + 6 H2O(l) → C6H12O6(s) + 6 O2(g) ΔHo = 2803 kJ

Hãy sử dụng dữ liệu này và tra cứu thêm các dữ liệu nhiệt hình thành mol chuẩn của

CO2(g) và H2O(l) cần thiết trong bảng phụ lục để xác định nhiệt hình thành chuẩn của glucose, C6H12O6(s) tại 298 K

24 (EX7-12B) A handbook lists the standard enthalpy of combustion of gaseous dimethyl ether at 298 K as –31,70 kJ/g(CH3)2O (g) What is the standard molar enthalpy of formation of dimethyl ether at 298 K? Use this value and the standard enthalpy of formation of CO2(g) and water (l) from Appendix

Một handbook liệt kê nhiệt đốt cháy chuẩn của dimethyl ether tại 298 K là –31,70 kJ/g(CH3)2O (g) Hãy sử dụng dữ liệu này và tra cứu thêm các dữ liệu nhiệt hình thành mol chuẩn của CO2(g) và H2O(l) cần thiết trong appendix để xác định nhiệt hình thành mol chuẩn của khí dimethyl ether tại 298 K

25 (E9) A 74.8 g sample of copper at 143,2 oC is added to an insulated vessel containing

165 mLof glycerol, (C3H8O3, d=1,26 g/mL), at 24,8 oC The final temperature is 31,1 oC The specific heat of copper is 0,385 J.g−1.oC−1 What is the heat capacity of glycerol in J.g−1.oC−1?

Một mẫu đồng có khối lượng 74,8 g ở nhiệt độ 143,2 oC được cho vào bình cách nhiệt có chứa sẵn 165 mL glycerol (C3H8O3, d=1,26 g/mL) tại nhiệt độ 24,8 oC Nhiệt độ cuối cùng thu được là 31,1 oC Biết nhiệt dung riêng của đồng là 0,385 J.g−1.oC−1 Hỏi nhiệt dung của glycerol tính theo đơn vị J.g−1.oC−1 là bao nhiêu?

26 (E22) The heat of solution of KI(s) in water is 20,3 kJ/mol KI If a quantity of KI is added

to sufficient water at 23,5 oC in a Styrofoam cup to produce 150.0 mLof 2.50 M KI, what will be the final temperature? (Assume a density of 1.30 g/mL and a specific heat of 2,7 J.g−1.oC−1 for 2.50 M KI.)

Nhiệt hòa tan KI rắn trong nước là 20,3 kJ/mol KI Nếu một lượng KI cho vào lượng nước vừa đủ ở 23,5 oC trong cốc Styrofoam để tạo thành 150,0 mL dung dịch KI có nồng độ 2,5 M Tính nhiệt độ sau cùng của hệ biết rằng dung dịch có d= 1,30 g/mL và nhiệt dung riêng của dung dịch KI 2,5 M là 2,7 J.g−1.oC−1

5

27 (E26) The heat of neutralization of HCl(aq) by NaOH(aq) is 55,84 kJ/mol H2O produced If 50,00 mL of 1.05 M NaOH is added to 25.00 mLof 1.86 M HCl, with both solutions originally at 24.72 oC what will be the final solution temperature? (Assume that no heat is lost to the surrounding air and that the solution produced in the neutralization reaction has a density of 1.02 g/mL and a specific heat of 3.98 Jg−1oC−1) Nhiệt trung hòa của dung dịch HCl và NaOH là 55,84 kJ/mol H2O tạo thành Nếu cho 50,00 mL dung dịch NaOH nồng độ 1,05 M vào 25,00 mL dung dịch HCl nồng độ 1,86 M

có cùng nhiệt độ là 24,72 oC, thì nhiệt độ sau cùng của hệ là bao nhiêu? Xem rằng không có sự thất thoát nhiệt ra bên ngoài và dung dịch sau trung hòa có d= 1,02 g/mL

và nhiệt dung riêng là 3,98 J.g−1.oC−1

28 (E33) The enthalpy of sublimation for dry ice (i.e., CO2) is ΔHo= 571 kJ/kg at −78,5 oC and 1 atm If 125.0 J of heat is transferred to a block of dry ice that is −78,5 oC, what volume of CO2 gas (d = 1.98 g/L) will be generated?

Nhiệt thăng hoa của đá khô CO2 ∆𝐻 = 571 kJ/kg ở nhiệt độ −78,5 oC và 1 atm Nếu truyền một lượng nhiệt 125,0 J vào đá khô ở −78,5 oC, lượng thể tích khí CO2 tạo thành

là bao nhiêu? (d = 1,98 g/L)

29 (E46) We can determine the purity of solid materials by using calorimetry A gold ring (for pure gold, specific heat = 0.1291 J.g−1.K−1) with mass of 10.5 g is heated to 78,3 °C and immersed in 50.0 g of 23,7 °C water in a constant-pressure calorimeter The final temperature of the water is 31,0 °C Is this a pure sample of gold?

Phương pháp lượng nhiệt kế có thể sử dụng để xác định độ tinh khiết của kim loại Một nhẫn vàng (vàng nguyên chất, nhiệt dung riêng là 0,1291 J.g−1.K−1) có khối lượng 10,5 g được gia nhiệt đến 78,3 °C và cho vào 50,0 g nước ở 23,7 °C trong nhiệt lượng kế đẳng

áp Nhiệt độ cuối cùng của nước là 31,0 °C Đây có phải là vàng nguyên chất

30 (E51) In each of the following processes, is any work done when the reaction is carried out at constant pressure in a vessel open to the atmosphere? If so, is work done by the reacting system or on it? (a) Neutralization of Ba(OH)2 by HCl(aq); (b) conversion of gaseous nitrogen dioxide to gaseous dinitrogen tetroxide; (c) decomposition of calcium carbonate to calcium oxide and carbon dioxide gas

Hãy xác định quá trình nào sau đây sinh công, nhận công hay công bằng không ở điều kiện áp suất không đổi và hệ thống mở (a) Sự trung hòa dung dịch Ba(OH)2 bằng dung dịch acid HCl; (b) khí NO2 chuyển thành khí N2O4; (c) phân huỷ của canxi cacbonat thành oxit canxi và khí carbonic

31 (E137) Write the balanced chemical equations for reactions that have the following as their standard enthalpy changes

Hãy viết các phương trình phản ứng hóa học tương ứng cho các nhiệt tiêu chuẩn sau

a ∆𝐻 = 82,05 kJ/mol N2O (k)

b ∆𝐻 = −394,1 kJ/mol SO2Cl2 (l)

c ∆𝐻 = −1527 kJ/mol CH3CH2COOH (l)

Hãy xác định ∆𝐻 của phản ứng sau: N2 (k) + O2 (k) →2 NO (k)

33 (E77) One glucose molecule, C6H12O6 (s) is converted to two lactic acid molecules,

CH3CH(OH)COOH (r) during glycolysis Given the combustion reactions of glucose and lactic acid, determine the standard enthalpy for glycolysis

Trong quá trình lên men, một phân tử glucose, C6H12O6 (r) sẽ chuyển hóa thành hai phân

tử acid lactic, CH3CH(OH)COOH (r) Cho biết nhiệt phản ứng đốt cháy của glucose và acid lactic, hãy xác định enthalpy tiêu chuẩn của quá trình chuyển hóa trên

36 (E95) A British thermal unit (Btu) is defined as the quantity of heat required to change the temperature of 1 lb of water by 1 oF Assume the specific heat of water to be independent of temperature How much heat is required to raise the temperature of the water in a 40 gal water heater from 48 to 145 °F in (a) Btu; (b) kcal; (c) kJ?

Btu hay BTU (viết tắt của British thermal unit, tức là đơn vị nhiệt Anh) là một đơn vị năng lượng được định nghĩa là lượng nhiệt cần thiết để thay đổi nhiệt độ của 1 lb (pound) nước là 1 oF Xem nhiệt dung riêng không phụ thuộc vào nhiệt độ, hãy cho biết nhiệt lượng cần thiết để tăng nhiệt độ 40 gallon nước từ 48 đến 145 °F theo đơn vị (a) Btu, (b) kcal và (c) kJ

37 (E130) The temperature increase of 225 mLof water at 25 oC contained in a Styrofoam cup is noted when a 125 g ample of a metal at 75 oC is added With reference to

độ hệ sẽ tăng cao nhất khi là kim loại nào: chì, nhôm, sắt hay đồng?

38 (E101) A particular natural gas consists, in mole percents, of 83.0% CH4, 11.2% C2H6 and 5.8% C3H8 A 385 L sample of this gas, measured at 22.6 oC and 739 mmHg, is burned at constant pressure in an excess of oxygen gas How much heat, in kilojoules, is evolved

in the combustion reaction?

Khí metan có thể tích 0,1 L tại 25 oC và 744 mmHg được đốt cháy ở áp suất không đổi trong không khí Lượng nhiệt giải phóng được sử dụng để làm nóng chảy 9,53 g băng ở

0 oC (∆𝐻 ó ả của băng là 6,01 kJ/mol) Vậy quá trình đốt cháy CH4 trong trường hợp này là hoàn toàn hay không? Viết phương trình phản ứng thích hợp của phản ứng đốt cháy khí metan ở điều kiện trên

40 (E138) The standard molar heats of combustion of C(graphite) and CO(g) are −393.5 and −283.0 kJ/mol respec vely Use those data and that for the following reac on

CO (k) + Cl2 (k) → COCl2 (k) có ∆H = −108 kJ to calculate the standard molar enthalpy

of formation of COCl2(g)

Nhiệt đốt cháy mol tiêu chuẩn của carbon graphite là −393,5 kJ/mol và của khí carbon monoxide là −283,0 kJ/mol Hãy tính nhiệt tạo thành mol tiêu chuẩn của khí phosgene (COCl2), biết phản ứng: CO (k) + Cl2 (k) → COCl2 (k) có ∆𝐻 = −108 kJ

41 (E122) We can use the heat liberated by a neutralization reaction as a means of establishing the stoichiometry of the reaction The data in the appendix are for the reaction of 1.00 M NaOH with 1.00 M citric acid, C6H8O7, in a total solution volume of 60.0 mL

(a) Why is the temperature change in the neutralization greatest when the reactants are in their exact stoichiometric proportions? That is, why not use an excess of one

of the reactants to ensure that the neutralization has gone to completion to achieve the maximum temperature increase

9

CHAPTER 2 THERMODYNAMIC CHEMISTRY: ENTROPY–GIBBS ENERGY / CHƯƠNG 2

NHIỆT ĐỘNG HỌC: ENTROPY – NĂNG LƯỢNG TỰ DO

1 (EX 19.1)

A Predict whether entropy increases or decreases in each of the following reactions.(a) The Claus process for removing H2S from natural gas: 2 H2S (g) + SO2(g) → 3 S(s) + 2

H2O(g)

(b) the decomposition of mercury(II) oxide: 2 HgO (s) → 2 Hg(l) + O2(k)

B Predict whether entropy increases or decreases or whether the outcome is uncertain ineach of the following reactions

(a) Zn(s) + Ag2O(s) → ZnO(s) + 2 Ag(s)

(b) the chlor-alkali process, 2 Cl–(aq) + 2 H2O(l) → 2 OH–(aq) + Cl2(g) + H2(g)

Dự đoán entropy tăng, giảm hay không thể dự đoán (kèm giải thích) cho các phản ứng sau:

Hãy tính entropy mol chuẩn ∆Sovap cho quá trình bay hơi của CCl2F2, cho biết nhiệt độ sôi của CCl2F2 là −29,79 oC và nhiệt hóa hơi ∆Ho

vap = 20,2 kJ.mol−1

3 (EX 19.2) B The entropy change for the transition from solid rhombic sulfur to solid monoclinic sulfur at What is the standard molar enthalpy change, ∆Ho

tr, for this transition

Sự thay đổi entropy mol chuẩn cho quá trình chuyển trạng thái thù hình từ rhombic sulfur rắn sang monoclinic sulfur rắn ở 95,5 oC là ∆So

tr = 1,09 J.mol−1K−1 Hãy tính enthalpy mol chuẩn ∆Hotr cho quá trình chuyển trạng thái trên

4 (EX 19.3) A Use data from Appendix D to calculate the standard molar entropy change for the synthesis of ammonia from its elements N2(k) + 3 H2(k) → 2 NH3(k) ∆So

N2O3 là một oxid không bền, dễ bị phân hủy theo phương trình phản ứng sau:

N2O3(k) → NO(k) + NO2(k)có ∆So

298K = 138,5 J.K−1

Hãy tính entropy mol tiêu chuẩn của N2O3(k) ở 25 oC

Ở điều kiện nhiệt độ nào để các phản ứng sau xảy ra tự nhiên?

a CaCO3(r) → CaO(r) +CO2(k)

298K = −1648 kJ và ∆So

298K = −549,3 J K−1

9 (EX 19.5) B Determine for the reaction in Example 19–5 by using data from Appendix

D Compare the two results

Tính ∆Go ở 298 K cho phản ứng sau bằng cách sử dụng năng lượng tự do mol chuẩn của các chất (tra trong Handbook) 2 NO (k) + O2 (k) → 2 NO2 (k)∆Go

a Sử dụng các số liệu nhiệt động cần thiết của các chất (tra cứu trong Handbook), cho biết phản ứng sau có xảy ra tự nhiên ở nhiệt độ 298K không? N2O4(k) → 2

NO2(k)

b Nếu ban đầu trong bình có hỗn hợp hai khí N2O4 và NO2 với áp suất mỗi khí là 0,5 bar thì phản ứng trên sẽ xảy ra tự nhiên theo chiều nào? Giải thích

11  (EX 19.8) A Determine the equilibrium constant at 298.15 K for AgI(s)  Ag+(aq) +

I−(aq) Compare your answer to the for AgI in Appendix D

Sử dụng các số liệu nhiệt động cần thiết của các chất (tra cứu trong Handbook) tính hằng

số cân bằng cho quá trình sau ở 298K: AgI(r)  Ag+(dd) + I−(dd)

So sánh với trị số Ksp của AgI tra trong bảng

11

12 (EX 19.8) B At 298.15 K, should manganese dioxide react to an appreciable extent with

1 M HCl(aq), producing manganese(II) ion in solution and chlorine gas?

Tại 25 oC, mangan dioxit có phản ứng với một mức độ đáng kể với dung dịch HCl 1 M để tạo ra ion mangan (II) trong dung dịch và khí chlorine không?

13  (EX 19.9) A At what temperature will the formation of NOCl (g) from NO(g) and

Cl2(g) have Kp = 1.50×102? For the reaction 2 NO(g) + Cl2(g)  2 NOCl(g) at 25 oC, ∆Ho =

−114,1 kJ.mol−1 và ∆So = −146,5 J.mol−1.K−1

Tại 25 oC phản ứng: 2 NO(k) + Cl2(k)  2 NOCl (k) có ∆Ho = −114,1 kJ.mol−1 và ∆So =

−146,5 J.mol−1.K−1 Hãy xác định nhiệt độ mà tại đó cân bằng trên có Kp = 1,5×102

14 (EX 19.9) B For the reaction 2 NO(g) + Cl2(g)  2 NOCl(g), what is the value of K at (a)

25 oC (b) 75 oC Use data from Example 19–9 [Hint: The solution to part (a)can be done somewhat more simply than that for (b)]

Xét cân bằng sau ở 25 oC: 2 NO(k) + Cl2(k)  2 NOCl(k) có ∆Ho = −114,1 kJ.mol−1 và ∆So =

−146,5 J.mol−1.K−1 Tính hằng số cân bằng KP cho phản ứng trên ở 25 oC và ở 75 oC

b. Tính Kp cho phản ứng trên ở nhiệt độ 235 oC?

16 (E.2) Arrange the entropy changes of the following processes, all at 25 oC, in the expected order of increasing ∆S and explain your reasoning:

(a) Estimate the normal boiling point of pentane

(b) Estimate for the vaporization of pentane at 298 K

(c) Comment on the significance of the sign of ∆𝐺 at 298 K

12

Pentane là một trong những hydrocarbon dễ bay hơi trong xăng Tại 298.15 K, các giá trị enthalpy tạo thành của pentane có giá trị sau: ∆𝐻 C5H12 (l) = –173,5 kJ mol–1; ∆𝐻 C5H12

(k) = –146,9 kJ mol–1

a Ước lượng nhiệt độ sôi của pentane

b Ước lượng giá trị ∆𝐺 cho quá trình hóa hơi của pentane tại 298 K

c Rút ra nhận xét từ giá trị ∆𝐺 tại 298 K thu được

18 (E.31) Assess the feasibility of the reaction N2H4 (k) + 2 OF2 (k) → N2F4 (k) + 2 H2O (k) by determining each of the following quantities for this reaction at 25 oC

(a) ∆So (The standard molar entropy of N2F4 (g) is 301.2 J K–1)

(b) ∆Ho (Use data from Appendix and FO and NF bond energies of 222 and respectively)

Cho giá trị ∆𝐺 của các oxit kim loại tại 1000 K là: NiO, –115kJ; MnO, –280 kJ; TiO2, –630

kJ Năng lượng tự do Gibb tạo thành của CO là –250 kJ/mol Xác định oxit kim loại nào

sẽ bị khử bởi C tại 1000 K (Các chất đều ở trạng thái chuẩn)

20 (E.68) Consider the vaporization of water: at with in its standard state, but with the partial pressure of at 2.0 atm Which of the following statements about this vaporization at are true? (a) ∆Go = 0; (b) ∆G = 0; (c) ∆Go > 0; (d) ∆G > 0 Explain

Xem xét quá trình hóa hơi nước: H2O(l) → H2O (k) tại 100 oC, với H2O(l) trong trạng thái chuẩn, H2O (k) có áp suất riêng phần là 2,0 atm Phát biểu nào sau đây về quá trình trên là đúng? (a) ∆Go = 0; (b) ∆G = 0; (c) ∆Go > 0; (d) ∆G > 0 Giải thích

21 (E.6) Which substance in each of the following pairs would have the greater entropy? Explain (a) at and 1 atm: 1 mol H2O (l) or 1 mol H2O (g)

(b) at and 1 atm: 50.0 g Fe(s) or 0.80 mol Fe(s)

(c) 1 mol Br2 (l, 1 atm, 8 oC) or 1 mol Br2 (s, 1 atm, –8 oC)

(d) 0.312 mol SO2 (g, 0.110 atm, 32.5 oC) or O2 0.284 mol (g, 15.0 atm, 22.3 oC)

So sánh giá trị entropy trong mỗi cặp chất sau:

13

a Tại 75 oC và 1 atm: 1 mol H2O(l) và 1 mol H2O (k)

b Tại 5 oC và 1 atm: 50,0 g Fe(r) và 0.80 mol Fe(r)

c 1 mol Br2 (l, 1 atm, 8 oC) và 1 mol Br2 (s, 1 atm, –8 oC)

d 0,312 mol SO2 (k, 0,110 atm, 32,5 oC) hay 0,284 mol O2 (k, 15,0 atm, 22,3 oC)

22 (E.8) By analogy to and how would you define entropy of formation? Which would have the largest entropy of formation: CH4 (g), CH3CH2OH (l), or CS2(l)? First make a qualitative prediction; then test your prediction with data from Appendix D

Dự đoán chất nào trong các chất sau có entropy tạo thành lớn nhất: CH4 (k), CH3CH2OH (l), hay CS2(l) Sau đó kiểm tra bằng các số liệu tra trong phụ lục D

23 (E.36) Calculate the equilibrium constant and Gibbs energy for the reaction CO (k) + 2

H2 (k) → CH3OH (k) tại 483 K by using the data tables from Appendix D Are the values determined here different from or the same as those in exercise 35? Explain

Tính năng lượng tự do Gibbs của phản ứng sau CO (k) + 2 H2 (k) → CH3OH (k) tại 483 K (Tra các số liệu trong phụ lục D)

24 (E.41) Use thermodynamic data at 298 K to decide in which direction the reaction 2

SO2 (g) + O2 (g) ⇌ 2 SO3 (g) is spontaneous when the partial pressures of SO2, O2 and

SO3 are 1,0×10–4, 0.20, and 0.10 atm, respectively

Dùng các số liệu nhiệt động tại 298 K xác định chiều tự diễn ra của phản ứng sau: 2 SO2(k) + O2 (k) ⇌ 2 SO3 (k) tại áp suất riêng phần của SO2, O2 và SO3 lần lượt là 1,0×10–4; 0,20 và 0,10 atm

25 (E.55) Use data from Appendix D to establish at 298 K for the reaction: 2 NaHCO3(s) →

Sự phân hủy của khí độc phosgene được minh họa qua phương trình: COCl2 (k) ⇌ CO (k) + Cl2 (k) Giá trị KP của phương trình là 6,7×10–9 tại 99,8 oC và 4,44×10–2 tại 395 oC Khi

áp suất tổng được duy trì là 1 atm, xác định nhiệt độ tại đó 15% COCl2 bị phân hủy

27 (E.109) A handbook lists the following standard enthalpies of formation at 298 K for cyclopentane ∆𝐻 C5H10 (l) = –105.9 kJ mol–1, and ∆𝐻 C5H10 (k) = –77.2 kJ mol–1

a Estimate the normal boiling point of cyclopentane

b Estimate ∆𝐺 for the vaporization of cyclopentane at 298 K

c Comment on the significance of the sign of ∆𝐺 at 298 K

Cho các số liệu ∆𝐻 C5H10 (l) = –105,9 kJ mol–1; ∆𝐻 C5H10 (k) = –77,2 kJ mol–1

a Ước lượng nhiệt độ sôi của cyclopentane

b Ước lượng ∆Go cho quá trình hóa hơi của cyclopentane tại 298 K

14

c Nhận xét về dấu của ∆Go tại 298 K

28 (E.110) Consider the reaction: NH4NO3 (s) ⇌ N2O (g) + 2 H2O(l) at 298 K

(a) Is the forward reaction endothermic or exothermic?

(b) What is the value of ∆Go at 298 K?

(c) What is the value of K at 298 K?

(d) Does the reaction tend to occur spontaneously at temperatures above 298 K, below

Đồ thị nào trong các đồ thị sau minh họa hằng số cân bằng có giá trị gần 1?

30 (E.112) At room temperature and normal atmospheric pressure, is the entropy of the universe positive, negative, or zero for the transition of carbon dioxide solid to liquid? Tại nhiệt độ phòng và áp suất thường, entropy của vũ trụ âm, dương hay bằng không cho sự chuyển pha của CO2 rắn thành lỏng?

15

CHAPTER 3 CHEMICAL KINETICS / Chương 3 ĐỘNG HÓA HỌC

1 (EX-14-1A) At some point in the reaction 2 A + B → C + D, [A] = 0.3629 M At a time 8.25 min later [A] = 0.3187 What is the average rate of reaction during this time interval, expressed in M s–1?

Xét phản ứng 2 A + B  C + D ở tại thời điểm [A] = 0,3629 M Sau 8,25 phút [A] = 0,3187

M Tính tốc độ trung bình của phản ứng (theo đơn vị M/s) trong khoản thời gian trên

2 (EX–14-1B) In the reaction 2 A → 3 B, [A] drops from 0.5684 M to 0.5522 M in 2.50 min What is the average rate of formation of B during this time interval, expressed in

M s–1?

Trong phản ứng 2 A → 3 B, [A] giảm từ 0,5684 M đến 0,5522 M trong 2,50 phút Tính tốc

độ trung bình của sự hình thành B (theo đơn vị M/s) trong khoản thời gian trên

3 (EX-14-2A) For reaction H2O2(aq) → H2O(l) + ½ O2(g), determine (a) the instantaneous rate of reaction at 2400 s and (b) [H2O2] at 2450 s [Hint: Assume that the instantaneous rate of reaction at 2400 s holds constant for the next 50 s.]

Xét phản ứng: H2O2(aq) → H2O(l) + ½ O2(g) và số liệu trong bảng bên dưới Xác định: (a) Tốc độ tức thời của phản ứng ở 2400 s

(b) Nồng độ [H2O2] ở 2450 s (Giả sử tốc độ tức thời của phản ứng ở 2400 s giữ không đổi trong vòng 50 s kế tiếp)

4 (EX-14-2B) Use data only from the following table to determine [H2O2] at t = 100 s Compare this value with the one calculated in Example 14-2(b) Explain the reason for the difference?

Xét phản ứng phân hủy H2O2 Sử dụng bảng dữ liệu sau xác định [H2O2] ở t = 100 s

Time (s) t (s) [H2O2] (M) [H2O2] (M) [H2O2]/t (M s1)

5 (EX-14-3A) The decomposition of N2O5 is given by the following equation:

2 N2O5 → 4 NO2 + O2 At an initial [N2O5]0 = 3.15 M, the initial rate of reaction = 5.45×10–5 M s–1 and when [N2O5]0 = 0.78 M, the initial rate of reaction = 1.35×10–5 M s–

1

Determine the order of this decomposition reaction

Xét phản ứng phân hủy N2O5 theo phương trình sau: 2 N2O5 → 4 NO2 + O2

Khi nồng độ đầu của [N2O5]0 = 3,15 M tốc độ đầu của phản ứng = 5,45×10–5 Ms–1 và khi [N2O5]0 = 0,78 M tốc độ đầu của phản ứng = 1,35×10–5 Ms–1 Xác định bậc của phản ứng phân hủy này

6 (EX-14-3B) Consider a hypothetical Experiment 4 in Table 14.3, in which the initial conditions are [HgCl2]0 = 0.025 M and [C2O42–]0 = 0.045, v = k [HgCl2]2[C2O42–]2 Predict the initial rate of reaction

Dự đoán tốc độ đầu của phản ứng: 2 HgCl2 + C2O42–  2Cl– + 2CO2 + Hg2Cl2

Biết nồng độ đầu của [HgCl2]0 = 0,025 M và [C2O42–]0 = 0,045

7 (EX-14-4A) A reaction has the rate law: v = k [A]2[B] When [A] = 1.12 M and [B] = 0.87

M and the rate of reaction = 4.78×10–2 M s–1 What is the value of the rate constant, k? Một phản ứng có phương trình động học v = k [A]2[B] Khi nồng độ [A] = 1,12 M và [B] = 0,87 M, tốc độ của phản ứng = 4,78×10–2 Ms–1 Xác định hằng số tốc độ k của phản ứng

17

8 (EX-14-4B) What is the rate of reaction 2 HgCl2 + C2O42–  2 Cl– + 2 CO2 + Hg2Cl2, v = k [HgCl2]2[C2O42–]2, at the point where [HgCl2] = 0.050 M and [C2O42–]0 = 0.025 M

Phản ứng 2HgCl2 + C2O42–  2Cl– + 2CO2 + Hg2Cl2 Có phương trình động học là: v = k [HgCl2]2[C2O42–]2 Xác định tốc độ của phản ứng khi [HgCl2] = 0,050 M và [C2O42–]0 = 0,025

Chứng tỏ phản ứng phân hủy H2O2 là phản ứng bậc 1, H2O2 (aq)  H2O (l)+ ½ O2 (k) Sử dụng đồ thị và bảng dữ liệu động học sau

11 (EX-14-6A) Consider the first-order reaction A  P with k = 2.95×10–3 s–1 What percent

of A remains after 150 s?

Xét phản ứng bậc 1: A  P với k = 2,95×10–3 s–1 Sau 150 s, % còn lại của A bao nhiêu?

12 (EX-14-6B) At what time after the start of the reaction is a sample of [H2O2] two–thirds decomposed?

Mất bao lâu để lượng mẫu [H2O2] bị phân hủy 2/3 so với thời điểm bắt đầu phản ứng Biết phản ứng phân hủy H2O2 tuân theo động học bậc 1.H2O2(aq)  H2O(l) + 1/2O2(k)

13 (EX-14-7A) Di-t-butyl peroxide (DTBP) is used as a catalyst in the manufacture of polymers In the gaseous state, DTBP decomposes into acetone and ethane by a first-order reaction

18

C8H18O2(g)  2 CH3COCH3(g) + CH3CH3(g) Start with DTBP at a pressure of 800.0 mmHg at 147 °C What will be the pressure of DTBP at t = 125 min, if t1/2 = 8,0×10–1 min [Hint: Because 125 min is not an exact multiple of the half-life, you must use equation ( )

( ) = −𝑘𝑡 Can you see that the answer is between 200 and 400 mmHg?]

Di-t-butyl peroxide (DTBP) được dùng như một chất xúc tác trong sản xuất polymer Ở trạng thái khí, DTBP phân hủy thành acetone và ethane theo phản phản ứng bậc 1

C8H18O2(k)  2 CH3COCH3(k) + CH3CH3(k) Nếu bắt đầu DTBP với áp suất 800,0 mmHg ở 147 °C thì áp suất của DTBP ở t = 125 phút là bao nhiêu? Nếu biết t1/2 = 8,0×101 phút

14 (EX-14-7B) Use data from Table 14.4 to determine (a) the partial pressure of ethylene oxide, and (b) the total gas pressure after 30.0 h in a reaction vessel at 415 °C, if the initial partial pressure of (CH2)2O is 782 mmHg

Sử dụng bản dữ liệu động học sau, xác định áp suất riêng phần của ethylene oxide và áp suất khí tổng cộng sau 30,0 giờ trong bình phản ứng ở 415 °C, biết áp suất riêng phần ban đầu của ethylene oxide là 782 mmHg

15 (EX-14-8A) In the decomposition reaction B  products, the following data are obtained

What are the order of this reaction and its rate constant k?

Xét phản ứng phân hủy B  Sản phẩm, với dữ liệu động học theo sau Xác định bậc và hằng số tốc độ phản ứng k?

[B] (M) 0.88 0.74 0.62 0.52 0.44 0.31 0.22 0.16

19

16 (EX-14-8B) The following data are obtained for the reaction A  P What are the order

of this reaction and its rate constant, k?

Xác định bậc và hằng số k của phản ứng A  P, với dự liệu động học sau:

19 (EX-14-10A) In a proposed two-step mechanism for the reaction CO(g) + NO2(g) 

CO2(g) + NO(g), the second, fast step is NO2(k) + CO(k) → CO2(k) + NO2(k) What must

be the slow step? What would you expect the rate law of the reaction to be? Explain

Cơ chế của phản ứng CO(k) + NO2(k)  CO2(k) + NO(k) được đề xuất gồm 2 giai đoạn Giai đoạn nhanh là NO3(k) + CO(k)  CO2(k) + NO2(k) Theo bạn, phản ứng giai đoạn chậm xảy ra như thế nào? Phương trình động học của phản ứng này là gì?

20 (EX-14-10B) Show that the proposed mechanism for the reaction 2 NO2(g) + F2(g)  2

NO2F (g) is plausible The rate law is rate = k[NO2][F2]

a) What is A 5.00 min after the reaction is started?

b) At what time after the reaction is started will A = 0.565 M?

20

Cho phản ứng A  sản phẩm, nồng độ của A là 0.588 M tại thời điểm 4,40 phút sau khi phản ứng bắt đầu Vận tốc phản ứng tại thời điểm đó là 2,2×10–2 Mph–1 Biết rằng tốc

độ phản ứng không đổi trong khoảng thời gian ngắn

(a) Xác định nồng độ A sau khi phản ứng được 5 phút

(b) Phản ứng xảy ra được được bao lâu khi nồng độ A 0,565 M?

22 (E10) At the half-life for the first-order decomposition of N2O5(g) is 2.38 min

N2O5(g)  2 NO2(g) + 1/2 O2(g)

If 1.00 g of N2O5(g) is introduced into an evacuated 15 L flask at 65 °C,

(a) What is the initial partial pressure, in mmHg, of N2O5(g)?

(b) What is the partial pressure, in mmHg, of N2O5(g) after 2.38 min?

(c) What is the total gas pressure, in mmHg, after 2.38 min?

Tại nhiệt độ 65 oC, thời gian bán hủy của phản ứng phân hủy bậc 1 của N2O5(g) là 2,38 phút

N2O5(g)  2NO2(g) + 1/2 O2(g) Nếu 1,00 g N2O5 được cho vào bình kín có dung tích 15 L (không trao đổi chất với môi trường ngoài) tại nhiệt độ 65 oC

(a) Tính áp suất riêng phần của N2O5 tại thời điểm ban đầu (t=0)?

(b) Tính áp suất riêng phần của N2O5 tại thời điểm sau khi phản ứng được 2,38 phút? (c)Tính áp suất tổng trong bình kín tại thời điểm sau khi phản ứng được 2,38 phút? Tất

cả đơn vị áp suất được tính bằng mm Hg

23 (E20) In the first-order reaction A  products, A = 0.816 M initially and 0.632 M after 16.0 min

(a) What is the value of the rate constant, k?

(b) What is the half-life of this reaction?

(c) At what time will A = 0.235 M?

(d) What will A be after 2.5 h?

Cho phản ứng bậc một A  sản phẩm, nồng độ ban đầu của A là 0,816 M và giảm còn 0,632 M sau 16,0 phút

(a) Tính hằng số tốc độ k của phản ứng?

(b)Tìm thời gian bán hủy của phản ứng bậc 1?

(c) Tìm thời gian phản ứng tại đó nồng độ A là 0,235 M?

(d) Tính nồng độ A tại thời điểm phản ứng được 2,5 giờ?

24 (E22) The half-life of the radioactive isotope phosphorus-32 is 14.3 days How long does it take for a sample of phosphorus-32 to lose 99% of its radioactivity?

Thời gian bán hủy của đồng phân phóng xạ 32P (phốt pho) là 14,3 ngày Tính khoảng thời gian cần thiết để lượng phốt pho phân hủy hết 99%?

25 (E23) Acetoacetic acid, CH3COCH2COOH, a reagent used in organic synthesis, decomposes in acidic solution, producing acetone and CO2(g)

CH3COCH2COOH(aq)  CH3COCH3(aq) + CO2(g)

21

This first-order decomposition has a half-life of 144 min

a) How long will it take for a sample of acetoacetic acid to be 65% decomposed?

(b) How many liters of CO2(g), measured at 24.5 °C and 748 Torr, are produced as a 10.0

g sample of CH3COCH2COOH decomposes for 575 min? [Ignore the aqueous solubility of

(b)Tính thể tích khí CO2 sinh ra sau khi phản ứng xảy ra được 575 phút khi lượng axít acetoacetic ban đầu là 10,0 g (đo thể tích tại điều kiện 24,5oC và 748 Torr) Bỏ qua sai xót do lượng CO2 tan trong nước

26 (E26) The decomposition of dimethyl ether at 504 °C is

(CH3)2O(g)  CH4(g) + H2(g) + CO(g) The following data are partial pressures of dimethyl ether (DME) as a function of time: t

= 0, PDME = 312 mmHg; 390 s, 264 mmHg; 777 s, 224 mmHg; 1195 s, 187 mmHg; 3155 s, 78.5 mmHg

(a) Show that the reaction is first order

(b) What is the value of the rate constant, k?

(c) What is the total gas pressure at 390 s?

(d) What is the total gas pressure when the reaction has gone to completion?

(e) What is the total gas pressure at = 1000 s?

Sự phân hủy dimethyl ether xảy ra tại nhiệt độ 504 oC như sau

22

(d) Tính áp suất tổng khi phản ứng phân hủy xảy ra hoàn toàn?

(e) Tính áp suất tổng của phản ứng tại thời điểm phản ứng xảy ra được 1000 giây? Biết phản ứng xảy ra trong hệ kín với thể tích và nhiệt độ không đổi

27 (E36) For the disproportionation of p-toluenesulfinic acid

3ArSO2H  ArSO2Ar + ArSO3H + H2O

(where Ar = p-CH3C6H4–), the following data were obtained: t = 0 min, ArSO2H = 0,100 M; 15 min, 0.0863 M; 30 min, 0.0752 M; 45 min, 0.0640 M; 60 min, 0.0568 M; 120 min, 0.0387 M; 180 min, 0.0297 M; 300min, 0.0196 M

(a) Show that this reaction is second order

(b) What is the value of the rate constant, k?

(c) At what time would ArSO2H = 0.0500 M

(d) At what time would ArSO2H = 0.2500 M

(e) At what time would ArSO2H = 0.0350 M

Phản ứng phân hủy p-toluenesulfinic acid,

3ArSO2H  ArSO2Ar + ArSO3H + H2O

(Với Ar = p-CH3C6H4–), ghi nhận được nồng độ của ArSO2H theo thời gian như sau

(c) Tìm thời gian phản ứng khi nồng độ của ArSO2H là 0,0500M?

(d) Tìm thời gian phản ứng khi nồng độ của ArSO2H là 0,0250M?

(e) Tìm thời gian phản ứng khi nồng độ của ArSO2H là 0,0350M?

28 (E38) The following data were obtained for the dimerization of 1,3-butadiene, 2 C4H6(g)

 C8H12(g), at 600 K: t = 0 min, C4H6 =0,0169 M; 12.18 min, 0.0144 M; 24.55 min, 0.0124 M; 42.50 min, 0.0103 M; 68.05 min, 0.00845 M

23

(a) What is the order of this reaction?

(b) What is the value of the rate constant, k?

(c) At what time would C4H6 =0.00423 M?

(d) At what time would C4H6 =0.0050 M?

Nghiên cứu phản ứng dime hóa 1,3-butadiene, 2 C4H6(g)  C8H12(g), tại nhiệt độ 600 K thu được kết quả sau

(c) Tìm thời gian phản ứng khi nồng độ của C4H6 là 0,0423M?

(d) Tìm thời gian phản ứng khi nồng độ của C4H6 là 0,0050M?

29 (E41) In three different experiments, the following results were obtained for the reaction A  products: A0 = 1.00 M, t1/2 = 50 min; A0 = 2.00 M, t1/2 = 25 min; A0 = 0.50 M, t1/2 = 100 min Write the rate equation for this reaction, and indicate the value

24

Thời gian bán hủy của phản ứng bậc 0 và bậc 2 phụ thuộc vào nồng độ ban đầu của tác chất với hằng số tốc độ tương ứng Trong một trường hợp, thời gian bán hủy tăng khi tăng nồng độ ban đầu, trường hợp còn lại thì ngược lại khi tăng nồng độ thời gian bán hủy giảm Tại sao hai phản ứng bậc 0 và 2 lại không giống nhau?

31 (E45) Explain why

(a) Areaction rate cannot be calculated from the collision frequency alone

(b) The rate of a chemical reaction may increase dramatically with temperature, whereas the collision frequency increases much more slowly

(c) The addition of a catalyst to a reaction mixture can have such a pronounced effect

on the rate of a reaction, even if the temperature is held constant

Giải thích tại sao

(a) Tốc độ phản ứng không thể được tính chỉ với tần số va chạm

(b) Tốc độ phản ứng có thể tăng nhanh khi tăng nhiệt độ, trong khi đó tần số va chạm tăng rất ít

(c) Khi xúc tác được thêm vào hỗn hợp của phản ứng nó làm tăng vận tốc phản ứng tương ứng, khi giữ nguyên nhiệt độ?

32 (E54) The reaction C2H5I + OH-  C2H5OH + I-, was studied in an ethanol solution, and the following rate constants were obtained:

(a) Determine for this reaction by a graphical method

(b) Determine by the use of equation (14.22)

(c) Calculate the value of the rate constant k at 100.0 °C

Phản ứng C2H5I + OH–  C2H5OH + I– xảy ra trong môi trường ethanol, hằng số tốc độ phụ thuộc vào nhiệt độ như trong bảng sau

(a) Tính năng lượng hoạt hóa của phản ứng Ea bởi phương pháp đồ thị

(b) Tính năng lượng hoạt hóa của phản ứng Ea bởi công thức 14.22

(c) Tính giá trị hằng số tốc độ phản ứng k tại nhiệt độ 100,0 oC?

a) Calculate the activation energy of this reaction

(b) At what temperature would the half-life be 10.0 min?

25

Cho phản ứng bậc một A  sản phẩm có thời gian bán hủy t1/2 là 46,2 phút tại 25 oC và 2,6 phút tại 102 oC

(a) Tính năng lượng hoạt hóa của phản ứng Ea

(b) Phản ứng phải xảy ra ở nhiệt độ bao nhiêu để thời gian bán hủy là 10,0 phút

34 (E56) For the first-order reaction: N2O5(g)  2 NO2(g) + 1/2 O2(g)

t1/2 = 22.5 h at 20 °C and 1.5 h at 40 °C

(a) Calculate the activation energy of this reaction

(b) If the Arrhenius constant A=2.05×1013 s–1, determine the value of k at 30 °C

Phản ứng bậc 1 N2O5(g)  2 NO2(g) + 1/2 O2(g) có thời gian bán hủy t1/2 là 22,5 giờ tại 20

oC và 1,5 giờ tại 40 oC

(a) Tính năng lượng hoạt hóa của phản ứng Ea

(b) Cho hằng số Arrhenius A=2,05×1013 s-1, xác định giá trị của hằng số tốc độ của phản ứng tại 30 oC

35 (E61) What are the similarities and differences between the catalytic activity of platinum metal and of an enzyme?

Cho biết sự giống nhau và khác nhau giữa hoạt tính xúc tác của kim loại platium và enzyme?

36 (E62) Certain gas-phase reactions on a heterogeneous catalyst are first order at low gas pressures and zero order at high pressures Can you suggest a reason for this? Một phản ứng pha khí xảy ra trên xúc tác dị theercos bậc phản ứng là một tại áp suất khí thấp và có bậc phản ứng là 0 tại áp suất cao Bạn có thể đưa ra giải thích hợp lý cho trường hợp này?

26

CHAPTER 4 CHEMICAL EQUILIBRIUM / Chương 4 CÂN BẰNG HÓA HỌC

1 (EX-15-1A) In another experiment also carried out at 298 K, equal concentrations of [Cu+] = [Sn4+] = [Sn2+] are found to be in equilibrium in reaction 2 Cu2+(aq) + Sn2+(aq) 

2 Cu+(aq) + Sn4+(dd), K = 1,48 What must be the equilibrium concentration of [Cu2+]? Tại 300 K, phản ứng 2 Cu2+(dd) + Sn2+(dd)  2 Cu+(dd) + Sn4+(dd) có hằng số cân bằng K = 1,48 và nồng độ lúc cân bằng của các chất: [Cu+] = [Sn4+] = [Sn2+] Tính nồng độ của Cu2+

lúc cân bằng

2 (EX-15-1B) At for the reaction 2 Fe3+(aq) + Hg22+(aq)  2 Fe2+(aq) + 2 Hg2+(aq) If the equilibrium concentrations of Fe3+; Hg2+ and Fe2+ are 0.015 M; 0.0025 M and 0.0018 M, respectively, what is the equilibrium concentration of Hg22+?

N2(g) + H2(g)  NH3(g)

Ở 298 K hằng số cân bằng của phản ứng: N2(k) + 3 H2(k)  2 NH3(k) có giá trị K = 5,8×105

Tính giá trị hằng số cân bằng của phản ứng sau ở 298 K: N2(k) + H2(k)  NH3(k)

4 (EX-15-2B) For the reaction NO(g) + O2(g)  NO2(g) at 184 °C, K = 1.2×102 What is the value of K at 184 °C for the reaction 2 NO2(g)  2 NO(g) + O2(g)

Cho phản ứng: NO(k) + O2(k)  NO2(k) có giá trị K = 1,2×102 ở 184oC Tính hằng số cân bằng K tại 184 oC của phản ứng sau: 2 NO2(k)  2 NO(k) + O2(k)

5 (EX-15-3A) For the reaction 2 NH3(g)  N2(g) + 3 H2(g) at 298 K, KC = 2.8×10–9 What is the value of KP for this reaction?

Tại 298 K, phản ứng 2 NH3(k)  N2(k) + 3 H2(k) có hằng số cân bằng KC = 2,8×10–9 Tính giá trị hằng số cân bằng KP của phản ứng trên ở 298 K

6 (EX-15-3B) At 1065 °C, for the reaction 2 H2S(g)  2 H2(g) + S2(g), KP = 1.2×10–2 What is the value of KC for the reaction H2(g) + S2(g)  H2S(g) at 1065 °C?

Tại 1065 oC, phản ứng 2 H2S(k)  2 H2(k) + S2(k) có hằng số cân bằng KP = 1,2×10–2 Tính giá trị hằng số cân bằng KC của phản ứng H2(k) + S2(k)  H2S(k) tại nhiệt độ trên

7 (EX-15-4A) Teeth are made principally from the mineral hydroxyapatite, which can be dissolved in acidic solution such as that produced by bacteria in the mouth The reaction that occurs is Ca5(PO4)3OH(s) + 4 H+(aq)  5 Ca2+(aq) + 3 HPO42–(aq) + H2O(l) Write the equilibrium constant expression for this reaction

27

Thành phần cấu tạo chính của răng là khoáng hydroxyapatite Ca5(PO4)3OH, chất này có thể bị tan trong dung dịch acid (sinh ra do các vi khuẩn có trong khoang miệng) theo phản ứng sau: Ca5(PO4)3OH(r) + 4 H+(dd)  5 Ca2+(dd) + 3 HPO42–(dd) + H2O(l) Hãy viết biểu thức tính hằng số cân bằng KC cho phản ứng trên

8 (EX-15-4B) The steam–iron process is used to generate mostly for use in hydrogenating oils Iron metal and steam react [H2O(g)] to produce Fe3O4(s) và H2(g) Write expressions for KC and for KP this reversible reaction How are the values of KC and KPrelated to each other? Explain

Sắt kim loại phản ứng với hơi nước [H2O(k)] tạo sản phẩm Fe3O4(r) và H2(k) Hãy viết phương trình phản ứng và biểu thức tính hằng số cân bằng KC, KP và cho biết mối liên

hệ giữa chúng Giải thích

9 (EX-15-5A) In reaction CO(g) + H2O(g)  CO2(g) + H2(g)at 1100 K, KC = 1.00, equal masses of CO, H2O, CO2, and H2 are mixed at a temperature of about 1100 K When equilibrium is established, which substance(s) will show an increase in quantity and which will show a decrease compared with the initial quantities?

Cho cân bằng: CO(k) + H2O(k)  CO2(k) + H2(k)ở 1100 K có KC = 1,00 Nếu trộn cùng khối lượng của các chất CO, H2O, CO2, và H2 thì sau khi cân bằng được thiết lập, chất nào có khối lượng tăng và chất nào có khối lượng giảm so với khối lượng ban đầu?

10 (EX-15-5B) For the reaction PCl5(k)  PCl3(k) + Cl2(k), KC = 0.0454 at 261 °C If a vessel is filled with these gases such that the initial partial pressures are PPCl3 = 2.19 atm, PCl2 = 0.88 atm, and PPCl5 = 19.7 atm in which direction will a net change occur?

Cho phản ứng PCl5(k)  PCl3(k) + Cl2(k) có giá trị KC = 0,0454 tại 261oC Nếu ban đầu cho các khí trên vào bình phản ứng với PPCl3 = 2,19 atm, PCl2 = 0,88 atm, và PPCl5 = 19,7 atm thì phản ứng sẽ dịch chuyển theo chiều nào?

11 (EX-15-6A) Given the reaction 2 CO(g) + O2(g)  2 CO2(g) what is the effect of adding

O2(g) to a constant-volume equilibrium mixture?

Cho biết phản ứng dịch chuyển theo chiều nào khi cho thêm O2(k) vào hệ cân bằng sau trong điều kiện thể tích không đổi: 2 CO(k) + O2(k)  2 CO2(k)

12 (EX-15-6B) Calcination of limestone (decomposition by heating), CaCO3(s)  CaO(s) +

CO2(g), is the commercial source of quicklime, CaO(s) After this equilibrium has been established in a constanttemperature, constant-volume container, what is the effect on the equilibrium amounts of materials caused by adding some (a) CaO(s); (b) (c) CO2(g); CaCO3(s)?

Cho phản ứng nung vôi xảy ra trong bình kín ở nhiệt độ xác định: CaCO3(r)  CaO(r) +

CO2(k) Cân bằng trên sẽ dịch chuyển theo chiều nào khi thêm vào cân bằng: (a) CaO rắn; (b)Khí CO2; (c) CaCO3 rắn

13 (EX-15-7A) The reaction N2O4(g)  2 NO2(g) is at equilibrium in a 3.00 L cylinder What would be the effect on the concentrations of N2O4(g) and NO2(g) if the pressure were doubled (that is, cylinder volume decreased to 1.50 L)?

Thực hiện phản ứng N2O4(k)  2 NO2(k) trong bình có dung tích 3 lít Khi phản ứng đạt

Cân bằng trên dịch chuyển như thế nào khi thay đổi thể tích bình hoặc áp suất tổng?

15 (EX-15-8A) The reaction N2O4(g)  2 NO2(g) has ∆Ho = +57.2 kJ Will the amount of

NO2(g) formed from be greater at high or low temperatures?

Cho phản ứng: N2O4(k)  2 NO2(k) có ∆Ho = +57,2 kJ Để tăng hiệu suất tạo thành sản phẩm NO2(k) nên thực hiện phản ứng ở nhiệt độ cao hay thấp? Giải thích

16 (EX-15-8B) The enthalpy of formation of NH3 is ∆Hof[NH3(g)] = –46,11 kJ/mol Will the concentration of NH3 in an equilibrium mixture with its elements be greater at 100 or at

300 °C? Explain

Nhiệt hình thành của NH3 là ∆Ho

f[NH3(k)] = –46,11 kJ/mol NH3 Khi tăng nhiệt độ từ 100

oC lên 300 oC thì tỉ lệ nồng độ NH3 so với nồng độ của các tác chất ban đầu thay đổi như thế nào?

17 (EX-15-9A) Equilibrium is established in a 3.00 L flask at 1405 K for the reaction 2 H2S(g)

 2 H2(g) + S2(g) At equilibrium, there is 0.11 mol S2(g); 0.22 mol H2(g); and 2.78 mol

H2S(g) What is the value of KC for this reaction?

Xét cân bằng sau ở 1405 K: 2 H2S(k)  2 H2(k) + S2(k) Tại thời điểm cân bằng có 0,11 mol

S2(k); 0,22 mol H2(k); và 2,78 mol H2S(k) Tính giá trị KC cho phản ứng trên

18 (EX-15-9B) Equilibrium is established at 25 °C in the reaction N2O4(g)  2 NO2(g), KC = 4.61×10–3 If NO2 = 0.0236 M in a 2.26 L flask, how many grams of N2O4 are also present?

Cho cân bằng: N2O4(k)  2 NO2(k) có KC = 4,61×10–3 ở 25 oC Trong bình cầu 2,26 lít chứa khí NO2 với nồng độ tại cân bằng là 0,0236 M Tính khối lượng của N2O4 tại thời điểm cân bằng

19 (EX-15-10A) A 5.00 L evacuated flask is filled with 1.86 mol NOBr At equilibrium at 25

oC, there is 0.082 mol of Br2 present Determine KC and KP for the reaction 2 NOBr(k) 

0,100 mol SO2 và 0,100 mol O2 cho vào bình chân không với dung tích 1,52 lít ở 900 K Khi cân bằng được thiết lập thì số mol khí SO3 thu được là 0,0916 mol Tính giá trị KP cho phản ứng 2 SO3(k)  2 SO2(k) + O2(k)

22 (EX-15-11B) Ammonium hydrogen sulfide, used as a photographic developer, is unstable and dissociates at room temperature

NH4HS(g)  NH3(g)+ H2S(g); Kp = 0.108 at 25 oC (a) A sample of NH4HS(g) is introduced into an evacuated flask at What is the total gas pressure at equilibrium?

(b) If enough additional NH3(g) is added to the flask to raise its partial pressure to 0.500 bar at equilibrium, what will be the total gas pressure when equilibrium is reestablished?

NH4HS là một chất không bền dễ bị phân hủy ở nhiệt độ phòng theo phương trình sau:

NH4HS(r)  NH3(k) + H2S(k) có Kp = 0,108 ở 25 oC (a) Cho mẫu NH4HS rắn vào bình chân không ở 25 oC Tính áp suất tổng của khí tại thời điểm

cân bằng

(b) Nếu thêm một lượng NH3(k) vào bình phản ứng trên để nâng áp suất riêng phần của

nó tại thời điểm cân bằng đạt được 0,500 atm Tính áp suất tổng khi cân bằng được thiết lập lại

23 (EX-15-12A) If 0.150 mol H2(g) and 0.200 mol I2(g) are introduced into a 15.0 L flask at

445 °C and allowed to come to equilibrium, how many moles of HI(g) will be present?

H2(k) + I2(k)  2 HI(k); KC = 50.2 at 445 °C Hằng số cân bằng KC của phản ứng sau là 50,2 ở 445 oC: H2(k) + I2(k)  2 HI(k)

Nếu có 0,150 mol H2(k) và 0,200 mol I2(k) ở 445 oC trong một bình dung tích là 15,0 lít thì khi đạt đến cân bằng, số mol HI là bao nhiêu?

24 (EX-15-12B) A 0.0240 mol sample of N2O4(g) is allowed to come to equilibrium with in

a 0.372 L flask at 25 °C

N2O4(g)  2 NO2(g); KC = 4.61×10–3 at 25 oC (a) Calculate the amount of N2O4 present at equilibrium

(b) Suppose this equilibrium mixture is transferred to a 10.0 L flask Will the equilibrium amount of increase or decrease? Explain Calculate the number of moles of in the new equilibrium condition

Cho 0,0240 mol N2O4(k) vào trong bình có dung tích 0,372 lít ở 25 oC để đạt trạng thái cân bằng theo phương trình sau: N2O4(k)  2 NO2(k) có KC = 4,61×10–3 ở 25 oC

a Tính số mol N2O4 tại thời điểm cân bằng

30

b Khi tăng thể tích bình từ 0,372 lít lên đến 10,0 lít thì lượng N2O4 tăng hay giảm Giải thích Tính số mol N2O4 tại thời điểm cân bằng mới

25 (EX-15-13A) Excess Ag(s) is added to 1.20 M Fe3+(aq) Given that

Ag+(aq) + Fe2+(aq)  Ag(s) + Fe3+(aq); KC = 2.98

What are the equilibrium concentrations of the species in solution?

Một lượng dư Ag(r) được thêm vào dung dịch Fe3+ có nồng độ 1,20 M

Cho biết phản ứng: Ag+(dd) + Fe2+(dd)  Ag(r)+ Fe3+(dd) có KC = 2,98 Tính nồng độ các chất trong dung dịch tại trạng thái cân bằng

26 (EX-15-13B) A solution is prepared with [V3+] = [Cr2+] = 0.0100 M and [V2+] = [Cr3+] = 0.150 M The following reaction occurs

V3+(aq) + Cr2+(aq)  V2+(aq) + Cr3+(aq); KC = 7.2×102

What are the ion concentrations when equilibrium is established? [Hint: The algebra can be greatly simplified by extracting the square root of both sides of an equation at the appropriate point.]

b) Zn(s) + 2Ag+(aq) ⇌ Zn2+(aq) + 2 Ag(s)

c) Mg(OH)2(s) + CO32–(aq) ⇌ MgCO3(s) + 2 OH–(aq)

Viết biểu thức tính hằng số cân bằng Kc của các phản ứng sau:

31

cho biết (ở 298 K):

2 NO(k) ⇌ N2(k) + O2(k) ; Kc = 2,1×1030

NO(k) + ½ Br2(k) ⇌ NOBr(k) ; Kc = 1,4

30 (E21) Write the equilibrium constant expression for the following reaction

Fe(OH)3 + 3 H+(aq) ⇌ Fe3+(aq) + 3 H2O(l) ; K = 9.1×103and compute the equilibrium concentration for Fe3+ at pH = 7 (i.e., [𝐻 ] = 1.0×10–7) Viết biểu thức tính hằng số cân bằng cho phản ứng sau :

Fe(OH)3 + 3 H+(dd) ⇌ Fe3+(dd) + 3 H2O(l) ; K = 9,1×103

Tính nồng độ của ion Fe3+ ở trạng thái cân bằng trong môi trường có pH = 7 (vd., [𝐻 ] = 1,0×10–7)

31 (E23) Equilibrium is established at 1000 K, where KC = 281 for the reaction 2 SO2(g) +

O2(g) ⇌ 2 SO3(g) The equilibrium amount of O2 in a 0.185 L flask is 0.00247 mol What

is the ratio of [SO2] to [SO3] in this equilibrium mixture

Trạng thái cân bằng được thiết lập ở 1000 K, với Kc = 281 cho phản ứng 2 SO2(k) + O2(k)

⇌ 2 SO3(k) Số mol O2 ở trạng thái cân bằng trong bình 0,185 L là 0,00247 mol Tính tỉ lệ [SO2]/[SO3] của hỗn hợp cân bằng này

32 (E27) An equilibrium mixture at 1000 K contains 0.276 mol H2, 0.276 mol CO2, 0.224 mol CO and 0.224 mol H2O

CO2(g) + H2(g) ⇌ CO(g) + H2O(g) (a) Show that for this reaction, KC is independent of the reaction volume,V

(b) Determine the value of KC and KP

Một hỗn hợp ở trạng thái cân bằng ở 1000 K chứa 0,276 mol H2, 0,276 mol CO2, 0,224 mol CO và 0,224 mol H2O

CO2(k) + H2(k) ⇌ CO(k) + H2O(k) a) Chứng minh rằng trong phản ứng trên, Kc không phụ thuộc vào thể tích của bình phản ứng, V

b) Xác định giá trị Kc và Kp

33 (E31) In the reaction 2 SO2(g) + O2(g) ⇌ 2 SO3(g), 0.455 mol SO2, 0.183 mol O2, and 0.568 mol SO3 are introduced simultaneously into a 1.90 Lvessel at 1000 K

(a) If Kc = 2.8×102, is this mixture at equilibrium?

(b) If not, in which direction will a net change occur?

Trong phản ứng 2 SO2(k) + O2(k) ⇌ 2 SO3(k), 0,455 mol SO2, 0,183 mol O2, và 0,568 mol

SO3 được cho đồng thời vào bình phản ứng 1,90 L ở 1000 K

a) Nếu Kc = 2,8×102, hỗn hợp này có đang ở trạng thái cân bằng chưa?

b) Nếu chưa, cân bằng sẽ dịch chuyển theo chiều nào?

34 (E35) Starting with 0.3500 mol CO(g) and 0.05500 mol COCl2(g) in a 3.050 L flask at 668

K, how many moles of Cl2(g) will be present at equilibrium?

CO(g) + Cl2(g) ⇌ COCl2(g) ; Kc = 1,2×103 ở 668 K Cho một hỗn hợp ban đầu có chứa 0,3500 mol CO(k), 0,05500 mol COCl2(k) trong bình phản ứng 3,050 L ở 668 K Tính số mol của Cl2(k) ở trạng thái cân bằng

32

CO(k) + Cl2(k) ⇌ COCl2(k) ; Kc = 1,2×103 ở 668 K

35 (E37) Equilibrium is established in a 2.50 L flask at 250 for the reaction

PCl5(g) ⇌ PCl3(g) + Cl2(g) ; Kc = 3.8×10–2

How many moles of PCl5, PCl3 and Cl2 are present at equilibrium, if

(a) 0.550 mol each of and are initially introduced into the flask?

(b) 0.610 mol alone is introduced into the flask?

Cân bằng được thiết lập trong một bình 2,5 L ở 250 °C cho phản ứng sau

PCl5(k) ⇌ PCl3(k) + Cl2(k) ; Kc = 3,8×10–2

Tính số mol của PCl5, PCl3 và Cl2 ở trạng thái cân bằng nếu

a) Cho 0,550 mol PCl5 và 0,550 PCl3 vào bình phản ứng

b) Chỉ cho 0,610 mol PCl5 vào bình phản ứng

36 (E57) Explain how each of the following affects the amount H2 of present in an equilibrium mixture in the reaction 3 Fe(s) + 4 H2O(g) ⇌ Fe3O4(s) + 4 H2(g); ∆rH° = –150

kJ mol–1

(a) Raising the temperature of the mixture

(b) Introducing more

(c) Doubling the volume of the container holding the mixture

(d) Adding an appropriate catalyst

Giải thích sự ảnh hưởng của các yếu tố sau đến sự hình thành khí H2 trong một hỗn hợp

ở trạng thái cân bằng trong phản ứng sau:

3 Fe(r) + 4 H2O(k) ⇌ Fe3O4(r) + 4 H2(k) ; ∆rH° = –150 kJ mol–1

a) Tăng nhiệt độ của hỗn hợp

b) Thêm H2O ở thể tích không đổi

c) Tăng thể tích của bình chứa lên hai lần

d) Thêm một xúc tác thích hợp

37 (E76) Asample of air with a mole ratio N2 to O2 of 79 : 21 is heated to 2500 K When equilibrium is established in a closed container with air initially at 1.00 atm, the mole percent of NO is found to be 1.8% Calculate Kp for the reaction

N2(g) + O2(g) ⇌ 2 NO(g) Một mẫu không khí với tỉ lệ mol N2 : O2 là 79 : 21 được nung nóng đến 2500 K Khi cân bằng được thiết lập trong một bình kín với hỗn hợp khí ban đầu và áp suất 1,00 atm, phần trăm mol NO thu được là 1,8% Tính hằng số cân bằng Kp của phản ứng

N2(k) + O2(k) ⇌ 2 NO(k)

38 (E81) Nitrogen dioxide obtained as a cylinder gas is always a mixture of NO2(g) and

N2O4(g) A 5.00 g sample obtained from such a cylinder is sealed in a 0.500 L flask at

298 K What is the mole fraction of NO2 in this mixture?

N2O4(g) ⇌ 2 NO2(g) ; Kc = 4.61×10–3Nitrogen dioxide thu được từ khí của xi lanh luôn ở dạng hỗn hợp NO2(k) và N2O4(k) Một mẫu 5,00 g khí thu được từ xi lanh được cho vào bình đóng kín ở 298 K Tính phân mol

33

của khí NO2 trong hỗn hợp này

N2O4(k) ⇌ 2 NO2(k) ; Kc = 4,61×10–3

39 (E75) Starting with SO3(g) at 1.00 atm, what will be the total pressure when equilibrium

is reached in the following reaction at 700 K?

2 SO3(g) ⇌ 2 SO2(g) + O2(g) ; Kp = 1,6×10–5

Bắt đầu phản ứng với SO3(k) ở 1,00 atm Tính áp suất toàn phần khi trạng thái cân bằng được thiết lập cho phản ứng sau ở 700 K?

2 SO3(k) ⇌ 2 SO2(k) + O2(k) ; Kp = 1,6×10–5

40 (E78) The decomposition of salicylic acid to phenol and carbon dioxide was carried out

at 200.0 °C, a temperature at which the reactant and products are all gaseous A 0.300

g sample of salicylic acid was introduced into a 50.0 mLreaction vessel, and equilibrium was established The equilibrium mixture was rapidly cooled to condense salicylic acid and phenol as solids; the CO2(g) was collected over mercury and its volume was measured at 20.0 °C and 730 mmHg In two identical experiments, the volumes of

CO2(g) obtained were 48.2 and 48.5 mL, respectively Calculate KP for this reaction

Quá trình phân hủy acid salicylic thành phenol và CO2 được thực hiện ở 200,0 °C, ở nhiệt

độ này, toàn bộ tác chất và sản phẩm đều ở dạng khí Một mẫu 0,300 g acid salicylic được cho vào bình phản ứng 50,0 mL và cân bằng được thiết lập Hôn hợp cân bằng sau đó được làm lạnh nhanh để ngưng tụ acid salicylic và phenol dạng rắn Khí CO2được thu lại và thể tích của nó được đo ở 20,0 °C và 730 mmHg Trong hai thí nghiệm lập lại, thể tích CO2 thu được lần lượt là 48,2 và 48,5 mL Tính hằng số cân bằng Kp cho phản ứng này, cho áp suất trong khí quyển

41 (E91) Recall the formation of methanol from synthesis gas, the reversible reaction at the heart of a process with great potential for the future production of automotive fuels (page 663)

CO(g) + 2 H2(g) ⇌ CH3OH(g) ; Kc = 14.5 ở 483 K

Aparticular synthesis gas consisting of 35.0 mole percent CO(g) and 65.0 mole percent

H2(g) at a total pressure of 100.0 atm at 483 K is allowed to come to equilibrium Determine the partial pressure of CH3OH(g) in the equilibrium mixture

Methanol có thể được tổng hợp từ hỗn hợp khí CO và H2, được gọi là khí tổng hợp Phản ứng thuận nghịch này có nhiều tiềm năng ứng dụng trong việc sản xuất nhiên liệu cho động cơ ôtô

CO(k) + 2 H2(k) ⇌ CH3OH(k) ; Kc = 14,5 ở 483 K

34

Một hỗn khí tổng hợp cụ thể chứa 35 % mol CO(k) và 65 % mol H2(k) ở áp suất toàn phần 100,0 atm và 483 K được thiết lập trạng thái cân bằng Xác định áp suất riêng phần của CH3OH(k) trong hỗn hợp ở trạng thái cân bằng

42 (E86) A solution is prepared having these initial concentration [Fe3+] = [Hg22+] = 0.5000 M; [Fe2+] = [Hg2+] = 0.03000 M

2 Fe3+(aq) + Hg22+(aq) ⇌ 2 Fe2+(aq) + 2 Hg2+(aq) ; Kc = 9.14×10–6 What will be the ion concentrations at equilibrium?

Một dung dịch được chuẩn bị có chứa nồng độ các ion ban đầu là [Fe3+] = [Hg22+] = 0,5000 M; [Fe2+] = [Hg2+] = 0,03000 M

2 Fe3+(dd) + Hg22+(dd) ⇌ 2 Fe2+(dd) + 2 Hg2+(dd) ; Kc = 9,14×10–6

Tính nồng độ các ion ở trạng thái cân bằng

43 (E85) Amixture of H2S and CH4 in the mole ratio 2: 1 was brought to equilibrium at 700

°C and a total pressure of 1 atm On analysis, the equilibrium mixture was found to contain 9.54×10–3 mol H2S The present CS2(g) at equilibrium was converted successively to H2SO4 and then to BaSO4; 1.42×10–3 mol BaSO4 was obtained Use these data to determine KP at 700 °C for the reaction

2 H2S(g) + CH4(g) ⇌ CS2(g) + 4 H2(g) ; Kp = ? at 700 °C Một hỗn hợp H2S và CH4 với tỉ lệ mol 2:1 được thiết lập trạng thái cân bằng ở 700 °C và

áp suất toàn phần là 1 atm Dự trên phân tích, hỗn hợp ở trạng thái cân bằng chứa 9,54×10–3 mol H2S CS2 thu được ở trạng thái cân bằng được chuyển hóa hoàn toàn thành H2SO4 và sau đó là BaSO4, thu được 1,42×10–3 mol BaSO4 Sử dụng các dữ liệu trên để tính hằng số cân bằng Kp của phản ứng ở 700 °C Giả sử áp suất được thể hiện trong khí quyển

2 H2S(k) + CH4(k) ⇌ CS2(k) + 4 H2(k) ; Kp = ? ở 700 °C

44 (E98–11th) For a reaction of the form A + B ⇌ C + D, andstarting from an initial reaction mixture containing equal amounts of A and B, show that (a) 99.999% of the reactants are consumed if K = 1010 and (b) 99.999% of the reactants remain if K = 10–10 Cho một phản ứng dưới dạng A + B ⇌ C + D, và bắt đầu phản ứng với hỗn hợp chứa cùng số mol A và B Chứng minh rằng ở trạng thái cân bằng:

a) 99,999% tác chất được tiêu thụ, nếu K = 1010

b) 99,999% tác chất còn lại nếu K = 10–10

45 (E92) A classic experiment in equilibrium studies dating from 1862 involved the reaction in solution of ethanol (C2H5OH) and acetic acid (CH3COOH) to produce ethyl acetate and water

C2H5OH + CH3COOH ⇌ CH3COOC2H5 + H2O The reaction can be followed by analyzing the equilibrium mixture for its acetic acid content

2 CH3COOH(aq) + Ba(OH)2(aq) ⇌ Ba(CH3COO)2(aq) + 2 H2O(l)

35

In one experiment, a mixture of 1.000 mol acetic acid and 0.5000 mol ethanol is brought to equilibrium Asample containing exactly one-hundredth of the equilibrium mixture requires 28.85 mL 0.1000 M Ba(OH)2 for its titration Calculate the equilibrium Một trong những thí nghiệm cổ điển trong nghiên cứu cân bằng là phản ứng trong dung dịch giữa ethanol (C2H5OH) và acid acetic (CH3COOH) để tạo thành etyl acetate (CH3COOC2H5) và nước C2H5OH + CH3COOH ⇌ CH3COOC2H5 + H2O

Phản ứng có thể được theo dõi bằng phân tích lượng acid trong hỗn hợp ở trạng thái cân bằng

2 CH3COOH(dd) + Ba(OH)2(dd) ⇌ Ba(CH3COO)2(dd) + 2 H2O(l) Trong một thí nghiệm, một hỗn hợp 1,000 mol acid acetic và 0,500 mol ethannol được cho phản ứng đến trạng thái cân bằng Một mẫu chứa chính xác một phần trăm hỗn hợp cân bằng cần 8,25 mL dung chị Ba(OH)2 0,1000 M để chuẩn độ Tính hằng số cân bằng Kc của phản ứng giữa ethanol và acid acetic dựa trên thí nghiệm này

46 (E97) In organic synthesis many reactions produce very little yield, that is K << 1 Consider the following hypothetical reaction: A(dd) + B(dd) ⇌ C(dd), K = 1×10–2 We can extract product, C, from the aqueous layer by adding an organic layer in which C(aq) ⇌ C(or), K = 15 Given initial concentrations of [A] = 0.1 M, [B] = 0.1 M and [C] = 0.1 M, calculate how much C will be found in the organic layer If the organic layer was not present, how much C would be produced?

Trong tổng hợp hữu cơ, nhiều phản ứng có hiệu suất rất thấp, K << 1 Cho phản ứng giả thiết sau : A(dd) + B(dd) ⇌ C(dd), K = 1×10–2 Chúng ta có thể trích sản phẩn C trong pha nước sang pha hữu cơ theo phương trình C(dd) ⇌ C(hc), K = 15 Cho nồng độ ban đầu của [A] = 0,1 M, [B] = 0,1 M và [C] = 0,1 M Tính số lượng sản phẩm C thu được trong pha hữu cơ Nếu không có pha hữu cơ trong hệ phản ứng, số lượng sản phẩm C thu được là bao nhiêu?

36

CHAPTER 5 ACIDS-BASE / CHƯƠNG 5 CÂN BẰNG ACID – BAZƠ

1 (EX 16-1A) A For each of the following reactions, identify the acids and bases in both the forward and reverse directions

Chỉ ra các acid và base theo cả hai chiều thuận và nghịch trong các cân bằng dưới đây:

Viết 4 phương trình minh hoạ tính acid, base và lưỡng tính acid-base (amphiprotic) lần lượt của các chất sau: HNO2, PO43–, HCO3–

3 (EX 16-2A) Students found that a yogurt sample had a pH of 2.85 What are the [H+] and [OH–] of the yogurt?

Một số sinh viên đo được pH của một mẫu sữa chua cho kết quả 2,85 Tính nồng độ các ion H+ và OH– có trong mẫu sữa chua trên

4 (EX 16-2B) The pH of a solution of HCl in water is found to be 2.50 What volume of water would you add to 1.00 L of this solution to raise the pH to 3.10

pH của một dung dịch HCl trong nước là 2,50, tính lượng nước cần thiết phải thêm vào 1,00 L dung dịch trên để pH tăng lên 3,10

5 (EX 16-3A) 0.0025 M solution of HI(aq) hasCalculate and the pH of the solution

Biết rằng dung dịch HI(aq) 0,0025M có nồng độ [H3O+] = 0,0025 M, tính nồng độ các ion

I–, OH– và pH của dung dịch trên

6 (EX 16-3B) If 535 mLof gaseous HCl, at and 747 mmHg, is dissolved in enough water to prepare 625 mL of solution, what is the pH of this solution?

Hòa tan 535 mL khí HCl (ở điều kiện 26,5 oC và 747 mmHg) vào lượng nước vừa đủ để tạo thành 625mL dung dịch Tính pH của dung dịch trên

7 (EX 16-4A) Milk of magnesia is a saturated solution of Its solubility is 9.63 mg Mg(OH)2/100.0 mLsolution at 20 oC What is the pH of saturated at Mg(OH)2 at 20 oC

Sữa magnesia (một loại thuốc nhuận tràng) là một dung dịch bão hoà của Mg(OH)2 Biết rằng dung dịch này có độ tan 9,63 mg Mg(OH)2/100.0 mL dung dịch (ở 20 oC), tính pH của sữa magnesia ở 20 oC

8 (EX 16-4B) Calculate the pH of an aqueous solution that is 3.00% KOH, by mass, and has a density of 1.0242g/mL

Tính pH của một dung dịch nước chứa 3,00% KOH (theo khối lượng) và có tỷ trọng 1,0242 g/mL

9 (EX 16-5A) Hypochlorous acid, HOCl, is used in water treatment and as a disinfectant in swimming pools A0.150 M solution of HOCl has a pH of 4.18 Determine for hypochlorous acid

Acid HOCl được sử dụng trong xử lý nước và tẩy uế cho hồ bơi Biết rằng dung dịch HOCl

37

0,150 M có pH = 4,18, xác định Ka của HOCl

10 (EX 16-5B) The much-abused drug cocaine is an alkaloid Alkaloids are noted for their bitter taste, an indication of their basic properties Cocaine is soluble in water to the extent of solution, and a saturated solution has a What is the value of for cocaine?

Cocain (chiết xuất từ là coca, là một loại ma tuý bị lạm dụng nhiều nhất hiện nay và bị cấm tang trữ, mua bán, vận chuyển, sử dụng trái phép trên thế giới do gây nghiện và hoang tưởng) là một alkaloid có vị đắng đặc trưng Biết rằng cocain, C17H21O4N, có độ tan lên đến 0,17 g/ 100 mL dung dịch và dung dịch cocain bão hoà có pH= 10,8, tính Kbcủa cocain

C17H21O4N + H2O = C17H21O4NH+ + OH– Kb = ?

C17H21O4N + H2O = C17H21O4NH+ + OH– Kb = ?

11 (EX 16-6A) Substituting halogen atoms for hydrogen atoms bound to carbon increases the strength of carboxylic acids Show that the pH of 0.100 M CH2FCOOH, fluoroacetic acid, is lower than that calculated in Example 16-6 for 0.100 M

CH2FCOOH + H2O = H3O+ + CH2FCOO– Ka = 2,6×10–3

Thay thế nguyên tử hydrogen (nối với nguyên tử C trong phân tử acid carboxylic,

CH3COOH) bằng nguyên tử halogen sẽ làm tăng độ mạnh của acid carboxylic Bằng các tính toán, hãy chứng minh rằng pH của dung dịch fluoroacetic acid CH2FCOOH 0,100 M thấp hơn của dung dịch CH3COOH 0,100M (có pH = 2,89 xem ví dụ 16-6 trang 713)

CH2FCOOH + H2O = H3O+ + CH2FCOO– Ka = 2,6×10–3

12 (EX 16-6B) Acetylsalicylic acid, is the active component in aspirin This acid is the cause

of the stomach pset some people get when taking aspirin Two extra-strength aspirin tablets, each containing 500 mg of acetylsalicylic acid, are dissolved in 325 mLof water What is the pH of this solution? HC9H7O4 + H2O = H3O+ + C9H7O4– Ka = 3,3×10–4

Acid acetylsalicylic, HC9H7O4, là hoạt chất chính trong thuốc aspirin (thuốc giảm đau, hạ sốt, chống viêm) Tuy nhiên acid acetylsalicylic có tác dụng phụ gây viêm loét dạ dày (nên thường được thay thế bằng paracetamol) Hoà tan 2 viên aspirin loại mạnh (extra), mỗi viên chứa 500 mg acid acetylsalicylic vào 325 mL nước Tính pH của dung dịch trên

HC9H7O4 + H2O = H3O+ + C9H7O4– Ka = 3,3×10–4

13 (EX 16–7A) What is the pH of 0.015 M CH2FCOOH(aq)?

CH2FCOOH + H2O = H3O+ + CH2FCOO– Ka = 2,6×10–3 Tính pH của dung dịch 0,015 M CH2FCOOH(aq)?

14 (EX 16-7B) Piperidine is a base found in small amounts in black pepper What is the pH of

315 mL of an aqueous solution containing 114 mg piperidine?

C5H11N + H2O = C5H11NH+ + OH– Kb = 1.6×10–3 Piperidine, C5H10NH là một base được tìm thấy trong tiêu đen (có hàm lượng nhỏ), tính

pH của 315 mL dung dịch nước chứa 114 mg piperidine

38

15 (EX 16-8A) An 0.0284 M aqueous solution of lactic acid, a carboxylic acid that accumulates in the blood and muscles during physical activity, is found to be 6.7% ionized Determine for lactic acid

CH3CH(OH)COOH + H2O = H3O+ + CH3CH(OH)COO– Ka = ? Lactic acid là một loại carboxylic acid hình thành và tích tụ trong máu và cơ bắp người khi vận động cường độ cao và có nồng độ khoảng 0,0284 M Xác định Ka của acid lactic biết rằng độ ion hoá của acid này là 6,7%

16 (EX 16-9A) Malonic acid, is a diprotic acid used in the manufacture of barbiturates

HOOCCH2COOH + H2O = H3O+ + HOOCCH2COO– Ka1 = 1.4×10–3

HOOCCH2COO– + H2O = H3O+ + –OOCCH2COO– Ka2 = 2.0×10–6 Calculate and in a 1.00 M solution of malonic acid

(một loại thuốc ngủ có độc tính thuộc nhóm B gây tác dụng phụ co giật, mê sảng, loạn thần và ít được dùng) Tính [H3O+], [HOOCCH2COO–] và [–OOCCH2COO–] có trong dung dịch acid malonic 1,00M

17 (EX 16-9B) Oxalic acid, found in the leaves of rhubarb and other plants, is a diprotic acid

18 (EX 16-10) A Calculate [H3O+], [HSO4–] and [SO42–] in 0.20 M H2SO4

B Calculate [H3O+], [HSO4–] and [SO42–] in 0.020 M H2SO4 [Hint: Is the assumption that [HSO4–] = [H3O+] valid?]

Tính [H3O+], [HSO4–] và [SO42–] trong dung dịch H2SO4 nồng độ 0,20 M và 0,020 M

Gợi ý: giả thiết [H3O+] = [HSO4–] đúng hay sai trong các trường hợp này?

19 (EX 16-11A) Predict whether each of the following 1.0 M solutions is acidic, basic, or pH neutral: (a) CH3NH3+NO3– (aq), (b) NaI(aq); (c) NaNO2(aq)

Hãy dự đoán về tính acid, base hay trung tính của các dung dịch có nồng độ 1,0M sau (a)

CH3NH3+NO3– (aq), (b) NaI(aq); (c) NaNO2(aq)

20 (EX 16-11B) An aqueous solution containing H2PO4– has a pH of about 4.7 Write equations for two reactions of H2PO4– with water, and explain which reaction occurs to the greater extent

Một dung dịch chứa H2PO4– có pH khoảng 4,7 Viết các phương trình cho hai phản ứng của H2PO4– với nước, giải thích phản ứng nào xảy ra mạnh hơn

39

21 (EX 16-12A) The organic bases cocaine and codeine react with hydrochloric acid to form salts (similar to the formation of by the reaction of and HCl) If solutions of the following salts have the same molarity, which solution would have the higher pH: cocaine hydrochloride, or codeine hydrochloride,

Các base hữu cơ cocain (pKb = 8,41) và codeine (pKb = 7,95) phản ứng với acid HCl tạo thành muối (tương tự như phản ứng giữa base NH3 và acid HCl tạo thành muối NH4Cl) Giả thiết các dung dịch muối cocain hydrochloride, C17H21O4NH+Cl– và codeine hydrochloride C18H21ClO3NH+Cl– có cùng nồng độ, cho biết dung dịch nào có pH cao hơn ?

22 (EX 16-12B) Predict whether the solution is acidic, basic, or neutral; and explain the basis

Một dung dịch NaCN có pH = 10,38 Tính [CN–] có trong dung dịch trên

25 (EX 16-14) Explain which is the stronger acid [Hint: Draw plausible Lewis structures] Chỉ ra acid mạnh nhất trong các cặp acid sau Giải thích Gợi ý: Vẽ và dựa vào trúc Lewis của các acid

a (HNO3, HClO4), (CH2FCOOH, CH2BrCOOH),

b (H3PO4, H2SO3), (CCl3CH2COOH, CCl2FCH2COOH)

26 (EX 16-15) Identify the Lewis acids and bases in these reactions

Xác định các acid và base Lewis trong các phản ứng sau:

31 (EX 17-1B) How many drops of 12 M HCl would you add to 1.00 L of CH3COOH 0.100 M

to make [CH3COO–] = 1.0×10–4 M Assume that 1 drop = 0.05 mL and that the volume of solution remains 1.00 L after the 12 M HCl is diluted [Hint: What must be the [H3O+] in the solution?

Cần thêm bao nhiêu giọt HCl 12 M vào 1,00 L dung dịch CH3COOH 0,100 M để có