Tính biến thiên entanpi, biến thiên entropi, biến thiên năng lượng tự do Gibbs và hằng số cân bằng K của phản ứng tổng hợp amoniac từ nitơ và hiđro ở điều kiện nhiệt độ và áp suất trên.
Trang 150 Bài tập Hóa học Điện li – Phần 3
Bài 21:
Cho hằng số khí R = 8,314 J.mol–1.K–1 Ở áp suất tiêu chuẩn P0 = 1,000 bar = 1,000.105 Pa, nhiệt độ
298 K, ta có các dữ kiện nhiệt động học:
Biến thiên entanpi hình thành ΔH (kJ.mol )0f -1 0 0 - 45,9
Biến thiên entanpi phân li liên kết 0
b
ΔH (kJ.mol–1) 945 466 159 436
1 Tính biến thiên entanpi, biến thiên entropi, biến thiên năng lượng tự do Gibbs và hằng số cân bằng K của
phản ứng tổng hợp amoniac từ nitơ và hiđro ở điều kiện nhiệt độ và áp suất trên
2 Trong thực tế sản xuất, phản ứng tổng hợp amoniac được thực hiện ở nhiệt độ cao
a) Chấp nhận gần đúng việc bỏ qua sự phụ thuộc nhiệt độ của ∆H và ∆S, hãy tính hằng số cân bằng K của phản ứng ở T = 773 K
b) Nhận xét về hướng ưu tiên của phản ứng ở 298 K và 773 K Giải thích tại sao lại tiến hành tổng hợp NH3
ở nhiệt độ cao Để tăng hiệu suất tổng hợp amoniac trong công nghiệp, có thể đưa ra biện pháp gì? Giải thích
3 Tính biến thiên entanpi phân li liên kết ΔH0bcủa một liên kết N-H trong phân tử amoniac
4 Tính biến thiên entanpi hình thành tiêu chuẩn ΔH0f của gốc ·NH2 Cho:
2
0 b(H-NH )
ΔH = 380 kJ.mol-1
Bài 22:
1 Thực nghiệm cho biết năng lượng liên kết, kí hiệu là E, (theo kJ.mol-1) của một số liên kết như sau:
Liên kết O-H (ancol) C=O (RCHO) C-H (ankan) C-C (ankan)
E 437,6 705,2 412,6 331,5 Liên kết C-O (ancol) C-C (RCHO) C-H (RCHO) H-H
E 332,8 350,3 415,5 430,5 a) Tính nhiệt phản ứng (H0pư) của phản ứng: CH2(CHO)2 + 2H2 CH2(CH2OH)2 (1)
b) H0pư tính được ở trên liên hệ như thế nào với độ bền của liên kết hóa học trong chất tham gia và sản phẩm của phản ứng (1)?
Bài 23:
Cho phản ứng: CuCO3 (rắn) € CuO (rắn) + CO2 (khí) (2)
Thực nghiệm cho biết liên hệ giữa nhiệt độ T (theo Kenvin) với hằng số cân bằng hóa học Kp như sau:
T (K) 400 500 600
Kp 2,10.10-3 1,51.10-1 2,61 a) Không cần tính, hãy chỉ rõ ảnh hưởng của nhiệt độ T đến cân bằng hóa học của phản ứng (2)
b) Tính nhiệt phản ứng (H0pư) và biến thiên năng lượng tự do Gipxơ tiêu chuẩn (G0pư) của phản ứng (2) Hãy nhận xét sự biến thiên theo nhiệt độ của H0pư và G0pư
Bài 24:
Thả một viên nước đá có khối lượng 20 gam ở -25 oC vào 200 ml rượu Vodka-Hà Nội 39,5o
(giả thiết chỉ chứa nước và rượu) để ở nhiệt độ 25 oC Tính biến thiên entropi của quá trình thả viên nước đá vào rượu trên đến khi hệ đạt cân bằng Coi hệ được xét là cô lập
Cho: R = 8,314 J.mol-1.K-1; khối lượng riêng của nước là 1g.ml-1 và của rượu là 0,8 g.ml-1
; nhiệt dung đẳng áp của nước đá là 37,66 J.mol-1.K-1, của nước lỏng là 75,31 J.mol-1
.K-1 và của rượu là 113,00 J.mol-1
.K-1 Nhiệt nóng chảy của nước đá là 6,009 kJ.mol-1
Bài 25:
Trang 2
Cham
k NO O
O N
Nhanh k
k O N NO
2 2 2
2 2
1 1 2 2 2
, 2
1.- Xác định biểu thức của định luật tốc độ:
NO O
NO k dt
NO d
và tính k theo các ki (i = 1,-1, 2)
2.- Biết : trong hỗn hợp chất đầu n(O2) : n(NO) = 1:2; chứng minh:
P O2 P tq 2/3P0tq
3.- Có thể viết định luật tốc độ của (*) như sau:
2 2 3 2
O NO k dt
O d
O k dt
O d
2 ' 3
2
k3 và k3’
4.- Chứng minh rằng :
' 3 2 0 2 2 2
2 1 1
5.- Khi NO : O2 2:1, đã thu được một số kết quả sau đây ở 298K:
Chứng minh rằng các kết quả này phù hợp với định luật tốc độ nói ở câu 3
Bài 26:
Trong số các cacbonyl halogenua COX2 người ta chỉ điều chế được 3 chất: cacbonyl florua COF2, cacbonyl clorua COCl2 và cacbonyl bromua COBr2
1 Vì sao không có hợp chất cacbonyl iođua COI2?
2 So sánh góc liên kết ở các phân tử cacbonyl halogenua đã biết
3 So sánh nhiệt tạo thành tiêu chuẩn Htth của COF2 (khí) và COCl2 (khí)
4 Sục khí COCl2 từ từ qua dung dịch NaOH ở nhiệt độ thường Viết phương trình phản ứng xảy ra (nếu có)
Bài 27:
Diliti, một chất thiết yếu cho hệ thống đẩy của tàu không gian “Enterprise”, là một tiểu phân thực sự
đã biết (dù nó không thể hiện mọi tính chất mà Roddenberry và cộng sự đã gán cho nó!) Diliti được tạo thành do sự kết nối hai nguyên tử liti ở pha khí
Li(k) + Li(k) → Li2(k) (1)
a) Entanpi tạo thành của diliti khó có thể đo được trực tiếp Tuy nhiên đã biết được các tham số nhiệt
hoá học sau đây:
∆Ho
f(Li(k)) = 159,4kJ.mol-1
IE(Li(k)) = 5,392eV (1eV = 96,486kJ.mol-1)
Do(Li2+(k)) = 129,8kJ.mol-1 (Do(Li2+(k)) là độ mạnh liên kết của Li2+(k))
IE(Li2+(k)) = 5,113eV
Dùng các gía trị trên, xác định ∆Ho
f(Li2(k)) và Do(Li2(k)) b) Nhà hóa học chỉ huy lò plasma xoắn trên tàu Enterprise đang thử nghiệm hoạt động của hệ
thống Ông ta nạp 122,045g liti nguyên chất vào buồng phản ứng trống Buồng phản ứng có thể tích 5,9474.105m3 và được duy trì tại nhiệt độ hoạt động là 610,25K Một thiết bị đo áp suất rất nhạy cho thấy áp suất trong buồng ổn định tại 9,462.10-4Torr (1Torr = 0,133322kPa); phân tích bằng phương pháp quang phổ của mặt trong buồng phản ứng cho thấy toàn bộ liti đã hóa hơi (Buồng phản ứng làm bằng hợp kim durani có áp suất hơi bằng không tại 610,25K) Tính áp suất riêng phần của hơi liti và diliti trong buồng phản ứng và tính Kc của phản ứng (1) tại nhiệt độ này?
Biết R = 8,31441JK-1
mol-1; MLi = 6,9410gmol-1 c) Sau đó, chuyển 265,834g liti vào buồng phản ứng trống khác giống như trên (cũng tại 610,25K) Áp
kế của buồng phản ứng này ổn định tại 1,0455.10-3Torr Tính áp suất hơi của diliti tại 610,25K?
o
Trang 3d) Gỉa thiết rằng phản ứng 2Li(k) → Li2(k) là nguồn năng lượng đẩy duy nhất cho tàu không gian
Enterprise, tính khối lượng liti tối thiểu cần mang theo làm nhiên liệu nếu tàu Enterprise phải gia tốc
từ trạng thái dừng đến vận tốc bằng nửa vận tốc ánh sang Khối lượng tổng cộng của tàu Enterprise, một tàu không gian lớn với phi hành đoàn gồm vài trăm người là 3,586.106kg (chưa kể nhiên liệu)
Để tính toán đơn giản, có thể giả thiết như sau:
Không xét hiệu ứng tương đối tính
Các buồng phản ứng có thể được duy trì lien tục tại 610,25K mà không hao tốn năng lượng
Liti rắn được nạp vào buồng phản ứng, có thể hóa hơi thành các nguyên tử liti mà cũng không
hao tốn năng lượng (đảo lại, qúa trình ngược lại cũng không phóng thích năng lượng)
Entanpi liên kết Li-Li có thể được chuyển hóa 100% thành năng lượng của tàu không gian
Lượng liti mang theo làm nhiên liệu không tính vào khối lượng thực tế của tàu Enterprise (Rõ ràng một số giả thiết trên là không hợp lý, nhưng ở đây ta không quan tâm đến điều đó Dù sao cũng chỉ là chuyện khoa học viễn tưởng)
e) Cuối cùng, hãy nhận xét về các thuận lợi hiển nhiên (hay ngược lại) của sự tạo thành diliti dùng trong
phi hành với tốc độ cận ánh sang Liệu sự tạo thành diberi Be2(k) sẽ là một phương án khác tốt hơn?
Bài 28:
Đối với phản ứng thuận nghịch pha khí 2 SO2 + O2 2 SO3:
a) Người ta cho vào bình kín thể tích không đổi 3,0 lít một hỗn hợp gồm 0,20 mol SO3 và 0,15 mol SO2 Cân bằng hóa học (cbhh) được thiết lập tại 250C và áp suất chung của hệ là 3,20 atm Hãy tính tỉ lệ oxi trong hỗn hợp cân bằng
b) Cũng ở 250C, người ta cho vào bình trên chỉ mol khí SO3 Ở trạng thái cbhh thấy có 0,105 mol O2.Tính tỉ
lệ SO3 bị phân hủy, thành phần hỗn hợp khí và áp suất chung của hệ
Bài 29:
Cho các phương trình nhiệt hóa học sau đây:
(1) 2 ClO2 (k) + O3 (k) → Cl2O7 (k) ΔH0
= - 75,7 kJ (2) O3 (k) → O 2 (k) + O (k) ΔH0 = 106,7 kJ
(3) 2 ClO3 (k) + O(k) → Cl2O7 (k) ΔH0
= - 278 kJ (4) O2 (k) → 2 O (k) ΔH0 = 498,3 kJ
k: kí hiệu chất khí
Hãy xác định nhiệt của phản ứng sau:
(5) ClO2 (k) + O(k) → ClO3 (k)
Bài 30:
Cho các dữ kiện sau:
ion hóa thứ nhất của Na 495,80 mạng lưới NaF 922,88
Nhiệt hình thành của NaF rắn : -573,60 kJ.mol-1
Nhiệt hình thành của NaCl rắn: -401,28 kJ.mol-1
Tính ái lực electron của F và Cl ; so sánh các kết quả thu được và giải thích