Hệ thống và đề xuất bài tập dùng bồi dưỡng đội tuyển dự thi Olympic sinh viên hoá học toàn quốc (Phần nhiệt động hoá học động hoá học) (Khóa luận tốt nghiệp)

Hệ thống và đề xuất bài tập dùng bồi dưỡng đội tuyển dự thi Olympic sinh viên hoá học toàn quốc (Phần nhiệt động hoá học động hoá học)Hệ thống và đề xuất bài tập dùng bồi dưỡng đội tuyển dự thi Olympic sinh viên hoá học toàn quốc (Phần nhiệt động hoá học động hoá học)Hệ thống và đề xuất bài tập dùng bồi dưỡng đội tuyển dự thi Olympic sinh viên hoá học toàn quốc (Phần nhiệt động hoá học động hoá học)Hệ thống và đề xuất bài tập dùng bồi dưỡng đội tuyển dự thi Olympic sinh viên hoá học toàn quốc (Phần nhiệt động hoá học động hoá học)Hệ thống và đề xuất bài tập dùng bồi dưỡng đội tuyển dự thi Olympic sinh viên hoá học toàn quốc (Phần nhiệt động hoá học động hoá học)Hệ thống và đề xuất bài tập dùng bồi dưỡng đội tuyển dự thi Olympic sinh viên hoá học toàn quốc (Phần nhiệt động hoá học động hoá học)Hệ thống và đề xuất bài tập dùng bồi dưỡng đội tuyển dự thi Olympic sinh viên hoá học toàn quốc (Phần nhiệt động hoá học động hoá học)Hệ thống và đề xuất bài tập dùng bồi dưỡng đội tuyển dự thi Olympic sinh viên hoá học toàn quốc (Phần nhiệt động hoá học động hoá học)Hệ thống và đề xuất bài tập dùng bồi dưỡng đội tuyển dự thi Olympic sinh viên hoá học toàn quốc (Phần nhiệt động hoá học động hoá học)

L I C

quá trình hoàn thành khóa lu n c a mình.

môn Hóa h c, khoa Khoa h c T nhiên, ng i h c Qu ng Bình, các b n

em trong th i gian v a qua.

Em xin chân thành c

Sinh viên

H Ng c Qu

L I

tài li u nào.

Sinh viên

M C L C

L

L I C

M C L C

A M U 1

1 1

2 2

3 2

4 u 2

5 2

6 2

7 2

B N I DUNG 3

TH NG LÝ THUY T 3

1.1 Nhi ng hóa h c 3

1.1.1 3

1.1.2.Nguyên lý II nhi t d ng h c 5

1.1.3.Nguyên lý III nhi ng h c 6

1.1.4 Th ng nhi ng áp 7

1.1.5 Cân b ng hoá h c 7

1.2 ng hóa h c 9

1.2.1 T c a các ph n ng hóa h c 9

1.2.2 ng h c các ph n n 10

1.2.3 ng h c các ph n ng ph c t p 13

TH NG BÀI T P 16

2.1 Bài t p nhi ng hóa h c 16

2.1.1 Tính các giá tr bi 16

2.1.2 Tính bi ng t nh chi ng ph n ng,

s chuy n d ch cân b ng hóa h c 17

2.1.3 Tính các h ng s cân b ng KP, KC 20

2.2 Bài t ng hóa h c 24

2.2.1 ng ho t hóa c a ph n ng 24

2.2.2 nh b c ph n ng 25

2.2.3 nh h ng s t k, h ng s cân b ng K c a ph n ng 27

2.2.4 nh t ph n ng hóa h c 30

XU 33

3.1 xu t bài t p nhi ng hóa h c 33

3.2 xu t bài t ng hóa h c 41

C K T LU N VÀ KI N NGH 53

1 53

2 53

3 53

55

Th i gian ph n ng

A M U

1

Công tác b ng d i tuy n d thi Olympic sinh viên là m

B i tuy n d thi Olympic sinh viên là m t cô ng vi

bi t k t qu tham d các kì thi Olympic Hóa h c qu c gia c i tuy n sinh viên d

khích l

t p chuyên sâu, n i dung gi ng d y so v i n i dung c thi Olympic Hóa h c sinh

thì nhu c u thi t y u là ph i có m t h th ng cho t t c u t o

h ng hóa h c ra tro ng các kì thi Olympic Hó a h c qu c gia b i

nh ng ng d ng quan tr ng c a nhi ng hóa h c M t khác, tài li u b ng

nhi ng hóa h c ng hóa h c) v i mong mu n góp ph n nâng cao hi u qu quá

trình b i tuy n d thi Olympic sinh viên Hóa h c toàn qu c

2

nh m b i tuy n d thi Olympic sinh viên Hóa h c toàn qu c

3

viê n toàn qu c

4

Hóa h c toàn qu c (ph n nhi ng hóa h c ng hóa h c)

- Nguyên lí I là m ng h p c nh lu t b o toàn và chuy ng:

ng khô ng t nhiên sinh ra, không t nhiên m chuy n t d ng này

Q(1)+ A(1)= Q(2)+ A(2)= Q(3)+ A(3) (Y) U(X)(U là n a h )

T ng quát:

V i h cô l p: Q = 0, A = 0 i ta nói trong h cô l p n

c b o toàn N u h nh n nhi t và nh n công thì nhi t Q và công A có giá tr

A có giá tr âm (Q < 0, A < 0)

+ Ph n nhi i.

N u quá trình có ch t khí tham gia thì s i th tích h ch y u do s

Qp = Qv

- Nhi t ph n ng là nhi c gi i phóng hay h p th

- ng liên k t c gi i phóng khi t o thành 1 mol liên k t

t các nguyên t tr ng thái cô l p t u ki n tiêu chu ng 250

ng liên k c tính b ng kJ/mol và kí hi u là Elk ng liên k t có tr s

M t s khái ni m nhi t hóa h c

- Nhi t t o thành (nhi t sinh) c a m t ch tlà nhi t c a ph n ng t o thành 1mol

- Nhi t t o thành chu n (Entanpi sinh chu n) c a m t ch t là nhi t c a ph n ng

hi u: Hs, 298o (kJ/mol)

c nhi t t o thành c a nhi u ch t và l p thành b ng

- Nhi t phân h y c a m t h p ch t là nhi t c a ph n ng phân h y 1 mol h p ch t

t b n Nhi t phân h y c a h p ch t có giá tr b ng nhi t t o thành

n.RT P

- Nhi t cháy c a m t ch t là nhi t c a ph n t cháy hoàn toàn 1mol chthành các o xit cao nh t

- Nhi t chuy n pha là hi u ng nhi t c a quá trình chuy n 1mol ch t t tr ng thái

nhi ng t , nhi t nóng ch y, nhi t hòa tan, nhi t k t tinh, nhi t chuy n d ng thù hình

nh lu t Hess

- nh lu t Hess: t c a m ph thu c vào tr u c a các

ch t ph n ng và tr ng thái cu i c a s n ph m ph n ng, khô ng ph thu c vào các giai

H qu 2: Hi u ng nhi t c a m t ph n ng b ng t ng nhi t sinh c a các s n

ph m tr ng nhi t sinh c a các ch t tham gia ph n ng

H qu 3: Hi u ng nhi t c a m t ph n ng b ng t ng nhi t cháy c a các ch t

tham gia tr ng nhi t cháy c a các ch t t o thành

1.1.2 Nguyên lý II nhi t d ng h c [4], [9], [10], [12]

- Entropi (kí hi m t tr t t c a m t ch t hay m t h Entropi càng l n h càng m t tr t t

Trong quá trình bi i tr ng thái c a h , n u có s i nhi t v i môi

ng ngoài thì cùng v i s bi n thiên entropi c a h còn có s bi n thiên entropi c a

ng ngoài Khi h nhi c g p v ng xung quanh t o thành

- Entropi chu n c a m t ch t

Giá tr entropi S c a m t ch nh áp su t 1 atm và nhi 298K (250C)

g i là entropi chu n c a ch c kí hi uS2980 (J/mol.K)

u ki n chu n: o o(sp) o(tham gia) o(C+D) o(A+B)

1.1.3 Nguyên lý III nhi ng h c [10], [16]

Entropi c a m t tinh th hoàn h o b ng không 0K.

ng m t khái ni m ái l c hóa h ái l

G

0 ht

G

thái cân b ng n i m t trong các y u t , áp su t, nhi thì cân b ng chuy n d ch theo chi u ch ng l i s

B A

nix

KP KC (RT) Kx P

* Nhi ph n ng

Nhi ng tr c ti p t i h ng s cân b ng theo bi u th c sau:

lnKT2

KT1

ng ho t hóa E, ta có th s d ng mpháp sau:

th :Logarit 2 v

n ng h c

(d ng vi phân)

ng h c(d ng tích phân)

a-x bb-x a=kt (a>b)1

b-aln

b-x aa-x b=kt (b>a)

1a-x-

1

an-1 =kt 2

n-1

-1n-1 kan-1 (thg)-1(mol/l)-(n-1)

V i t ng b c ph n ng bi u di n s ph thu c c a n vào th i gian có d

Suy ra : v

vo' = CAn

CAn '

an-1 (1.13)n

t1/2' = 2

n-1-1n-1 k a'(n-1)=const

a'(n-1) (1.14)

t1/2

t1/2' =

a'a

TH NG BÀI T P2.1 Bài t p nhi ng hóa h c

2.1.1.Tính các giá tr bi

2) Cháy trong oxy tinh khi t

c a CO 25oC và 1atm là-283kJ.mol-1 Nhi t dung mol chu n c a các ch

CPN2

2) H298o + CP

CO2

o T 298

Bài 2: M t ph n luy n k

ZnS(r) + 3

1) o c a ph n ng nhi 298K và 1350K, coi nhi t dung c a các

2) Gi thi t ZnS nguyên ch ng ZnS và không khí (20% O2 và 80% N2 theo

ng nhi t t a ra do ph n ng u ki n chu n t ng nhi t này ch dùng

cung c p nhi t t bên ngoài, bi t r ng ph n ng trên ch x y ra nhi không th p

3) Th c t trong qu ng sfalerit ngoài ZnS còn ch a SiO2 V ng % c a

Cho bi t entanpi t o thành chu n c a các ch t 25oC (kJ.mol-1):

Bi t MZn S= 97,42g.mol-1; MSiO2= 60,10g.mol-1.

(Olympic Hóa h c sinh viên toàn qu c 2005 B ng B)

Nhi nh nh t c cân b ng d ch chuy n v phía ph i là bao nhiêu?

(Trích Olympic Hóa h c sinh viên toàn qu - B ng A)

u này không th t chính xác Ho t tính khác bi t c ng v khác nhau là do s

h t nhân nguyên t c u t o nên phân t

2

H19F)

u ng v ng không quan tr ng ho c ít quang tr ng t i nhi t

nh trong hóa h c t i nhi th p M t trong

và b i, ngu n g c nguyên th y c a các ngôi sao S chuy n hóa c a deuteri trong các

nh gi a các vì sao x y ra v i nhi u qúa trình khác nhau, g sau:

d u c olà gì?

theo chi u thu n? N u gi thi t r ng bi n thiên entanpi và entropy là b ng nhau v

u ph n ng x y ra t i 20K và t i 1000K

d) Hydro phân t (v i các d ng v khác nhau) hi n di n n

nhi u so v i hydro nguyên t (và deuteri nguyên t a các vì

gi thi t t i nhi 20K:

trong b t k d ng hóa h c nào là r t nh ng s h t nhân hydro)

ii) Khi nD = nH thì d ng nào c a hydro s có nhi i nh u ki n trên?

b) Ho âm theo chi u thu b n liên k t c a HD l 2 u

c) S chuy n hóa HD thành D2 k t h p v o b n liên k t trong D2

H2+ D2

tính toán câu a) và câu c) có th o(3) = -0,18kJ.mol-1 o(3)

âm, cân b ng s d i chuy n v phía chi u thu n vì th HD s có nhi 2

, do cân b ng (3) d i theo chi u thu n, HD v n là d ng có nhi

2.1.3 Tính các h ng s cân b ng K p , K c

Bài 1: Cho cân b ng:

PCl5(k) PCl3 (k) + Cl2(k)

a Trong bình kín dung tích V(lít) có ch a m(gam) PCl5 n nhi t

th c hi n ph n ng phân ly P Cl5 t cân b ng, áp su t khí trong

t ph n ng phân ly P Cl5 t a nhi t hay thu nhi t

(Olympic Hóa h c sinh viên toàn qu c B ng C)

P1+

Ta có:

Kp=PPCl3.PCl

2

PCl5

=

2.P(1- 2)

V y

Kp=

2.P(1- 2)bài:

TTCB (0,4 x) x x

ns=0,4 x + x + x = 0,6 v y x = 0,2

x0,4= 0,5

Và Kp=

2.P(1- 2)=

(0,52 2,7)(1- 0,52) =0,9c) G i áp su t c a h t i nhi T1 là P1= 2,7 atm, s mol n1=ns=0,6 mol

Áp su t c a h t i nhi T2= 0,9T1là P2, s mol n2, v i P2=1,944atm

0,22.1,9441- 0,22 =0,081

ng thu nhi t

Bài 2: c t ng h p theo ph n ng sau:

N2(k)+ 3H2(k) 2NH3(k)a) Ch ng minh r ng nhi và áp su t nh nh, ph n mol c a NH3 là c c

i n u xu t phát t h n h p N2 và H2có t l N2 : H2 = 1: 3 theo s mol

hi u su t t ng h p NH3 cao c n th c hi n ph n ng nhi và áp su t nào? Gi i thíc h?

Cho bi t các h s nhi ng:

(Olympic Hoá h c sinh viên toàn qu c 2016 B ng A)

Vì P là áp su t chung c a h t i cân b ng P = const nên:

- Ph n ng theo chi u thu n phát nhi y mu n cân b ng chuy n

d ch theo chi u thu n (t o nhi u NH3) thì c n th c hi n ph n ng nhi th p

theo chi u thu n (t o NH3) thì c n ph i th c hi n áp su t cao

c) So =2SNH

3

0

SN2

0

3SH2

Phân tích:

Áp d ng công th c :

lgkT2

kT1

1300

1400

E = 98,230 kJ/mol

2.2.2 X nh b c ph n ng

Bài 1:M t ng th y tinh hàn kín, có g n hai s i tungsten (vonfram) cánh nhau 5mm,

ch y không khí s ch và khô t i nhi và áp su t chu n gi a hai s i này Vài phút sau khí trong ng nghi m nhu

oxit g p nhau trong b u th y tinh chân không

T các thí nghi m 25oC có các s[NO] (mol.L-1) [O2] (mol.L-1) T u (mol.L-1.s-1)

nh b c ph n ng theo O2, theo NO và b c ph n ng chung

(Trích bài t p chu n b cho kì thi Olympic Hóa H c qu c t l n th 30)

Bài 2:Phosgen là m t ch t khí r c s d ng trong chi n tranh th gi i l n th

cho khí CO tác d ng v i khí Cl2 khi có m t ánh sáng m t tr i ho c có than ho t tính làm xúc tác theo ph n ng sau:

Thay [Cl] vào bi u th c tính [COCl] ta có:

[COCl] = K2[CO] K11/2[Cl2]1/2 = K11/2K2[CO][Cl2]1/2

ta có:

v = 11/2.K2 [C l2]3/2[CO]= k[C l2]3/2[CO]

1) H ng s t c a ph n ng thu n là kt = a(s-1) N u có n mol khí CO2 trên

m c thì sau 23 giây có m t n a s mol khí CO2

tri n c a ph n ng b ng cánh chu axit

a) Sau 20 phút l y 100ml h n h p ph n ng, chu ng dung

12.10-2 =5,63mol

-1

l.phút-1

b) Sau 20 phút ti p theo t = 40 phút

1

C40

-12.10-2=5,63.40

v = k K[NO]2[O2]

v = k[NO]2[O2] v i k = k K

n (a) t a nhi t, khi nhi ng chuy n d ch sang phía làm gi m

Bài 2: Ph n ng h iodua là m t ph n ng hóa h c Trong

ph n ng này thì tr n hai dung d ch khác nhau l i v i nhau và sau m t th i gian ng n dung d ch không màu s chuy n sang xanh tím P h n ng h iodua có th ti n hành theo nhi u cách M t trong s các các h n ng gi a peroxydisunfat (VI)

và ion iodua:

Ph n ng A: S2O82-(dd) + 3 I- SO42-(dd) + I3-(dd)

Ion I3- sinh ra trong ph n ng A ph n ng ngay l p t c v i axit ascobic (C6H8O6)

có s n trong dung d t o ion I-(Ph n ng B)

Ph n ng B: C6H8O6(aq) + I3- 6H6O6(aq) + 3I-(dd) + 3 H+(aq)

Khi toàn b ng axit có trong dung d n ng h t thì ion I3-sinh ra t

ph n ng A t o ph c xanh tím v i h tinh b t có s n trong dung d ch (Ph n ng C)

Ph n ng C: I3-(aq) + h tinh b c xanh tính

y th i gian t tính t lúc lúc tr n h n h p ph n n khi t o ph c xanh

ph n ng

250C, 25,0 ml (NH4)2S2O8, 25,0 ml KI, 5,0 ml 0,020M C6H8O6, và 5,0 ml htinh b c tr n l i v i nhau v i nh ng n u khác nhau c a c (NH4)2S2O8

và KI, và th c ghi l i vào lúc xu t hi n màu xanh tím Toàn b các d ki n

1 20,5 1 41,0

=k[0,20]

x

[0,20]yk[0,10]x[0,20]y x=1

T thí nghi m 1 và 4:

1 20,5 1 41,0

=k[0,20]

x

[0,20]yk[0,20]x[0,10]y y=1

Bi u th c v n t c c a ph n ng: v=k[S2O82-][I-]

XU T CÁC3.1 xu t bài t p nhi ng hóa h c [4], [7], [13], [14]

Bài 1:Tính nhi t thoát ra khi t ng h p 9,9 kgAs2O3 1000K Cho bi t nhi t tiêu chu n

= H298,As

2 O3o

+ CPdT (1)

1000

298Sinh nhi t tiêu chu n c a As2O3 c tính t ph n ng:

= H298,As

2 O3o

+ 135+ 1,17.10-3T dT

1000

298

=-346,32.103+135 1000-298 +1,17.10-3.1 10002-2982

3

198 - 251016,95 =12550847,52 (

Jmol)

Bài 2: t cháy hoàn toàn 5,8 gam h p ch t h th khí b ng m t

nh nhi t dung nhi ng k (không k c) và nhi t sinh tiêu chu n

Hs,2980 c a X

Cho bi t: Hs,2980 c a CO2(k) và H2O(l) l t là -293,51 và -285,83 kJ.mol-1; Nhi t dung riêng c c là 4,184 J.g-1.K-1; Bi n thiên n a ph n t cháy 1 mol X 250C: U2980 =-2070,00 kJ.mol-1

Hs,2980 c a X=4 -293,51 +5 -285,83 - -215,67

= - 2387,52 (kJ.mol-1)

CaSO4.2H2O(r) CaSO4.0,5 H2O(r)+ 1,5 H2O(h)Cho bi t giá tr nhi ng c a các h p ch t (v i P = 1,00 atm):

Hsinho (kJ/mol) So(J.K-1.mol-1)

1.M ng khí N2O4 t trong m t xilanh nhi T1 = 30oC Sau khi cân b c thi t l p, áp su t chung c a h là 2,5 atm và có 32% s mol c a N2O4 bphân h y thành NO2 Tính áp su u c a N2O4 và Kp c a ph n ng phân h y

30oC

2.N u nhi v n gi 30oC n th tích c a xilanh cho t i khi áp

su t chung c a h b ng 1,5 atm Tính áp su t cân b ng c a NO2 và N2O4 u

ki n này

3.Tính ph a N2O4 phân h y tr ng thái cân b ng m i (áp

su t chung b ng 1,5 atm, nhi 30oC)

4.Cho sinh nhi t 303K c a N2O4(k) b ng 9,2 kJ/mol và c a NO2(k) b ng 33,2 kJ/mol Tính So và nhi T2 ph n ng phân h y N2O4 có h ng s cân b ng Kp

b ng 1 Coi Ho và So không ph thu c nhi

5.N u cho 0,1 mol N2O4 vào xilanh r i gi nhi T2 và áp su t cân

b ng là 1 atm thì th tích c a h khi cân b ng là bao nhiêu?

PN

2 O4=nN2 O4

nC Pc=

0,68Po1,32Po.2,5=1,288 atm

Áp su t N2O4 y b ng 1

2PNO2=0,856

2 =0,428 atm

- Áp su u c a N2O4 b ng áp su t cân b ng c a nó c ng v i áp suphân h y:

Po= 0,428 + 0,644= 1,072 atm

- V y, t l phân h y:

'=0,428.1001,072 =39,93%

0,1- y 0,1+y

2

0,12- y2Pc=1

2 Hãy tính các h ng s cân b ng KC, Kx t i 298,15K cho bi t áp su t toàn ph n

là 1atm

(Các kí hi u Kp, KC, Kx l t là h ng s cân b ng xét theo áp su t, n và theo phân s mol)

2 Hãy tính h ng s cân b ng Kp t i 25oC c a ph n ng trên

3 Hãy tính h ng s cân b ng Kp t i 40oC c a ph n ng trên gi thi t r ng c

Hovà Sokhông ph thu c nhi

4 Hãy tính áp su t toàn ph n trong bình ch a n u ph n ng phân h t cân

b ng t i 25oC B qua th tích c a NH4HS(r).

Cho bi t 0oC = 273,15K

Bài 4: Tính nhi ng c n thi nâng nhi c c t -40oC lên

450oC áp su t 1 atm Bi t nhi t nóng ch y c c 273K là 6004 J/mol, nhi t bay

c 373K là 40660 J/mol, Cp,H

2 O(r) = 35,56 J.mol-1.K-1, Cp,H

2 O(l)= 75,3 J.mol-1.K-1, Cp,H

2 O(k)=30,2 10-2T J.mol-1.K-1

PCl5(k) PCl3(k)+ Cl2(k)nhi 300oC và 1,5 atm, h n h p cân b ng ch a 35,05% Cl2 (tính theo th tích).

nh áp su t riêng c a các c u t tr ng thái cân b nh Kp c a

1 Khi h n h p g m 32,9 gam I2 và 0,82 gam H2 t cân b ng

410oC thì trong h n h p cân b ng có ch a 1,8 g I2 nh h ng s cân b ng c a

ph n ng

2 H n h p g m 1mol H2 và 1mol I2 t nóng trong bình ph n ng có th

- Áp su t t ng trong bình ph n ng

- Áp su t riêng c a I2 và HI trong h n h p cân b ng

ng

1 K C = 29,45

2 P = 2,24 atm; P I

2 = 0,301; P HI = 1,636

1 Tính nhi sau khi nén.

2 Tính s i entropy c a qúa trình này

y=4 y=1

(1,50.10-6)x(6,00.10-6)y(0,06)z

(1,50.10-6)x(6,00.10-6)y(0,03)z=

1,52.10-81,52.10-8 2

2.s-1.mol-1)

BBr3 [PBr3]=

7,10.10-81,50.10-6.6,00.10-6=7888,89(L

T2

x x=1

6,9.10-8

2,3.10-8=

0,1x.0.3y0.1x.0,1y 3=3

y y=1

V y bi u th c v n t c: v = k.[I-][S2O82-]

TT

-1

298 =ln0,11

11.10-3=2,3t t=8260,8 s

h i, thí d O2- Nh tác d ng xúc tác c a m t s enzim (E) mà các ch t này b phân

h y, thí d : 2 O2-+ 2 H+ E O2 + H2O2( )

u ph n ng ( ) 25oC v i xúc tác E là xúc tác supeoxidemutaza (SOD) Các thí nghi c ti n hành trong dung d m có pH

b ng 9,1 N u c a SOD m i thí nghi u b ng 0,200.10 6 mol.L 1 T c