SÁCH Bài Tập Hóa Học Đại Cương - Lâm Ngọc Thiềm

Chương I. Một số khái niệm chung Chương II. Hạt nhân nguyên tử Chương III. Cấu tạo nguyên tử theo quan điểm cơ học lượng tử Chương IV. Nguyên tử Hiđro Chương V. Nguyên tử nhiều electron Chương VI. Hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học Chương VII. Các khái niệm chung và thuyết VB về liên kết Ckươĩtg VIII. Thuyết MO và liên kết Chương IX. Liên kết giữa các phân tử và trong phức chất Chương X. Liên kết trong tinh thể Chượrig XI. Nguyên lý I của nhiệt động lực học Nhiệt lượng hóa học Chương XII. Nguyên lý II của nhiệt động lực học

?lBš wai|'NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIÁ: HÀ NỘI

Lời Nói Đầu

Thông thường giữa lý thuyết uò bời tâppj của một môn

học bao giờ cũng được gắn kết chặt chẽ uới nhau Để làm được

các dạng bài tập người học phải hiểu kỹ lý thuyết uù biết cách van dụng nó uào từng trường hợp cụ thể, kể cả các phép chuyển

đổi don vi tính lễn thủ thuột giải toán

Cuốn Bài tập hóa học đại cương (Hóa học lý thuyết

cơ sở) nhằm đáp ứng cúc yêu cầu này

Sách gôm 17 chương gồm hầu hết các uấn đề lý thuyết cơ

sở của hóa học uà được trình bày dưới dạng bai tập Ở mỗi

chương chúng tôi lại phân làm 3 phần nhỏ:

A Tóm tốt lý thuyết

B ` Bài tập có lời giải

Œ Bài tập chư có lời giải

Trong chương cuối cùng của sách chúng tôi trích dân

một số đề thị tuyển sinh va đáp đn của môn học này nhằm giúp cho bạn đọc dễ hình dung uề một đề thi tổng hợp uà cách giỏi quyết nó

Nội dung cuốn bài tập được biên soạn theo đúng chương

trình chuẩn đã được hội đông chuyên ngành Đại học Quốc gia

Hà Nội thông qua

Các tác giả uà Nhà xuất bởn rất mong nhận được những

ý kiến đóng góp của độc giả để lần xuất bản sau được hoòn

thiện hơn

Cac tac gia

MUC LUC

Trang

Khái niệm về thứ nguyên, đơn vị 7 Chương I Một số khái niệm chung ona Thộsl]dngiiex 18 Chương II Ý Nguyên lý I cha nhiệt động lực học Nhiệt

Bóã Q6 #6 ie-ciaGdiRWAzosgiesosbs 25

Chương THỊ Ý_ Nguyên lý 1L của nhiệt động lực họczc 45

Chương IV Í - Cân bằng hóa học.x e c 59

Chương V ý Dung dịch

Chương VI J Động hóa học

Chương VH V Điện hóa be È 139

XChương VHT Hạt nhân nguyên tỬ 161

Chương IX — Cấu tạo nguyên tử theo quan điểm cơ học

TƯỜNG VŨ, can 10820á-o„savtasclicintriaasidlgsscriatllafk 171

Chương X Nguyên tử "` S280inli8t2SiSNGEEHS 179

Chương XI — Nguyên tử nhiều electron 193 Chương XII Hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học 203

X Chương XIIT^/ Các khái niệm chung về liên kết thuyết VB 215

Chương XTVV/ Thuyết MO về liên kế 248

Chương XV Liên kết giữa các phân tử và trong phức

Chương XVI Liên kết hóa học trong tinh thể

Chương XVII Một số đề thì và hướng dẫn giải môn hóa

học lý thuy ko senenaeseaasadaassaasasanos lÌ se 297

KHAI NIEM VE THU NGUYEN, BON VI

1 Thứ nguyên Các đại lượng (vật lý) cần đo thường được

viết dưới dạng một biểu thức toán học và được biểu diễn bằng

một phương trình thứ nguyên Phương trình thứ nguyên có thể xem như một biểu thức toán và được biếu diễn bằng các đại

lượng cơ sở dưới dạng một tích số

Tất cả các thứ nguyên của những đại lượng cần đo trong cơ học đều xuất phát từ 3 đại lượng cơ sở là: Chiểu dài: L; khối

lượng: M; thời gian: T Các đại lượng này lập thành hệ L.M.T

Ví dụ thứ nguyên của tốc độ[v]= đoạn đường = L =LTT

thờigian T

⁄

Thứ én cua gia téc [a] = ————- = ——_— = LT~

HEUYSR SƯ ta] thời gian tr

Thứ nguyên của lực [F] = khối lượng x gia tée = M.L.T”

Thứ nguyên của công (năng lượng) [A] = lực x đoạn đường

=M.LT®xL=M.LẺ.T?

Như vậy thứ nguyên không chỉ rõ các đại lượng cần đo ở

một đơn vị cụ thể nào

Một đại lượng cần xác định mà ở đó các thứ nguyên của

chúng đều bị triệt tiêu sẽ dẫn tới đại lượng đó không thứ nguyên

II Don vị Khi người ta tiến hành đo một, đại lượng nào đó

7

tức là muốn so sánh đại lượng đó với đại lượng cùng loại lấy lam

chuẩn để so sánh gọi là đơn vị đo

Các đơn vị đo được xác định bỏi mẫu chuẩn lưu giữ tại viện cân đo quốc tế Ví dụ mét là đơn vị đo chiểu dài

Độ lớn của một đại lượng vật lý cụ thể mà theo qui ước lấy

giá trị bằng số là 1 được gọi là đơn vị của đại lượng vật lý đó Ví

dụ: mét, kilogam Tập hợp các đơn vị làm thành một hệ đơn vị

Đã có một số hệ đơn vị thông dụng như: hệ MKS (mét, kilogam, giây); hệ CGS (xangtimét, gam, giay) - i

/

/

Trong thực tế, do thói quen, ở từng địa phương, tống vùng

lãnh thổ, ngay cả từng quốc gia người ta sử dụng những đơn vị

rất khác nhau cho cùng một đại lượng đo

Ví dụ đơn vị chung cho chiều dài là mét, song người Anh

lại dùng Insơ (Inch), phút (foot) trong khi đó người Việt lại dùng

trượng, gang, tấc

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

quốc tế Vì vậy cần có một đơn vị quốc tế chung

IH Hệ đơn vị S1 Nhận thấy sự bất lợi về việc sử dụng hệ

đơn vị tùy tiện nên vào tháng 10-1960 tại Hội nghị lần thứ Xĩ về cân đo quốc tế họp ổ Paris các nhà khoa học đã đi đến thống

xrhất cần xây dựng một hệ thống đơn vị chung quốc tế Đó là đơn

vị SI (Viết tắt từ chữ Pháp - Système International)

'Đưới đây chúng tôi lược ghi một số chỉ dẫn quan trọng nhất

thuộc hệ SĨ có liên quan đến việc sử dụng cho các bài tập hóa đại

cương.

III.1 Hệ đơn vị cơ sở

kilogram

Nhiệt độ Cường độ dòng điện

TII3 Một số đơn vị SI dẫn xuất hay dùng

Từ 7 đơn vị cơ sở nêu trên người ta còn có thể định nghĩa

một số đơn vị dẫn xuất thường dùng trong hệ SI Ví dụ:

- Đơn vị lực Đó chính là lực tác dụng lên một vật có khối

lượng 1kg gây ra một gia tốc bằng 1m/s” Đơn vị dẫn xuất thu

được ở đây gọi là Newton (N)

IN= 1kg.m.s”

- Don vị áp suất Trong đơn vi SI, áp suat tà Pascal (Pa)

Áp suất thu được là đo lực tác dụng lên 1 đơn vị điện tích

1Pa = lực/diện tích = Bì = kg ms”/mẺ = kgm_1s””

Dưới đây là aa số đơn vị dẫn xuất hay dùng

|[_ Đau | vị Ký

Việt Anh Lực Niutơn | Newton

2 lÁp suất Patcan | Pascal "- `

§ XU.3 Một số đơn vị khác hay sử dụng cần chuyển về hệ SI

Hiện nay, bên cạnh hệ SI là đơn vị chính thức, trong hóa

học người ta còn dùng một số đơn vị khác không thuộc hệ SĨ gọi

la don vi phi SI Dé dễ dàng trong quá trình giải các bài tập hóa

đại cương chúng tôi ghi lại ở bảng dưới đây một số đơn vị ngoài

10°Pa = 1atm

133,322Pa 133,322Pa

1079 4,184J

3600

1,602.10 ˆ8J

Unit

tinh aie ién |electrostatical

IIL4 Quan hé giwa thw nguyén va mét's6 đơn vị thường dùng

TI.5 Các bậc bội, bậc ước so với đơn vị cơ sở

Khi sử dụng hệ SI người ta thường lấy các bậc giản ưc là

đơn vị bậc bội 10° hay đơn vị bậc ước 10” với n là số nguyên

Bảng đưới đây ghi lại cách dùng này

11

1 Theo Rutherford (1911) thì nguyên tử được cấu thành

bởi hạt nhân gồm prơton p, và nơtron (n); lớp vỏ gồm các electron

quay quanh hạt nhân

Vậy nguyén tử gồm:

- Hạt nhân với số proton là Z, điện tích q=1,6.10'°C va N

1a notron Hai đại lượng này được liên hệ với nhau bằng số khối

A theo hệ thức A=N +Z

- Lớp vỏ electron có điện tích đúng bằng điện tích proton

nhưng ngược dấu và khối lượng electron chỉ bằng 1/1836 khối

lượng proton, nghĩa là khối lượng tập trung ở hạt nhân

2 Đối với nguyên tử, người ta ít dùng đơn vị kg mà dùng đơn vị khối lượng nguyên tử (u) Đơn vị này được định nghĩa như

sau:

u= —m = 1g tac E Tạ =— Na kg = 1,66.10 “kg

18

3 Mol 1a lugng chất chứa cùng một số phần tử cấu trúc

như 1 moÌ nguyên tử H, 1 mol phân tử Hạ, 1 mol ion H” Từ đó

- Số phần tử cấu trúc có trong 1 mol của chất thính là hằng

Khi B là không i a khong khí khi thid thì d= ——S- 39 > Se

6 Xác định khối lượng phân tử theo thể tích mol

Công thức Boyle Mariotte: PV _PoVo T 1

P, V,T - áp suất, thể tích, nhiệt độ ở điều kiện thí nghiệm

Py, Vọ, Tọ - ứng với điều kiện tiêu chuẩn: 760mmHg; 22,47; 273K

7 Phương trình trạng thái của chất khí lý tưởng

PV=nRT= = RT

M

n - số mol khí; m- khối lượng khí tính bằng gam (g); M - khối

lượng của một moi khí

14

hoặc P= TỀT=jƑRT

d - khối lượng riêng của khí

8 Nếu có một hỗn hợp khí lý tưởng ở nhiệt độ T có thể tích

V thì ïp suất toàn phần P+ của hệ được xác định theo định luật

B- BÀI TẬP CÓ LỜI GIẢI

1.1 Hãy điển các số liệu cần thiết ở những ô trống trong

Số nơtron

Số nơtron

1.2 1) Trong một thí nghiệm điện phân người ta thu được 27g nước Hỏi:

a) Có bao nhiêu mol H;O?

b) Có bao nhiêu nguyên tử hiđro?

2) Biết rằng khối lượng nguyên tử tương đối của oxi là

15.99944 Tính khối lượng nguyên tử tuyệt đối của nguyên tử này

Vậy số phân tử HạO là: 1,5.6,022.10" = 9,0345.10"* phan

tờ Trong một phân tử HạO thì nguyên tử H = 2 x số phân tử

_ 1.8 Trong nhiều phép tính người ta thường sử dụng hằng

số khí R Hãy xác định hằng số đó ở các hệ đơn vị khác nhau

a) Trong hệ đơn vị SĨ

b) Theo đơn vị cal.K''.mol'"

e) Theo đơn vị atm.?.K”'.mol'Ì

m(KLTĐ) = = 26.564.10”'g

16

BÀI GIẢI

Áp dụng phương trình trạng thái cho một mol chất khí lý

tưởng PV = RT Ở điều kiện tiêu chuẩn

a) Xác định khối lượng riêng trung bình của toàn nguyên

tử rồi suy ra khối lượng mol nguyên tử

b) Biết nguyên tử X có 118 nơtron và khối lượng mol

nguyên tử bằng tổng số khối lượng proton va notron Tinh sé

proton

BÀI GIẢI

a) Khối lượng riêng trung bình aI

Từ biểu thức này ta suy ra số hatproton cần tìm: m, = 79

1.5 7) Trong số các hạt si Zbuyên tử của nguyên tố thì

chì (2 Pb) có tỷ số N/Z là cực đại và heli (ƒ He) có N/Z là cực

tiểu Hãy thiết lập tỷ số N/⁄Z cho các nguyên tố với 2 < Z< 82

2) Một nguyên tử X có tổng số các hạt là 58, số khối của nó

nhỏ hơn 40 Hãy xác định số proton, số electron và số nơtron của nguyên tử đó

Tỷ số của heh $He là:

Kết luận

1.6 Trong một thí nghiệm quang hợp, khí oxi sinh ra, được

thu qua nước Thể tích khí thu được ở điều kiện 22°C và dưới áp suất khí quyển 758mmHg là 186ml Tính khối lượng oxi biết

rằng áp suất hơi nước ở 22°C 1a 19,8mmHg

19

BAI GIAI

Trước hết hay tinh ấp suất riêng của oxi Vì áp suất chung

bằng tổng áp suất riêng của từng chất, nên

Po, =Pm-Pn,o = 758 - 19,8 = 738,2 mmHg = 0.971 atm

Khối lượng oxi được tính từ phương trình trạng thái của

1.7 7 kg oxi được chứa trong một bình cầu dưới áp suất

35 atm Sau một thời gian sử dụng, áp suất đo được là 12atm

Hỏi đã có bao nhiêu kilôgam oxi đã thoát ra

BÀI GIẢI

Hệ quả của định luật Boyle-Mariotte cho ta mối quan hệ giữa tỷ trọng của khí và áp suất:

ở đây V là thể tích của bình cầu

Vì d V=m;m là khối lượng khí; nên

= my Pp 102 ate

“Pp 85 2ˆ

Vậy lượng oxi đã thoát ra trong quá trình sử dụng bằng:

7~ 3,4 = 4,6 kg

1.8 Một bình dung tích 247,2 cmỀ, có khối lượng 25,201g

chứa không khí Một lượng benzen được đưa vào bình rồi đun

nóng tới 100°C Benzen bay hơi kéo theo toàn bộ không khí ra khỏi bình Người ta để bình nguội trở lại ở nhiệt độ phòng, ở

trong trạng thái mở rồi cân Khối lượng lúc này là 25.817g Áp suất khí quyển là 742mmHg Tính khối lượng mol cua benzen

và viết công thức phân tử benzen biết rằng chất này chỉ gồm hai nguyên tố cacbon và hiđro

BÀI GIẢI

Từ các giá trị của P, V và T có thể tìm được số mol bezen

và từ khối lượng của bình trước và sau khi chứa hơi benzen

có thể tìm được khối lượng m của benzen

Khối lượng bezen = (khối lượng bình + khối lượng không

khí + khối lượng hơi ngưng tụ) - (khối lượng bình + khối lượng

Công thức của bezen (CH),: x= — “ x6

Vậy benzen có công thức CạHạ ~

c- BAI TAP TU GIAI

1.9 7) Tính khối lượng mol nguyên tử của Mg; P nếu

biết khối lượng tuyệt đối (KUTĐ) của chúng là: Muy =

1.10 Nguyên tử bạc (Ag) có khối lượng mol nguyên tử và

khối lượng riêng trung bình lần lượt bằng 107,87 g/mol và

10,5 gicm® Biết nguyên tử này chỉ chiếm 74% thể tích của

tinh thể Hãy xác định bán kính nguyên tử của bạc (Ag) theo A”

Đáp số: rag = 1,444A°, 1.11 Đối với nguyên tử kẽm (Zn) người ta biết bán kính

nguyên tử và khối lượng mol nguyên tử lần lượt có các giá trị

a) Xác định khối lượng riêng trung bình của Zn (g/cm”)

b) Biết Zn không phải là khối đặc mà có khoảng rỗng

nên trong thực tế nó chỉ chiếm 72,5% thể tích của tỉnh thể

Hãy cho biết khối lượng riêng thực của Zn là bao nhiêu?

Đáp số: a) 9,81 g/cmŸ; b) 7,11 g/cmŠ

22

1.12 Kim loại M tác dụng vừa đủ với 4,032] khi Cl, 6

điều kiện tiêu chuẩn thu được 16,02 g MC]; theo phương trình:

2M + 3Cl = 2MCl,

a) Xác định khối lượng nguyên tử của kim loại M

b) Tính khối lượng riêng của M; suy ra tỷ lệ phần trăm

của thể tích thực với thể tích của tỉnh thể Biết M có bán kính

r= 1,43A°; khối lượng riêng thực là: 2,7 g/emŠ

Đáp số: lu = 1,66.10° "kg; my, = 26,567.10 2'g

1.15 Mét nguyén tử X có tổng số các loại hạt là 193, trong đó số proton là 56

a) Hãy xác định số khối của X

b) Tính khối lượng nguyên tử và khối lượng bạt nhân

của nguyên tử X vừa tìm được Cho biết tỷ số khối lượng này

từ đó nêu nhận xét cần thiết Các giá trị khối lượng của p, n, e

1.16 Hoan thanh sé liéu ghi trong bang dudi day

1.17 Một quả bóng có độ đàn hồi cao, có thể tích ban đầu

1,9 lít ở 1 atm va 300°K Qua bóng này bay lên tầng bình lưu có

nhiệt độ và ap suat tương ứng bằng 250K và 3.10” atm Tính thể tích của quả bóng trên tầng bình lưu Chấp nhận khí là lý tưởng

Đáp số: 3,3.10” lít

1.18 Khí than ướt (CO + H;) được tạo ra khi đốt C với hơi

nước theo phương trình phản ứng: C + H,O = CO + Hy Khi dét

cháy một tấn than cốc trong hơi nước có 1000°C thì tạo ra được một thể tích khí than ướt là bao nhêu? Tại 20°C đưới áp suất 100atm

Đáp số: 4.02.1010 lít 1.19 Một bình dung tích 2 chứa 3g CO; và 0,10g H; ở 17ẺC Tính áp suất riêng của từng khí và áp suất toàn phần các

khí tác dụng vào thành bình (giả thiết khí là lý tưởng)

Đáp số: Pco, = 0,812 atm; Pụ, = 0,8; P = 1,11atm

L20 Đối với 1mol khí Ns 6 O°C su phụ thuộc của thể tích

vào áp suất được cho aus đây: _

1.21 Một bong bóng khí bán kính 1,5cm ở đáy hồ có nhiệt

độ 8,4°C va có áp suất 28 atm, nổi lên mặt nước ở áp suất khí

quyển 1atm, nhiệt độ 25°C Hỏi khí tới bể mặt của hồ nước thì

bán kính bong bóng là bao nhiêu (thể tích hình cầu bán kính R là

4/3nR*)

Đáp số: 2,2 cm

24

1 Nội dung của nguyên lý I

Một hệ nhiệt động khi trao đổi năng lượng với môi trường xung quanh dưới dạng nhiệt Q và công A thi tổng đại số Q + A

luôn luôn là một hằng số chỉ phụ thuộc vào trạng thái đầu và

cuối của hệ, hoàn toàn không phụ “huậc vào đường đi:

(Trạng thái đầu) = 1 = (Trạng thái cuối)

Qay + Aay = Quy HAG = Qa; + Ars = AU = eg - Uap

Với U là nội năng của hệ

Một cách tổng quát:

Đây là biểu thức toán của nguyên lý I ở đạng hữu hạn Đối

với những quá trình vô cùng nhỏ, biểu thức hữu hạn ở trên trổ

thành: ~

25

Trong 3 đại lượng nhiệt động U, A, Q chỉ có đại lượng U là

hàm trạng thái: 2 đại lượng còn lại là những đại lượng đặc trưng

cho quá trình, tức là chúng phụ thuộc vào đường đi

Quy ước về dấu của nhiệt và công:

- Nhiệt Q và công A được tính là dương (Q > 0; A > 0) nếu

hệ nhận nhiệt và nhận công từ bên ngoài

~ Nhiệt Q và công A được tính là âm (Q < 0: A < 0) nếu hệ

nhường nhiệt và sinh công cho bên ngoài

Từ biểu thức (1) ta thấy rằng đối với hệ cô lập (không trao

đổi gì với bên ngoài) Q = 0, A = 0, do đó AU =0 Vậy trong hệ cô

lập nội năng được bảo toàn

9 Các biểu thức về công và nhiệt trong xột số quá trình

ø) Công

- Công do hệ thực hiện cho bên ngoài được xác định bằng

phương trình:

8A.=-P, dV

Với P„ là áp suất ngoài, đV là biến thiên thể tích Đối với

những biến đổi vô cùng chậm, có thể xem P, = P với P là áp suất

Đối với hệ đồng thể của khí lý tưởng, sự biến thiên thể tích

ở 2 trạng thái 1 và 2 là do sự biến thiên số mol ở 2 trạng thái đó, nên

b) Nhiệt uò nhiệt dung

Nhiệt dung C được xác định như sau:

và trong điêu kiện đẳng áp ta có: C,, “TT

Trong hệ S1; đơn vị nhiệt đụng là Jun/độ

Vận dụng nguyên lý I cho khí lý tưởng ta có:

Q, =AU= ÍCvdr=CuŒ ~T;)

nếu C„ không đổi trong khoang nhiét dé tw T, dén Ty

Với diéu kién dang áp:

Với điều kiện đẳng nhiệt T = const

Nội năng U và entanpi H của khí tưởng chỉ phụ thuộc

nhiệt độ không phụ thuộc vào thể tích cũng như áp suất, do đó:

, AUx=AHx=0

- Quan hệ giữa Q, và Q, của phản ứng hoá học diễn ra

trong pha khí:

Với An là hiệu giữa số moÌ khí ở vế phải phương trình phan

ứng và số mol khí ở vế trái của phương trình phẩn ứng `

3 Nhiệt của phản ứng hóa học

Từ định luật Hess về nhiệt của phản ứng hoá học có thể

rút ra một hệ quả của sự tính nhiệt của phản ứng dựa vào nhiệt hình thành và nhiệt đốt cháy như sau:

28

AH,y = X(AH_, ) cuối - D(AH,,) dau 6)

AHgu = X(AH,, ) đầu - >(AH,¿) cuối (7)

Nhiệt của phản ứng xác định theo (6) và (7) là nhiệt ở nhiệt

Khi nhiệt độ thay đổi thì nhiệt của phản ứng cũng thay đổi

theo Sự phụ thuộc này được biểu thị bằng định luật Kirchhoff

Với AC, là hằng số trong khoảng T; — T;

Từ nhiệt của phản ứng hóa học có thể tính được năng lượng liên kết của các chất có mặt trong phản ứng

AH => năng lượng liên kết các chất đầu - năng lượng

liên kết các sản phẩm (9)

Năng lượng liên kết ở đây được định nghĩa là năng lượng

cần thiết để phá vỡ liên kết hóa học để tạo ra các nguyên tử tự đo

ở thể khí

B- BÀI TẬP CÓ LỜI GIẢI

“£IL1 Giãn nở đẳng nhiệt 0,850 mol khí lý tưởng từ áp suất

15 atm và nhiệt độ 3000KE tới áp suất 1atm Tính công giãn nở:

29

a) Trong chân không;

b) Khi áp suất ngoài không đổi là 1 atm;

c) Khi quá trình là thuận nghịch

BÀI GIẢI

Một cách gần đúng có thể xem He là khí lý tưởng, do đó AU+ =0 Từ nguyên lý Ï suy ra

Sự nén đẳng nhiệt 3 mol He là một quá trình tỏa nhiệt

1.3 So sánh sự khác nhau giữa AH và AU đối với các biến đổi vật lý sau đây:

a) 1 mol nước đá — 1 mol nước ở 273 và latm

b) 1 mol nước đá -> 1 mol hơi nước ở 373K và latm Chờ

biết ở 273K, thể tích mol của nước đá và nước lỏng bằng 0.0196 mol và 0,0180 1/mol và ở 373E thể tích mol của nước lỏng và hơi nước tương ứng bằng 0,0188 ]/mol và 30,61 l/mol

b) AV = Vụ - Vụ = 30,61 - 0,0188 = 30,59 I/mol AH- AU= P.AV = 1 30,59 l.atm hoặc 3100 J/mol

So sánh (AH - AU) ở (a) và (b) cho thấy sự khác biệt giữa

AH và AU là quá nhỏ, có thể bổ qua đối với các pha ngưng kết,

song sự khác biệt giữa hai đại lượng này là đáng kể nếu là pha

khí Từ (a) thấy rằng AU > ẠH do sự giảm thể tích khi nước đá

nóng chảy, kết quả của việc hệ nhận công từ bên ngoài

⁄¿ H4 Đốt cháy một mol Benzen lỏng ở 25C, 1atm để tạo ra

khí CO; và nước (H;O) (), tỏa ra một nhiệt lượng bằng 3267kJ

Xác định nhiệt hình thành của Benzen lỏng ở điều kiện đã cho về

nhiệt độ và áp suất, biết rằng nhiệt hình thành chuẩn của CO,

HạO 0) tương ứng bằng - 393,5 va -235,8 kJ/mol

BÀI GIẢI

Sự đốt cháy một mol benzen theo phương trình phản ứng

Cele @) + 74 On(k) = 6CO,(k) + 3H,0 @)

Giải phóng ra một nhiệt lượng A HỘ; = -32,67kJ/mol

Áp dụng phương trình (6) ta có:

AHÿu =6AHf cọ, +AHfug,o =AHi,cpy ~72AHf,o, - 3967 =

= (-6 x 398,5) + (-3 x 285,8) - AH) - 0

- Vay AHfic,u, = 49kd/ mol

11.5 Trộn 50m! dung dich HCI 0,20M véi dung dich NaOH 0,20M trong mét nhiét lugng kế, nhiệt độ tăng từ 22,2°C lên

23,5°C

32

Xác định nhiét trung hoa (tinh ra kJ/mol) theo phan ứng:

H,0° + OH” = 2H,0

Cho biết tỷ trọng của hỗn hợp dung dịch loãng là 1g/mÌ và nhiệt dung riêng của nước là 4,18J/g.K

BÀI GIẢI

Thể tích của hỗn hợp khi pha trộn bằng 50 + õQ = 100ml

do đó có khối lượng bằng 100g Biến thiên nhiệt độ gán liền với phần ứng trung hòa là: 23,5 - 22,2 = 1.3°C = 1,3K

Luong nhiệt Q = m.c.At = 100 x 4,18 x 1,3 = 5401

Số mol HC! có trong 50ml dung dịch 0,20M

50

1000

Tương tự sế mol NaOH bằng 0,01 mol

0,20 =0,01 mol

Vậy 0.01 mol HạO” phản ứng với 0.01 moi OH' giải phóng

ra 5404J Nhiệt trung hòa ứng với 1 mol sé là: 54000J hay

Vậy đốt với phản ứng: HCl + NaOH = NaC) + H,O AH = -

54 &J/mol

116 Đối với phản ứng: 2N, +20, =NO 6 28°C va latm

AH® = 90,37 kJ Kac dinh nhiét của phản ứng ở 558K, biết rằng

nhiệt dung đẳng áp đối với Lmol của N›;, Oz, NO lần lượt bằng

29,12; 29.36 va 29,86 J/K.mol

ˆ BÀI GIẢI

Áp dụng định luật Kirchhoff ta có:

33

Vi C, cua cae chat khéng phy thuéc T nén:

AHB = AH dog + ACp (558 — 298)

khi tính, AC, không được đưa ra ngoài dấu tích phân và có dạng,

chẳng hạn AC, = Aa + AbT + ACT” +

M7 Xác định năng lượng liên kết trung bình của một liên kết C-H trong metan biết nhiệt hình thành chuẩn AH cu, =-

74,8kJ/mol; nhiét thang hoa cia than chi bang 716,7 kJ/mol va

nang lugng phan ly phan tu H, bang 436 kJ/mol

BÀI GIẢI

Năng lượng liên kết trung bình của một liên kết C-H trong

phân tử CH, bằng 1⁄4 năng lượng Theo định nghĩa, năng lượng

liên kết trong CH, là AH;,„ của quá trình:

Van dung dinh luat Hess, AHS,, cha qua trinh phan ly phân tử thành các nguyên tử tự do ở thể khí được xác định nhờ

Bài toán trên đề cập tới việc tính năng lượng liên kết khi

biết nhiệt hình thành Ngược lại, biết năng lượng liên kết có thể

tính được nhiệt của phản ứng, chẳng hạn đối với phan ứng:

Cl, + 2HI (k) = I;(k) + 2HCI Œ&)

AHS = Y.nang lượng liên Kei ae va HL - 3 năng

lượng liên kết của I; và HCI oe

35

Năng lượng liên két cua Clo, HI, I, va HC) tuong ứng bằng

IL9 6 25°C và 1atm sự hình thành 1 mol CO từ graphit va

oxi có AH = - 110,418J: Xác định AU nếu 1mol graphit có thể tích

Sự biến thiên số moi khí là An = 1 - = = :

Mặt khác biến thiên thể tích của hệ (AV) do sự hình thành

khí là AV = 1/2 34.4! = 12,21, lớn hơn rất nhiều so với sự giảm

thể tích của graphit do đó có thể bỏ qua thể tích graphit

BAL GIẢI N

4 Năng lượng liên kết 1 năng Tượng trung bình cần để phá

vỡ một liên kết xác định trong phân tử và tạo ra các nguyên tử

hay các gốc Phân tử HO có 2 liên kết O - H Năng lượng trung

bình của một liên kết O - H sẽ bằng 1/2 hiệu ứng nhiệt của phản

ting H.O(k) = 2H(k) + O()

Dé tinh hiéu ting nhiét nay ta van dung dinh luat Hess

Lấy phương trình (4) nhân với 1/2 rồi cộng vào các phương

trình (1) và (2) ta được:

là 925 kJ suy ra năng lượng tạo ra 2 liên kết © - H là -925 KJ,và

năng lượng trung bình của 1 liên kết O - H là -925/2 = -462,5

TL11, Tinh Hs déi voi phan ting CO + +0, = CO, biét ở

298? nhiệt hình thành chuẩn của CO và CO; là -110,ð và -

11.13 Tính công thực hiện bởi phan tng giữa kẽm và axit

sunfuric loãng khi thu được một mol khí byđro ở điều kiện œC

và 1 atm

Đáp số: -2.97 kJ