bài tập nhiệt hóa học

I.2.1. Tính Go của phản ứng trung hoà từng nấc H3PO4 bằng OH-. I.2.2. Tính hằng số phân ly axit nấc thứ nhất của H3PO4. I.2.3. Trộn lẫn dung dịch H3PO4 0,10 M và NaOH 0,10 M, thu được 25,0 mL dung dịch hỗn hợp hai muối NaH2PO4, Na2HPO4 và nhiệt lượng toả ra là 90,0 J. Tính thể tích hai dung dịch đã đem trộn lẫn.

I.1.Cho các đại lượng nhiệt động sau:

I.2.1. Tính ∆Go của phản ứng trung hoà từng nấc H3PO4 bằng OH-

I.2.2. Tính hằng số phân ly axit nấc thứ nhất của H3PO4

I.2.3. Trộn lẫn dung dịch H3PO4 0,10 M và NaOH 0,10 M, thu được 25,0 mL dung dịch hỗn hợp hai

muối NaH2PO4, Na2HPO4 và nhiệt lượng toả ra là 90,0 J Tính thể tích hai dung dịch đã đem trộn lẫn

* H3PO4 + OH- → H2PO4- + H2O (1)

∆H1 = ∆Ho(H2PO4-) + [∆Ho(H2O) - ∆Ho(OH)]

Gọi x, y lần lượt là số mol NaH2PO4 và

Na2HPO4 sinh ra

H3PO4 + OH- → H2PO4- + H2O ∆H1 = -

= +

025 , 0 1 , 0

2 1

, 0

09 , 0 116

64

y x y x

y x

⇒ x = y = 5.10-4Vậy:

V(dung dịch H3PO4) = (x + y)/0,1 = 0,01 (L)

= 10 (mL) V(dung dịch NaOH) = (x + 2y)/0,1 = 0,015 (L) = 15 (mL)

Liên kết của F2 155,00 Mạng lưới của NaCl 767,00

Câu 7: Cho các dữ kiện sau:

Nhiệt hình thành của NaF(rắn) là -573,60 KJ.mol-1 ; nhiệt hình thành của NaCl(rắn) là -401,28 KJ.mol-1Tính ái lực electron của F và Cl So sánh kết quả và giải thích

Hướng dẫn giải:

Áp dụng định luật Hess vào chu trình

1 2

+

AE (F) > AE (Cl) dù cho F cĩ độ âm điện lớn hơn Cl nhiều Cĩ thể giải thích điều này như sau:

• Phân tử F2 ít bền hơn phân tử Cl2, do đĩ ΔHLK (F2) < ΔHpl (Cl2) và dẫn đến AE (F) > AE (Cl)

• Cũng cĩ thể giải thích: F và Cl là hai nguyên tố liền nhau trong nhĩm VIIA F ở đầu nhĩm Nguyên tử F cĩ bán kính nhỏ bất thường và cản trở sự xâm nhập của electron

Câu 1: Tính năng lượng liên kết trung bình của liên kết O–H và O–O trong phân tử H2O2 dựa vào các số

o P

C (J.K-1.mol-1) của các chất như sau:

Câu 3: Liên kết trong phân tử Cl2 bị phá vỡ dưới tác dụng của photon có độ dài sóng λ ≤ 495nm

a. Dữ kiện trên có giải thích được vì sao Clo có màu không? Tính năng lượng liên Cl–Cl

b. Ở 1227oC và 1atm, 3,5% phân tử Cl2 phân li thành nguyên tử Tính:

G ; H

của phản ứng: 2(k) (k)

Cl € 2Cl

Giải thích dấu của các số liệu thu được

c. Ở nhiệt độ nào độ phân li sẽ là 1% (áp suất của hệ không đổi)

Câu 4: Naphtalen C10H8 có nhiệt độ nóng chảy là 80,22oC và sinh nhiệt

o s

H 19,1

∆ =

kJ.mol-1 Hòa tan 0,9728 gam lưu huỳnh trong 54,232 gam C10H8 thì nhiệt độ nóng chảy giảm 0,486oC Tính số nguyên tử S trong một phân tử tồn tại trong C10H8

Câu 5: Cho các phương trình nhiệt hĩa học sau đây:

và

AE (Cl) = -360 kJ.mol-1.

Câu 7: Entanpi thăng hoa của B-tricloborazin B3Cl3N3H3 (tt)là 71,5 kJ.mol-1, entanpi thủy phân của nó ở

25oC là -476 kJ.mol-1 theo phản ứng sau: 3 3 3 3(tt) 2 (l) 3 3(aq) 4 (aq)

a. Tính entanpi tao thành của B-tricloborazin tinh thể và khí tại 298K

b. Entanpi tạo thành 298K của B(k), Cl(k), N(k) và H(k) lần lượt là: 562,700 ; 121,700 ; 427,700 và 218,000 kJ.mol-1 Tính năng lượng trung bình của liên kết B-N trong B-tricloborazin, biết năng lượng liên kết của N-H là 386 và B-Cl là 456 kJ.mol-1

Câu 9: Hằng số bền tổng của ion phức [Cu(NH3)4]2+ là b

∆

của phản ứng trên

Cu ++2en€ Cu(en) + ; ∆S =22J / K

Trong đó: Trien là Trietilentetramin H2NCH2CH2NHCH2CH2NHCH2CH2NH2, en là etilenđiamin H2NCH2CH2NH2 Viết công thức cấu tạo 2 ion phức trên và giải thích sự khác nhau giữa hai giá trị entropi trên

Câu 10: Cho hai phản ứng giữa graphit và oxi:

(gr) 2(k) (k)

(gr) 2 (k) 2(k)

1 (a) C + O CO

2 (b) C + O CO

€

€

Các đại lượng ΔH o , ΔS o (phụ thuộc nhiệt độ) của mỗi phản ứng như sau:

o T

Cõu 11: Trong một thớ nghiệm người ta cho bột NiO và khớ CO vào một bỡnh kớn, đun núng bỡnh lờn đến

1400 o C Sau khi đạt tới cõn bằng, trong bỡnh cú bốn chất là NiO (r), Ni (r), CO (k) và CO 2 (k) trong đú

CO chiếm 1%, CO 2 chiếm 99% thể tớch; ỏp suất khớ bằng 1bar (10 5 Pa) Dựa vào kết quả thớ nghiệm và cỏc dữ kiện nhiệt động đó cho ở trờn, hóy tớnh ỏp suất khớ O 2 tồn tại cõn bằng với hỗn hợp NiO và Ni ở

a. Tại 298K, loại thự hỡnh nào bền hơn

b. Khối lượng riờng của Cgr và Ckc lần lượt là: 2,265 và 3,514 g/cm3 Tớnh hiệu số

∆ − ∆

của quỏ trỡnh chuyển húa trờn tại ỏp suất P = 5.1010 Pa (ĐS: a Cgr ; b -94155 J/mol)

Ví dụ 1: Cho Xiclopropan →

Propen có ∆H1 = - 32,9 kJ/mol Nhiệt đốt cháy than chì = − 394,1 kJ/mol (∆H2)

Nhiệt đốt cháy Hidrro = − 286,3 kJ/mol (∆H3)

Nhiệt đốt cháy Xiclopropan = − 2094,4 kJ/mol (∆H4) Hãy tính:

Nhiệt đốt cháy Propen, Nhiệt tạo thành Xiclopropan và nhiệt tạo thành Propen?

Có thể thay đổi hình thức nh sau: (mang tính chất trắc nghiệm)

Đối với quá trình đồng phân hoá Xiclopropan thành Propen có ∆H = − 32,9 kJ/mol

2. Hãy bổ sung vào bảng sau:

298 (cháy) (kJ/mol) Nhiệt sinh ∆Ho 298 (kJ/mol)

Tổ hợp đợc 3C + 3H 2 → C 3 H 6 xiclo ∆H 6 = 3∆H 2 + 3∆H 3 - ∆H 4

∆H 6 = 3( − 394,1) + 3( − 286,3) − ( − 2094,4) = 53,2 kJ/mol

* Tơng tự nhiệt tạo thành propen là:

∆H 7 = 3∆H 2 + 3∆H 3 - ∆H 5 = 20,3 kJ/mol

A Nhiệt phản ứng:

1 Tính năng lợng liên kết trung bình C−H và C−C từ các kết quả thực nghiệm:

- Nhiệt đốt cháy (kJ/mol) CH4 = - 801,7 ; C2H6 = - 1412,7 ; Hidrro = - 241,5 ;

Hãy giải thích cách tính và cho biết kết quả tính ∆H (cũng ở điều kiện nh trên) của sự đồng phân

hóa: CH3CH2OH (hơi) →

CH3-O-CH3 (hơi) Nêu sự liên hệ giữa dấu của ∆H với độ bền liên kết trong phản ứng trên

Vậy phản ứng trên là thu nhiệt, ∆H = 773 − 762 = 11 Kcal/mol

∆H mang dấu + chứng tỏ độ bền liên kết của CH

3 CH 2 OH > CH 3 OCH 3 .

3 Tính hiệu ứng nhiệt của 2 phản ứng sau:

2NH3 + 3/2 O2 → N2 + 3 H2O (1)

2NH3 + 5/2 O2 → 2NO + 3H2O (2)

So sánh khả năng của 2 phản ứng, giải thích vì sao phản ứng (2) cần có xúc tác

Cho năng lợng liên kết của:

♣ Tính hiệu ứng nhiệt:

E 1 =(2ENH 3 + 3/2EO 2 ) (EN– 2 + 3EH 2 O) = 2 1161 + 3/2 493 942 3 919 = - 637,5– – kJ.

E 2 =2ENH 3 + 5/2EO 2 2ENO 3EH– – 2 O = 2 1161 + 5/2 493 2 627 3 919= - 456,5– – kJ.

- Phản ứng (1) có ∆H âm hơn nên p (1) dễ xảy ra hơn.

- Nếu có xúc tác thì năng lợng hoạt hoá sẽ giảm và tốc độ phản ứng sẽ tăng, do đó để thực hiện phản ứng (2) cần có xúc tác.

4 Trong công nghệ hoá dầu , các ankan đợc loại hiđro để chuyển thành hiđrocacbon không no có nhiều ứng dụng hơn Hãy tính nhiệt của mỗi phản ứng sau:

Thay số , tính đợc ∆H o = + 437,0 kJ.mol -1

∆H o = 24 E C-H - ( 3E C-C + 3 E C=C + 6 E C-H + 9 E H-H )

Tính đợc ∆H o = + 581,1 kJ.mol -1 (∆H o > 0 , phản ứng thu nhiệt )

5 Xác định năng lợng liên kết trung bình một liên kết C – H trong metan Biết nhiệt hình thành chuẩn của metan = –74,8 kJ/mol; nhiệt thăng hoa của than chì = 716,7 kJ/mol; năng lợng phân ly phân tử H2

= 436 kJ/mol

♣ Theo định nghĩa: năng lợng liên kết trong CH

4 là ∆H

0 298

p l

= 436 kJ/mol

Tổ hợp 3 quá trình này cho: ∆H

0 298

= 74,8 + 716,7 + (2 ì 436) = 1663,5 kJ/mol Vậy năng lợng liên kết trung bình của 1 liên kết C − H = 1663,5 : 4 = 416 kJ/mol

6 Hãy xác định năng lợng nguyên tử hóa của NaF (ENaF), biết:

- Năng lợng phân ly NaF (Ei) = 6,686 eV ; Thế ion hóa của Na (INa) = 5,139 eV

- Aí lực electron của F (EF) = -3,447 eV

♣ Ta lập các quá trình kèm theo các ký hiệu năng lợng:

7 Cho Xiclopropan →

Propen có ∆H1 = - 32,9 kJ/mol Nhiệt đốt cháy than chì = -394,1 kJ/mol (∆H2)

Nhiệt đốt cháy Hidrro = -286,3 kJ/mol (∆H3)

Nhiệt đốt cháy Xiclopropan = - 2094,4 kJ/mol (∆H4)

Hãy tính: Nhiệt đốt cháy Propen, Nhiệt tạo thành Xiclopropan và nhiệt tạo thành Propen?

♣ a) Ta có phơng trình cần tính là

CH 2 =CH-CH 3 + 4,5O 2 →

3CO 2 + 3H 2 O ∆H 5 = ? phơng trình này đợc tổ hợp từ các quá trình sau:

O 2 → H 2 O ∆H 3 ) 3CO 2 + 3H 2 O → C 3 H 6 xiclo + 4,5O 2 (-∆H 4 )

Tổ hợp đợc 3C + 3H 2 → C 3 H 6 xiclo ∆H 6 = 3∆H 2 + 3∆H 3 - ∆H 4

∆H 6 = 3(-394,1) + 3(-286,3) - (-2094,4) = 53,2 kJ/mol

c/ Tơng tự nhiệt tạo thành propen là:

∆H 7 = 3∆H 2 + 3∆H 3 - ∆H 5 = 20,3 kJ/mol

8 Tính nhiệt phản ứng ở 250C của phản ứng sau:

CO(NH2)2(r) + H2O(l) → CO2(k) + 2NH3(k)

Biết trong cùng điều kiện có các đại lợng nhiệt sau đây:

CO (k) + H2O (h) → CO2 (k) + H2 (k) ∆H1 = - 41,13 kJ/mol

CO (k) + Cl2 (k) → COCl2 (k) ∆H2 = -112,5 kJ/mol

COCl2(k) + 2NH3 (k) → CO(NH2)2(r) + 2HCl(k) ∆H3 = -201,0 kJ/mol

Nhiệt hóa hơi của H2O(l) ∆H5 = 44,01 kJ/mol

♣ Để có phơng trình theo giả thiết, ta sắp xếp lại các quá trình đã cho kèm theo các đại lợng nhiệt tơng ứng rồi tiến hành cộng các phơng trình nh sau:

9 Xác định nhiệt hình thành 1 mol AlCl3 khi biết:

Al2O3 + 3COCl2(k) → 3CO2 + 2 AlCl3 ∆H1 = -232,24 kJ

CO + Cl2 → COCl2 ∆H2 = -112,40 kJ

2Al + 1,5 O2 → Al2O3 ∆H3 = -1668,20 kJ

NhiÖt h×nh thµnh cña CO = -110,40 kJ/mol

NhiÖt h×nh thµnh cña CO2 = -393,13 kJ/mol

♣ NhiÖt h×nh thµnh 1 mol AlCl 3 lµ nhiÖt cña qu¸ tr×nh

Al + 1,5 Cl 2 → AlCl 3

§Ó cã qu¸ tr×nh nµy ta s¾p xÕp c¸c ph¬ng tr×nh nh sau:

Al 2 O 3 + 3COCl 2 (k) → 3CO 2 + 2 AlCl 3 ∆H 1

c) Năng lợng liên kết theo tính toán không phù hợp với kết quả thực nghiệm (lệch tới 20%), lớn hơn thông thờng do có sự không định vị của mây π làm cho phân tử bền vững hơn so với mô hình liên kết cộng hoá trị định vị Sự khác nhau giữa 2 nhiệt tạo thành đợc gọi là năng lợng cộng hởng của phân tử = 10,86

kJ mol−1

.

11 Hỗn hợp của 1,8 mol brom và một lợng d butan, khi đun nóng tạo nên hai dẫn xuất monobrom và hấp thụ 19,0KJ nhiệt Cùng lợng nh vậy của hỗn hợp ban đầu, khi đun nóng đến nhiệt độ cao hơn, hấp thụ 19,4 KJ Trong cả hai trờng hợp, brom đã phản ứng hoàn toàn Ngời ta biết rằng khi tạo thành 1-brombutan từ các đơn chất, thoát ra kém hơn 4,0 kJ/mol so với khi tạo thành 2-brombutan Tìm nhiệt của cả hai phản ứng và hiệu suất 1-brombutan trong phản ứng thứ hai nếu hiệu suất trong phản ứng thứ nhất là 38,9% Nhiệt phản ứng đợc coi là không phụ thuộc vào nhiệt độ

♣ Viết phơng trình của phản ứng ở dạng sau:

C 4 H 10 + Br 2 → CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 Br + HBr (1)

C 4 H 10 + Br 2 → CH 3 CH 2 CH(Br)CH 3 + HBr (2)

Trong thí nghiệm thứ nhất,hai phản ứng đó tạo nên

1,8.0,389 = 0,7 mol 1-brombutan và 1,8 0,7 = 1,1mol 2-brombutan.–

Nếu gọi Q 1 và Q 2 là nhiệt mol của các phản ứng (1) và (2) ta có:

19 = 0,7.Q– 1 + 1,1.Q 2 (3)

Có thể tìm quan hệ giữa các nhiệt phản ứng Q 1 và Q 2 nếu chú ý rằng trong các

phản ứng (1)và (2), mọi chất đều nh nhau, từ brombutan Vì vậy từ định luật Hecxơ rút ra rằng hiệu của các nhiệt phản ứng bằng hiệu của các nhiệt tạo thành 1-brom butan và 2-brombutan

Q 1 Q– 2 = Q tt (1-C 4 H 9 Br) Q–

tt (2-C 4 H 9 Br) = 4 (4)– Dựa (4) vào (3), tìm đợc: Q 1 = 13,0 kJ/mol; Q– 2 = 9,0 kJ/mol.–

Giả sử trong thí nghiệm 2 tạo nên x mol 1-brombutan và (1,8-x) mol 2-brom butan, ta có: –

19,4 = x.Q 1 + (l,8 x).Q– 2 và tìm đợc x = 0,8

Hiệu suất 1-brombutan là 0,8/1,8 = 0,444 hay 44,4%.

12 Tính ∆H0của phản ứng sau ở 2000C: CO(k) +

1 2O

2(k)⇌CO

2(k), biết ở 25

0

C nhiệt hình thành chuẩn (kJ mol−1

+

473 0 298

p C

−

(473 2 298– 2

) ∆H

13 Hợp chất Q (khối lợng mol = 122 g.mol−1

) có chứa cacbon, hidro và oxi

Nhiệt tạo thành chuẩn (kJ mol−1

) của CO

2(k) và H2O(l) ở 250C lần lợt là − 393,51 và − 258,83 Dùng lợng d oxi đốt cháy hết 0,6 gam Q trong một nhiệt lợng kế ban đầu

2O(l) tạo thành.

a) Xác định công thức phân tử, viết phơng trình phản ứng với trạng thái vật chất đúng

b) Tính nhiệt dung riêng của nhiệt lợng kế đó (không kể nớc)

Cho nhiệt dung riêng của H

2O = 4,184 J.g

−1.K−1

và ∆U0(phản ứng)= −3079kJ.mol−1.c) Tính nhiệt tạo thành chuẩn của Q

♣ a) Công thức phân tử Q là C

7 H 6 O 2 với KL mol = 122 Phơng trình phản ứng: 2 C

7 H 6 O 2 (r) + 15 O 2 (k) → 14CO

2 (k) + 6H 2 O(l) b) Số mol Q = 0,6 : 122 = 4,919 10−3

Nhiệt dung của nhiệt lợng kế = 6730 2971 = 3759 J K– −1

c) Độ tăng số mol khí = 7 7,5 = – − 0,5 mol

∆H 0 = ∆U 0 + RT∆n(khí) = − 3079 + (8,314 10−3

) ì 298 ì (− 0,5) = − 3080,24 ∆H 0 = 7∆H

14 Trong một nhiệt lợng kế chứa 1,792 lít (đktc) hỗn hợp CH

4, CO và O2 Bật tia lửa điện để đốt hoàn toàn CH

4 và CO, lợng nhiệt toả ra lúc đó là 13,683 kJ Nếu thêm tiếp một lợng d H2 vào nhiệt lợng kế

rồi lại đốt nh trên thì thoát ra thêm 9,672 kJ Cho biết nhiệt tạo thành chuẩn (kJ.mol−1

) của CH

4, CO, CO

4 và CO là x và y, ta có lợng nhiệt thoát ra khi cháy lần đầu:

4 = 12,5%

Hỏi phản ứng xảy ra theo chiều nào ở 300 K và 1200 K ?

♣ Theo ∆G = ∆H T– ∆S →∆G

0 300

= − 41160 − (300 ì− 42,40) = − 28440 J ∆G

0 1200

= − 32930 (1200 – ì− 29,6) = 2590 J Vậy, ở 300 K, ∆G

0 300

< 0 phản ứng xảy ra theo chiều từ phải sang trái, song ở

1200 K, ∆G

0 1200

> 0 phản ứng xảy ra theo chiều ngợc lại (từ trái sang phải).

2 Dùng tính toán để cho thấy ở 250C phản ứng CaCO

(CO

2 ) S–

0 298

(CaCO

3 ) = 38,1 + 213,7 92,9 = 158,9 J.K–

−1 ∆H

0

298

= ∆H

0 298

− T∆S

0 298

a) Hỏi ở điều kiện chuẩn và 250C phản ứng xảy ra theo chiều nào?

b) Phản ứng tỏa nhiệt hay thu nhiệt?

+ T ∆S

0 298

∆S

0

298

= 282,0 − (188,72 + 219,45) = −126,17 J/ K

a) Hỏi ở điều kiện chuẩn và 270C phản ứng xảy ra theo chiều nào?

b) Nếu coi ∆H0 và ∆S0 không đổi đối với T thì bắt đầu ở nhiệt độ nào phản ứng ở điều kiện chuẩn xảy

ra theo chiều ngợc với chiều phản ứng ở 270C ?

−

= 429,93 J/K mà ∆U 0 = ∆H 0−∆nRT ∆U

0

298

(J.mol−1

.K−1)của mỗi dạng lần lợt là: 31,88 và 32,55

0

298

= 0,30 kJ →∆G

0 298

= 448,43 K Vậy nhiệt độ mà tại đó hai dạng nằm cân bằng với nhau là 175,43 0 C

6 a) ở 00C và 1000C phản ứng N

2O4(k) ⇌ 2NO

2(k) xảy ra theo chiều nào?

b) ở 250C phản ứng đó sẽ xảy ra theo chiều nào nếu: * P

0

298,ht

(kJ.mol−1

)của mỗi dạng lần lợt là: 9,67 và 33,85 S

0

298

(J.mol−1

.K−1)của mỗi dạng lần lợt là: 304,30 và 240,41

∆G = 5,424 + 8,314ì10−3ì 298 ln

2 2

(10 ) 10

hoá trị định vị Sự khác nhau giữa 2 nhiệt tạo thành được gọi là năng lượng cộng hưởng của phân tử = 10,86 kJ mol−1

.

1.3.1.12

Phản ứng có: ∆ H

0 298

+

473 0 298

p C

−

(473 2 – 298 2 ) ∆H

7 H 6 O 2 (r) + 15 O 2 (k) → 14CO

2 (k) + 6H 2 O(l) b) Số mol Q = 0,6 : 122 = 4,919 10−3

Nhiệt dung của nhiệt lượng kế = 6730 – 2971 = 3759 J K−1

c) Độ tăng số mol khí = 7 – 7,5 = − 0,5 mol

∆H 0 = ∆U 0 + RT∆n(khí) = − 3079 + (8,314 10−3

) × 298 × (− 0,5) = − 3080,24 ∆H 0 = 7∆H

2(k) + CO2(k) ⇌ H

2O(h) + CO(k) K2 = 1 Một bình chân không dung tích 22,4 lít được giữ ở 8200C, cho vào bình 1mol mỗi chất C, CO

2, H2 Hãy tính thành phần của hệ lúc cân bằng

22,39 kJ.mol-1 163,0 JK-1.mol-1 319,7 JK-1.mol-1 291,7 JK-1.mol-1

a/ Hãy tính Kp đối với phản ứng loại hidro tại 900K bằng đơn vị Pa

b/ Hãy xác định nhiệt hidro hóa Eten tại 6270C

c/ Tại trạng thái cân bằng, trong bình phản ứng có áp suất tổng hợp là 2atm

Hãy tính hằng số Kc và Kx ( c là nồng độ, x là phân số mol), kèm theo đơn vị

d/ Tính thành phần hỗn hợp phản ứng khi dẫn Etan qua xúc tác khử hidro ở 6270C, biết áp suất tổng cộng tại cân bằng là 101325Pa

e/ Tính hằng số Kp tại 600K và cho biết phản ứng loại hidro là phản ứng toả nhiệt hay thu nhiệt? giải thích

1.3.4.16 a) C 2 H 6 ⇌ C 2 H 4 + H 2 với Kp = K.(P 0 ) ∆n và ∆n = 1

lnK = −

3

22,39 10 8,314 900

+

1

a a

1

a a

−

=

5083,78 101325

= 0,050173 → a= 0,2186 Vậy, C

của hệ) Vậy phản ứng loại hidro là phản ứng thu nhiệt.