Bài tập hóa đại cương 2

Sử dụng dữ liệu trong handbook để tính nhiệt đốt cháy chuẩn của ethanol CH3CH2OHl tại nhiệt độ 298 K.. Sử dụng các số liệu nhiệt động cần thiết của các chất tra cứu trong Handbook, cho b

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

3 Khi 1,00 kg chì (nhiệt dung riêng = 0,13 J g–1oC–1) tại 100,0 oC được nhúng vào nước có nhiệt

nhiêu?

4 100 g đồng (nhiệt dung riêng = 0,386 J g–1 oC–1) tại 100,0 oC được nhúng vào 50,0 g nước có

5 Vanillin là một thành phần tự nhiên trong vanilla Nó cũng được sản xuất làm hương nhân tạo

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

7 Hai dung dịch 100,0 mL AgNO3(dd) 1,00 M và 100,0 mL NaCl(dd) 1,00 M đều ở nhiệt độ 22,4

o

C được thêm vào một nhiệt lượng kế cốc Styrofoam và để cho phản ứng xảy ra trong nhiệt

10 Cho biết lượng công sinh ra tính bằng joules chống lại áp suất ngoài 2,25 atm tại nhiệt độ không

11 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 là bao nhiêu?

12 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 Hãy tính lượng sucrose cần đốt cháy để tạo ra 1,00 x 103 kJ nhiệt lượng Cho biết nhiệt đốt cháy

14 25,0 mL HCl(dd) 1,045 M được trung hòa bằng NaOH(dd) Hãy tính lượng nhiệt tỏa ra của quá

15 Khi một khối băng lập phương cạnh dài 2,00 cm được đưa từ –10,0 oC lên 23,2 oC, biến thiên

16 Hỏi khối lượng tối đa băng tại nhiệt độ –15 oC có thể chuyển thành hơi nước tại 25 oC khi dùng

17 Nhiệt đốt cháy chuẩn của propene C3H6(k) là –2058 kJ/mol, của propane C3H8(k) là –2219 kJ/mol Hãy sử dụng dữ liệu này và tra cứu thêm các dữ liệu nhiệt hình thành mol chuẩn của

propene thành propane

18 Sử dụng các kết quả tính toán của bài tập 17 kết hợp với dữ liệu dưới đây để xác định nhiệt đốt

19 Nhiệt hình thành chuẩn của amino acid leucine là –637,3 kJ/mol C6H13O2N(r) Hãy viết phương trình hóa học tương ứng với giá trị này

20 Giá trị ΔHo của phản ứng sau: 2NH3 (k) → N2(k) + 3 H2(k) liên hệ như thế nào với nhiệt hình

21 Sử dụng dữ liệu trong handbook để tính nhiệt đốt cháy chuẩn của ethanol CH3CH2OH(l) tại nhiệt độ 298 K

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

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

6 CO2(k) + 6 H2O (l) → C6H12O6 (r) + 6 O2 (k) ΔHo = 2803 kJ

24 Một handbook liệt kê nhiệt đốt cháy chuẩn của dimethyl ether tại 298 K là –31,70 kJ/g(CH3)2O

25 Một mẫu đồng có khối lượng 74,8 g ở nhiệt độ 143,2 oC được cho vào bình cách nhiệt có chứa

theo đơn vị J.g−1.oC−1 là bao nhiêu?

26 Nhiệt hòa tan KI rắn trong nước là 20,3 kJ/mol KI Nếu một lượng KI cho vào lượng nước vừa

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

27 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 1,10 M vào 25,00 mL dung dịch HCl nồng độ 1,82 M có cùng

nhiệt ra bên ngoài và dung dịch sau trung hòa có d= 1,02 g/mL và nhiệt dung riêng là 3,89 J.g−1.oC−1

28 Nhiệt thăng hoa của đá khô CO2 ∆H = 571 kJ/kg ở nhiệt độ −78,5 oC và 1 atm Nếu truyền một

29 Phương pháp lượng nhiệt kế có thể sử dụng để xác định độ tinh khiết của kim loại Một nhẫn

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 Hãy xác định quá trình nào sau đây sinh công, nhận công hay công bằng không ở điều kiện áp

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

xác định enthalpy tiêu chuẩn của quá trình chuyển hóa trên

34 Tra cứu bảng số liệu nhiệt tạo thành tiêu chuẩn, hãy tính nhiệt tạo thành mol tiêu chuẩn của ZnS

35 Nhiệt phân CaCO3 (r) cho ra CaO (r) và CO2 (k) Từ bảng số liệu nhiệt tạo thành tiêu chuẩn, hãy

chuẩn

36 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

38 Một hỗn hợp khí gồm 83,0 % CH4, 11,2% C2H6 và 5,8 % C3H8 theo số mol Một thể tích 385 L

đẳng áp Vậy có bao nhiêu nhiệt (kJ) tỏa ra khi đốt lượng hỗn hợp khí trên?

39 Khí metan có thể tích 0,1 L tại 25 oC và 744 mmHg được đốt cháy ở áp suất không đổi trong

toàn hay không? Viết phương trình phản ứng thích hợp của phản ứng đốt cháy khí metan ở điều kiện trên

40 Nhiệt đốt cháy mol tiêu chuẩn của carbon graphite là −393,5 kJ/mol và của khí carbon monoxide

Chương 2 NHIỆT ĐỘNG HỌC: ENTROPY – NĂNG LƯỢNG TỰ DO

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

2 Hãy tính entropy mol chuẩn ∆Sovap cho quá trình bay hơi của CCl2F2, cho biết nhiệt độ sôi của

3 Sự thay đổi entropy mol chuẩn cho quá trình chuyển trạng thái thù hình từ rhombic sulfur rắn

4 Sử dụng các số liệu entropy mol chuẩn của các chất (tra cứu trong Handbook) để tính biến thiên

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

6 Dự đoán các phản ứng sau có xảy ra tự nhiên ở nhiệt độ thường hay không?

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

8 Tính ∆Go ở 298 K cho phản ứng sau: 4 Fe(r) + 3 O2(k) → 2 Fe2O3(r) ∆Go298K = ?

9 Tính ∆Go ở 298 K cho phản ứng sau bằng cách sử dụng năng lượng tự do mol chuẩn của các

10 a Sử dụng các số liệu nhiệt động cần thiết của các chất (tra cứu trong Handbook), cho biết phản

phản ứng trên sẽ xảy ra tự nhiên theo chiều nào? Giải thích

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

12 Tại 25 oC phản ứng: 2 NO(k) + O2(k)  2 NO2(k) có ∆Ho= −114,1 kJ.mol−1 và

13 Xét cân bằng sau ở 25 oC: 2 NO(k) + Cl2(k)  2 NOCl(k) có ∆Ho = −77,1 kJ.mol−1

14 a Cho phản ứng: 2 SO2(k) + O2(k)  2 SO3(k) có ∆Ho = −1,8 x102 kJ.mol−1

x10−2

15 Sắp xếp sự biến đổi entropy (∆S) của các quá trình (tại 25 oC) sau đây theo thứ tự tăng dần:

16 Pentane là một trong những hydrocarbon dễ bay hơi trong xăng Tại 298 x15 K, các giá trị

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

17 Cho phản ứng: N2H4 (k) + 2 OF2 (k) → N2F4 (k) + 2 H2O (k) Xác định các giá trị sau và nhận

19 Xem xét quá trình hóa hơi nước: H2O(l) → H2O (k) tại 100 oC, với H2O(l) trong trạng thái

(a) ∆Go = 0; (b) ∆G = 0; (c) ∆Go > 0; (d) ∆G > 0 Giải thích

20 So sánh giá trị entropy trong mỗi cặp chất sau:

21 Dự đoán chất nào trong các chất sau có entropy tạo thành lớn nhất: CH4(k), CH3CH2OH (l), hay

22 Tại nhiệt độ nào cân bằng sau được thiết lập: H2O (l, 0,50 atm) H2O (g, 0,50 atm) Giải thích

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

24 Dùng các số liệu nhiệt động tại 298 K xác định chiều tự diễn ra của phản ứng sau: 2 SO2(k) +

26 Cho phản ứng: 2 NaHCO3(r) → Na2CO3(r) + H2O(l) + CO2(k) Tính các giá trị ∆So, ∆Ho, ∆Go và

K (Sử dụng số liệu trong phụ lục D)

27 Cho biết nhiệt độ sôi của cyclohexane, C6H12 là 80.7 oC Ước lượng nhiệt độ mà tại đó áp suất hơi của cyclohexane là 1000,0 mmHg

28 Sự phân hủy của khí độc phosgene được minh họa qua phương trình: COCl2(k)  CO(k) +

29 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

30 Xét phản ứng NH4NO3(r)  N2O(k) + 2 H2O(l) tại 298 K

a Phản ứng thuận thu nhiệt hay tỏa nhiệt?

c Tính K tại 298 K

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

32 Tại nhiệt độ phòng và áp suất thường, entropy của vũ trụ âm, dương hay bằng không cho sự

Chương 3 ĐỘNG HÓA HỌC

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 khoảng thời gian trên

2 Trong phản ứng 2A  3B, [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

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

Khi nồng độ đầu của [N2O5]0 = 3,15 M tốc độ đầu của phản ứng = 5,45 x10–5 M.s–1 và khi

hủy này

6 Cho bảng số liệu:

7 Một phản ứng có phương trình động học v = k [A]2[B]

Xác định hằng số tốc độ k của phản ứng

8 Phản ứng: 2HgCl2 + C2O42–  2Cl– + 2CO2 + Hg2Cl2; k = 4,4 x10–2 M.s–1 có phương trình động học là: v = k [HgCl2].[C2O42–]2 Xác định tốc độ của phản ứng khi [HgCl2] = 0,050 M và [C2O42–] = 0,025 M

9 Phản ứng A  2B + C là phản ứng bậc 1 Nếu [A]o = 2,80 M và k = 3,02 x10–3 s–1 Xác định [A] sau 325 s

10 Chứng tỏ phản ứng phân hủy H2O2 là phản ứng bậc 1, H2O2 (dd)  H2O (l) + ½ O2(k) Sử dụng

đồ thị 1 và bảng dữ liệu động học bảng 2

BẢNG 2

ĐỒ THỊ 1

11 Xét phản ứng bậc 1: A  P với k = 2,95 x10–3 s–1 Sau 150 s, % còn lại của A bao nhiêu?

12 Dựa vào đồ thị 1 và bảng 2, vậy mất bao lâu để lượng mẫu [H2O2] bị phân hủy 2/3 so với thời

H2O2 (dd)  H2O (l) + ½ O2 (k)

13 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

14 Sử dụng bản dữ liệu động học ở sau, xác định

a Áp suất riêng phần của ethylene oxide

đầu của ethylene oxide là 782 mmHg

15 Xét phản ứng phân hủy B  Sản phẩm với dữ liệu động học theo sau

17 Phản ứng phân hủy N2O5 trong CCl4 tuân theo động học bậc 1

N2O5 (trong CCl4) → N2O4 (trong CCl4) + ½ O2 (k) có Ea =1,06 x105 J/mol,

18 Phản ứng phân hủy N2O5 trong CCl4 tuân theo động học bậc 1 Có Ea =1,06 x105 J/mol,

hủy trong 1,5 giờ?

19 Cơ chế của phản ứng CO(k) + NO2(k)  CO2(k) + NO(k) được đề xuất gồm 2 giai đoạn Giai

như thế nào? Phương trình động học của phản ứng này là gì?

20 Chứng tỏ cơ chế đề nghị của phản ứng 2NO2(k) + F2(k)  2NO2F (k) phù hợp với phương trình

21 Cho phản ứng A  sản phẩm, nồng độ của A là 0.588 M tại thời điểm 4,40 phút sau khi phản

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 Nếu 1,00 g N2O5 được cho vào bình kín có dung tích 15 L (không trao đổi chất với môi trường

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 mmHg

23 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 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 Axít acetoacetic, CH3COCH2COOH, tiền chất được sử dụng nhiều trong tổng hợp hữu cơ

a Tìm thời gian để axít acetoacetic phân hủy 65%?

26 Sự phân hủy dimethyl ether xảy ra tại nhiệt độ 504oC: (CH3)2O(k)  CH4(k) + H2(k) + CO(k)

Áp suất riêng phần của dimethyl ether (DME) là hàm theo thời gian đo được như trong bảng sau

c Tính áp suất tổng của phản ứng tại thời điểm phản ứng xảy ra được 390 giây?

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?

f Biết phản ứng xảy ra trong hệ kín với thể tích và nhiệt độ không đổi

27 Phản ứng phân hủy p–toluenesulfinic acid: 3ArSO2H  ArSO2Ar + ArSO3H + H2O

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

29 Trong 3 thí nghiệm khác nhau, kết quả thu được của phản ứng A  sản phẩm cho trong bảng

sau

 A0 (M) t1/2(min)

b Xác định phương trình tốc độ của phản ứng, và tính giá trị k của phản ứng

30 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 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 giữu nguyên nhiệt độ ?

32 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

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

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

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

30oC

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

36 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?

Chương 4 CÂN BẰNG HÓA HỌC

1 Tại 300 K, phản ứng 2 Cu2+(dd) + Sn2+(dd)  2 Cu+(dd) + Sn4+(dd) có hằng số cân bằng K =

cân bằng

2 Ở 25 oC, phản ứng 2 Fe3+(dd) + Hg22+(dd)  2 Fe2+(dd) + 2 Hg2+(dd) có hằng số cân bằng K = 9,14 x10–6 Nếu cho nồng độ cân bằng của Fe3+; Hg2+; và Fe2+ lần lượt là 0,015; 0,0025; và

3 Ở 298 K hằng số cân bằng của phản ứng N2(k) + 3 H2(k)  2 NH3(k) có giá trị K = 5,8 x105

4 Cho phản ứng: NO(k) + O2(k)  NO2(k) có giá trị K = 1,2 x102 ở 184oC Tính hằng số cân

5 Tại 298 K, phản ứng 2 NH3(k)  2 N2(k) + 3 H2(k) có hằng số cân bằng KC = 2,8 x10–9 Tính

6 Tại 1065 oC, phản ứng 2 H2S(k)  2 H2(k) + S2(k) có hằng số cân bằng KP = 1,2 x10–2 Tính

7 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:

8 Hãy tính lượng nhiệt bằng kilojoule (kJ) cần để tăng nhiệt độ của 237 g nước lạnh từ 4,0 oC lên 37,0 oC

9 Sắt kim loại phản ứng với hơi nước H2O(k) tạo sản phẩm Fe3O4(r) và H2(k) Hãy viết phương

Giải thích

10 Cho cân bằng: CO(k) + H2O(k)  CO2(k) + H2(k)ở 1100 K có KC = 1,00 Nếu trộn cùng khối

lượng tăng và chất nào có khối lượng giảm so với khối lượng ban đầu?

11 Cho phản ứng PCl5(k)  PCl3(k) + Cl2(k) có giá trị KC = 0,0454 tại 261oC Nếu ban đầu cho các

ứng sẽ dịch chuyển theo chiều nào?

12 Cho biết phản ứng dịch chuyển theo chiều nào khi cho thêm O2(k) vào hệ cân bằng sau trong

13 Cho phản ứng nung vôi xảy ra trong bình kín ở nhiệt độ xác định: CaCO3(r)  CaO(r) +CO2(k)

14 Thực hiện phản ứng N2O4(k)  2 NO2(k) trong bình có dung tích 3 lít Khi phản ứng đạt cân bằng, nếu tăng áp suất lên gấp đôi (bằng cách giảm thể tích bình phản ứng còn 1,5 lít) thì nồng

15 Xét cân bằng: CO(k) + H2O(k)  CO2(k) + H2(k) Cân bằng trên dịch chuyển như thế nào khi thay đổi thể tích bình hoặc áp suất tổng?

16 Cho phản ứng: N2O4(k)  2 NO2(k) có ∆Ho = +57,2 kJ Để tăng hiệu suất tạo thành sản

17 Nhiệt hình thành của NH3 là ∆Hof[NH3(k)] = –46,11 kJ/mol NH3 Khi tăng nhiệt độ từ 100 oC lên

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