Trang chủ Lớp 10 SBT Hóa 10 - Chân trời sáng tạo Bài 14. Tính biến thiên enthalpy của phản ứng hóa học trang...

Bài 14. Tính biến thiên enthalpy của phản ứng hóa học trang 56, 57, 58 SBT Hóa 10 Chân trời sáng tạo: Phản ứng có xảy ra thuận lợi ở điều kiện thường không?...

Trả lời 14.1, 14.2, 14.3, 14.4, 14.5, 14.6, 14.7, 14.8, 14.9, 14.10, 14.11, 14.12, 14.13, 14.14, 14.15 - Bài 14. Tính biến thiên enthalpy của phản ứng hóa học trang 56, 57, 58 SBT Hóa 10 Chân trời sáng tạo - Chương 5. Năng lượng hóa học. Trình bày cách tính enthalpy của phản ứng hoá học dựa vào năng lượng liên kết và dựa vào enthalpy tạo thành của các chất Cho phản ứng tổng quát aA + bB -> mM + nN...Phản ứng có xảy ra thuận lợi ở điều kiện thường không?

14.1

Trình bày cách tính enthalpy của phản ứng hoá học dựa vào năng lượng liên kết và dựa vào enthalpy tạo thành của các chất

Answer - Lời giải/Đáp án

- Cách tính enthalpy của phản ứng hóa học dựa vào năng lượng liên kết

ΔrH0298=Eb(cd)Eb(sp)

Trong đó: Eb(cd)Eb(sp) là tổng năng lượng liên kết trong phân tử các chất đầu và các chất sản phẩm

- Cách tính enthalpy của phản ứng hóa học dựa vào enthalpy tạo thành của các chất

ΔrH0298=ΔrH0298(sp)ΔrH0298(cd)

Trong đó: ΔrH0298(sp)ΔrH0298(cd) là tổng enthalpy tạo thành ở điều kiện chuẩn của sản phẩm và chất đầu của phản ứng


14.2

Cho phản ứng tổng quát aA + bB -> mM + nN. Hãy chọn các phương án tính đúng. ΔrH0298 của phản ứng:

(a) ΔrH0298K=mxΔfH0298(M)+nxΔfH0298(N)axΔfH0298(A)bxΔfH0298(B)

(b) ΔrH0298K=axΔfH0298(A)+bxΔfH0298(B)mxΔfH0298(M)nxΔfH0298(N)

(c) ΔrH0298K=axEb(A)+bxEb(B)mxEb(M)nxEb(N)

(d) ΔrH0298K=mxEb(M)+nxEb(N)axEb(A)bxEb(B)

Method - Phương pháp giải/Hướng dẫn/Gợi ý

- Theo năng lượng liên kết :ΔrH0298=Eb(cd)Eb(sp)

- Theo enthalpy tạo thành của các chất: ΔrH0298=ΔrH0298(sp)ΔrH0298(cd)

Answer - Lời giải/Đáp án

- Đáp án: (a) và (c)


14.3

Thành phần chính của đa số các loại đá dùng trong xây dựng là CaCO3, chúng vừa có tác dụng chịu nhiệt, vừa chịu được lực. Dựa vào bảng 13.1 SGK trang 84, tính ΔrH0298 của phản ứng:

CaCO3(s) -> CaO(s) + CO2(g)

Phản ứng có xảy ra thuận lợi ở điều kiện thường không?

Method - Phương pháp giải/Hướng dẫn/Gợi ý

Dựa vào công thức tính: ΔrH0298=ΔrH0298(sp)ΔrH0298(cd) và bảng số liệu

D:\Documents\SÁCH CHƯƠNG TRÌNH MỚI\Ảnh, video phụ trợ\Bài 13 bảng enthalpy chuẩn.PNG

Answer - Lời giải/Đáp án

ΔrH0298=635,1+(393,5)(1206,9)=+178,3kJ

=> Phản ứng không xảy ra ở điều kiện thường do có ΔrH0298>0


14.4

Propene là nguyên liệu cho sản xuất nhựa polypropylene (PP). PP được sử dụng để sản xuất các sản phẩm ông, màng, dày cách điện, kéo sợi, đồ gia dụng và các sản phẩm tạo hình khác.

D:\Documents\SÁCH CHƯƠNG TRÌNH MỚI\Ảnh, video phụ trợ\Bài 14 sản phẩm từ nhựa PP.PNG

Phản ứng tạo thành propene từ propyne:

CH3-C≡CH(g) + H2(g) ->CH3-CH=CH2(g)

a) Hãy xác định số liên kết C-H; C-C; C=C trong hợp chất CH3-C≡CH (propyne).

b) Từ năng lượng của các liên kết (Bảng 14.1, SGK trang 89), hãy tính biến thiên enthalpy của phản ứng tạo thành propene trên.

Method - Phương pháp giải/Hướng dẫn/Gợi ý

Dựa vào công thức ΔrH0298=Eb(cd)Eb(sp) và bảng số liệu

D:\Documents\SÁCH CHƯƠNG TRÌNH MỚI\Ảnh, video phụ trợ\Bài 14 bảng năng lượng liên kết.PNG

Answer - Lời giải/Đáp án

a) Trong hợp chất CH3-C≡CH có 4 liên kết C-H, 1 liên kết C-C và 1 liên kết C≡C

b) Biến thiên enthalpy của phản ứng là:

ΔrH0298=Eb(cd)Eb(sp)

=> ΔrH0298=(Eb(CC)+Eb(CC)+4.Eb(CH)+Eb(HH))(Eb(C=C)+Eb(CC)+6.Eb(CH))

=> ΔrH0298=(839+347+4.413+432)(614+347+6.413)=169kJ


14.5

Tính nhiệt tạo thành chuẩn của HF và NO dựa vào năng lượng liên kết (Bảng 14.1 SGK), của F2, H2, HF, N2, O2, NO. Giải thích sự khác nhau về nhiệt tạo thành của HF và NO.

D:\Documents\SÁCH CHƯƠNG TRÌNH MỚI\Ảnh, video phụ trợ\Bài 14 sự tạo thành NO.PNG

Method - Phương pháp giải/Hướng dẫn/Gợi ý

Dựa vào công thức ΔrH0298=Eb(cd)Eb(sp) và bảng số liệu

D:\Documents\SÁCH CHƯƠNG TRÌNH MỚI\Ảnh, video phụ trợ\Bài 14 bảng năng lượng liên kết.PNG

Answer - Lời giải/Đáp án

- Biến thiên enthalpy của phản ứng H2(g) + F2(g) -> 2HF(g) là:

ΔrH0298=Eb(cd)Eb(sp)

=> ΔrH0298=Eb(HH)+Eb(FF)2.Eb(HF)

=> ΔrH0298=432+1592.565=539kJ < 0

=> Phản ứng xảy ra

- Biến thiên enthalpy của phản ứng N2(g) + O2(g) ” 2NO(g) là:

ΔrH0298=Eb(cd)Eb(sp)

=> ΔrH0298=Eb(NN)+Eb(O=O)2.Eb(NO)

=> ΔrH0298=945+4982.631=+181kJ > 0

=> Phản ứng không xảy ra

- Giải thích: Do năng lượng liên kết giữa liên kết ba của 2 nguyên tử Nitrogen rất lớn nên cần cung cấp năng lượng từ bên ngoài để phá vỡ liên kết N≡N


14.6

Phosgene là chất khí không màu, mùi cỏ mục, dễ hoá lỏng; khối lượng riêng 1,420 g/cm3 (ở 0°C); t = 8,2°C. Phosgene ít tan trong nước; dễ tan trong các dung môi hữu cơ, bị thuỷ phân chậm bằng hơi nước; không cháy, là sản phẩm công nghiệp quan trọng; dùng trong tổng hợp hữu cơ để sản xuất sản phẩm nhuộm, chất diệt cỏ, polyurethane,…

Phosgene là một chất độc. Ở nồng độ 0,005 mg/L đã nguy hiểm đối với người, trong khoảng 0,1 – 0,3 mg/L, gây tử vong sau khoảng 15 phút.

Phosgene được điều chế bằng cách cho hỗn hợp CO và Cl2, đi qua than hoạt tính. Biết Eb(Cl-Cl) = 243 kJ/mol; Eb(C-Cl) = 339 kJ/mol; Eb(C=O) = 745 kJ/mol; Eb(C≡O) = 1075 kJ/mol.

Hãy tính biến thiên enthalpy của phản ứng tạo thành phosgene từ CO và Cl2.

D:\Documents\SÁCH CHƯƠNG TRÌNH MỚI\Ảnh, video phụ trợ\Bài 14 phosgene.PNG

Method - Phương pháp giải/Hướng dẫn/Gợi ý

Dựa vào công thức ΔrH0298=Eb(cd)Eb(sp)

Answer - Lời giải/Đáp án


14.7

Kim loại nhôm có thể khử được oxide của nhiều nguyên tố. Dựa vào nhiệt tạo thành chuẩn của các chất (Bảng 13.1 SGK), tính biến thiên enthalpy của phản ứng nhôm khử 1 mol mỗi oxide sau

a) Fe3O4(s)

b) Cr2O3(s)

Method - Phương pháp giải/Hướng dẫn/Gợi ý

Dựa vào công thức tính: ΔrH0298=ΔrH0298(sp)ΔrH0298(cd) và bảng số liệu

D:\Documents\SÁCH CHƯƠNG TRÌNH MỚI\Ảnh, video phụ trợ\Bài 13 bảng enthalpy chuẩn.PNG

Answer - Lời giải/Đáp án

- Biến thiên enthalpy của phản ứng 8Al(s) + 3Fe3O4(s) 9Fe(s) + 4Al2O3(s) là:

ΔrH0298=ΔrH0298(sp)ΔrH0298(cd)

=> ΔrH0298=4.ΔrH0298(Al2O3)3.ΔrH0298(Fe3O4) (Do ΔrH0298 của đơn chất = 0)

=> ΔrH0298=4.(1676,00)3.(1121,00)=3341kJ

=> Biến thiên enthalpy của phản ứng nhôm khử 1 mol Fe3O4

ΔrH0298=13.(3341)=1113,67kJ

- Biến thiên enthalpy của phản ứng 2Al(s) + Cr2O3(s) 2Cr(s) + Al2O3(s) là:

ΔrH0298=ΔrH0298(sp)ΔrH0298(cd)

=> ΔrH0298=ΔrH0298(Al2O3)ΔrH0298(Cr2O3) (Do ΔrH0298 của đơn chất = 0)

=> ΔrH0298=(1676,00)(1128,60)=547,4kJ

=> Biến thiên enthalpy của phản ứng nhôm khử 1 mol Cr2O3ΔrH0298=547,4kJ


14.8

Cho 3 hydrocarbon X, Y, Z đều có 2 nguyên tử C trong phân tử. Số nguyên tử H trong các phân tử tăng dần theo thứ tự X, Y, Z.

a) Viết công thức cấu tạo của X, Y, Z.

b) Viết phương trình đốt cháy hoàn toàn X, Y, Z với hệ số nguyên tối giản.

c) Tính biến thiên enthalpy của mỗi phản ứng dựa vào enthalpy tạo thành tiêu chuẩn trong bảng sau:

Chất

X(g)

Y(g)

Z(g)

CO2(g)

H2O(g)

ΔfH0298(kJ/mol)

+227,0

+52,47

-84,67

-393,5

-241,82

d) Từ kết quả tính toán đưa ra kết luận về ứng dụng của phản ứng đốt cháy X, Y, Z trong thực tiễn.

Method - Phương pháp giải/Hướng dẫn/Gợi ý

- Trong hợp chất CxHyOz thì y luôn là số chẵn và y ≤ 2x + 2

- Công thức tính biến thiên enthalpy: ΔrH0298=ΔfH0298(sp)ΔfH0298(cd)

Answer - Lời giải/Đáp án

a) - Số nguyên tử Hydrogen trong hợp chất ≤ 2.2 + 2 = 6 và phải là số chẵn

=> Các công thức của X, Y và Z lần lượt là: C2H2; C2H4 và C2H6

b) Phương trình đốt cháy:

2C2H2 + 5O2 4CO2 + 2H2O

C2H4 + 3O2 2CO2 + 2H2O

2C2H6 + 7O2 4CO2 + 6H2O

c) - Xét phương trình 2C2H2 + 5O2 4CO2 + 2H2O

ΔrH0298=ΔfH0298(sp)ΔfH0298(cd)

Advertisements (Quảng cáo)

=> ΔrH0298=4.ΔfH0298(CO2)+2.ΔfH0298(H2O)2.ΔfH0298(C2H2)

(Do ΔfH0298 của đơn chất = 0)

=> ΔrH0298=4.(393,5)+2.(241,82)2.(227,0)=2511,64kJ

- Xét phương trình C2H4 + 3O2 2CO2 + 2H2O

ΔrH0298=ΔfH0298(sp)ΔfH0298(cd)

=> ΔrH0298=2.ΔfH0298(CO2)+2.ΔfH0298(H2O)ΔfH0298(C2H4)

(Do ΔfH0298 của đơn chất = 0)

=> ΔrH0298=2.(393,5)+2.(241,82)52,47=1323,11kJ

- Xét phương trình 2C2H6 + 7O2 4CO2 + 6H2O

ΔrH0298=ΔfH0298(sp)ΔfH0298(cd)

=> ΔrH0298=4.ΔfH0298(CO2)+6.ΔfH0298(H2O)2.ΔfH0298(C2H6)

(Do ΔfH0298 của đơn chất = 0)

=> ΔrH0298=4.(393,5)+6.(241,82)2.(84,67)=2855,58kJ

d) ΔrH0298 của cả 3 phương trình đều có giá trị lớn và < 0 " trong thực tiễn được dùng làm nhiên liệu.


14.9

Cho các phản ứng:

CaCO3(s) -> CaO(s) + CO2(g) ΔrH0298=+178,49kJ

C2H5OH(l) + 3O2(g) -> 2CO2(g) + 3H2O(l) ΔrH0298=1370,70kJ

C(graphite, s) + O2(g) -> CO2(g) ΔrH0298=393,51kJ

a) Phản ứng nào có thể tự xảy ra (sau giai đoạn khơi mào ban đầu), phản ứng nào không thể tự xảy ra?

b) Khối lượng ethanol hay graphite cần dùng khi đốt cháy hoàn toàn đủ tạo lượng nhiệt cho quá trình nhiệt phân hoàn toàn 0,1 mol CaCO3. Giả thiết hiệu suất các quá trình đều là 100%.

Method - Phương pháp giải/Hướng dẫn/Gợi ý

a) Phản ứng nào có ΔrH0298 > 0 không thể tự xảy ra. Phản ứng nào có ΔrH0298 < 0 có thể tự xảy ra sau khi khơi mào.

b) Tính ΔrH0298 của quá trình nhiệt phân hoàn toàn 0,1 mol CaCO3. => Tính mol ethanol và graphite cần dùng => Tính khối lượng ethanol và graphite cần dùng

Answer - Lời giải/Đáp án

a) Phản ứng CaCO3(s) -> CaO(s) + CO2(g) không tự xảy ra do ΔrH0298 > 0 (cần cung cấp thêm năng lượng bên ngoài). Hai phản ứng còn lại tự xảy ra sau khi khơi mào do có ΔrH0298 < 0 (tự tạo thêm năng lượng khi phản ứng diễn ra)

b) ΔrH0298 của quá trình nhiệt phân hoàn toàn 0,1 mol CaCO3

ΔrH0298=0,1.(+178,49)=+17,849kJ

- nC2H5OH=17,8491370,70=0,013mol -> mC2H5OH=0,013.46=0,598gam

- nC=17,849393,51=0,045mol -> mC=0,045.12=0,54gam


14.10

Lactic acid hay acid sữa là hợp chất hoá học đóng vai trò quan trọng trong nhiều quá trình sinh hoá, lần đầu tiên được phân tách vào năm 1780 bởi nhà hoá học Thuỵ Điển Carl Wilhelm Scheele. Lactic acid có công thức phân tử C3H6O3, công thức cấu tạo CH3-CH(OH)-COOH

Khi vận động mạnh cơ thể không đủ cung cấp oxygen, thì cơ thể sẽ chuyển hoá glucose thành lactic acid từ các tế bào để cung cấp năng lượng cho cơ thể (lactic acid tạo thành từ quá trình này sẽ gây mỏi cơ) theo phương trình sau:

C6H12O6(aq) -> 2C3H6O3(aq) ΔrH0298=150kJ

Biết rằng cơ thể chỉ cung cấp 98% năng lượng nhờ oxygen, năng lượng còn lại nhờ vào sự chuyển hoá glucose thành lactic acid.

Giả sử một người chạy bộ trong một thời gian tiêu tốn 300 kcal. Tính khối lượng lactic acid tạo ra từ quá trình chuyển hóa đó (biết 1 cal = 4,184 J).

D:\Documents\SÁCH CHƯƠNG TRÌNH MỚI\Ảnh, video phụ trợ\Bài 14 lactic acid.PNG

Method - Phương pháp giải/Hướng dẫn/Gợi ý

Dựa vào công thức đổi cal sang J -> Tính năng lượng tạo thành của lactic acid -> Tính số mol lactic acid tạo thành -> Tính khối lượng lactic acid tạo thành

Answer - Lời giải/Đáp án

- Năng lượng của sự chuyển hoá glucose thành lactic acid là

2%.300kcal = 6 kcal = 6000 cal = 25104 J = 25,104 kJ

- Do C6H12O6(aq) -> 2C3H6O3(aq) có ΔrH0298=150kJ

=> nC3H6O3=25,104150.2=0,335mol => mC3H6O3=0,335.90=30,15gam


14.11

Chloromethane (CH3Cl), còn được gọi là methyl chloride, Refrigerant-40 hoặc HCC 40. CH3Cl từng được sử dụng rộng rãi như một chất làm lạnh. Hợp chất khí này rất dễ cháy, có thể không mùi hoặc có mùi thơm nhẹ.

Từ năng lượng của các liên kết (Bảng 14.1 SGK), hãy tính biến thiên enthalpy của phản ứng tạo thành chloromethane:

CH4(g) + Cl2(g) -> CH3Cl(g) + HCl(g)

Cho biết phản ứng dễ dàng xảy ra dưới ánh sáng mặt trời. Kết quả tính có mâu thuẫn với khả năng dễ xảy ra của phản ứng không?

Method - Phương pháp giải/Hướng dẫn/Gợi ý

Dựa vào công thức ΔrH0298=Eb(cd)Eb(sp) và bảng số liệu

D:\Documents\SÁCH CHƯƠNG TRÌNH MỚI\Ảnh, video phụ trợ\Bài 14 bảng năng lượng liên kết.PNG

Answer - Lời giải/Đáp án

Biến thiên enthalpy của phản ứng CH4(g) + Cl2(g) ” CH3Cl(g) + HCl(g) là:

ΔrH0298=Eb(cd)Eb(sp)

=> ΔrH0298=(4.Eb(CH)+Eb(ClCl))(3.Eb(CH)+Eb(CCl)+Eb(HCl))

=> ΔrH0298=(4.413+243)(3.413+339+427)=110kJ < 0

=> Phản ứng xảy ra ” Kết quả tính toán phù hợp với thực tế phản ứng xảy ra dễ dàng trong điều kiện có ánh sáng


14.12

Một xe tải đang vận chuyển đất đèn (thành phần chính là CaC2 và CaO) gặp mưa xảy ra sự cố, xe tải đã bốc cháy.

a) Viết phản ứng của CaC2 và CaO với nước.

b) Xe tải bốc cháy do các phản ứng trên toả nhiệt kích thích phản ứng cháy của acetylene:

C2H2(g) + 2,5O2(g) -> 2CO2(g) + H2O(g)

Dựa vào Bảng 13.1 SGK, tính biến thiên enthalpy của các phản ứng trên. Cho biết phản ứng toả nhiệt hay thu nhiệt.

Method - Phương pháp giải/Hướng dẫn/Gợi ý

Dựa vào công thức tính: ΔrH0298=ΔrH0298(sp)ΔrH0298(cd) và bảng số liệu

D:\Documents\SÁCH CHƯƠNG TRÌNH MỚI\Ảnh, video phụ trợ\Bài 13 bảng enthalpy chuẩn.PNG

Answer - Lời giải/Đáp án

a) CaC2(s) + 2H2O(l) -> Ca(OH)2(aq) + C2H2(g)

CaO(s) + H2O(l) -> Ca(OH)2(aq)

b) - Biến thiên enthalpy của phản ứng C2H2(g) + 2,5O2(g) -> 2CO2(g) + H2O(g) là:

ΔrH0298=ΔrH0298(sp)ΔrH0298(cd)

=> ΔrH0298=2.ΔfH0298(CO2)+ΔfH0298(H2O)ΔfH0298(C2H2) (Do ΔrH0298 của đơn chất = 0)

=> ΔrH0298=2.(393,50)+(241,82)(+227,00)=1255,82kJ < 0

=> Phản ứng tỏa nhiệt


14.13

Cho phương trình hoá học của phản ứng:

C2H4(g) + H2O(l) -> C2H5OH(l)

Tính biến thiên enthalpy của phản ứng theo nhiệt tạo thành chuẩn của các chất (Bảng 13.1 SGK).

Method - Phương pháp giải/Hướng dẫn/Gợi ý

Dựa vào công thức tính: ΔrH0298=ΔrH0298(sp)ΔrH0298(cd) và bảng số liệu

D:\Documents\SÁCH CHƯƠNG TRÌNH MỚI\Ảnh, video phụ trợ\Bài 13 bảng enthalpy chuẩn.PNG

Answer - Lời giải/Đáp án

- Biến thiên enthalpy của phản ứng C2H4(g) + H2O(l) -> C2H5OH(l) là:

ΔrH0298=ΔrH0298(sp)ΔrH0298(cd)

=> ΔrH0298=2.ΔfH0298(C2H5OH)ΔfH0298(C2H4)ΔfH0298(H2O)

=> ΔrH0298=277,63(+52,47)(285,84)=44,26kJ


14.14

Cho phản ứng phân huỷ hydrazine:

N2H4(g) -> N2(g) + 2H2(g)

a) Tính ΔrH0298 theo năng lượng liên kết của phản ứng trên.

b) Hydrazine (N2H4) là chất lỏng ở điều kiện thường (sôi ở 114°C, khối lượng riêng 1,021 g/cm3). Hãy đề xuất lý do N2H4 được sử dụng làm nhiên liệu trong động cơ tên lửa. Biết Eb(N-N) = 160 kJ/mol; Eb(N–H) = 391 kJ/mol, Eb(N≡N) = 945 kJ/mol; Eb(H-H) = 432 kJ/mol.

Method - Phương pháp giải/Hướng dẫn/Gợi ý

Dựa vào công thức ΔrH0298=Eb(cd)Eb(sp) và bảng số liệu

D:\Documents\SÁCH CHƯƠNG TRÌNH MỚI\Ảnh, video phụ trợ\Bài 14 bảng năng lượng liên kết.PNG

Answer - Lời giải/Đáp án

a) - Biến thiên enthalpy của phản ứng N2H4(g) -> N2(g) + 2H2(g) là:

ΔrH0298=Eb(cd)Eb(sp)

=> ΔrH0298=Eb(NN)+4.Eb(NH)Eb(NN)2.Eb(HH)

=> ΔrH0298=160+4.3919452.432=85kJ

b) Các lý do N2H4 được sử dụng làm nhiên liệu trong động cơ tên lửa:

- N2H4 là chất lỏng nên dễ bảo quản (nếu là chất khí cần nén ở điều kiện áp suất cao dễ gây nguy hiểm và tốn công bảo quản)

- Phương trình có ΔrH0298=85kJ< 0 " Phản ứng tự xảy ra mà không cần cung cấp năng lượng

- 1 mol N2H4 ở dạng lỏng sau phản ứng sẽ sinh ra tổng cộng 3 mol khí ” tạo được áp suất lớn để đẩy tên lửa bay lên


14.15

Quá trình hoà tan calcium chloride trong nước:

CaCl2(s) -> Ca2+(aq) + 2Cl-(aq) ΔrH0298=?

Chất

CaCl2

Ca2+

Cl-

ΔfH0298(kJ/mol)

-795,0

-542,83

-167,16

Tính biến thiên enthalpy của quá trình.

Method - Phương pháp giải/Hướng dẫn/Gợi ý

Dựa vào công thức tính: ΔrH0298=ΔrH0298(sp)ΔrH0298(cd)

Answer - Lời giải/Đáp án

- Biến thiên enthalpy của phản ứng CaCl2(s) -> Ca2+(aq) + 2Cl-(aq) là:

ΔrH0298=ΔrH0298(sp)ΔrH0298(cd)

=> ΔrH0298=ΔfH0298(Ca2+)+2.ΔfH0298(Cl)ΔfH0298(CaCl2)

=> ΔrH0298=542,83+2.(167,16)(795,0)=82,15kJ

Advertisements (Quảng cáo)