Bài 4.22 trang 15, 16, 17, 18 SBT Hóa 11 - Kết nối tri thức: Trong công nghiệp, ammonia được sản xuất theo phản ứng pha khí...

Trong công nghiệp, ammonia được sản xuất theo phản ứng pha khí:

${{\rm{N}}_{\rm{2}}}(g) + 3{{\rm{H}}_2}(g) \to 2{\rm{N}}{{\rm{H}}_3}(g){\rm{ }}{\Delta _r}{\rm{H}}^\circ$

Cho biết các giá trị năng lượng liên kết E_b (kJ.mol^-1):

a) Tính nhiệt phản ứng ∆_rH° của phản ứng ở điều kiện chuẩn, nhận xét về dấuvà độ lớn của giá trị tìm được.

b) Tính nhiệt tạo thành ∆_fH° (kJ.mol^-1) của NH₃ (g).

a) Biểu thức tính biến thiên enthalpy ở điều kiện chuẩn theo năng lượng liên kết (các chất đều ở thể khí) là:

${\Delta _{\rm{r}}}{\rm{H}}_{298}^0 = \sum {{\rm{E}}_{\rm{b}}}{\rm{(cd) }} - \sum {{\rm{E}}_{\rm{b}}}{\rm{(sp) }}$

b) Biểu thức tính biến thiên enthalpy ở điều kiện chuẩn theo enthalpy tạo thành:

${\Delta _{\rm{r}}}{\rm{H}}_{298}^0 = \sum {\Delta _{\rm{f}}}{\rm{H}}_{298}^0{\rm{(sp)}} - \sum {\Delta _{\rm{f}}}{\rm{H}}_{298}^0{\rm{(cd) }}$

Nhiệt tạo thành của đơn chất bằng 0.

a) ${\Delta _{\rm{r}}}{\rm{H}}_{298}^0 = \sum {{\rm{E}}_{\rm{b}}}{\rm{(cd) }} - \sum {{\rm{E}}_{\rm{b}}}{\rm{(sp) }}$

$\begin{array}{l}{\rm{ = }}{{\rm{E}}_{\rm{b}}}{\rm{(}}{{\rm{N}}_{\rm{2}}}{\rm{) + 3}}{{\rm{E}}_{\rm{b}}}{\rm{(}}{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{) - 2}}{{\rm{E}}_{\rm{b}}}{\rm{(N}}{{\rm{H}}_3}{\rm{)}}\\ = {{\rm{E}}_{\rm{b}}}_{{\rm{(N}} \equiv {\rm{N)}}}{\rm{ + 3}}{{\rm{E}}_{\rm{b}}}_{{\rm{(H - H)}}}{\rm{ - 2}}{\rm{.3}}{\rm{.}}{{\rm{E}}_{\rm{b}}}{}_{{\rm{(N - H)}}}\\ = 1.945 + 3.436 - 6.386 = - 63{\rm{ (kJ)}}\end{array}$

${\Delta _{\rm{r}}}{\rm{H}}_{298}^0$< 0 $\Rightarrow$Phản ứng trên là phản ứng tỏa nhiệt.

b) ${\Delta _{\rm{r}}}{\rm{H}}_{298}^0 = \sum {\Delta _{\rm{f}}}{\rm{H}}_{298}^0{\rm{(sp)}} - \sum {\Delta _{\rm{f}}}{\rm{H}}_{298}^0{\rm{(cd) }}$

$\begin{array}{l} \Leftrightarrow {\Delta _{\rm{r}}}{\rm{H}}_{298}^0 = 2{\Delta _{\rm{f}}}{\rm{H}}_{298}^0{\rm{(N}}{{\rm{H}}_3}{\rm{)}} - [{\Delta _{\rm{f}}}{\rm{H}}_{298}^0{\rm{(}}{{\rm{N}}_{\rm{2}}}{\rm{) + 3}}{\Delta _{\rm{f}}}{\rm{H}}_{298}^0{\rm{(}}{{\rm{H}}_2}{\rm{)]}}\\ \Leftrightarrow - 63 = 2{\Delta _{\rm{f}}}{\rm{H}}_{298}^0{\rm{(N}}{{\rm{H}}_3}{\rm{)}} - (0 + 3.0)\\ \Rightarrow {\Delta _{\rm{f}}}{\rm{H}}_{298}^0{\rm{(N}}{{\rm{H}}_3}{\rm{)}} = \frac{{ - 63}}{2} = - 31,5{\rm{ (kJ/mol)}}\end{array}$