Giải bài tập về nhiệt động hóa học năm 2024
Uploaded byHien Phan Nguyen Show
100% found this document useful (4 votes) 16K views 95 pages Original TitleBÀI-TẬP-NHIỆT-HÓA-HỌC Copyright© © All Rights Reserved Available FormatsDOCX, PDF, TXT or read online from Scribd Share this documentDid you find this document useful?Is this content inappropriate?100% found this document useful (4 votes) 16K views95 pages BÀI TẬP NHIỆT HÓA HỌCUploaded byHien Phan Nguyen Bài giải: Ta sắp xếp các phương trình (kèm theo ký hiệu nhiệt) sao cho các chất ở 2 vế triệt tiêu bớt để còn lại phương trình CH 4 C (r)+ 4H CH 4 + 2O 2 CO 2 + 2H 2 O H 12H 2 O O 2 + 2H 2 - H 2CO 2 O 2 + C (r) - H 3C (r) C (k) H 42H 2 4H 2 H 5Tổ hợp các phương trình này ta được CH 4 C(r) + 4H 4 H 0 C H = H 1 - H 2 - H 3 + H 4 + 2H 5 = - 801,5 + 483 + 393,4 + 715 + 2(431,5) = 1652,7 kJ/mol và Năng lượng liên kết CH = 1652,7 : 4 = 413,715 kJ/mol Bằng cách tương tự tính được Năng lượng liên kết CC = 345,7 kJ/mol 2. Từ thực nghiệm thu được trị số H (theo Kcal-1) phân ly từng liên kết ở 250 C như sau: Liên kết H – H O – O O – H C – H C – O C – C H 104 33 111 99 84 83 Hãy giải thích cách tính và cho biết kết quả tính H (cũng ở điều liện như trên) của sự đồng phân hóa: CH 3 CH 2 OH (hơi) CH 3 -O-CH 3 (hơi) Nêu sự liên hệ giữa dấu của H với độ bền liên kết trong phản ứng trên. CH 3 CH 2 OH có 1 liên kết C C ; 5 liên kết C H ; 1 liên kết C O và 1 liên kết O H Năng lượng cần thiết phá vỡ các liên kết này = (83) + (995) + (84) + (111) = 773 Kcal/mol CH 3 O CH 3 có 6 liên kết C H và 2 liên kết C O Năng lượng tỏa ra khi hình thành các liên kết này = (99 6) + (84 2) = 762 Kcal/mol 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.
C 4 H 10 C 4 H 6 + H 2 ; Ho1 (1) hay H 3 C - CH 2 - CH 2 -CH 3 CH 2 =CH-CH=CH 2 + 2H 2 6 CH 4 C 6 H 6 + 9 H 2 ; Ho2 (2) m n Trong đó Ei , Ej là năng lượng liên kết
ĐS: H 10 = + 437,0 kJ/mol và H 02 = + 581,1 kJ/mol
Theo định nghĩa: năng lượng liên kết trong CH 4 là H 0298 của quá trình: CH 4 (k) C (k) + 4H (k) Theo giả thiết: C (r) + 2H 2 (k) CH 4 H 0 h t. = 74,8 kJ/mol C (r) C (k) H 0 t h. = 716,7 kJ/mol H 2 (k) 2H (k) H 0 p l. = 436 kJ/mol Tổ hợp 3 quá trình này cho: H 0298 = 74,8 + 716,7 + (2 436) = 1663,5 kJ/mol Vậy năng lượng liên kết trung bình của 1 liên kết C H = 1663,5 : 4 = 416 kJ/mol 5. Tính năng lượng liên kết O – H trong phân tử nước, biết: H 2 O (l) = H 2 O (k) H = 40,6 kJ/mol (1) 2H (k) = H 2 (k) H = – 435 kJ/mol (2) O 2 (k) = 2O (k) H = 489,6 kJ/mol (3) 2H 2 (k) + O 2 (k) = 2H 2 O (l H = – 571,6 kJ/mol (4) (– 462,5 kJ/mol)
Bài giải: Ta lập các quá trình kèm theo các ký hiệu năng lượng: NaF Na+ + F Ei Na+ + e Na - INa F- e F - EF Tổ hợp 3 quá trình này ta được: NaF Na + F ENaF = Ei - INa - EF = = 6,686 - 5,139 + 3,447 = 4,994 eV
cho biết để khử sắt oxit thì dùng chất nào tốt nhất. Biết : Fe 2 O 3 H 2 O(h) CO CO 2 H 0298 (kJ/mol) - 822,200 - 241,8 - 110,5 - 393,
Có thể thiết lập chu trình Born-Haber để tính toán theo định luật Hess: Ca(r) + Cl 2 (k) CaCl 2 (r) H 0298 , s H 0 a EClCl -U CaCl 2 (I 1 + I 2 ) Ca Ca(k) + 2Cl(k) Ca2+(k) + 2Cl-(k) 2ECl Hoặc sử dụng phương pháp tổ hợp cân bằng ta có: Ca(r) + Cl 2 (k) CaCl 2 (r) H 0298 , s Ca(k) Ca(r) - H 0 a 2Cl (k) Cl 2 (k) - Elk Ca2+(k) + 2e Ca(k) -(I 1 + I 2 ) 2 Cl-1(k) e Cl (k) -2E Cộng các phương trình ta được Ca2+(k) + 2Cl-(k) CaCl 2 (r) Năng lượng của quá trình này là năng lượng mạng lưới ion của CaCl 2 và = H 0298 ,s H 0 a Elk (I 1 + I 2 ) 2E \= (-795) 192 243 1745 2(-364) = -2247 kJ/mol
Bằng cách tính tương tự thu được E = - 861,926 kJ/mol. (Chú ý: tính I 1 và I 2 ra đơn vị kJ/mol = 22,7,6-19. 6,02 23 .10-3 )
Bài giải: Do Li - 1e Li+ có I 1 = 5,390 eV nênLi+ + 1e Li E 01 = - I 1 = - 5,390eV Li - 2e Li2+ E 2 = 81,009 eV Tổ hợp 2 quá trình này ta được năng lượng ion hóa I 2 Li+ - e Li2+ I 2 = E 1 + E 2 = 81,009 - 5,390 = 75,619 eV Muốn tính năng lượng kèm theo quá trình Li - 3e Li3+ ta cần tổ hợp 2 quá trình: Li - 2e Li2+ (đã cho) và Li 2+ - 1e Li3+ (I 3 ) Li2+ là hệ 1e một hạt nhân, nên năng lượng của electron được tính theo công thức E 3 (Li3+ ) = - 13,6. 2 2 n Zở đây 1 3n Z E 3 (Li3+ ) =-13,6. 2 2 1 3\= -122,4 (eV) Li 2+ - 1e Li3+ I 3 = - E 3 = 122,4 eV Li - 2e Li2+ E 2 = 81,009 eV Li - 3e Li3+ E = I 3 + E 2 = 203,41 eV
Al 2 O 3 + 3COCl 2 (k) 3CO 2 + 2 AlCl 3 H 1 = -232,24 kJCO + Cl 2 COCl 2 H 2 = -112,40 kJ2Al + 1,5 O 2 Al 2 O 3 H 3 = -1668,20 kJNhiệt hình thành của CO = -110,40 kJ/mol Nhiệt hình thành của CO 2 = -393,13 kJ/mol. Nhiệt hình thành 1 mol AlCl 3 là nhiệt của quá trình Al + 1,5 Cl 2 AlCl 3Để có quá trình này ta sắp xếp các phương trình như sau: Al 2 O 3 + 3COCl 2 (k) 3CO 2 + 2 AlCl 3 H 13CO + 3Cl 2 3COCl 2 3 H 22Al + 1,5 O 2 Al 2 O 3 H 33C + 1,5 O 2 3CO 3 H 4và 3 CO 2 3C + 3 O 2 3(-H 5 )Sau khi tổ hợp có kết quả là: 2Al + 3 Cl 2 2AlCl 3 Hxvà Hx = H 1 + 3H 2 + H 3 + 3H 4 + 3(-H 5 ) = (-232,24) + 3(-112,40) + (-1668,20) + 3(-110,40) + 3(393,13) = - 1389,45 kJ Vậy, nhiệt hình thành 1 mol AlCl 3 = -1389,45 : 2 = - 694,725 kJ/mol 19. Cho các số liệu nhiệt động của một số phản ứng sau ở 298K Số phản ứng Phản ứng Ho298 (kJ) (1) 2NH 3 + 3N 2 O 4N 2 + 3H 2 O 1011 (2) N 2 O + 3H 2 N 2 H 4 + H 2 O 317 (3) 2NH 3 + 0,5O 2 N 2 H 4 + H 2 O 143 (4) H 2 + 0,5 O 2 H 2 O 286 S 0298 (N 2 H 4 ) = 240 J/K ; S 0298 (H 2 O) = 66,6 J/K S 0298 (N 2 ) = 191 J/K ; S 0298 (O 2 ) = 205 J/K
đổi là bao nhiêu? a) Ta sắp xếp lại 4 phương trình lúc đầu để khi cộng triệt tiêu các chất và được N 2 + H 2 N 2 H 4. Đó là: 4N 2 + 3H 2 O 2NH 3 + 3N 2 O - H 13N 2 O + 9H 2 3N 2 H 4 + 3H 2 O 3 H 22NH 3 + 0,5 O 2 N 2 H 4 + H 2 O H 3H 2 O H 2 + 0,5 O 2 - H 4Sau khi cộng ta được: 4N 2 + 8H 2 4N 2 H 4 có 4 H 5 Suy ra H 5 = (-H 1 + 3H 2 + H 3 - H 4 ) : 4 = (1011 - 3. 317 - 143 + 286) : 4 = 50,75 kJ/mol C 3 H 6 xiclo + 4,5O 2 3CO 2 + 3H 2 O H 4Cộng 2 phương trình này ta được phương trình cần tính H 5 =H 4 - H 1 Vậy, nhiệt đốt cháy propen = - 2094,4 -(-32,9) = - 2061,5 kJ/mol b/ Tương tự: 3 ( C + O 2 CO 2 H 2 )3 ( H 2 +21O 2 H 2 O H 3 )3CO 2 + 3H 2 O C 3 H 6 xiclo + 4,5O 2 (-H 4 )Tổ hợp được 3C + 3H 2 C 3 H 6 xiclo H 6 = 3H 2 + 3H 3 - H 4H 6 = 3(-394,1) + 3(-286,3) - (-2094,4) = 53,2 kJ/mol c/ Tương tự nhiệt tạo thành propen là: H 7 = 3H 2 + 3H 3 - H 5 = 20,3 kJ/mol 21. Đối với quá trình đồng phân hoá Xiclopropan thành Propen có H = 32,9 kJ/mol Hãy bổ sung vào bảng sau: Chất Nhiệt cháy Ho298 cháy (kJ/mol) Nhiệt sinh Ho298 (kJ/mol) C (than chì) 394, H 2 286, Xiclopropan 2094, Propen
CaO CO 2 CaCO 3 S 0298 (J/mol) 39,7 213,77 88, H 0298 (kJ/mol) - 635,5 - 393,5 - 1027,
Al 2 O 3 H 2 Al H 2 O(h) S 0298 (J/mol) 50,9 130,5 6,755 188, H 0298 (kJ/mol) - 1676,0 - 241,
Giải: dP dT \=.bh S HT V dT = . S.bh dP T V H với dP = 1, 013 5760\= 133,2 N/m 2. T = 373 0 K ; Hbh = 40477,5 J/mol; V= (30,199 – 0,01878). 10 –3m 3 /mol 30,18. 10 –3m 3 /mol dTS = 133, 2.373,18 340477, = 0,037 độ/ mmHg
dP dT \=.bh S HT Vvới 1cal/g = 41,3 cm 3 .at/g và Hnc = 79,7 cal/g = 79,7. 41,3 cm 3 .at/g Tnc = 273 0 K nên V = Vl – Vr = 10, 998–10, 9168\= – 0,088 cm 3 /g dP dT \=79, 7,273( 0, 088)\= – 137 at/độ
G = H TS = 40587,80 T. 108, Tại cân bằng H 2 O (l) H 2 O (h) thì G = 0 nên 40587,80 = 108,68 T = 373,46 K Vậy muốn quá trình tự xảy ra thì T > 373,46 K 30. Nitrosyl clorua là một chất rất độc, khi đun nóng sẽ phân huỷ thành nitơ monoxit và clo. a) Hãy viết phương trình cho phản ứng này b) Tính Kp của phản ứng ở 298K(theo atm và theo Pa). Cho: Nitrosyl clorua Nitơ monoxit Cl 2 Ho298 (kJ/mol) 51,71 90,25 ? S 0298 (J/K) 264 211 223
H = [(2 90,25. 10 3 ) + 0 (2 51,71. 10 3 ) = 77080 J/mol S = [(2 211) + 233 (2 264) = 117 J/mol G = 77080 298 117 = 42214 J/mol và ln K = 422148,314 298\= 17 Kp = 3,98. 10 8 atm và Kp = 4,04. 10 3 Pa
ln 2 1 ( )( )Kp T Kp T \=1 2 H 1 1R T T lnKp(475K) = 77080 1 18, 314 298 475
ln Kp (475) = 5,545 Kp = 4,32. 10 3 atm hay Kp = 437Pa Hãy ước lượng Ho của phản ứng này. Với ln 2 1 ( )( )Kp T Kp T \=1 2 H 1 1R T T ; chọn 2 giá trị bất kỳ của K tại 2 nhiệt độ khác nhau. Ví dụ: 15,2 0 C (288,4 K) và 34,9 0 C (308,1 K) Với ln 530840\=1 18,314 288, 4 308, H H = 1,72. 10 4 J = 17,2 kJ
Cho biết: Ho298 hóa hơi (Li(k)) = 159,4 kJ/mol ; Năng lượng liên kết (Li 2 (k)) = 129,8 kJ/mol Năng lượng ion hóa (Li(k)) = 5,392 eV; Năng lượng ion hoá (Li2 (k)) = 5,113 eV ( 1eV = 96,486 kJ/mol )
Li+ (k) + Li (k) Li 2 (k) E (Li 2 ) = 129, Li (k) e Li+ (k) I = 5,932 96, Li 2 (k) e Li 2 (k) I’ = 5,113 96, Để tìm năng lượng của quá trình 2Li (r) Li 2 (k) Hhh (Li 2 ) ta tổ hợp: 2Li (r) 2Li (k) Li+ (k) + Li (k) Li 2 (k) Li (k) e Li+ (k) Li 2 (k) + e Li 2 (k) Khi đó : Hhh (Li 2 ) = 2Hhh (Li) E + I I’ = (2 159,4) 129,8 + (5,392 5,113) 96, \= 216,0 kJ/mol Để tìm năng lượng của quá trình Li 2 (k) 2Li (k) E’ (Li 2 ) ta tổ hợp Li 2 (k) 2Li (r) 2Li (r) 2Li (k) Khi đó : E’ (Li 2 ) = Hhh (Li 2 ) + 2Hhh (Li) = (2 159,4) 216,0 = 102,8 kJ/mol
122, 0456,\= 17,583 mol Theo PV = nRT ta có P dự đoán = 5 17, 583 8,314 610, 255,9474. \= 0,15 Pa Theo cân bằng Li (k) + Li (k) Li 2 (k). P riêng phần của Li 2 = P dự đoán P đo được P riêng phần của Li 2 = 0,15 0,126 = 0,024 Pa và P riêng phần của Li = 0,126 0,024 = 0,102 Pa
\=PRTnên [Li 2 ] = 3 0,8,314 610, 25 10\= 4,73. 10 9 mol/L và [Li] = 3 0,8,314 610, 25 10\= 2,01. 10 8 mol/L Kc = 2 2 Li Li \=9 8 2 4, 73.(2, 01 ) = 1,156. 10 7.
Hợp chất H 0 (kJ/mol) S 0 (J/K) NH 4 HS (r) 156,9 113, NH 3 (k) 45 192, H 2 S (k) 20,4 205,
bình chứa nếu phản ứng phân huỷ đạt cân bằng tại 25 0 C. Bỏ qua thể tích của NH 4 HS (r). Nếu dung tích bình chứa là 100,00L, hãy tính lại áp suất toàn phần trong thí nghiệm trên. a) H 0 = 45,9 20,4 ( 156,9 ) = 90,6 kJ/mol S 0 = 192,6 + 205,6 113,4 = 284,8 J/K G 0 = H 0 T. S 0 = 90600 298,15 284,8 = 5687 J/mol hay 5,687 kJ/mol b) G 0 = RT Ka 5687 = 8,314 298,15 ln Ka. Ka = 0, Kp = Ka = 0,1008 atm 2. c) Tương tự tại 35 0 C, G 0 = H 0 T. S 0 = 2839 J/mol nên Ka = 0,3302 và Kp = 0,3302 atm 2.
Kp = [0,5P (toàn phần)] 2 = 0,1008 P (toàn phần) = 0,635 atm số mol khí = PVRT\=0, 635 250, 08314 298,\= 0,64 mol số mol NH 4 HS = 1 0,50,64= 0,
0, 635 1000, 08314 298,\= 2,56 mol số mol NH 4 HS = 1 0,5 2,56 = 0,28 không còn chất rắn Khi đó 1 mol chất rắn chuyển hết thành 2 mol chất khí nên P (toàn phần) = nRT V \=2 0, 08314 298,100 \= 0,5 atm
H 0298 = 8,13. 10 3 + (126,17 298) = 45728,66 J < 0 phản ứng tỏa nhiệt.
Với phản ứng : NH 4 COONH 2 (r) CO 2 (k) + 2 NH 3 (k)
a) G 0300 = ( 394,4) + ( 16,64 2) ( 458,0) = 30,32 kJ > 0 Theo G = A + PV hay G = A + PV = A + n với n = 3 thì A 0300 = 30,32. 10 3 3 8,314 300 = 22837,4 J > 0 nên phản ứng xảy ra theo chiều nghịch.
S 0300 = 0 0 300 H G\=159300 30320300\= 429,93 J/K mà U 0 = H 0 nRT U 0300 = 159300 3 8,314 300 = 151817,4 J Để phản ứng xảy ra theo chiều ngược với chiều ở 27 0 C thì A 0 = U 0 TS 0 phải < 0 A 0 = 151817,4 T 429,93 < 0 T > 353,12 K tức là ở 80 0 C thì phản ứng đổi chiều. |