(a) - 112298,8 + 5,94T - 393740,1 + 0,77T
(b) 54,0 + 6,21lnT 1,54 - 0,77 lnT
Hóy lp cỏc hm nng lng t do Gibbs theo nhit G
0
T
(a) = f(T), G
0
T
(b) = f(T) v cho bit khi tng
nhit thỡ chỳng bin i nh th no?
Cõu 11: Trong mt thớ nghim ngi ta cho bt NiO v khớ CO vo mt bỡnh kớn, un núng bỡnh lờn n
1400
o
C. Sau khi t ti cõn bng, trong bỡnh cú bn cht l NiO (r), Ni (r), CO (k) v CO
2
(k) trong ú
CO chim 1%, CO
2
chim 99% th tớch; ỏp sut khớ bng 1bar (10
5
Pa). Da vo kt qu thớ nghim v
cỏc d kin nhit ng ó cho trờn, hóy tớnh ỏp sut khớ O
2
tn ti cõn bng vi hn hp NiO v Ni
1400
0
C.
Cõu 12: Cõn bng gia C
gr
vi C
kc
c c trng bi nhng s liu sau:
gr kc
C C
0 0
298K 298K
H 1,9kJ / mol ; G 2,9kJ / mol
= =
a. Ti 298K, loi thự hỡnh no bn hn
b. Khi lng riờng ca C
gr
v C
kc
ln
lt l: 2,265 v 3,514 g/cm
3
. Tớnh hiu s
H U
ca quỏ trỡnh
chuyn húa trờn ti ỏp sut P = 5.10
10
Pa (S: a. C
gr
; b. -94155 J/mol)
Ví dụ 1: Cho Xiclopropan
Propen có H
1
= - 32,9 kJ/mol
Nhiệt đốt cháy than chì = 394,1 kJ/mol (H
2
)
Nhiệt đốt cháy Hidrro = 286,3 kJ/mol (H
3
)
Nhiệt đốt cháy Xiclopropan = 2094,4 kJ/mol. (H
4
) . 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:
Chất
Nhiệt cháy H
o
298
(cháy)
(kJ/mol) Nhiệt sinh H
o
298
(kJ/mol)
C (than chì)
394,1
H
2
286,3
Xiclopropan
2094,4
Propen
Có thể thiết lập chu trình Born-Haber để tính toán, hoặc dùng phơng pháp tổ hợp các cân bằng : * 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:
CH
2
=CH-CH
3
C
3
H
6
xiclo (-
H
1
)
C
3
H
6
xiclo + 4,5O
2
3CO
2
+ 3H
2
O
H
4
Cộng 2 phơng trình này ta đợc phơng trình cần tính
H
5
=
H
4
-
H
1
Vậy, nhiệt đốt cháy propen =
2094,4
(
32,9) =
2061,5 kJ/mol
* Tơng tự: 3 ( C + O
2
CO
2
H
2
)
3 ( H
2
+
2
1
O
2
H
2
O
H
3
)
3CO
2
+ 3H
2
O
C
3
H
6
(xiclo) + 4,5 O
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
* 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 CH và CC từ các kết quả thực nghiệm:
- Nhiệt đốt cháy (kJ/mol) CH
4
= - 801,7 ; C
2
H
6
= - 1412,7 ; Hidrro = - 241,5 ;
than chì = -393,4
- Nhiệt hóa hơi than chì = 715 kJ/mol. Năng lợng liên kết HH = 431,5 kJ/mol. Các kết quả đều đo
đợc ở 298K và 1atm.
* Ta sắp xếp các phơng trình (kèm theo ký hiệu nhiệt) sao cho các chất ở 2 vế triệt tiêu bớt để còn lại
phơng trình CH
4
C (r)+ 4H
CH
4
+ 2O
2
CO
2
+ 2H
2
O
H
1
2H
2
O
O
2
+ 2H
2
-
H
2
CO
2
O
2
+ C (r) -
H
3
C (r)
C (k)
H
4
2H
2
4H 2
H
5
Tổ hợp các phơng trình này ta đợc CH
4
C(r) + 4H
4
H
0
HC
=
H
1
-
H
2
-
H
3
+
H
4
+ 2
H
5
= - 801,5 + 483 + 393,4 + 715 + 2(431,5) = 1652,7 kJ/mol
và Năng lợng liên kết C
H = 1652,7 : 4 = 413,715 kJ/mol
* Bằng cách tơng tự tính đợc Năng lợng liên kết C
C = 345,7 kJ/mol
2. Từ thực nghiệm thu đợc trị số H(Kcal.mol
-1
) phân ly từng liên kết ở 25
0
C :
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 kiện nh 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 lk C C ; 5 lk C H ; 1 lk C O và 1 lk O H
Năng lợng cần thiết phá vỡ các lk này= (83) + (99ì5) + (84)+(111)=773 Kcal/mol
CH
3
O CH
3
có 6 liên kết C H và 2 liên kết C O
Năng lợng tỏa ra khi hình thành các liên kết này =(99ì6) + (84ì 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
.
3. Tính hiệu ứng nhiệt của 2 phản ứng sau:
2NH
3
+ 3/2 O
2
N
2
+ 3 H
2
O (1)
2NH
3
+ 5/2 O
2
2NO + 3H
2
O (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:
NH
3
O
2
N
2
H
2
O NO
kJ/mol 1161 493 942 919 627
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:
C
4
H
10
C
4
H
6
+ H
2
; H
o
1
(1)
CH
4
C
6
H
6
+ H
2
; H
o
2
(2)
Biết năng lợng liên kết , E theo kJ.mol
-1
, của các liên kết nh sau :
Liên kết H-H C-H C-C C=C
E , theo kJ.mol
-1
435,9 416,3 409,1 587,3
( Với các liên kết C-H , C-C , các trị số ở trên là trung bình trong các hợp chất hiđrocacbon khác nhau
) .
Tính nhiệt của phản ứng :
C
4
H
10
C
4
H
6
+ H
2
; H
o
1
(1)
6 CH
4
C
6
H
6
+ 9 H
2
; H
o
2
(2)
H
o
1
= ( 10 E
C-H
+ 3E
C-C
) - (6 E
C-H
+ 2 E
C=C
+ E
C-C
+ 2 E
H-H
)
Thay số , tính đợc H
o
1
= + 437,0 kJ.mol
-1
H
o
2
= 24 E
C-H
- ( 3E
C-C
+ 3 E
C=C
+ 6 E
C-H
+ 9 E
H-H
)
Tính đợc H
o
2
= + 581,1 kJ.mol
-1
. (H
o
2
> 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 H
2
= 436 kJ/mol
Theo định nghĩa: năng lợng liên kết trong CH
4
là H
0
298
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
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 (E
NaF
), biết:
- Năng lợng phân ly NaF (E
i
) = 6,686 eV ; Thế ion hóa của Na (I
Na
) = 5,139 eV
- Aí lực electron của F (E
F
) = -3,447 eV
Ta lập các quá trình kèm theo các ký hiệu năng lợng:
NaF
Na
+
+ F
E
i
Na
+
+ e
Na - I
Na
F
-
e
F - E
F
Tổ hợp 3 quá trình này ta đợc: NaF
Na + F
E
NaF
= E
i
- I
Na
- E
F
= 6,686 - 5,139 + 3,447 = 4,994 eV
7. Cho Xiclopropan
Propen có H
1
= - 32,9 kJ/mol
Nhiệt đốt cháy than chì = -394,1 kJ/mol (H
2
)
Nhiệt đốt cháy Hidrro = -286,3 kJ/mol (H
3
)
Nhiệt đốt cháy Xiclopropan = - 2094,4 kJ/mol. (H
4
)
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:
CH
2
=CH-CH
3
C
3
H
6
xiclo (-
H
1
)
C
3
H
6
xiclo + 4,5O
2
3CO
2
+ 3H
2
O
H
4
Cộng 2 phơng trình này ta đợc phơng trình cần tính
H
5
=
H
4
-
H
1
Vậy, nhiệt đốt cháy propen = - 2094,4 -(-32,9) = - 2061,5 kJ/mol
b/ Tơng tự: 3 ( C + O
2
CO
2
H
2
)
3 ( H
2
+
2
1
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 25
0
C của phản ứng sau:
CO(NH
2
)
2
(r) + H
2
O(l) CO
2
(k) + 2NH
3
(k)
Biết trong cùng điều kiện có các đại lợng nhiệt sau đây:
CO (k) + H
2
O (h) CO
2
(k) + H
2
(k) H
1
= - 41,13 kJ/mol
CO (k) + Cl
2
(k) COCl
2
(k) H
2
= -112,5 kJ/mol
COCl
2
(k) + 2NH
3
(k) CO(NH
2
)
2
(r) + 2HCl(k) H
3
= -201,0 kJ/mol
Nhiệt tạo thành HCl (k)
H
4
= -92,3 kJ/mol
Nhiệt hóa hơi của H
2
O(l)
H
5
= 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:
CO (k) + H
2
O (h)
CO
2
(k) + H
2
(k)
H
1
COCl
2
(k)
CO (k) + Cl
2
(k) -
H
2
CO(NH
2
)
2
(r) + 2HCl(k)
COCl
2
(k) + 2NH
3
(k) -
H
3
H
2
(k) + Cl
2
(k)
2HCl(k) 2
H
4
H
2
O(l)
H
2
O (h)
H
5
Sau khi cộng ta đợc phơng trình nh giả thiết ta đợc:
H
x
=
H
1
-
H
2
-
H
3
+ 2
H
4
+
H
5
= -41,13 + 112,5 + 201 - 184,6 + 44,01 = 131,78 kJ/mol
9. Xác định nhiệt hình thành 1 mol AlCl
3
khi biết:
Al
2
O
3
+ 3COCl
2
(k) 3CO
2
+ 2 AlCl
3
H
1
= -232,24 kJ
CO + Cl
2
COCl
2
H
2
= -112,40 kJ
2Al + 1,5 O
2
Al
2
O
3
H
3
= -1668,20 kJ
Nhiệt 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
3
Để có quá trình này ta sắp xếp các phơng trình nh sau:
Al
2
O
3
+ 3COCl
2
(k)
3CO
2
+ 2 AlCl
3
H
1
3CO + 3Cl
2
3COCl
2
3
H
2
2Al + 1,5 O
2
Al
2
O
3
H
3
3C + 1,5 O
2
3CO 3
H
4
và 3 CO
2
3C + 3 O
2
3(-
H
5
)
Sau khi tổ hợp có kết quả là: 2Al + 3 Cl
2
2AlCl
3
H
x
và
H
x
=
H
1
+ 3
H
2
+
H
3
+ 3
H
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
10. Acrolein (prop-2-enal) có công thức CH
2
= CH CH = O, ở 25
0
C và
100 kPa nó ở trạng thái lỏng.
a) Tính Nhiệt tạo thành chuẩn của nó ở 25
0
C khi biết: H
0
ở 298 K theo kJ. mol
1
: H
0
đốt cháy
C
3
H
4
O = 1628,53 ; H
0
hoá hơi C
3
H
4
O = 20,9;
H
0
sinh H
2
O (l) = 285,83; H
0
sinh CO
2
(k) = 393,51;
H
0
thăng hoa C(r) = 716,7
b) Tính Nhiệt tạo thành chuẩn của nó ở 25
0
C khi biết các trị số năng lợng liên kết
H H C C C = C C = O C H O = O
kJ. mol
1 436 345 615 743 415 498
c) So sánh kết quả của 2 phần trên và giải thích.
a) H
0
cháy C
3
H
4
O = 3H
0
S
CO
2
(k) + 2H
0
S
H
2
O (k) - H
0
S
C
3
H
4
O (l)
H
0
S
C
3
H
4
O (l) = 123,66 kJ. mol
1
.
b) H
0
S
C
3
H
4
O (l) = 2E
H H
+
1
2
E
2
O
+ 3H
0
th C(r) 4E
C H
E
C C
E
C C=
E
C O=
H
0
hh C
3
H
4
O = 112,8 kJ. mol
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 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 H
0
của phản ứng sau ở 200
0
C: CO(k) +
1
2
O
2
(k)CO
2
(k), biết ở 25
0
C nhiệt
hình thành chuẩn (kJ. mol
1
) của CO(k) và CO
2
(k) lần lợt là 110,52 và 393,51
và nhiệt dung đẳng áp C
0
p
(J.K
1
.mol
1
) của CO, CO
2
và O
2
lần lợt bằng:
26,53 + 7,7. 10
3
T ; 26,78 + 42,26. 10
3
T ; 26,52 + 13,6. 10
3
T
Phản ứng có: H
0
298
= H
0
298,ht
(CO
2
) + H
0
298,ht
(CO) = 393,51 ( 110,52)
= 282,99 kJ
C
0
p
= C
0
p
(CO
2
) [C
0
p
(CO) + C
0
p
(O
2
)] = 12,51 + 27,76. 10
3
T (J.K
1
)
H
0
473
= H
0
298
+
473
0
298
p
C
dT = 282990 +
473
298
( 12,51 + 27,76. 10
3
T)dT
= 282990 12,51(473 298) +
3
27,76.10
2
(473
2
298
2
)
H
0
473
= 282990 2190 + 1870 = 283310 J.mol
1
hay 283,310 kJ.mol
1
.
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 H
2
O(l) ở 25
0
C 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
chứa 710,0 gam H
2
O tại 25
0
C. Sau phản ứng nhiệt độ lên tới 27,25
0
C và có 1,5144 gam CO
2
(k) và
0,2656 gam H
2
O(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
2
O = 4,184 J.g
1
.K
1
và U
0
(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
q
v
= nU
0
= 4,919.10
3
.( 3079) = 15,14 kJ
Tổng nhiệt dung =
15,14
27,25 25
v
q
T
=
= 6,730 kJ. K
1
hay 6730 J. K
1
.
Nhiệt dung của nớc = 710,0 ì4,184 = 2971 J. K
1
.
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
+ RTn(khí) = 3079 + (8,314. 10
3
) ì 298 ì ( 0,5) = 3080,24
H
0
= 7H
0
ht
(CO
2
k) + 3H
0
ht
(H
2
O l) H
0
ht
(Q).
Vậy H
0
ht
(Q) = 7.( 393,51) + 3.( 258,83) ( 3080,24) = 531,82 kJ.mol
1
.
14. Trong một nhiệt lợng kế chứa 1,792 lít (đktc) hỗn hợp CH
4
, CO và O
2
. 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 H
2
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
2
và H
2
O tơng ứng là 74,8 ; 119,5 ; 393,5 và 241,8. Tính % thể tích hỗn hợp đầu.
Các phản ứng: CH
4
+ 2O
2
CO
2
+ 2H
2
O H
1
= 802,3 kJ.mol
1
.
CO + 0,5O
2
CO
2
H
2
= 283 kJ.mol
1
.
H
2
+ 0,5O
2
H
2
O H
3
= 241,8 kJ.mol
1
.
Tính đợc O
2
còn d từ (3) =
1 9,672
2 241,8
ì
= 0,02 mol
Đặt số mol CH
4
và CO là x và y, ta có lợng nhiệt thoát ra khi cháy lần đầu:
xH
1
+ yH
2
= 13,683 hay 802,3 x + 283 y = 13,683 (*)
Số mol O
2
d = [ 0,08 (x + y)] (2x + 0,5y) = 0,02 (**)
Giải hệ phơng trình cho x = 0,01 % CH
4
= 12,5%
y = 0,02 % CO = 25 % và % O
2
= 62,5%
B. Chiều và mức độ diễn biến của phản ứng:
1. Cho phản ứng CO(k) + H
2
O (k) CO
2
(k) + H
2
(k). với các giá trị:
H
0
300
= 41,16 kJ. mol
1
; H
0
1200
= 32,93 kJ. mol
1
;
S
0
300
= 42,40 J.K
1
.mol
1
; S
0
1200
= 29,6 J.K
1
.mol
1
.
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 25
0
C phản ứng CaCO
3
CaO + CO
2
không xảy ra đợc. Cho H
0
ht
(kJ.mol
1
) của 3 chất lần lợt là 1206,9; 635,1; 393,5
và S
0
298
của 3 chất (J.K
1
.mol
1
) lần lợt là 92,9; 38,1; 213,7.
S
0
298
= S
0
298
(CaO) + S
0
298
(CO
2
) S
0
298
(CaCO
3
) = 38,1 + 213,7 92,9 = 158,9 J.K
1
.
H
0
298
= H
0
ht
(CaO)+ H
0
ht
(CO
2
) - H
0
ht
(CaCO
3
) = = 178,3 kJ
G
0
298
= H
0
298
TS
0
298
= 178,3 298 ì158,9. 10
3
= 130,9 kJ
DoG
0
298
> 0 nên ở 25
0
C phản ứng trên không xảy ra đợc.
3. Cho các số liệu sau:
C
2
H
5
OH (h) C
2
H
4
(k) H
2
O (h)
G
0
298,s
(kJ/mol)
168,6 68,12 228,59
S
0
298
(J/mol. K)
282,0 219,45 188,72
Với phản ứng : C
2
H
4
(k) + H
2
O (h) C
2
H
5
OH (h)
a) Hỏi ở điều kiện chuẩn và 25
0
C phản ứng xảy ra theo chiều nào?
b) Phản ứng tỏa nhiệt hay thu nhiệt?
a) G
0
298
= 168,6 [68,2 + ( 228,9)] = 8,13 kJ < 0 nên phản ứng theo chiều thuận.
b) H
0
298
= G
0
298
+ T. S
0
298
S
0
298
= 282,0 (188,72 + 219,45) = 126,17 J/ K
H
0
298
= 8,13. 10
3
+ (126,17ì298) = 45728,66 J < 0 phản ứng tỏa nhiệt.
4. Cho các số liệu sau ở 27
0
C:
NH
4
COONH
2
(r) CO
2
(k) NH
3
(k)
H
0
300,s
(kJ/mol)
645,2 393,5 46,20
G
0
300
(kJ/mol)
458,0 394,4 16,64
Với phản ứng : NH
4
COONH
2
(r) CO
2
(k) + 2 NH
3
(k)
a) Hỏi ở điều kiện chuẩn và 27
0
C phản ứng xảy ra theo chiều nào?
b) Nếu coi H
0
và S
0
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 27
0
C ?
a) G
0
300
= ( 394,4) + ( 16,64 ì 2) ( 458,0) = 30,32 kJ > 0
Theo G = A + PV hay G = A + PV = A + n.RT với n = 3
thì A
0
300
= 30,32. 10
3
3 ì 8,314 ì 300 = 22837,4 J > 0 nên phản ứng xảy ra theo chiều nghịch.
b) H
0
300
= ( 393,5) + ( 46,2 ì 2) ( 645,2) = 159,3 kJ
S
0
300
=
0 0
300
H G
=
159300 30320
300
= 429,93 J/K mà U
0
= H
0
nRT
U
0
300
= 159300 3 ì 8,314 ì 300 = 151817,4 J
Để phản ứng xảy ra theo chiều ngợc với chiều ở 27
0
C thì A
0
= U
0
TS
0
phải < 0 A
0
=
151817,4 T ì 429,93 < 0 T > 353,12 K tức là ở 80
0
C thì phản ứng đổi chiều.
5. Lu huỳnh hình thoi S
T
và lu huỳnh đơn tà S
D
là hai dạng thù hình của nguyên tố lu huỳnh. Hỏi:
a) Dạng nào bền hơn ở 25
0
C?
b) Nhiệt độ nào cả hai dạng nằm cân bằng với nhau?
Cho : H
0
298,ht
(kJ.mol
1
)của mỗi dạng lần lợt là: 0,00 và 0,30
S
0
298
(J.mol
1
.K
1
)của mỗi dạng lần lợt là: 31,88 và 32,55
a) S
T
(r) S
D
(r).
S
0
298
= 32,55 31,88 = 0,669 J.K
1
.
H
0
298
= 0,30 kJ G
0
298
= 300 298 ì 0,669 = 100,5 J > 0
Do G
0
298
> 0 nên ở 25
0
C dạng bền là S
T
.
b) G
0
T
= 300 0,669T để tồn tại cân bằng G
0
T
= 0 T =
300
0,669
= 448,43 K
Vậy nhiệt độ mà tại đó hai dạng nằm cân bằng với nhau là 175,43
0
C
6. a) ở 0
0
C và 100
0
C phản ứng N
2
O
4
(k) 2NO
2
(k) xảy ra theo chiều nào?
b) ở 25
0
C phản ứng đó sẽ xảy ra theo chiều nào nếu: * P
2 4
N O
= 0,5atm và P
2
NO
= 1atm
* P
2 4
N O
= 10atm và P
2
NO
= 10
2
atm
Cho: H
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
a) S
0
298
= 2ì 240,41 304,30 = 176,53 J.K
1
.
H
0
298
= 2ì 33,85 9,67 = 58,03 kJ G
0
T
= 58,03 0,17653T
* ở 0
0
C ; G
0
T
= 58,03 0,17653 ì273 = 9,84 kJ > 0 phản ứng xảy ra tạo N
2
O
4
* ở 100
0
C; G
0
T
= 58,03 0,17653 ì373= 7,816kJ< 0 phản ứng phân huỷ N
2
O
4
.
b) G
0
298
= 58,03 0,17653 ì 298 = 5,424 kJ
Biến thiên G của phản ứng ở những điều kiện đã cho là: G=G
0
+ RTln
2
2 4
2
( )
NO
N O
P
P
* Với P
2 4
N O
= 0,5atm và P
2
NO
= 1atm
G = 5,424 + 8,314ì10
3
ì 298 ln
2
1
0,5
= 7,141 kJ > 0 phản ứng theo chiều nghịch
* Với P
2 4
N O
= 10atm và P
2
NO
= 10
2
atm
G = 5,424 + 8,314ì10
3
ì 298 ln
2 2
(10 )
10
= 23,1 kJ < 0 phản ứng xảy ra theo chiều thuận.
1.3.1.10.
a) H
0
chỏy C
3
H
4
O = 3H
0
S
CO
2
(k) + 2H
0
S
H
2
O (k) - H
0
S
C
3
H
4
O (l)
H
0
S
C
3
H
4
O (l) = 123,66 kJ. mol
1
.
b) H
0
S
C
3
H
4
O (l) = 2E
H H
+
1
2
E
2
O
+ 3H
0
th C(r) 4E
C H
E
C C
E
C C=
E
C O=
H
0
hh C
3
H
4
O = 112,8 kJ. mol
1
.
c) Nng lng liờn kt theo tớnh toỏn khụng phự hp vi kt qu thc nghim (lch ti 20%), ln hn
thụng thng do cú s khụng nh v ca mõy lm cho phõn t bn vng hn so vi mụ hỡnh liờn kt cng
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét