BÀI TẬP VỀ NHIỆT ĐỘNG HỌC 1. Tính năng lượng liên kết trung bình CH và CC từ các kết quả thực nghiệm sau: - Nhiệt đốt cháy CH 4 = - 801,7 kJ/mol - Nhiệt đốt cháy C 2 H 6 = - 1412,7 kJ/mol - Nhiệt đốt cháy Hidrro = -241,5 kJ/mol - Nhiệt đốt cháy than chì = -393,4 kJ/mol - Nhiệt hóa hơi than chì = 715 kJ/mol - Năng lượng liên kết HH = 431,5 kJ/mol. Các kết quả đều đo được ở 298K và 1atm. 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 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 phương trình này ta được 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 lượng liên kết CH = 1652,7 : 4 = 413,715 kJ/mol Bằng cách tương tự tính được Năng lượng liên kết CC = 345,7 kJ/mol 2. Từ thực nghiệm thu được trị số  H (theo Kcal.mol -1 ) phân ly từng liên kết ở 25 0 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) + (995) + (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 . 3. Trong công nghệ hoá dầu , các ankan được 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 lượng liên kết , E theo kJ.mol -1 , của các liên kết như 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 ) .  2) Tính nhiệt của phản ứng : * Tìm hệ số cho các chất C 4 H 10  C 4 H 6 + H 2 ; H o 1 (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 ; H o 2 (2) m n Trong đó E i , E j là năng lượng liên kết * Từ H o phản ứng =   i E i _   j E j ở vế đầu và cuối (tham gia , tạo thành) i = 1 j = 1 trong phản ứng .  i ,  j số liên kết thứ i , thứ j . Do đó 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 được H o 1 = + 437,0 kJ.mol -1 Tương tự , ta có H o 2 = 24 E C-H - ( 3E C-C + 3 E C=C + 6 E C-H + 9 E H-H ) Thay số , tính được H o 2 = + 581,1 kJ.mol -1 . (H o 2 > 0 , phản ứng thu nhiệt ) . ĐS: H 0 1 = + 437,0 kJ/mol và H 0 2 = + 581,1 kJ/mol 4. Xác định năng lượng 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 lượng phân ly phân tử H 2 = 436 kJ/mol  Theo định nghĩa: năng lượng 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  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) 6. Hãy xác định năng lượng nguyên tử hóa của NaF (E NaF ), biết: - Năng lượng 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 Bài giải: Ta lập các quá trình kèm theo các ký hiệu năng lượng: NaF Na + + F  E i Na + + e Na - I Na F -  e F - E F Tổ hợp 3 quá trình này ta được: NaF Na + F E NaF = E i - I Na - E F = = 6,686 - 5,139 + 3,447 = 4,994 eV 7. Hãy so sánh H 0 298 của phản ứng khử Fe 2 O 3 bằng các chất khử khác nhau: H 2 ,C và CO. Qua đó 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 0 298 (kJ/mol) - 822,200 - 241,8 - 110,5 - 393,5 ĐS: H H2 = + 96,8 kJ ; H C = + 231,95 kJ ; H CO = – 26,8 kJ 8. Khử Fe 2 O 3 bằng nhôm đến tạo Fe. Tính: a)  H 0 298 của phản ứng biết dưới áp suất 1 atm và 25 0 C cứ khử được 47,87 g Fe 2 O 3 thì thoát ra 254,08kJ. b)  H 0 298 sinh của Fe 2 O 3 . Biết  H 0 298 sinh(Al 2 O 3 ) = - 1669,79 kJ/mol ĐS: a) – 847,59 kJ/mol b) – 822,20 kJ/mol 9. Khi đốt cháy amoniac tạo ra nitơ và H 2 O (l) . Biết ở 25 0 C và 1atm cứ tạo được 4,89lít N 2 thì thoát ra 153,06 kJ và  H 0 298 sinh (H 2 O lỏng) = - 285,84 kJ/mol. Tính: a)  H 0 298 của phản ứng? b)  H 0 298 sinh của NH 3 (k) ĐS: a) – 1530,60 kJ/mol b) – 46,11 kJ/mol 10. Khi đốt cháy 0,532 g hơi benzen ở 25 0 C và thể tích không đổi với một lượng oxi dư toả ra 22475,746 J sản phẩm là CO 2 (k) và H 2 O(l). Tính : a) Nhiệt cháy của benzen? b)  H 0 298 của phản ứng khi đốt cháy 1 mol benzen. ĐS: a) – 3295,316 kJ/mol b)  H = – 3301,509 kJ/mol 11. ở 25 0 C và 1atm nhiệt cháy của xiclopropan khí, của graphit, của hidro lần lượt bằng – 2091,372; – 393,513 và – 285,838 kJ/mol. Cũng ở điều kiện đó nhiệt tạo thành của propen khí bằng 20,414 kJ/mol. Tính: a)Nhiệt tạo thành của xiclopropan khí ở 25 0 C ? b) Hiệu ứng nhiệt của phản ứng đồng phân hoá xiclopropan (k)  propen (k)? ĐS: a) 53,319 kJ/mol b)  H = – 32,905 kJ/mol 12.  H 0 298 phá vỡ liên kết của H 2 (k) và N 2 (k) lần lượt bằng 436 kJ/mol và 945kJ/mol. Tính:  H 0 298 của phản ứng. ĐS: 1173 kJ/mol 13. ở 25 0 C và 101,325 kPa  H tạo thành cuả axêtonitryl CH 3 CN ở trạng thái khí = 88,0 kJ/mol. Tính năng lượng liên kết C  N trong phân tử này từ các nguyên tử? Biết năng lượng cuả các liên kết C – H và C – C lần lượt bằng – 413 kJ/mol và – 348 kJ/mol. Cho: C graphit  C hơi  H 0 298 thăng hoa = 718,4 kJ/mol H(k)  1 2 H 2 (k)  H 0 298 = – 218,0 kJ/mol. 2N (k)  N 2 (k)  H 0 298 = – 946,0 kJ/mol ĐS: – 888,8 kJ/mol 14. Tính năng lượng mạng lưới của KBr . Biết  H 0 298 sinh tinh thể KBr = – 392,0 kJ/mol  H 0 298 bay hơi của brom = 30,7 kJ/mol  H 0 298 nguyên tử hoá của kali = 90,0 kJ/mol  H 0 298 tạo thành Br – Br = – 193,0 kJ/mol ái lực electron của Br = – 333,0 kJ/mol Năng lượng ion hóa của K = 419,0 kJ/mol ĐS: – 697,85 kJ/mol 15. Tính năng lượng mạng lưới ion của CaCl 2 ,biết rằng: - H 0 298,s của tinh thể CaCl 2 = - 795 kJ/mol - Nhiệt nguyên tử hóa H 0 a của Ca(r)  Ca(k) = 192 kJ/mol - Năng lượng ion hóa: Ca(k)  2e  Ca 2+ (k) I 1 + I 2 = 1745 kJ/mol - Năng lượng liên kết (E lk ) ClCl trong Cl 2 = 243 kJ/mol - ái lực electron (E) của Cl(k) = -364 kJ/mol  Có thể thiết lập chu trình Born-Haber để tính toán theo định luật Hess: Ca(r) + Cl 2 (k) CaCl 2 (r) H 0 ,298 s H 0 a E ClCl -U 2 CaCl (I 1 + I 2 ) Ca Ca(k) + 2Cl(k) Ca 2+ (k) + 2Cl - (k) 2E Cl Hoặc sử dụng phương pháp tổ hợp cân bằng ta có: Ca(r) + Cl 2 (k) CaCl 2 (r) H 0 ,298 s Ca(k) Ca(r) - H 0 a 2Cl (k) Cl 2 (k) - E lk Ca 2+ (k) + 2e Ca(k) -(I 1 + I 2 ) 2 Cl -1 (k)  e Cl (k)  -2E Cộng các phương trình ta được Ca 2+ (k) + 2Cl - (k) CaCl 2 (r) Năng lượng của quá trình này là năng lượng mạng lưới ion của CaCl 2 và = H 0 ,298 s  H 0 a  E lk  (I 1 + I 2 )  2E = (-795)  192  243 1745  2(-364) = -2247 kJ/mol 16. Tính ái lực electron(E) của oxi từ các dữ kiện thực nghiệm sau: - Thế ion hóa thứ nhất và thứ hai của Mg là I 1 = 7,7eV và I 2 = 15eV. - Năng lượng liên kết của O 2 là: H 0 = 493 kJ/mol - Nhiệt thăng hoa của Mg là: H th = 150 kJ/mol - Nhiệt hình thành MgO là : H s = - 610 kJ/mol - Năng lượng mạng lưới ion của MgO là: U 0 = -4054,89 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 = 22,7.1,6.10 -19 . 6,02.10 23 .10 -3 ) 17. Từ thực nghiệm,biết năng lượng ion hóa thứ nhất(I 1 ) của Li = 5,390 eV. Quá trình Li - 2e Li 2+ có E = 81,009 eV. Hãy tính: Năng lượng ion hóa I 2 và Năng lượng kèm theo quá trình Li - 3e  Li 3+ Bài giải: Do Li - 1e  Li + có I 1 = 5,390 eV nên Li + + 1e  Li E 0 1 = - I 1 = - 5,390eV Li - 2e  Li 2+ E 2 = 81,009 eV Tổ hợp 2 quá trình này ta được năng lượng ion hóa I 2 Li + - e  Li 2+ I 2 = E 1 + E 2 = 81,009 - 5,390 = 75,619 eV Muốn tính năng lượng kèm theo quá trình Li - 3e  Li 3+ ta cần tổ hợp 2 quá trình: Li - 2e  Li 2+ (đã cho) và Li 2+ - 1e  Li 3+ (I 3 ) Li 2+ là hệ 1e một hạt nhân, nên năng lượng của electron được tính theo công thức E 3 (Li 3+ ) = - 13,6. 2 2 n Z ở đây 1 3   n Z  E 3 (Li 3+ ) =-13,6. 2 2 1 3 = -122,4 (eV) Li 2+ - 1e  Li 3+ I 3 = - E 3 = 122,4 eV Li - 2e  Li 2+ E 2 = 81,009 eV Li - 3e  Li 3+ E = I 3 + E 2 = 203,41 eV 18. 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 phương trình như 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 19. Cho các số liệu nhiệt động của một số phản ứng sau ở 298K Số phản ứng Phản ứng H o 298 (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 0 298 (N 2 H 4 ) = 240 J/K.mol ; S 0 298 (H 2 O) = 66,6 J/K.mol S 0 298 (N 2 ) = 191 J/K.mol ; S 0 298 (O 2 ) = 205 J/K.mol a) Tính nhiệt tạo thành H o 298 của N 2 H 4 ; N 2 O và NH 3 . b) Viết phương trình của phản ứng cháy Hidrazin và tính H o 298 , G o 298 và hằng số cân bằng K của phản ứng này. c) Nếu hỗn hợp ban đầu gồm 2mol NH 3 và 0,5mol O 2 thì nhiệt của phản ứng (3) ở thể tích không 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 1 3N 2 O + 9H 2  3N 2 H 4 + 3H 2 O 3H 2 2NH 3 + 0,5 O 2  N 2 H 4 + H 2 O H 3 H 2 O  H 2 + 0,5 O 2 -H 4 Sau khi cộng ta được: 4N 2 + 8H 2  4N 2 H 4 có 4H 5 Suy ra H 5 = (-H 1 + 3H 2 + H 3 - H 4 ) : 4 = (1011 - 3 . 317 - 143 + 286) : 4 = 50,75 kJ/mol Từ H 5 và H 4 và H 2 tính được H ON 2 = H 5 + H 4 - H 2 = 50,75 - 286 + 317 = 81,75 kJ/mol Từ H 5 và H 4 và H 3 tính được H 3 NH = H 5 + H 4 - H 3 = ( 50,75 - 286 + 143 ) : 2 = 46,125 kJ/mol b) N 2 H 4 + O 2  N 2 + 2H 2 O H 0 298 = 2  ( 286)  50,75 =  622,75 kJ/mol S 0 298 = 191 + (2  66,6)  205  240 =  120,8 J/K G 0 298 =  622,75  ( 120,8. 10 3  298) =  586,75 kJ/mol ln K =  G RT  =  3 586,75.10 8,314 298   = 236,8 ; K = 10 103 . c) H = U + PV = U + nRT  U = H  nRT Với n = 1  2,5 =  1,5 cho U =  143.10 3  (  1,5)  8,314  298 =  139 kJ 20. 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 lượng 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 phương trình theo giả thiết, ta sắp xếp lại các quá trình đã cho kèm theo các đại lượng nhiệt tương ứng rồi tiến hành cộng các phương trình như 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 được phương trình như giả thiết ta được: 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 21. 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 thiết lập chu trình Born-Haber để tính toán. ở đây nếu dùng phương pháp tổ hợp cân bằng nói trên thì dễ hiểu hơn: a/ Ta có: Phương trình cần tính là CH 2 =CH-CH 3 + 4,5O 2  3CO 2 + 3H 2 O H 5 = ? phương trình này được 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 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 + 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 được 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/ Tương tự nhiệt tạo thành propen là: H 7 = 3H 2 + 3H 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 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 22. Đốt cháy 1 mol benzen lỏng ở 25 0 C, 1atm để tạo ra khí CO 2 và H 2 O lỏng toả ra một nhiệt lượng bằng 3267kJ. Xác định nhiệt tạo thành của benzen lỏng ở điều kiện trên; biết nhiệt tạo thành chuẩn của CO 2 (k) và H 2 O (l) tương ứng bằng – 393,5 và – 285,8 kJ/mol. (49 kJ/mol) 23. 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 lượng 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 + 3 EH 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 pư (1) dễ xảy ra hơn. - Nếu có xúc tác thì năng lượng hoạt hoá sẽ giảm và tốc độ phản ứng sẽ tăng, do đó để thực hiện phản ứng (2) cần có xúc tác. 24. Phản ứng CaO(r) + CO 2 (k)  CaCO 3 (r) xảy ra như thế nào ở 25 0 C và 927 0 C? Biết: CaO CO 2 CaCO 3 S 0 298 (J/mol.K) 39,7 213,77 88,7  H 0 298 (kJ/mol) - 635,5 - 393,5 - 1027,0 25. Nhôm oxit có thể bị khử thành kim loại bởi khí hidro không (ở 427 0 C) ? Biết: Al 2 O 3 H 2 Al H 2 O(h) S 0 298 (J/mol.K) 50,9 130,5 6,755 188,7  H 0 298 (kJ/mol) - 1676,0 - 241,8 26. Nhiệt độ sôi của nước biến thiên như thế nào khi áp suất khí quyển dao động 1mmHg? Biết ở 100 0 C và áp suất khí quyển = 1atm nhiệt hoá hơi của nước là 539,7 cal/g; thể tích nước lỏng là 18,78ml/mol còn hơi nước là 30,199 lít/mol. Giải: dP dT = . bh S H T V    dT = . . S bh dPT V H   với dP = 5 1,013.10 760 = 133,2 N/m 2 . T = 373 0 K ;  H bh = 40477,5 J/mol;  V= (30,199 – 0,01878). 10 –3 m 3 /mol  30,18. 10 –3 m 3 /mol dT S = 3 133,2.373.30,18.10 40477,5  = 0,037 độ/ mmHg 27. Tính dao động áp suất để nhiệt độ đông đặc của H 2 O biến thiên một độ. Biết ở 0 0 C nhiệt nóng chảy của nước là 79,7 cal/g ; khối lượng riêng của nước lỏng là 0,998 g/cm 3 , của nước rắn là 0,9168 g/cm 3 .  dP dT = . bh S H T V   với 1cal/g = 41,3 cm 3 .at/g và  H nc = 79,7 cal/g = 79,7 . 41,3 cm 3 .at/g T nc = 273 0 K nên  V = V l – V r = 1 0,998 – 1 0,9168 = – 0,088 cm 3 /g dP dT = 79,7.41,3 273( 0,088)  = – 137 at/độ 28. Tại nhiệt độ nào sự chuyển 1 mol nước lỏng thành hơi nước ở áp suất khí quyển 1atm là một quá trình tự xảy ra. Biết nhiệt hoá hơi 1 mol nước lỏng bằng 40587,80 J và biến thiên entropi của sự chuyển trạng thái này bằng 108,68 J/K.  G = H  TS = 40587,80  T. 108,68 Tại cân bằng H 2 O (l)  H 2 O (h) thì G = 0 nên 40587,80 = 108,68.T  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 H o 298 (kJ/mol) 51,71 90,25 ? S 0 298 (J/K.mol) 264 211 223 c) Tính gần đúng Kp của phản ứng ở 475K  a) 2NOCl  2NO + Cl 2 . b) Hằng số cân bằng nhiệt động lực học được tính theo phương trình G =  RTlnK Trong đó G = H  T. S 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 =  42214 8,314 298  =  17  Kp = 3,98. 10 8 atm và Kp = 4,04. 10 3 Pa c) Tính gần đúng: ln 2 1 ( ) ( ) Kp T Kp T = 1 2 1 1 H R T T          lnKp(475K) = 77080 1 1 8,314 298 475        + lnKp(298) ln Kp (475) =  5,545  Kp = 4,32. 10 3 atm hay Kp = 437Pa 31. Cho thêm một lượng dư axit clohiđric loãng vào một dung dịch loãng chứa 0,00210 mol KOH. Trong phản ứng xảy ra có một lượng nhiệt 117,3 J được giải phóng ra. a) Hãy tính nhiệt phản ứng đối với quá trình tự phân ly của nước. b) Thí nghiệm được lặp lại với dung dịch amoniăc. Người ta cho một lượng dư axit clohidric loãng vào 200 ml dung dịch amoniac 0,0100 mol/L. phản ứng giải phóng  83,4 J. Hãy tính nhiệt phản ứng của quá trình NH 3(nước) + H 2 O (nước)  NH 4  (nước) + OH  (nước) . trong đó giả thiết rằng ở thí nghiệm này toàn bộ mẫu thử amoniac tồn tại dưới dạng NH 3 . c) Hãy tính nhiệt phản ứng đối với quá trình: NH 3(nước) + H 2 O (nước)  NH 4  (nước) + OH  (nước) . trong đó lưu ý rằng ở thí nghiệm trên một phần amoniac đã tự phân ly. K b = 1,77. 10 5 mol/L  a) Đối với phản ứng OH  + H 3 O +  2H 2 O có H = 3 117,3.10 0,00210   =  55,9 kJ/mol Vậy Nhiệt phản ứng của quá trình tự phân ly của H 2 O = 55,9 kJ/mol b) Ta có NH 3 + H 2 O  NH 4  + OH  . H = x (1) OH  + H 3 O +  2H 2 O H =  55,9 kJ/mol (2) Tổ hợp được: NH 3 + H 3 O +  NH 4  + H 2 O H = 3 83,4.10 0,2 0,01    =  41,7 kJ/mol Vậy : x + (  55,9) =  41,7  H = x = 14,2 kJ/mol c) Theo (1): K b = 2 4 4 ( ) 0,01 ( ) c NH c NH    = 1,77. 10 5 .  c(NH 4  ) = 4,12. 10 4 mol/L Vậy phần tự phân ly = 4 4,12.10 0,01  = 0,0412 mol tồn tại dưới dạng NH 4  và còn 0,9588 mol vẫn tồn tại dưới dạng NH 3 . Tương tự phần (b) tính được 0,9588y + (  55,9) =  41,7  y = 14,8 kJ/mol 32. Hằng số cân bằng (K c ) của một phản ứng kết hợp A (k) + B (k)  AB (k) ở 25 0 C là 1,8. 10 3 L/mol và ở 40 0 C là 3,45.10 3 L/mol . a) Giả sử H o không phụ thuộc nhiệt độ, hãy tính H o và S o . b) Hãy tính các hằng số cân bằng Kp và Kx tại 298,15 K; áp suất toàn phần là 1 atm  a) Với ln 2 1 ( ) ( ) Kp T Kp T = 1 2 1 1 H R T T          ln 3 3 3,45.10 1,8.10 = 1 1 8,314 298,15 313,15 H        Tính được H = 33,67 kJ/mol Với G = H  T. S =  RTlnK  (33,67  10 3 )  T 2 . S =  8,314 T 2 . ln 3,45. 10 3 .  S = 3 3 (33,67.10 ) 8,314 313,15 ln3,45.10 313,15    = 175,25 J/K.mol b) Vì Kp = Kc.(RT) n với n = 1 nên Kp = 3 1,8.10 8,314 298,15  = 0,726 atm 1 . Kp = Kx. (P) n với n = 1 nên Kx = 0,726  1 = 0,726 33. Mặc dù iod không dễ tan trong nước nguyên chất, nó có thể hoà tan trong nước có chứa ion I  (dd): I 2 (dd) + I  (dd)  I 3  (dd) Hằng số cân bằng của phản ứng này được đo như là một hàm nhiệt độ với các kết quả sau: Nhiệt độ ( 0 C ) 15,2 25,0 34,9 Hằng số cân bằng 840 690 530 Hãy ước lượng H o của phản ứng này.  Với ln 2 1 ( ) ( ) Kp T Kp T = 1 2 1 1 H R 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 530 840 = 1 1 8,314 288,4 308,1 H         H =  1,72. 10 4 J =  17,2 kJ 34. Diliti là một chất thiết yếu cho hệ thống đẩy của tàu không gian “ Enterprise”. Diliti được tạo thành do sự kết nối 2 nguyên tử Liti ở pha khí: Li (k) + Li (k)  Li 2 (k) (1) Cho biết: H o 298 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 (Li 2 (k) ) = 5,113 eV ( 1eV = 96,486 kJ/mol ) a) Hãy tính H o 298 hóa hơi (Li 2 (k) ) và Năng lượng liên kết (Li 2 (k) ) b) Nhà hóa học chỉ huy lò plasma xoắn trên tàu Enterprise đang thử nghiệm hoạt động của hệ thống. ông ta nạp 122,045 g Liti nguyên chất vào buồng phản ứng trống. Buồng phản ứng có thể tích 5,9474 x 10 5 m 3 , và được duy trì tại nhiệt độ hoạt động là 610,25 K. Một thiết bị đo áp suất rất nhạy cho thấy áp suất trong buồng ổn định tại 9,462 x 10 4 Toor (1Toor = 0,133322 kPa); phân tích bằng phương pháp quang phổ của mặt trong của buồng phản ứng cho thấy toàn bộ Liti đã hoá hơi. (Buồng phản ứng làm bằng hợp kim durani có áp suất hơi bằng không tại 610,25 K.) Tính áp suất riêng của hơi Liti và diLiti trong buồng phản ứng . Tính hằng số cân bằng, Kc của phản ứng (1) tại nhiệt độ này? NTK của Li = 6,941 g/mol. * Nạp 122,045 gam Li vào buồng (có áp suất hơi bằng 0) có thể tích 5,9474. 10 5 m 3 ở 610,25 K; toàn bộ Li trong buồng đã hóa hơi cho thấy áp suất trong buồng là 1,26. 10 4 kPa .  a) Theo giả thiết: Li (r)  Li (k) H hh (Li) = 159,4 Li + (k) + Li (k)  Li 2  (k)  E (Li 2  ) = 129,8 Li (k)  e  Li + (k) I = 5,932  96,486 Li 2 (k)  e  Li 2  (k) I’ = 5,113  96,486 Để tìm năng lượng của quá trình 2Li (r)  Li 2 (k) H hh (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 : H hh (Li 2 ) = 2H hh (Li)  E + I  I’ = (2  159,4)  129,8 + (5,392  5,113)  96,486 = 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 ) =  H hh (Li 2 ) + 2H hh (Li) = (2  159,4)  216,0 = 102,8 kJ/mol b) Số mol Li = 122,045 6,941 = 17,583 mol [...]... kiện chuẩn và 25 C phản ứng xảy ra theo chiều nào? b) Phản ứng tỏa nhiệt hay thu nhiệt?  a) G 0 =  168,6  [68,2 + (  228,9)] =  8,13 kJ < 0 nên phản ứng theo chiều thuận 298 b) H 0 = G 0 + T S 0 298 298 298 S 0 = 282,0  (188,72 + 219,45) = 126,17 J/ K 298 H 0 =  8,13 103 + (126,17  298) =  45728,66 J < 0  phản ứng tỏa nhiệt  298 38 Cho các số liệu sau ở 270C: NH4COONH2 (r)  645,2... hằng số điện ly của H3PO4 ở 250C theo các số liệu trên c) Tính thể tích của những dung dịch 0,1 mol/L của axit và của kiềm mà khi trộn chúng với nhau thì thu được 25 ml dung dịch và phát ra một lượng nhiệt là 90 J  a) H0 và S0 của H+ đều bằng 0: H 0 2O  H 0  =  56 kJ/mol H OH 0 0 H 0 = H 3 n  H 0 n1  56 ; S 0 = S 3 n  S 0  n + 81 n 3 3 4 0 0 0 Theo G = H  T S có 0 0 * H 1 =... tính Ho298 ,So298 và Go298 của phản ứng trên b) Hãy tính hằng số cân bằng Kp tại 250C của phản ứng trên c) Hãy tính hằng số cân bằng Kp tại 350C của phản ứng trên, giả thiết H0 và S0 không phụ thuộc nhiệt độ d) Giả sử cho 1,00 mol NH4HS (r) vào một bình trống 25,00 L Hãy tính áp suất toàn phần trong bình chứa nếu phản ứng phân huỷ đạt cân bằng tại 250C Bỏ qua thể tích của NH4HS (r) Nếu dung tích bình... 394,4  16,64 G 0 (kJ/mol) 300 Với phản ứng : NH4COONH2 (r) CO2 (k) + 2 NH3 (k) 0 a) Hỏi ở điều kiện chuẩn và 27 C phản ứng xảy ra theo chiều nào? b) Nếu coi H0 và S0 không đổi đối với T thì bắt đầu ở nhiệt độ nào phản ứng ở điều kiện chuẩn xảy ra theo chiều ngược với chiều phản ứng ở 270C ?  a) G 0 = (  394,4) + (  16,64  2)  (  458,0) = 30,32 kJ > 0 300 Theo G = A + PV hay G = A + PV = A . BÀI TẬP VỀ NHIỆT ĐỘNG HỌC 1. Tính năng lượng liên kết trung bình CH và CC từ các kết quả thực nghiệm sau: - Nhiệt đốt cháy CH 4 = - 801,7 kJ/mol - Nhiệt đốt cháy C 2 H 6 . 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.  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