Giải bài tập Hóa học 10 Cánh Diều Bài 15

Xác định dấu của \({\Delta _r},H_{298}^0\) trong các phản ứng được thể hiện trong hai hình dưới đây:

Cho phản ứng:

CH₄(g) + H₂O(l) → CO(g) + 3H₂(g)        \({\Delta _r},H_{298}^0\)= 250 kJ.

Ở điều kiện chuẩn, để thu được 1 gam H₂, phản ứng này cần hấp thu nhiệt lượng bằng bao nhiêu

1. Khi đốt cháy tờ giấy hay đốt lò than, ta cần thực hiện giai đoạn khơi mào như thế nào?

2. Vì sao khi nung vôi, người ta phải xếp đá vôi lẫn với than trong lò?

Giải thích vì sao để giữ ấm cơ thể, trước khi lặn, người ta thường uống nước mắm cốt (là loại nước mắm chứa nhiều chất đạm).

Phản ứng đốt cháy cồn hay phản ứng nung vôi dễ thực hiện hơn?

Cho biết phản ứng:

CaCO₃(s) → CaO(s) + CO₂(g) có \({\Delta _r},H_{298}^0\) = 178,29 kJ.

Phản ứng này thuận lợi hay không thuận lợi?

Dựa theo các số liệu về \({\Delta _r},H_{298}^0\) các phản ứng của Hb với O₂, CO,…, hãy giải thích nguyên nhân cơ thể có thể bị ngộ độc nếu trong không khí có lẫn CO.

Hb + O₂ → HbO₂    \({\Delta _r},H_{298}^0\) = -33,05 kJ

HB + CO → HbCO       \({\Delta _r},H_{298}^0\) = -33,05 kJ

HbO₂ + CO → HbCO + O₂      \({\Delta _r},H_{298}^0\) = -33,05 kJ

HbCO + O₂ → HbO2 + CO    \({\Delta _r},H_{298}^0\) = -33,05 kJ

Phản ứng đốt cháy hoàn toàn 1 mol methane (CH₄) có giá trị \({\Delta _r},H_{298}^0\) = -890,36 kJ. Theo em, vì sao người ta không sử dụng CH₄ thay thế xăng.

Cho biết:

2NaHCO₃(s) → Na₂CO₃(s) + CO₂(g) + H₂O(l)  \({\Delta _r},H_{298}^0\) = 85 kJ

NaHCO₃ có trong thành phần bột nở dùng để làm bánh. Vì sao khi bảo quản, cần tránh để bột nở ở nơi có nhiệt độ cao?

Tính \({\Delta _r},H_{298}^0\) các phản ứng đốt cháy hoàn toàn 1 mol mỗi chất C₂H₄(g), C₂H₆(g), CO(g). Biết các sản phẩm thu được đều ở thể khí.

Xác định số lượng mỗi loại liên kết trong các phân tử trước và sau phản ứng của CH₄ với Cl₂.

Dựa vào năng lượng liên kết, tính \({\Delta _r},H_{298}^0\) các phản ứng sau:

a) Các phản ứng đốt cháy hoàn toàn 1 mol mỗi chất C₂H₄, C₂H₆, H₂ ở thể khí.

b) F₂(g) + H₂O(g) → 2HF(g) + ½ O₂(g)

Dự đoán các phản ứng trên là thuận lợi hay không thuận lợi.

Phản ứng quang hợp là phản ứng thu năng lượng dưới dạng ánh sáng:

6nCO₂(g) + 6nH₂O(l) → (C₆H₁₂O₆)_n(s) + 6nO₂(g)

Hãy tính xem cần phải cung cấp bao nhiêu năng lượng dưới dạng ánh sáng cho phản ứng quang hợp để tạo thành 1 mol glucose C₆H₁₂O₆(s), biết enthalpy tạo thành chuẩn của chất này là -1271,1 kJ.mol^-1. Biến thiến enthalpy tạo thành chuẩn của các chất khác tra ở phụ lục 3, trang 119.

Cho phản ứng: N₂(g) + 3H₂(g) → 2NH₃(g) \({\Delta _r},H_{298}^0\) = -92,22 kJ.

a) Trong nhà máy sản xuất NH₃, ban đầu phải đốt nóng N₂ và H₂ để phản ứng diễn ra. Nhiệt tỏa ra từ phản ứng này lại được dùng để đốt nóng hỗn hợp N₂ và H₂ cho quá trình phản ứng tiếp theo. Cách làm này có ý nghĩa gì về khía cạnh kinh tế? Giải thích

b) Tính enthalpy tạo thành chuẩn của NH₃.

Tính \({\Delta _r},H_{298}^0\) cho phản ứng sau dựa theo năng lượng liên kết.

CH₄(g) + X₂(g) → CH₃X(g) + HX(g)

Với X = F, Cl, Br, I. Liên hệ giữa mức độ phản ứng (dựa theo \({\Delta _r},H_{298}^0\)) với tính phi kim (F > Cl > Br > I). Tra các giá trị năng lượng liên kết của Phụ lục 2, trang 118

Khi đun bếp than, củi, để đun nấu nhanh hơn, người ta thường dùng quạt để thổi thêm không khí vào bếp. Cách làm này có làm thay đổi biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng C(s) + O₂(g) → CO₂(g) không? Giải thích.

Nối mỗi nội dung ở cột A với nội dung ở cột B sao cho phù hợp:

Đường sucrose (C₁₂H₂₂O₁₁) là một đường đôi. Trong môi trường acid ở dạ dày và nhiệt độ cơ thể, sucrose bị thủy phân thành đường glucose và fructose, sau đó bị oxi hóa bởi oxygen tạo thành CO₂ và H₂O. Sơ đồ thay đổi năng lượng hóa học của phản ứng được cho như hình dưới đây:

a) Dựa theo đồ thị, hãy cho biết phản ứng trong đó là tỏa nhiệt hay thu nhiệt. Vì sao?

b) Viết phương trình hoá học của phản ứng thuỷ phân đường sucrose. Phản ứng trong sơ đồ có phải là phản ứng oxi hoá - khử không? Nếu có, hãy chỉ ra chất oxi hoá và chất khử trong phản ứng và cân bằng phương trình hoá học của phản ứng theo phương pháp thăng bằng electron.

c) Khi 1 mol đường sucrose bị đốt cháy hoàn toàn với một lượng vừa đủ oxygen ở điều kiện chuẩn toả ra một lượng nhiệt là 5645 kJ. Xác định biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng oxi hoá sucrose.

d) Nếu 5,00 gam đường sucrose được đốt cháy hoàn toàn ở cùng điều kiện như trên thì biến thiên enthalpy quá trình bằng bao nhiêu?

e) Vì sao để duy trì một cơ thể khoẻ mạnh, cần một chế độ dinh dưỡng đầy đủ và luyện tập thể dục thể thao hợp lí?

Lời giải chi tiết:

Biến thiên enthalpy chuẩn của quá trình “H₂O(s) → H₂O(l)” là 6,020 kJ.

a) Quá trình tan chảy của nước đá là quá trình thu nhiệt hay toả nhiệt? Vì sao?

b) Vì sao khi cho viên nước đá vào một cốc nước lỏng ấm, viên đá lại tan chảy dần?

c) Vì sao cốc nước lỏng bị lạnh dần trong quá trình viên nước đá tan chảy?

d) Biết rằng để làm cho nhiệt độ của 1 mol nước lỏng thay đổi 1°C cần một nhiệt lượng là 75,4 J. Giả sử mỗi viên nước đá tương ứng với 1 mol nước, số viên nước đá tối thiểu cần tan chảy để có thể làm lạnh 500 gam nước lỏng ở 20°C xuống 0°C là

A. 1.          B. 7.           C. 14.                D. 15.           E. 126.

e) Để làm lạnh 120 gam nước lỏng ở 45°C xuống 0°C, một bạn học sinh đã dùng 150 gam nước đá. Lượng nước đá này là vừa đủ, thiếu hay dư?

(Trong phần d, e, giả thiết chỉ có sự trao đổi nhiệt giữa nước và nước đá.)

Phản ứng của 1 mol ethanol lỏng với oxygen xảy ra theo phương trình:

C₂H₅OH(l) + O₂(g) → CO₂(g) + H₂O(l)        (1)

a) Những nhận định nào sau đây là đúng?

(1) Đây là phản ứng tỏa nhiệt vì nó tạo ra khí CO₂ và nước lỏng.

(2) Đây là phải là phản ứng oxi hóa – khử với tổng số hệ số cân bằng trong phương trình phản ứng là 9.

(3) Biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng sẽ thay đổi nếu nước tạo ra ở thể khí.

(4) Sản phẩm của phản ứng chiếm một thể tích lớn hơn so với chất phản ứng.

A. (1), (2).                       B. (1), (2), (3).                

C. (1), (3), (4).                 D. (3), (4).                      

E. (1).                              G. (2), (3).

b) Biến thiên enthalpy chuẩn kèm theo quá trình khi 1 mol ethanol lỏng cháy hoàn toàn trong oxygen là \({\Delta _r}H_{298}^0 =  - 1,{367.10^3}kJ\), xác định enthalpy hình thành chuẩn của C₂H₅OH (lỏng).

(Những số liệu cần thiết được cho trong Phụ lục 3, SGK Hóa học 10, Cánh Diều).

Sulfur dioxide là một chất có nhiều ứng dụng trong công nghiệp (dùng để sản xuất sulfuric acid, tẩy trắng bột giấy trong công nghiệp giấy, tẩy trắng dung dịch đường trong sản xuất đường tinh luyện, …) và giúp ngăn cản sự phát triển của một số loại vi khuẩn và nấm gây hư hại cho thực phẩm. Ở áp suất 1 bar và nhiệt độ 25^oC, phản ứng giữa 1 mol sulfur với oxygen xảy ra theo phương trình “S(s) + O₂(g) → SO₂(g)” và tỏa ra một lượng nhiệt là 296,9 kJ.

Những phát biểu nào sau đây là đúng?

A. Biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng là 296,9 kJ.

B. Enthalpy tạo thành chuẩn của sulfur dioxide bằng -296,9 kJ mol^-1.

C. Sulfur dioxide vừa có thể là chất khử vừa có thể là chất oxi hóa, tùy thuộc vào phản ứng mà nó tham gia.

D. 0,5 mol sulfur tác dụng hết với oxygen giải phóng 148,45 kJ năng lượng dưới dạng nhiệt.

E. 32 gam sulfur cháy hoàn toàn tỏa ra một lượng nhiệt là 2,969 × 10⁵ J.

Phản ứng luyện gang trong lò cao có phương trình như sau:

Fe₂O₃(s) + CO(g) → Fe(s) + CO₂(g)   (1)

a) Cân bằng phương trình hóa học của phản ứng (1) và tính biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng với các hệ số cân bằng tương ứng.

b) Từ 1 mol Fe₂O₃ và 1 mol CO, giả sử chỉ xảy ra phản ứng (1) với hiệu suất 100% thì giải phóng một lượng nhiệt là

A. 8,27 kJ.            

B. 49,6 kJ.            

C. 12,4 kJ.            

D. 74,4 kJ.

Ở điều kiện chuẩn, 2 mol nhôm tác dụng vừa đủ với khí chlorine tạo ra muối aluminium chloride và giải phóng một lượng nhiệt 1 390,81 kJ.

a) Viết và cân bằng phương trình hóa học của phản ứng. Đây có phải là phản ứng oxi hóa – khử không? Vì sao?

b) Biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng bằng bao nhiêu? Phản ứng trên thu nhiệt hay tỏa nhiệt?

c) Tính lượng nhiệt được giải phóng khi 10 gam AlCl₃ được tạo thành.

d) Nếu muốn tạo ra được 1,0 kJ nhiệt lượng cần bao nhiêu gam Al phản ứng?

Trong ngành công nghệ lọc hóa dầu, các alkane thường được loại bỏ hydrogen trong các phản ứng dehydro hóa để tạo ra những sản phẩm hydrocarbon không no có nhiều ứng dụng trong công nghiệp. Hãy tính biến thiên enthalpy chuẩn của các phản ứng sau dựa vào năng lượng liên kết. (Giá trị một số năng lượng liên kết được cho trong Phụ lục 2, SGK Hóa học 10, Cánh Diều)

a) H₃C – CH₂ – CH₂ – CH₃ → CH₂ = CH – CH = CH₂ + 2H₂

b) 6CH₄ → C₆H₆ (1,3,5 – cyclohexatriene) + 9H₂

Cho biết công thức cấu tạo của 1,3,5 – cyclohexatriene như sau:

Các phản ứng trên có thuận lợi về phương diện nhiệt hay không? Phản ứng theo chiều ngược lại có biến thiên enthalpy bằng bao nhiêu?

Bằng cách tính biến thiên enthalpy chuẩn của quá trình sau dựa vào năng lượng liên kết, hãy chỉ ra ở điều kiện chuẩn, H₃C – CH₂ – OH hay H₃C – O – CH₃ bền hơn.

H₃C – CH₂ – OH (g) → H₃C – O – CH₃ (g)

Xét các phản ứng thế trong dãy halogen ở điều kiện chuẩn:

(1)  F₂(g) + NaCl(s) → NaF(s) + Cl₂(g)

(2)  Cl₂(g) + NaBr(s) → NaCl(s) + Br₂(l)

(3)  Br₂(l) + NaI(s) → NaBr(s) + I₂(s)

(4)  Cl₂(g) + NaBr(aq) → NaCl(aq) +  Br₂(l)

Hay còn viết:  Cl₂(g) + Br⁻(aq) → Cl⁻(aq) + Br₂(l)

(5)  Br₂(l) + NaI(aq) → NaBr(aq) + I₂(s)

Hay còn viết:  Br₂(l) + I⁻(aq) → Br⁻(aq) + I₂(s)

a) Từ các giá trị của enthalpy hình thành chuẩn, hãy tính biến thiên enthalpy chuẩn của các phản ứng thế trên.

(Các giá trị khác được cho trong Phụ lục 3, SGK Hóa học 10, Cánh Diều).

b) Nhận xét sự thuận lợi về phương diện nhiệt của các phản ứng thế trong dãy halogen. Kết quả này có phù hợp với quy luật biến đổi tính phi kim của dãy halogen trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học không?

Phân tử hemoglobin (Hb) trong máu nhận O₂ ở phổi để chuyển thành HbO₂. Chất này theo máu tới các bộ phận cơ thể, tại đó HbO₂ lại chuyển thành Hb và O₂ (để cung cấp O₂ cho các hoạt động sinh hóa cần thiết trong cơ thể). Nếu trong không khí có lẫn carbon monoxide (CO), cơ thể nhanh chóng bị ngộ độc. Cho các số liệu thực nghiệm sau:

Hb + O₂ → HbO₂                      \({\Delta _r}H_{298}^0 =  - 33,05{\rm{ }}kJ\)  (1)

Hb + CO → HbCO                   \({\Delta _r}H_{298}^0 =  - 47,28{\rm{ }}kJ\) (2)

HbO₂ + CO → HbCO + O₂       \({\Delta _r}H_{298}^0 =  - 14,23{\rm{ }}kJ\) (3)

HbCO + O₂ → HbO₂ + CO       \({\Delta _r}H_{298}^0 =  + 14,23{\rm{ }}kJ\) (4)

Liên hệ giữa mức độ thuận lợi của phản ứng (qua \({\Delta _r}H_{298}^0\)) với những vấn đề thực nghiệm nêu trên.