Bài tập Tính biến thiên enthalpy của phản ứng hóa học có đáp án

Methane cháy tỏa nhiệt lớn nên được dùng làm nhiên liệu. Khi trộn methane và oxygen với tỉ lệ thích hợp thì sẽ tạo ra hỗn hợp nổ.

Biến thiên enthalpy của phản ứng trên được tính toán dựa trên các giá trị nào?

Quan sát Hình 14.1 cho biết liên kết hóa học nào bị phá vỡ, liên kết hóa học nào được hình thành khi H$_{2}$ phản ứng với O$_{2}$ tạo thành H$_{2}$O (ở thể khí)?

Dựa vào năng lượng liên kết ở Bảng 14.1, tính biến thiên enthalpy của phản ứng và giải thích vì sao nitrogen (N≡N) chỉ phản ứng với oxygen (O=O) ở nhiệt độ cao hoặc có tia lửa điện để tạo thành nitrogen monoxide (N=O).

N$_{2}$(g) + O$_{2}$(g) $\overset{t^{\circ}/\ tia\ lửa\text{đ}iện}{\rightarrow }$2NO(g)

Xác định ∆$_{r}$${H}_{298}^{o}$ của phản ứng sau dựa vào giá trị E$_{b}$ ở Bảng 14.1:

CH$_{4}$(g) + Cl$_{2}$(g) $\overset{a\ skt}{\rightarrow }$ CH$_{3}$Cl(g) + HCl(g)

Hãy cho biết phản ứng trên tỏa nhiệt hay thu nhiệt?

Dựa vào số liệu về năng lượng liên kết ở Bảng 14.1, hãy tính biến thiên enthalpy của 2 phản ứng sau:

2H$_{2}$(g) + O$_{2}$(g) $\overset{t^{\circ}}{\rightarrow }$ 2H$_{2}$O(g) (1)

C$_{7}$H$_{16}$(g) + 11O$_{2}$(g) $\overset{t^{\circ}}{\rightarrow }$ 7CO$_{2}$(g) + 8H$_{2}$O(g) (2)

So sánh kết quả thu được, từ đó cho biết H$_{2}$ hay C$_{7}$H$_{16}$ là nhiên liệu hiệu quả hơn cho tên lửa (biết trong C$_{7}$H$_{16}$ có 6 liên kết C-C và 16 liên kết C-H)

Tính ∆$_{r}$${H}_{298}^{o}$ của hai phản ứng sau:

3O$_{2}$(g) → 2O$_{3}$(g) (1)

2O$_{3}$(g) → 3O$_{2}$(g) (2)

Liên hệ giữa giá trị ∆$_{r}$${H}_{298}^{o}$ với độ bền của O$_{3}$, O$_{2}$ và giải thích, biết phân tử O$_{3}$ gồm 1 liên kết đôi O=O và 1 liên kết đơn O-O.

Tính biến thiên enthalpy của phản ứng phân hủy trinitroglycerin (C$_{3}$H$_{5}$O$_{3}$(NO$_{2}$)$_{3}$), theo phương trình sau (biết nhiệt tạo thành của nitroglycerin là -370,15 kJ/mol):

4C$_{3}$H$_{5}$O$_{3}$(NO$_{2}$)$_{3}$(s) → 6N$_{2}$(g) + 12CO$_{2}$(g) + 10H$_{2}$O(g) + O$_{2}$(g)

Hãy giải thích vì sao trinitroglycerin được ứng dụng làm thành phần thuốc súng không khói.

Dựa vào giá trị enthalpy tạo thành ở Bảng 13.1, hãy tính giá trị ∆$_{r}$${H}_{298}^{o}$ của các phản ứng sau:

CS$_{2}$(l) + 3O$_{2}$(g) $\overset{t^{\circ}}{\rightarrow }$ CO$_{2}$(g) + 2SO$_{2}$(g) (1)

4NH$_{3}$(g) + 3O$_{2}$(g) $\overset{t^{\circ}}{\rightarrow }$ 2N$_{2}$(g) + 6H$_{2}$O(g) (2)

Tính ∆$_{r}$${H}_{298}^{o}$ của các phản ứng sau dựa theo năng lượng liên kết (sử dụng số liệu từ Bảng 14.1):

a) N$_{2}$H$_{4}$(g) → N$_{2}$(g) + 2H$_{2}$(g)

b) 4HCl(g) + O$_{2}$(g) $\overset{t^{\circ}}{\rightarrow }$ 2Cl$_{2}$(g) + 2H$_{2}$O(g)

Dựa vào Bảng 13.1, tính biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng đốt cháy hoàn toàn 1 mol benzene C$_{6}$H$_{6}$(l) trong khí oxygen, tạo thành CO$_{2}$(g) và H$_{2}$O(l). So sánh lượng nhiệt sinh ra khi đốt cháy hoàn toàn 1,0 g propane C$_{3}$H$_{8}$(g) với lượng nhiệt sinh ra khi đốt cháy hoàn toàn 1,0 g benzenne C$_{6}$H$_{6}$(l).

Dựa vào enthalpy tạo thành ở Bảng 13.1, tính biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng nhiệt nhôm:

2Al(s) + Fe$_{2}$O$_{3}$(s) $\overset{t^{\circ}}{\rightarrow }$ 2Fe(s) + Al$_{2}$O$_{3}$(s)

Từ kết quả tính được ở trên, hãy rút ra ý nghĩa của dấu và giá trị ∆$_{r}$${H}_{298}^{o}$đối với phản ứng.

Cho phương trình nhiệt hóa học sau:

SO$_{2}$(g) + $\frac{1}{2}$O$_{2}$(g) $\overset{t^{\circ},\ {V}_{2}{O}_{5}}{\rightarrow }$ SO$_{3}$(g) ∆$_{r}$${H}_{298}^{o}$ = -98,5 kJ

a) Tính lượng nhiệt giải phóng ra khi chuyển 74,6 g SO$_{2}$ thành SO$_{3}$.

b) Giá trị ∆$_{r}$${H}_{298}^{o}$ của phản ứng: SO$_{3}$(g) → SO$_{2}$(g) + $\frac{1}{2}$O$_{2}$(g) là bao nhiêu?

Khí hydrogen cháy trong không khí tạo thành nước theo phương trình hóa học sau:

2H$_{2}$(g) + O$_{2}$(g) → 2H$_{2}$O(g) ∆$_{r}$${H}_{298}^{o}$ = -483,64 kJ

a) Nước hay hỗn hợp của oxygen và hydrogen có năng lượng lớn hơn? Giải thích.

b) Vẽ sơ đồ biến thiên năng lượng của phản ứng giữa hydrogen và oxygen.

Xét quá trình đốt cháy khí propane C$_{3}$H$_{8}$(g):

C$_{3}$H$_{8}$(g) + 5O$_{2}$(g) $\overset{t^{\circ}}{\rightarrow }$ 3CO$_{2}$(g) + 4H$_{2}$O(g)

Tính biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng dựa vào nhiệt tạo thành của hợp chất (Bảng 13.1) và dựa vào năng lượng liên kết (Bảng 14.1). So sánh hai giá trị đó và rút ra kết luận.