Giải SGK Chuyên đề Hóa học 10 Bài 4. Entropy và biến thiên năng lượng tự do Gibbs

Trả lời:

Để dự đoán phản ứng hóa học có thể xảy ra được hay không, ta có thể dựa vào độ biến thiên năng lượng tự do Gibbs.

Biến thiên năng lượng tự do Gibbs ${Δ}_{r}{G}_{T}^{0}$ là đại lượng phụ thuộc vào các yếu tố ${Δ}_{r}{S}_{T}^{0}$ và T theo công thức:

${Δ}_{r}{G}_{T}^{0}$ = ${Δ}_{r}{H}_{T}^{0}$ - T. ${Δ}_{r}{S}_{T}^{0}$

${Δ}_{r}{G}_{T}^{0}$ < 0 ⇒ Phản ứng tự xảy ra.

${Δ}_{r}{G}_{T}^{0}$ = 0 ⇒ Phản ứng đạt trạng thái cân bằng.

${Δ}_{r}{G}_{T}^{0}$ > 0 ⇒ Phản ứng không tự xảy ra.

Trả lời:

Đáp án đúng là: A

Đối với một chất, entropy ở thể khí lớn hơn thể lỏng, ở thể lỏng sẽ lớn hơn ở thể rắn.

⇒ Chiều tăng dần giá trị entropy chuẩn của CO$_{2}$ là CO$_{2}$(s) < CO$_{2}$(l) < CO$_{2}$(g).

Trả lời:

Đáp án đúng là: C

Phản ứng C làm giảm số mol khí nên biến thiên entropy âm (∆S < O) nên phản ứng xảy ra kèm theo sự giảm entropy.

Trả lời:

Đáp án D

Phản ứng D làm tăng số mol khí nên biến thiên entropy dương (∆S > O).

Trả lời:

Ta có: ${Δ}_{r}{S}_{298}^{o}=\sum {S}_{298}^{o}(sp)-\sum {S}_{298}^{o}(cd)$

a) Biến thiên entropy chuẩn của phản ứng là

${Δ}_{r}{S}_{298}^{o}$= (2.87,4) – (4.27,3 + 3.205) = - 549,4 (J/K)

b) Biến thiên entropy chuẩn của phản ứng là

${Δ}_{r}{S}_{298}^{o}$= 256,7 – (248,1 + $\frac{1}{2}$.205,0) = – 93,9 (J/K)

Trả lời:

Phương trình phản ứng:

KClO$_{3}$(s) → KCl(s) + $\frac{3}{2}$O$_{2}$(g)

Tại 25 $^{o}$C (hay 298K)

Biến thiên entropy của phản ứng là

${Δ}_{r}{S}_{298}^{o}=\sum {S}_{298}^{o}(sp)-\sum {S}_{298}^{o}(cd)$= (82,6 + $\frac{3}{2}$.205,0) – (1.143,1) = 247 (J/K)

Biến thiên enthalpy của phản ứng là:

${Δ}_{r}{H}_{298}^{o}=\sum Δ{H}_{298}^{o}(sp)-\sum Δ{H}_{298}^{o}(cd)$= [1.(-436,7) + $\frac{3}{2}$.0] – [1.(-397,7)]

= -39 kJ

⇒ ${Δ}_{r}{G}_{298}^{o}={Δ}_{r}{H}_{298}^{o}-298.{Δ}_{r}{S}_{298}^{o}$= –39.10$^{3}$ – 298. 247 = – 112 606 J < 0

⇒ Ở điều kiện 25$^{o}$C, phản ứng tự xảy ra được.

Trả lời:

Phương trình phản ứng:

3C(graphite) + 2Fe$_{2}$O$_{3}$(s) ⟶ 4Fe(s) + 3CO$_{2}$(g)

Tại 25 $^{o}$C (hay 298K)

Biến thiên entropy của phản ứng là

${Δ}_{r}{S}_{298}^{o}=\sum {S}_{298}^{o}(sp)-\sum {S}_{298}^{o}(cd)$= (4.27,3 + 3.213,7) – (3.5,7 + 2.87,4) = 558,4 (J/K)

Biến thiên enthalpy của phản ứng là:

${Δ}_{r}{H}_{298}^{o}=\sum Δ{H}_{298}^{o}(sp)-\sum Δ{H}_{298}^{o}(cd)$= [4.0 + 3.(-393,5)] – [3.0 + 2.(-825,5)]

= 470,5 kJ

⇒ ${Δ}_{r}{G}_{298}^{o}={Δ}_{r}{H}_{298}^{o}-298.{Δ}_{r}{S}_{298}^{o}$= 470,5.10$^{3}$ – 298. 558,4 = 304 096,8 J > 0

⇒ Phản ứng không tự xảy ra.

⇒ Ở điều kiện 25$^{o}$C, không thể dùng C (graphite) để khử Fe$_{2}$O$_{3}$ thành Fe được.

Trả lời:

Biến thiên năng lượng tự do Gibbs: ${Δ}_{r}{G}_{T}^{o}={Δ}_{r}{H}_{T}^{o}-T.{Δ}_{r}{S}_{T}^{o}$

- ${Δ}_{r}{G}_{T}^{o}$ < 0 ⇒ Phản ứng tự xảy ra.

- ${Δ}_{r}{G}_{T}^{o}$ = 0 ⇒ Phản ứng đạt trạng thái cân bằng

- ${Δ}_{r}{G}_{T}^{o}$ > 0 ⇒ Phản ứng không tự xảy ra.