Giải bài tập sách bài tập (SBT) Hoá hoá 10 Cánh diều bài 15 Ý nghĩa và cách tính biến thiên enthalpy phản ứng hóa học
Hướng dẫn giải bài 15: Ý nghĩa và cách tính biến thiên enthalpy phản ứng hóa học
Bài tập số 15 trang 44 trong sách bài tập (SBT) Hoá học 10 "Cánh diều" giúp học sinh hiểu rõ về ý nghĩa và cách tính toán biến thiên enthalpy trong các phản ứng hóa học. Đây là một phần kiến thức quan trọng giúp học sinh áp dụng lý thuyết vào thực hành.
Để giải bài này, học sinh cần hiểu rõ về enthalpy là một đại lượng quan trọng trong hóa học, đo lường nhiệt động lượng của một phản ứng hóa học. Biến thiên enthalpy trong một phản ứng hóa học cho biết sự thay đổi của nhiệt động lượng trong quá trình phản ứng đó diễn ra.
Để tính toán biến thiên enthalpy, học sinh cần áp dụng định lý nhiệt nóng hoặc lạnh. Bằng cách tính toán sự thay đổi nhiệt động lượng của reactants khi chuyển thành products, học sinh có thể xác định được biến thiên enthalpy của phản ứng.
Với cách hướng dẫn chi tiết và ví dụ cụ thể trong sách bài tập, hi vọng học sinh sẽ nắm vững kiến thức về enthalpy và biết cách tính toán biến thiên enthalpy trong các phản ứng hóa học. Điều này giúp họ hiểu sâu hơn về sự thay đổi nhiệt động lượng trong quá trình phản ứng và áp dụng lý thuyết vào thực hành một cách hiệu quả.
Bài tập và hướng dẫn giải
15.1. Nối mỗi nội dung ở cột A với nội dung ở cột B sao cho phù hợp:
Cột A | Cột B |
a) Trong phản ứng thu nhiệt, dấu của ∆H dương vì | 1. giải phóng năng lượng. |
b) Trong phản ứng tỏa nhiệt có sự | 2. hấp thụ năng lượng. |
c) Trong phân ứng tỏa nhiệt, ∆H có dấu âm vì hơn năng lượng của hệ chất sản phẩm. | 3. năng lượng của hệ chất phản ứng lớn |
d) Trong phản ứng thu nhiệt có sự hơn năng lượng của hệ chất sản phẩm. | 4. năng lượng của hệ chất phản ứng nhỏ |
15.2. 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 5 645 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?
15.3*. 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.)
15.4. Phản ứng của 1 mol enthanol 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 $\Delta _{r}H_{298}^{o}$=−1,367×103kJ, xác định enthalpy hình thành chuẩn của C2H5OH (lỏng).
(Những số liệu cần thiết được cho trong Phụ lục 3, sách giáo khoa (SGK) hóa học lớp 10, Cánh Diều).
15.5. 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.
15.6. 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.
(Các số liệu cần thiết tra trong Phụ lục 3, sách giáo khoa (SGK) hóa học lớp 10, Cánh Diều.)
15. 7. 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?
15.8. Trong ngành công nghệ lọc hóa dầu, các ankan 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, sách giáo khoa (SGK) hóa học lớp 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?
15.9. 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)
15.10. Xét các phản ứng thế trong dãy halogen ở điều kiện chuẩn:
(1) $\frac{1}{2}$F2(g)+NaCl(s)→NaF(s)+1$\frac{1}{2}$Cl2(g)
(2) $\frac{1}{2}$Cl2(g)+NaBr(s)→NaCl(s)+$\frac{1}{2}$Br2(l)
(3) $\frac{1}{2}$Br2(l)+NaI(s)→NaBr(s)+$\frac{1}{2}$I2(s)
(4) $\frac{1}{2}$Cl2(g)+NaBr(aq)→NaCl(aq)+ $\frac{1}{2}$Br2(l)
Hay còn viết: $\frac{1}{2}$Cl2(g)+ $Br^{−}$ (aq)→ $Cl^{−}$(aq)+$\frac{1}{2}$Br2(l)
(5) $\frac{1}{2}$Br2(l)+NaI(aq)→NaBr(aq)+$\frac{1}{2}$I2(s)
Hay còn viết: $\frac{1}{2}$Br2(l)+ $I^{−}$(aq)→ $Br^{−}$(aq)+$\frac{1}{2}$I2(s)
a) Từ các giá trị của enthapyl hình thành chuẩn, hãy tính biến thiên enthalpy chuẩn của các phản ứng thế trên.
Chất/ion | NaF (s) | NaI(s) | Cl- (aq) | Br- (aq) | I- (aq) |
$\Delta _{f}H_{298}^{o}$ (kJmol-1) | - 574, 0 | -287,8 | -167,2 | -121,6 | -55,2 |
(Các giá trị khác được cho trong Phụ lục 3, sách giáo khoa (SGK) hóa học lớp 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?
15.11. 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 $\Delta _{r}H_{298}^{o}$ = -33,05 kJ(1)
Hb + CO → HbCO $\Delta _{r}H_{298}^{o}$ = - 47,28 kJ(2)
HbO2 + CO → HbCO + O2 $\Delta _{r}H_{298}^{o}$ = - 14,23 kJ(3)
HbCO + O2 → HbO2 + CO $\Delta _{r}H_{298}^{o}$ = 14,23 kJ(4)
Liên hệ giữa mức độ thuận lợi của phản ứng (qua $\Delta _{r}H_{298}^{o}$) với những vấn đề thực nghiệm nêu trên.