Bài tập chương 1 năng lượng và phản ứng hóa học môn Vật lý đại cương 2 | Học viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thông

Chương 1 . NĂNG LƯỢNG VÀ PHẢN ỨNG HÓA HỌC Phần một
Bài 11. Nhiệt độ ban đầu của 344 g một mẫu sắt là 18,2 C. Nếu o
mẫu sắt này hấp thụ 2,25
kJ nhiệt lượng thì nhiệt độ cuối của mẫu sắt này là bao nhiêu? (C = 0,449 J/g.K). Fe
Q = C m denta T [Tsau – T trước ]= 2,25.1O J 3
= O,449 J/g.K x 344 g [Tsau – 18,2+273 ] K >O : Tìm T sau = Đáp án.
. Tc = ΔT + Tđ = 14,6 + 18,2 = 32,8ºC.
Bài 15. Cốc nước thứ nhất chứa 156 g nước ở 22oC và cốc nước thứ hai chứa 85,2 g nước
ở 95oC. Sau khi trộn lẫn hai cốc nước nhiệt độ cuối cùng của nước là bao nhiêu? C = 4,184 J/g.K Q1 + Q2 = O 1 Đáp án. Q + 1
Q 2= 0 => C × m1 × T1 = - C × m 2× T => 2 m1× ( T – T ) = 1 - m 2× ( T – T2) (*). Với m = 156g, T 1 = 295,2K, m 1 = 85,2g, 2 T = 368,2K. 2
Thay số vào (*), ta có nhiệt
độ của hai cốc sau khi trộn là T = 47,8ºC
Bài 25. Etanol sôi ở 78,29oC, hãy tính nhiệt lượng cần dùng theo Jun để tăng nhiệt độ của 1,0 kg etanol từ 20,0 C o
tới nhiệt độ sôi và sau đó chuyển hoàn toàn sang trạng thái hơi ở
nhiệt độ này? Biết nhiệt dung riêng của etanol ở trạng thái lỏng là 2,44 J/g.K và nhiệt bay hơi là 855 J/g.
Q = Q1 + Q2 = C m denta T + m Q bay hơi =
2,44 J/g.K x 1OOO g x [78,29 -2O]K + 1OOO g x 855 J/g > O = 997 KJ
Đáp án. Q = Q + 1 Q 2= m × C × ( T –T 2 ) + m 1 × Q = bh
1000 × 2,44 × 58,29 + 1000 × 855 = 9,97 × 10 J = 997 kJ. 5
Bài 29. Isooctan (2,2,4 – trimetylpentan), một trong nhiều hiđrocacbon có trong thành
phần của xăng, cháy trong không khí tạo thành nước và cacbon đioxit. 2C H 8
18(l) + 25O (k) → 16CO 2 (k) + 18H 2 O(l) 2
∆Hopư = - 10,9228 kJ : 2 mol
Hãy tính nhiệt lượng tỏa ra nếu đốt cháy 1 lít isooctan (khối lượng riêng bằng 0,69 g/ml)
tính số mol = m/M = V.d /M= 1OOO ml x ,O,69g/ml/ 114 = 6,O5 mol
Q = ∆Hopư .6,O5 / 2= - 334O J 2
Đáp án. Số mol isooctan: n = (0,69 1000)/114 = 6,05 mol. Nhiệt lượng tỏa ra khi đốt
cháy 1 l isooctan là: (10922,8 ×6,05)/2 ≈ 3,3×104 kJ.
Bài 33. Một miếng kim loại titan có khối lượng là 20,8 g được đun trong nước sôi tới
99,5oC, sau đó thả vào một thiết bị đo nhiệt lượng chứa 75,0 g nước ở 21,7 C. o Khi đạt tới
trạng thái cân bằng nhiệt, nhiệt độ cuối cùng là 24,3 C. o
Hãy tính nhiệt dung riêng của
titan.(C(nước) = 4,184 J/g.K). O Q titan + Q nước = O
Ctitan.m.denta T + Cn.mn .dentaT = O ; C titan .2O,8.[24,3- ] + 4,184 .75 [24,3- 99,5 21,7] = O Tính Ctitan = O,52 J/g.K
Đáp án. 0 = Q 1 + Q 2 = m1C ΔT 1 + m2C2ΔT 2 = 20,8 C (24,3 - 99,5) + 75 4,184
(24,3 - 21,7). Kết quả CTi = 0,52 J/g.K.
Bài 39. Đốt cháy 1,50 g axit benzoic trong một nhiệt lượng kế có thể tích không đổi,
người ta đo được nhiệt độ trong nhiệt lượng kế trước và sau khi đốt là 22,50oC và
31,69oC. Biết trong bom có chứa 775
g nước và nhiệt dung riêng của bom là 893 J/K.
Hãy tính nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy 1 mol axit benzoic? C6H COOH; 5 M =
122g/mol Q phản ứng = -[ Q nước + Q bom] 3 Bom đẳng tích
Q1 phản ứng = -[ Q nuoc + Qbom ]= 1,5 gam = -38 kJ 1,5 gam
Q2 của 1 mol = Q/1,5 x M = -38/1,5 x 122g/mol= - 3O9 kJ 1 mol : 122 gam
Đáp án. Với 1,5g axit. Qpư + Qn + Qbom = 0 => Qpư = - (Q + Q n bom) = - [775 4,184 (31,69
- 22,5) + 893 (31,69 - 22,5)] = - 38 kJ. Nhiệt tỏa ra khi đốt 1 mol axit benzoic: Q = (-38 122)/1,5 = - 309 kJ.
Bài 45. Từ thực nghiệm người ta xác định được biến thiên entanpi của các phản ứng sau:
1/½ N (k) + 3/2 H 2 (k) → NH 2 (k) pt 1x ½ ∆H 3 opư = - 91,8 kJ /2 =
2/NH3(k) + 5/4O (k) → NO(k) + 3/2 H 2 O(k) pt2 x 1/4 ∆H 2 opư = - 906,2 kJ /4 = 3/ 3/2H O(k) → 3/2 H 2 (k) + 3/4 O 2 (k) → - pt3 . 3/2 ∆H 2 opư = +241,8 kJ .3/2= 4/ ½ N (k) + ½ O 2 (k) → NO(k) 2
∆Hopư 4 = ½ ∆Hopư 1 + ¼ ∆Hopư 2 – 3/2 ∆Hopư 3= 4
1/ 1/2N2(k) + 3/2 H2(k) → NH (k) 3
x 1/2 ∆Hopư = - 91,8 kJ /2
2/ NH3(k) + 5/4O (k) → NO(k) + 2 3/2H O(k) 2 x ¼ ∆Hopư = - 906,2 kJ/4
3/ 3/2H2O (k) + → 3/2 H2(k) + 3/4 O (k) -3/2 2 ∆Hopư = + 241,8 kJ x3/2 4/ ½ N (k) + ½ O 2 (k) → NO(k) ∆H 2 o = pư
Đáp án. N (k) + 3 H 2 2(k) → 2NH (k) 3 ∆Hopư = - 91,8 kJ (1) 4NH (k) + 5O 3 (k) → 4NO(k) + 6 H 2 O(k) ∆H 2 opư = - 906,2 kJ (2) H (k) + ½ O 2 (k) → H 2 O(k) 2 ∆Hopư = - 241,8 kJ (3)
Lấy: (1/2)(1) + (1/4)(2) - (3/2)(3), thu được phương trình: ½ N (k) + ½ O 2 (k) → NO(k) 2
∆Hopư = (- 91,8)×(1/2) + (- 906,2) ×(1/4) – (-241,8) × (3/2) = 90,25 kJ.
Bài 53. Bước đầu tiên trong qui trình sản xuất axit nitric là oxi hoá khí NH : 3
4NH3(k) + 5O (k) → 4NO(k) + 6 H 2 O(k) 2
a. Sử dụng entanpi chuẩn của các chất để tính biến thiên entanpi chuẩn của phản ứng này.
∆Hopư = [4 ∆Hos NO + 6∆Hos H O] 2
- 4∆Hos NH = -9O6,4 kJ < O 4 mol NH 3 3 5
b. Tính nhiệt lượng toả ra hay thu vào khi oxi hoá 10,0 g NH ? 3
Số mol n= m/M= 1O/14+3 = O,6 mol Q = ∆Hopư x O,6/4 = -134 KJ Đáp án:
a/∆Hopư = [4×(90,29) + 6×(- 241,83)]- [4×(- 45,9) + 5×(0)] = - 906,4 kJ. Phản ứng tỏa nhiệt.
b/ Nhiệt lượng tỏa ra của 10g / 17 = n mol NH ( ≈ 3 0,59 mol NH ) là: 3 (0,59× -906,4)/4 ≈- 134 kJ.
Bài 79. Kết tủa AgCl tạo thành khi trộn lẫn hai dung dịch AgNO3 và NaCl.
AgNO3(dd) + NaCl(dd) → AgCl(r) + NaNO (dd) ∆H 3 opư = ?
Để xác định nhiệt lượng toả ra trong phản ứng này, người ta trộn lẫn 250 ml dung dịch
AgNO3 0,16 M với 125 ml dung dịch NaCl 0,32 M trong một thiết bị đo nhiệt lượng.
Nhiệt độ của hỗn hợp tăng lên từ 21,15 C o tới 22,9 C. o
Hãy tính biến thiên entanpi của
phản ứng này theo đơn vị kJ/mol. (Cho biết khối lượng riêng của dung dịch là 1,0 g/ml
và nhiệt dung riêng là 4,2 J/g.K). n AgNO = nNaCl = O,O4 mol = CV : Phản ứng hết 3
Số mol AgNO3 = n = C V = O,25 . O,16 = O,O4 mol = Số mol NaCl = O,125.O,32 Phản ứng vừa đủ
Q phản ứng = - Q dung dịch = - C m denta T = - 4,2 J/g.K . [25O+125] ml.1g/ml . [22,9-
21,15]= -2,76 kJ của O,O4 mol
Biến thiên Entanpi/mol = Q / O,O4 = - 79 KJ 6
Đáp án. n(AgNO3) ( 0,25×0,16 = 0,04 mol ) = n (NaCl) ( 0,125×0,32 = 0,04 mol ).
Khối lượng của dung dịch là 375g. Nhiệt lượng tỏa ra là: Q = 375 4,2 1,75 = 2,76 kJ.
Biến thiên entanpi của phản ứng trên là: ΔH = ( 2,76/0,04 ) = - 69 kJ/mol. 7