Bài tập Hóa chương 2 - Hóa Đại cương 2 | Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh

lOMoARcPSD|45316467 lOMoARcPSD|45316467
Nguyễn Chí Hòa Thuận MSSV: 20180168
Câu 1: Entropy sẽ gia tăng nếu có khí sinh ra từ chất rắn hoặc chất lỏng và ngược lại do khí phân tán
hơn nhiều so với chất rắn và chất lỏng. a)
2H2S(g) + SO2(g) → 3S(s) + 2H2O(g) nkhí = -1mol nên S < 0 b)
2HgO(s) → 2Hg(l) + O2(g) nkhí = 1mol nên S > 0 c)
Zn(s) + Ag2O(s) → ZnO(s) + 2Ag(s) nkhí = 0mol nên không thể kết luận về sự biến thiên entropy d)
2Cl-(aq) + 2H2O(l) → 2OH-(aq) + Cl2(g) + H2(g) nkhí = 2mol nên S > 0
Câu 2: Entropy mol chuẩn của quá trình hóa hơi CCl2F2:
Govap = Hovap - Tbp . Sovap = 0 <=> = = 83,1.10-3kJ.mol-1.K-1
Câu 3: Enthalpy mol chuẩn của quá trình chuyển đổi thù hình từ rhombic sulfur rắn sang monoclinic sulfur rắn:
Gotr = Hotr - T . Sotr = 0 <=> Hotr = T . Sotr = 368,5K . 1,09J.mol-1.K-1 = 402J/mol
Câu 4: N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g)
Biến thiên entropy cho phản ứng trên
So = 2.So[NH3(g)] - So[N2(g)] –3.So[H2(g)]
= 2 .192,5J.mol-1.K-1 – 191,6J.mol-1.K-1 – 3 .130,7J.mol-1.K-1 = -198,7J.K-1
Biến thiên entropy chuẩn cho phản ứng tổng hợp ammonia ở 25oC: So = -99,35J.mol-1.K-1
Câu 5: N2O3(g) → NO(g) + NO2(g)
Entropy tiêu chuẩn của N2O3(g) ở 25oC:
So = So[NO(g)] + So[NO2(g)] - So[N2O3(g)] <=> So[N2O3(g)] = So[NO(g)] + So[NO2(g)] - So
<=> So[N2O3(g)] = 210,8J.mol-1.K-1 + 240,1J.mol-1.K-1 – 138,5J.mol-1.K-1 = 312,4J.mol-1.K-1 Câu 6: a) N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g)
nkhí = -1mol nên S < 0 mà H < 0, thì G < 0 ở nhiệt độ
thấp => phản ứng có thể xảy ra ở nhiệt độ thường.
b) 2C(graphite) + 2 H2(g) → C2H4(g)
nkhí = -1mol nên S < 0 mà H > 0, thì G > 0 ở mọi nhiệt độ
=> phản ứng thuận không thể xảy ra ở nhiệt độ thường lOMoARcPSD|45316467 Câu 7: a) CaCO3(s) → CaO(s) + CO2(g)
nkhí = 1mol nên S > 0 mà H =178,4kJ > 0, thì G < 0 ở nhiệt độ
cao => phản ứng xảy ra ở nhiệt độ cao
b) ZnS(s) + O2(g) → ZnO(s) + SO2(g)
nkhí = -0,5mol nên S < 0 mà H < 0, thì G < 0 ở nhiệt độ
thấp => phản ứng xảy ra ở nhiệt độ thấp
Câu 8: 4Fe(s) + 3O2(g) → 2Fe2O3(s)
Năng lượng tự do của phản ứng trên ở 25oC:
Go = Ho - T . So = -1648kJ – 298K . (-549,3J/K) . = -1484kJ
Câu 9: 2NO(g) + O2(g) → 2NO2(g)
Năng lượng tự do của phản ứng trên ở 25oC:
Go = 2.Gof[NO2(g)] – 2.Gof[NO(g)] - Gof[O2(g)]
= 2 .51,31kJ/mol – 2 .86,55kJ/mol – 0kJ/mol = -70,48kJ
Câu 10: N2O4(g) → 2NO2(g) a)
Go = 2.Gof[NO2(g)] – Gof[N2O4(g)] = 2 .51,31kJ/mol – 97,89kJ/mol =
4,73kJ Go < 0 nên phản ứng không xảy ra ở 25 oC b) QP= =0,5
lnK = = = -1,91 <=> K = 0,148
Vì QP > K nên phản ứng xảy ra tự nhiên theo chiều nghịch
Câu 11: AgI(s) → Ag+(aq) + I-(aq)
Go = Gof[Ag+(aq)] + Gof[I-(aq)] - Gof[AgI(s)]
= 77,11kJ/mol + (-51,57kJ/mol) – (-66,19kJ/mol) =
91,73kJ lnK = = = -37 <=> K = 8,5.10-17
Kết quả tính được bằng Ksp của AgI(s) trong bảng tra
Câu 12: MnO2(s) + 4H+(aq) + 2Cl-(aq) → Mn2+(aq) + 2H2O(l) + Cl2(g)
Go = Gof[Mn2+(aq)] + 2.Gof[H2O(l)] + Gof[Cl2(g)] - Gof[MnO2(s)] – 4.Gof[H+(aq)] – 2.Gof[Cl-(aq)] lOMoARcPSD|45316467
= -228,1kJ/mol + 2 .(-237,1kJ/mol) + 0kJ/mol – (-465,1kJ/mol) – 4 .0kJ/mol – 2.(-131,2kJ/mol) = 25,2kJ
lnK = = = -10,17 <=> K = 3,83.10-5
Vì giá trị của K quá nhỏ nên phản ứng trên không xảy ra
Câu 13: 2NO(g) + O2(g) → 2NO2(g)
Go = Ho - T . So = -R.T.lnK <=> T
<=> T = = 606,4K = 333,4 oC
Câu 14: 2NO(g) + Cl2(g) → 2NOCl(g)
Go = Ho - T . So = -R.T.lnK <=> lnK
Ở 25 oC: lnK = = 28,43 <=> K =2,22.1012
Ở 75 oC: lnK = = 21,82 <=> K =2,99.109
Câu 15: 2SO2(g) + O2(g) → 2SO3(g) a)
ln = - . ( <=> T2 = = = 1239,2K = 966,2oC b) ln = - . ( = - . ( – = 18,56
<=> = 11,5.107 <=> K2 = 4,83.109
Câu 16: a) và c) đều là nước từ trạng thái lỏng sang khí đều có sự tăng entropy nhưng ở c) thì được nén
về áp suất thấp hơn [a) giữ nguyên áp suất] nên biến thiên entropy của c) sẽ cao hơn a). Còn b) là quá
trình chuyển đổi trạng thái từ rắn sang khí nên sẽ có biến thiên entropy cao hơn sự chuyển đổi trạng thái
từ lỏng sang khí do các phân tử chất rắn ổn định hơn các phân tử chất lỏng (chất rắn có entropy thấp hơn
chất lỏng). => a) < c) < b)
Câu 17: C5H12(l) → C5H12(g) a)
Hovap = Hof[C5H12(g)] - Hof[C5H12(l)] = -146,9kJ/mol – (-173,5kJ/mol) =
26,6kJ/mol Sovap = <=> T = = = 306K = 33oC
Vậy nhiệt độ sôi của pentan là 33oC b)
Năng lượng tự do cho quá trình hóa hơi pentan ở 298K:
Govap = Hovap - T . Sovap = 26,6kJ/mol . – 298K . 87J.mol-1.K-1 = 674J/mol c)
Govap > 0 nên quá trình hóa hơi của pentan khó xảy ra ở tại
298K Câu 18: N2H4(g) + 2OF2(g) → N2F4(k) + 2H2O(g) lOMoARcPSD|45316467 a)
So = So[N2F4(k)] + 2.So[H2O(g)] - So[N2H4(g)] – 2. So[OF2(g)]
= 301,2J.mol-1.K-1 + 2.(188,8J.mol-1.K-1) – 238,5J.mol-1.K-1 – 2 .247,4J.mol-1.K-1 = -54,5J/K b) Ho = -
= [4mol.(389kJ/mol)N-H + 4mol.(222kJ/mol)O-F] – [4mol.(301kJ/mol)N-F + 4mol.(464kJ/mol)O-H] = -616kJ c)
Go = Ho - T . So = -616kJ . – 298K.(-54,5J/K) = -600.103J Câu 19: NiO(s) → Ni(s) + O2(g) Go1 = -Gof =115kJ C(graphite) + O2(g) → CO(g) Go2 = Gof = -250kJ
NiO(s) + C(graphite) → Ni(s) + CO(g) Go = Go1 + Go2 = -135kJ
Go < 0 nên NiO có thể bị khử bởi C tại 1000K MnO2(s) → Mn(s) + O2 Go1 = -Gof = 280kJ
2C(graphite) + O2(g) → 2CO(g) Go2 = 2.Gof = -500kJ
MnO2(s) + 2C(graphite) → Mn(s) + 2CO(g) Go = Go1 + Go2 = -220kJ
Go < 0 nên MnO2 có thể bị khử bởi C tại 1000K TiO2(s) → Ti(s) + O2 Go1 = -Gof = 630kJ
2C(graphite) + O2(g) → 2CO(g) Go2 = 2.Gof = -500kJ
TiO2(s) + 2C(graphite) → Ti(s) + 2CO(g) Go = Go1 + Go2 = 130kJ
Go > 0 nên TiO2 không bị khử bởi C tại 1000K
Câu 20: H2O(l) → H2O(g) tại 373K 1atm 2atm
Vì áp suất sau lớn hơn áp suất đầu nên So < 0 dẫn đến Go > 0 G = Go + R.T.ln > 0 Câu 21: lOMoARcPSD|45316467 a)
Tại 75oC và 1atm, S[H2O(l)] < S[H2O(g)] do dạng khí linh động và mất trật tự hơn dạng lỏng
b) Tại 5oC và 1atm, S[50g Fe(s)] > S[0,8mol Fe(s)] do 50g Fe tương đương 0,9mol Fe chứa nhiều
nguyên tử Fe hơn 0,8mol Fe nên sẽ có nhiều vi trạng thái hơn
c) S[1mol Br2(l, 1atm, 8oC)] > S[1mol Br2(s, 1atm, -8oC)] do dạng lỏng linh động hơn dạng rắn và ở
nhiệt độ cao hơn thì các phân tử cũng linh động hơn
d) S[0,312mol SO2(g, 0,11atm, 32,5oC)] > S[0,284mol SO2(g, 15atm, 22,3oC)] do nhiều phân tử hơn thì
sẽ có nhiều vi trạng thái hơn đồng thời áp suất thấp hơn và nhiệt độ cao hơn nên các phân tử linh động hơn
Câu 22: Dự đoán CS2(l) có entropy tạo thành lớn nhất
C(graphite) + 2H2(g) → CH4(g)
Sof[CH4(g)] = So[CH4(g)] - So[C(graphite)] – 2.So[H2(g)]
= 186,3J.mol-1.K-1 – 5,74J.mol-1.K-1 – 2 .130,7J.mol-1.K-1 = -80,8J.mol-1.K-1
2C(graphite) + 3H2(g) + O2(g) → CH3CH2OH(l)
Sof[CH3CH2OH(l)] = So[CH3CH2OH(l)] – 2.So[C(graphite)] – 3.So[H2(g)] - So[O2(g)]
= 160,7J.mol-1.K-1 – 2 .5,74J.mol-1.K-1 – 3 .130,7J.mol-1.K-1 - .205,1J.mol-1.K-1 = -345,4J.mol-1.K-1
C(graphite) + 2S(rhombic) → CS2(l)
Sof[CS2(l)] = So[CS2(l)] - So[C(graphite)] – 2.So[S(rhombic)]
= 151,3J.mol-1.K-1 – 5,74J.mol-1.K-1 – 2 .31,8J.mol-1.K-1 = 82J.mol-
1.K-1 Câu 23: CO(g) + 2H2(g) → CH3OH(g)
Ho = Hof[CH3OH(g)] - Hof[CO(g)] – 2.Hof[H2(g)]
= -200,7kJ/mol – (-110,5kJ/mol) – 2 .0kJ/mol =
-90,2kJ/mol So = So[CH3OH(g)] - So[CO(g)] – 2.o[H2(g)]
= 239,8J.mol-1.K-1 – 197,7J.mol-1.K-1 – 2 .130,7J.mol-1.K-1 = -219,3J.mol-1.K-1
Năng lượng tự do Gibbs của phản ứng trên:
Go = Ho - T . So = -90,2kJ/mol . – 483K .( -219,3J.mol-1.K-1) =
15,72.103J/mol Câu 24: 2SO2(g) + O2(g) → 2SO3(g) 1,0.10-4atm 0.2atm 0,1atm
Go =Gof[SO3(g)] – 2. Gof[SO2(g)] – Gof[O2(g)]
= 2 .(-371,1kJ/mol) – 2 .(-300,2kJ/mol) – 0kJ/mol = -141,8kJ lOMoARcPSD|45316467 Q = = 5.106
G = Go + R.T.lnQ = -141,8kJ . + 8,314J.mol-1.K-1.298K.ln(5.106) = -
103,6.103J G < 0 nên phản ứng thuận xảy ra
Câu 25: 2NaHCO3(s) → Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(l)
So = So[Na2CO3(s)] + So[CO2(g)] + o[H2O(l)] – 2. o[NaHCO3(s)]
= 135J.mol-1.K-1 + (213,7J.mol-1.K-1) + (69,91J.mol-1.K-1) – 2 .101,7J.mol-1.K-1 = 215,2J.mol-
1.K-1 Ho = Hof[Na2CO3(s)] + Hof[CO2(g)] + Hof[H2O(l)] – 2 . Hof[NaHCO3(s)]
= -1131kJ/mol + (-393,5kJ/mol) + (-285,8kJ/mol) – 2 .(-950,8kJ/mol) = 91,3kJ/mol
Go = Ho - T . So = 91,3kJ/mol . – 298K . 215,2J.mol-1.K-1 = 27,2.103J/mol lnK = = = -10,98 <=> K = 1,7.10-5 Câu 26: COCl2(g) → CO(g) + Cl2(g) Trước phản ứng x atm 0 atm 0 atm Thay đổi
-0,15x atm +0,15x atm +0,15x atm Sau cùng 0,85x atm 0,15x atm 0,15x atm
Mà áp suất tổng được duy trì ở 1atm nên: 0,85x atm + 0,15x atm + 0,15x atm = 1atm <=> x = 0,87atm KP = = = 0,023
ln = - . ( <=> = = = 110,2.103J/mol ln = - . ( <=> T2 = =
15% phosgene bị phân hủy tại 373,6oC
Câu 27: C5H10(l) → C5H10(g) a)
Nhiệt độ sôi của cyclopentane:
= -77,2kJ/mol – (-105,9kJ/mol) = 28,7kJ/mol = <=> b)
Năng lượng tự do Gibbs tại 298K: = c)
Tại 298K, nên hóa hơi khó xảy ra Câu 28: lOMoARcPSD|45316467 a)
= 82,05kJ/mol + 2 .(-285,8kJ/mol) – (-365,6kJ/mol) =
-124kJ/mol Vì nên phản ứng thuận là phản ứng tỏa nhiệt b)
Năng lượng tự do Gibbs tại 298K: = c) Giá trị K tại 298K: lnK = <=> K = 4,56.1032
Câu 29: Đồ thi a) là đồ thị có hằng số cân bằng có giá trị gần 1
Câu 30: Ở nhiệt độ phòng carbon dioxide tồn tại ở dạng khí, điểm nóng chảy của carbon dioxide cũng
rất thấp nên quá trình chuyển pha của carbon dioxide từ rắn sang lỏng xảy ra tự phát ở nhiệt độ phòng.
Entropy của vũ trụ sẽ dương. lOMoARcPSD|45316467