Đề cương môn hóa lý 1- Trường Đại học bách khoa - Đại học đà nẵng.

HƯỚNG DẪN BÀI TẬP HÓA LÝ 1 BÀI 1: b/
Hệ kín, đẳng nhiệt nên dn=0; dT=0; vậy còn lại: dP ¿( ∂P ) dV ∂V ∂ n , T P nRT ' −nRT −nRT dP với ( ) = ⟶ = dV lấy ( ∂V )
tích phân tính được ΔP = n ,T V 2 V V 2 BÀI 3:
Thể tích cuối (V2) của khí:
V2 = nRT/Pext = 1(mol)×8,314(J×mol-1×K-1)×273(K)/1,5×105(N/m2)= 0,0151 (m3)
Vì do áp suất làm dịch chuyển piton Ptransmitted không thể vượt quá Pext
⟶ Wmax = - Pext×ΔV = 1,5×105(N/m2)×( 0,0151-0,022,4)(m3)=1110(J)
Khi Ptransmitted sẽ đạt đến áp suất cân bằng và lúc đó khí sẽ có ở bất kỳ thể tích nào ta có:
Wmin= - nRTln(V2/V1) = -1(mol)×8,314(J×mol-1×K-1)×273(K)ln(0,0151/0,022,4)=895(J)
Như vậy giá trị thực của công sẽ nằm trong khoảng 895(J)BÀI 5:
Chia quá trình từ 1→2 thành các
Quá trình thuận nghịch sau: T
• Quá trình dãn nở đẳng nhiệt 1→1’: 2 ΔU1 = 0 T2 U
• Quá trình nâng nhiệt đẳng tích 1’→2: U2 T 2 3 nR 1 1’ U =∫ C dT =
(T −T )=935 (J ) T1 2 V 2 2 1 T 1 U1 V ⟶ ΔU V1 V2 = ΔU1 + ΔU2 = 935 (J) BÀI 7:
Chia quá trình từ 1→2 thành các
Quá trình thuận nghịch sau: T
• Quá trình dãn nở đẳng nhiệt (1→1’) 2
thuận nghịch tới áp suất bằng áp suất cuối: T2 H Δ H2 H1 = 0 1 1’
• Quá trình nâng nhiệt đẳng áp (1’→2) đến T1 H1
nhiệt độ cuối T2. Vì H = H(n,T) V T 2 V1 V2 H =∫ C dT 2 P T 1
⟶ ΔH = ΔH1 + ΔH2 = CPΔT; H2O (l) H2O (r) T = 258K BTN (ΔH,q) T = 258K 1 1 H1 H3 T2= 273K T2= 273K BÀI 8: 1/
Quá trình nâng nhiệt đẳng áp: 273 ❑
H =n ∫ C ) 1
P (l ) dT =2 (mol )× 75,48(J ×mol−1× K−1)×(273−258)(K )=2264,4 (J 258
2/ Quá trình chuyển pha (quá trình đông đặc): H =−H
=−120,2 (kJ )=−120200 (J )❑ 2 fuss
3/ Quá trình hạ nhiệt đẳng áp: 258 ❑
H =n ∫ C ) 3
P (r ) dT =2 (mol) ×37,15 ( J ×mol−1× K−1) ×(258−273) (K )=−1114,5(J 273
⟶ ΔH = q = ΔH1 + ΔH2 + ΔH3 = -119050 (J) = -119, 05 (kJ) BÀI 9: a/ Fe2O3 + 2Al = Al2O3 + 2Fe b/ Δ H 0 =∆ H 0 −∆ H 0
=−95,5−(−46,9)=−48,6( kJ ) 298 ,r
f (Al 2 O 3)
f ( Fe 2O 3 ) mol
c/ Cứ 2mol Al tham gia pư thì tỏa ra một lượng nhiệt là 48,6 (kJ). Suy ra khối lượng nhôm
cần thiết cho phản ứng để sinh ra một lượng nhiệt là 1000 (kJ) là:
2(mol)×27( g× mol−1)× 1000(kJ ) m = =1,1(kg) Al 48,6(kJ ) d/ H2O (r) H2O (h) T1= 263K T4= 393K H H 1 5 H O (r) H O (l) H O (l) H O (h) 2 H H H 2 2 3 2 4 2 T2= 273K T2= 273K T3= 373K T = 3
1/ Quá t r3ìn7h3Knâng nhiệt đẳng áp: 273 ❑
H =m ∫ C ) 1
P(r) dT =40 (g )× 2,03(J × g−1 ×K −1)× (273−263)(K )=812( J 263
2/ Quá trình chuyển pha (quá trình nóng chảy): 40 ❑ −1 H = = ( 2 n H fuss
mol)×6,01(kJ ×mol )=13355,56( J ) 18
3/ Quá trình nâng nhiệt đẳng áp: 373 ❑
H =m ∫ C ) 3
P(l) dT =40( g )× 4,18( J ×g−1× K −1) ×(373−273)( K )=16720(J 273
4/ 2/ Quá trình chuyển pha (quá trình hóa hơi): 40 ❑ −1 H = = ( 4 n Hvap
mol)× 40,7 (kJ ×mol )=90444,44 ( J ) 18
5/ Quá trình nâng nhiệt đẳng áp: 393 ❑
H =m ∫ C ) 5
P(h) dT =40( g )× 2,01(J ×g−1× K−1)× (393−373)( K )=1608(J 373
⟶ ΔH = ΔH1 + ΔH2 + ΔH3 + ΔH4 + ΔH5 = 122940 (J) = 122,94 (kJ)
Để hóa hơi 40g H2O đá nhiệt độ 263K đến nhiệt độ 393K cần một lượng nhiệt là 122,94
(kJ). Mặt khác Cứ 2mol Al tham gia pư thì tỏa ra một lượng nhiệt là 48,6 (kJ). Suy ra khối
lượng nhôm cần thiết cho phản ứng để sinh ra một lượng nhiệt là 122,94 (kJ) là:
2(mol) ×27( g× mol−1)× 122,94( kJ ) m = =136,6( g) Al 48,6( kJ ) BÀI 10: 2 H + = 2 O2
2 H 2 O (l )+ ΔH0 1 (1) 4 NH + = 3
3 O2 6 H2 O( l )+2 N + ΔH 0 2 2 (2)
Phản ứng tạo thành NH3: 3/2H2 + 1/2N2 = NH3 + ΔH0f(NH3) (3) Lấy ΔH ΔH (1)×3 – (2): 6H -4NH = -2N + 3 0 - 0 2 3 2 1 2 Hay
6H + 2N = 4NH + 3 ΔH 0 - ΔH 0 2 2 3 1 2
3 ∆ H 0−∆ H 0 kJ ⟶ ∆ H 0 = 1 2 =−46,19( ) f (NH 3) 4 mol BÀI 11:
1/ Tính nhiệt tiêu tốn để đốt nóng AgCl từ nhiệt độ 298K đến 1000K ở áp suất không đổi: ΔHđn = ΔH1 + ΔH2 + ΔH3 728 1000
Tróng đó: H =∫ C =H = ∫ C 1
P (r ) dT ; H 2 fuss ; H 3 P (l )dT 298 728
2/ Tổng enthalpy của AgCl ở 1000K: ΔHTổng = ΔHf(NH3) + ΔHđn
BÀI 12: đã có trong bài giảng chương 2
1/ ΔH = ΔH1 + ΔH2 + ΔH3 = 7009 (kJ)
2/ ΔU = ΔU1 + ΔU2 + ΔU3 = 6543,8 (kJ)
3/ ΔS = ΔS1 + ΔS2 + ΔS3 = 20,7 (kJ/K) BÀI 18: H2O (l)
H2O (h) ΔHvap= 2370 (J/g) = 42660 (J/mol)
P = 0,15atm, nhiệt độ T = 326,6K
V1(l)= 0,0010137 m3/kg = 0,0182466 (l)
V2(h) = 10,21 m3/kg = 183,78 (l)
1/ w = -pΔV = -0,15×101325×(183,78-0,0010137)×10-3=-2793 (J)
2/ q = nΔHvap= 1× 42660 = 42660 (J )
3/ ΔU = q + w = 42660 – 2793 = 39867 (J) 4/ ΔH = q = 42660 (J )
5/ ΔS = nΔHvap/T = 130,6 (J/K) 6/ ΔG = ΔA = 0 BÀI 19: S (α) + O2 ΔHf(SO2)α SO2 ΔH298= ? ΔHf(SO2)β S (β) + O2
a/ ΔH298,p.c= ΔHf(SO2)β - ΔHf(SO2)α = -296,8 – (-299,7) = 2,9 (kJ/mol)
b/ Ở ttcb ΔG368,3 = 0 ⟶ ΔH = TΔS ⟶ ΔS = ΔH/T = 2900/368,3 = 7,87 (J/mol.K) BÀI 20:
( ∂U ) =T ( ∂ S ) −P ∂V a/ dU = TdS-PdV ⟶ ∂ V T , n T , n (*) (1) dA = -PdV-SdT
dV +( ∂ A ) dT dA=( ∂ A ∂ ) V ⟶ ∂ T ,n T V , n Mặt khác: A = A (T,V,n) (2) ( ∂ A ) =−P
( ∂ A ∂T) =−S (1) ⟶ ∂V T , n V , n Và (2) và
( ∂ P ∂T) =( ∂ S ∂V)
Sử dụng qui tắc Maxwell: V ,n T , n (3)
( ∂U ∂ V) =T ( ∂ P ) −P
Thay (3) vào (*) ta chứng minh đối với chất bất kỳ: T ∂T V V + V V + V V +V 1 2 1 2 1 2 ΔS=n R ln + n R ln =R ln ×(n + n ) O 2 V N 2 V V O 2 N 2 1 1 1 b/
ΔS = (1+1)×8,314×ln2 = 11,52 (J/K) BÀI 22: a/ ΔG = ΔG1 + ΔG2
ΔG1=ΔGN2 =nN2RTln(P2(N2)/P1(N2)) = 1×8,314×298×ln(0,334×105/ 1,013×105)=- 2748,94 (J)
ΔG2=ΔGO2 =nO2RTln(P2(O2)/P1(O2)) = 1×8,314×298×ln(0,668×105/ 1,013×105)=- 2063,24 (J)
ΔG = ΔG1 + ΔG2 = -2748,94 - 2063,24 = 4812,18 (J) P P 2( N 2) 2(O 2 )
b/ ΔS =− ∂ ΔG =−n R ln −n R ln
=− ΔG =4812, 18 =16 , 148( J / K ) ( ) ∂ O 2 T N 2 P , n P P 1( N 2) 1(O 2 ) T 298
c/ ΔH = ΔG + TΔS = 0 (quá trình trộn lẫn đẳng nhiệt)