Giải bài tập Hóa học 10 Cánh Diều Bài 14: Phản ứng hóa học và Enthalpy

Thực hiện hai thí nghiệm dưới đây:

Thí nghiệm 1: Đặt một nhiệt kế vào trong cốc thủy tinh chứa khoảng 50 mL dung dịch hydrochloric acid (HCl) 1M (hình 14.1). Khi nhiệt độ trong cốc ổn định, ghi nhiệt độ ban đầu. Thêm vào cốc khoảng 1 gam magnesium oxide (MgO) rồi dùng đũa thủy tinh khuấy liên tục. Quan sát hiện tượng phản ứng và ghi lại sự thay đổi nhiệt độ trong quá trình phản ứng.

Thí nghiệm 2: Lặp lại thí nghiệm với bộ dụng cụ và cách tiến hành như trên, nhưng thay bằng khoảng 50 mL dung dịch CH₃COOH 5% (giấm ăn) và khoảng 5 gam baking soda (sodium hydrogen carbonate, NaHCO₃). Quan sát và ghi lại sự thay đổi nhiệt độ trong quá trình phản ứng.

Viết phương trình hóa học xảy ra ở hai thí nghiệm trên và cho biết phản ứng nào là tỏa nhiệt, phản ứng nào là thu nhiệt.

Hình 14.1. Bộ dụng cụ thí nghiệm 1,2

Khi làm thí nghiệm, làm thế nào để biết một phản ứng là tỏa nhiệt hay thu nhiệt?

Dự đoán các phản ứng sau là tỏa nhiệt hay thu nhiệt?

a) Nung NH₄Cl(s) tạo ra HCl(g) và NH₃(g).

b) Cồn cháy trong không khí.

c) Phản ứng thủy phân collagen thành gelatin (là một loại protein dễ tiêu hóa) diễn ra khi hầm xương động vật.

Lấy ví dụ một số phản ứng xảy ra trong tự nhiên có kèm theo sự tỏa nhiệt hoặc thu nhiệt mà em biết.

Nhiệt tỏa ra khi hình thành 1 mol Na₂O(s) ở điều kiện chuẩn từ phản ứng giữa Na(s) và O₃(g) có được coi là nhiệt tạo thành chuẩn của Na₂O(s) không? Giả sử Na tác dụng được với O₃ thu được Na₂O.

Trong ví dụ 1, ở cùng điều kiện phản ứng, nếu chỉ thu được 0,5 mol Na₂O thì lượng nhiệt tỏa ra là bao nhiêu kJ?

Cho phản ứng:

N₂(g) + 3H₂(g) → 2NH₃(g)

Ở điều kiện chuẩn, cứ 1 mol N₂ phản ứng hết sẽ tỏa ra 92,22 kJ. Tính enthalpy tạo thành chuẩn của NH₃.

Vì sao enthalpy tạo thành của một đơn chất bền lại bằng không?

Giá trị \({\Delta _r}H_{298}^0\) của phản ứng sau là bao nhiêu kJ?

½ CH₄(g) + O₂(g) →  ½ CO₂(g) + H₂O(l)

Đốt cháy hoàn toàn 1 gam C₂H₂(g) ở điều kiện chuẩn, thu được CO₂(g) và H₂O(l), giải phóng 49,98 kJ. Tính biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng đốt cháy 1 mol C₂H₂.

Ở điều kiện chuẩn, cần phải đốt cháy hoàn toàn bao nhiêu gam CH₄(g) để cung cấp nhiệt cho phản ứng tạo 1 mol CaO bằng cách nung CaCO₃. Giả thiết hiệu suất các quá trình đều là 100%.

Sự hô hấp cung cấp oxygen cho các phản ứng oxi hóa chất béo, chất đường, tinh bột, … trong cơ thể con người. Đó là các phản ứng giải phóng hay hấp thụ năng lượng? Năng lượng kèm theo các phản ứng này dùng để làm gì?

Những loại phản ứng nào sau đây cần phải cung cấp năng lượng trong quá trình phản ứng?

(a) Phản ứng tạo gỉ kim loại

(b) Phản ứng quang hợp

(c) Phản ứng nhiệt phân

(d) Phản ứng đốt cháy

Một số phản ứng khi xảy ra sẽ làm nóng môi trường xung quanh, một số khác lại làm lạnh môi trường xung quanh. Em hãy cho biết sự khác biệt cơ bản giữa hai loại phản ứng này.

Cho biết phản ứng sau có \({\Delta _t},H_{298}^o\) > 0 và diễn ra ở ngay nhiệt độ phòng.

2NH₄NO₃(s) + Ba(OH)₂.8H₂O(s) → 2NH₃(aq) + Ba(NO₃)₂(aq) + 10H₂O(l)

Khi trộn đều một lượng ammonium nitrate (NH₄NO₃) rắn với một lượng barium hydroxide ngậm nước (Ba(OH)₂.8H₂O) ở nhiệt độ phòng thì nhiệt độ của hỗn hợp sẽ tăng hay giảm? Giải thích.

Cho biết phản ứng tạo thành 2 mol HCl(g) ở điều kiện chuẩn sau đây tỏa ra 184,6 kJ:

H₂(g) + Cl₂(g) → 2HCl(g) (*)

Những phát biểu sau dưới đây là đúng?

A. Nhiệt tạo thành của HCl là -184,6 kJ.mol^-1.

B. Biến thiên enthalpy phản ứng (*) là -184,6 kJ.

C. Nhiệt tạo thành của HCl là -92,3 kJ.mol^-1.

D. Biến thiên enthalpy phản ứng (*) là -92,3 kJ.

Những phát biểu nào sau đây là đúng?

A. Tất cả các phản ứng cháy đều toả nhiệt.

B. Phản ứng toả nhiệt là phản ứng giải phóng năng lượng dưới dạng nhiệt.

C. Tất cả các phản ứng mà chất tham gia có chứa nguyên tố oxygen đều toả nhiệt.

D. Phản ứng thu nhiệt là phản ứng hấp thụ năng lượng dưới dạng nhiệt.

E. Lượng nhiệt mà phản ứng hấp thụ hay giải phóng không phụ thuộc vào điều kiện thực hiện phản ứng và thể tồn tại của chất trong phản ứng.

G. Sự cháy của nhiên liệu (xăng, dầu, khí gas, than, gỗ,...) là những ví dụ về phản ứng thu nhiệt vì cần phải khơi mào.

Những phát biểu nào sau đây là không đúng?

A. Trong phòng thí nghiệm, có thể nhận biết một phản ứng thu nhiệt hoặc toả nhiệt bằng cách đo nhiệt độ của phản ứng bằng một nhiệt kế.

B. Nhiệt độ của hệ phản ứng sẽ tăng lên nếu phản ứng thu nhiệt.

C. Nhiệt độ của hệ phản ứng sẽ tăng lên nếu phản ứng toả nhiệt.

D. Nhiệt độ của hệ phản ứng sẽ giảm đi nếu phản ứng toả nhiệt.

E. Nhiệt độ của hệ phản ứng sẽ giảm đi nếu phản ứng thu nhiệt.

Phát biểu nào sau đây đúng?

A. Điều kiện chuẩn là điều kiện ứng với áp suất 1 bar (với chất khí), nồng độ 1 mol L-1 (đối với chất tan trong dung dịch) và nhiệt độ thường được chọn là 298 K.

B. Điều kiện chuẩn là điều kiện ứng với nhiệt độ 298 K.

C. Áp suất 760 mmHg là áp suất ở điều kiện chuẩn.

D. Điều kiện chuẩn là điều kiện ứng với áp suất 1 atm, nhiệt độ 0°C.

Mỗi quá trình sau đây là thu nhiệt hay tỏa nhiệt?

(1) H₂O (lỏng, ở 25^oC) → H₂O (hơi, ở 100^oC)

(2) H₂O (lỏng, ở 25^oC) → H₂O (rắn, ở 0^oC).

(3) CaCO₃ (Đá vôi) \(\xrightarrow{Nung}\) CaO + CO₂.

(4) Khí methane (CH₄) cháy trong oxygen.

Biết rằng ở điều kiện chuẩn, 1 mol enthanol cháy tỏa ra một nhiệt lượng là 1,37 × 10³ kJ. Nếu đốt cháy hoàn toàn 15,1 gam ethanol, năng được được giải phóng ra dưới dạng nhiệt bởi phản ứng là

A. 0,450 kJ.                B. 2,25 × 10³ kJ.

C. 4,50 × 10² kJ.        D. 1,37 × 10³ kJ.

Chọn câu trả lời đúng. Enthalpy tạo thành chuẩn của một đơn chất bền

A. là biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng giữa nguyên tố đó với hydrogen.

B. là biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng giữa nguyên tố đó với oxygen.

C. được xác định từ nhiệt độ nóng chảy của nguyên tố đó.

D. bằng 0.

Những phát biểu nào sau đây đúng?

A. Biến thiên enthalpy chuẩn của một phản ứng hoá học là lượng nhiệt kèm theo phản ứng đó ở áp suất 1 atm và 25^oC.

B. Nhiệt (toả ra hay thu vào) kèm theo một phản ứng được thực hiện ở 1 bar và 298 K là biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng đó.

C. Một số phản ứng khi xảy ra làm môi trường xung quanh nóng lên là phản ứng thu nhiệt.

D. Một số phản ứng khi xảy ra làm môi trường xung quanh lạnh đi là do các phản ứng này thu nhiệt và lấy nhiệt từ môi trường.

Cho hai phản ứng cùng xảy ra ở điều kiện chuẩn:

(1) N₂(g) + O₂(g) → 2NO(g)                         \({\Delta _r}H_{298(1)}^0\)

(2) NO(g) + \(\frac{1}{2}\)O₂(g) → 2NO₂ (g)                  \({\Delta _r}H_{298(2)}^0\)

Những phát biểu nào sau đây không đúng?

A. Enthalpy tạo thành chuẩn của NO là \(\frac{1}{2}\)\({\Delta _r}H_{298(1)}^0\) kJmol^-1

B. Enthalpy tạo thành chuẩn của NO₂ là \({\Delta _r}H_{298(2)}^0\) kJmol^-1

C. Biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng giữa 1 mol N₂ với 1 mol O₂ tạo thành 2 mol NO là \(\frac{1}{2}\)\({\Delta _r}H_{298(1)}^0\) kJmol^-1

D. Biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng giữa 1 mol khí NO với 0,5 mol khí O₂ tạo thành 1 mol khí NO₂ là \({\Delta _r}H_{298(2)}^0\)kJmol^-1

E. Enthalpy tạo thành chuẩn của NO₂ (g) là: \(\frac{1}{2}\)\({\Delta _r}H_{298(1)}^0\) + \({\Delta _r}H_{298(2)}^0\) (kJmol^-1)

Phản ứng phân hủy 1 mol H₂O (g) ở điều kiện tiêu chuẩn:

H₂O(g) → H₂(g) + O₂(g)        (1)

cần cung cấp một nhiệt lượng là 241,8 kJ.

Điền vào chỗ trống trong các phát biểu dưới đây:

a) Phản ứng (1) là phản ứng …… nhiệt.

b) Nhiệt tạo thành chuẩn của H₂O (g) là ……..

c) Biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng 2H₂(g) + O₂(g) → 2H₂O(g) là …….

d) Biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng (1) là ………

Phương trình hóa học nào dưới đây biểu thị enthalpy tạo thành chuẩn của CO(g)?

A. 2C(than chì) + O₂(g) → 2CO(g)

B. C(than chì) + O(g) → CO(g)

C. C(than chì) +  O₂(g) → CO(g)

D. C(than chì) + CO₂(g) → 2CO(g)

E. CO(g) → C(than chì) + O(g).

Khi pha loãng 100 mL H₂SO₄ đặc bằng nước thấy cốc đựng dung dịch nóng lên. Vậy quá trình pha loãng H₂SO₄ đặc là quá trình thu nhiệt hay tỏa nhiệt?

Theo em, khi pha loãng H₂SO₄ đặc nên cho từ từ H₂SO₄ đặc vào nước hay ngược lại? Vì sao?

Nhiệt tỏa ra khi đốt cháy 1 gam một mẫu than là 23,0 kJ. Giả thiết rằng toàn bộ lượng nhiệt của quá trình đốt than tỏa ra đều dùng để làm nóng nước, không có sự thất thoát nhiệt, hãy tính lượng than cần phải đốt để làm nóng 500 gam nước từ 20^oC tới 90^oC. Biết để làm nóng 1 mol nước thêm 1^oC cần một nhiệt lượng là 75,4 J.

Ethanol sôi ở 78,29^oC. Để làm 1 gam ethanol lỏng nóng thêm 1 ^oC cần một nhiệt lượng là 1,44J; để 1 gam ethanol hóa hơi (ở 78,29^oC) cần một nhiệt lượng là 855 J. Hãy tính nhiệt lượng cần cung cấp để làm nóng 1 kg ethanol từ 20,0 ^oC đến nhiệt độ sôi và hóa hơi hoàn toàn ở nhiệt độ đó.