Giải bài tập Hóa học 10 Chân trời sáng tạo Bài 14

Quan sát Hình 14.1 cho biết liên kết hóa học nào bị phá vỡ, liên kết hóa học nào được hình thành khi H₂ phản ứng với O₂ tạo thành H₂O (ở thể khí)?

Hình 14.1. Sự hình thành phân tử nước

Tính biến thiên enthalpy của phản ứng dựa vào năng lượng liên kết phải viết được công thức cấu tạo của tất cả các chất trong phản ứng để xác định số lượng và loại liên kết. Xác định số lượng mỗi loại liên kết trong các phân tử sau: CH₄, CH₃Cl, NH₃, CO₂.

Dựa vào năng lượng liên kết ở Bảng 14.1, tính biến thiên enthalpy của phản ứng và giải thích vì sao nitrogen (N\( \equiv \)N) chỉ phản ứng với oxygen (O=O) ở nhiệt độ cao hoặc có tia lửa điện để tạo thành nitrogen monoxide (N=O).

N₂(g) + O₂(g) \(\xrightarrow{{{t^o}}}\) 2NO(g)

Xác định \({\Delta _r}H_{298}^o\) của phản ứng sau dựa vào giá trị E_b ở Bảng 14.1:

CH₄(g) + Cl₂(g) \(\xrightarrow{{askt}}\) CH₃Cl(g) + HCl(g)

Hãy cho biết phản ứng trên tỏa nhiệt hay thu nhiệt?

Bảng 14.1. Năng lượng liên kết của một số liên kết cộng hoá trị

Dựa vào số liệu về năng lượng liên kết ở Bảng 14.1, hãy tính biến thiên enthalpy của 2 phản ứng sau:

2H₂(g) + O₂(g) \(\xrightarrow{{{t^o}}}\)2H₂O(g) (1)

C₇H₁₆(g) + 11O₂(g) \(\xrightarrow{{{t^o}}}\) 7CO₂(g) + 8H₂O(g) (2)

So sánh kết quả thu được, từ đó cho biết H₂ hay C₇H₁₆ là nhiên liệu hiệu quả hơn cho tên lửa (biết trong C₇H₁₆ có 6 liên kết C-C và 16 liên kết C-H)

Tính \({\Delta _r}H_{298}^o\) của hai phản ứng sau:

3O₂(g) → 2O₃(g)  (1)

2O₃(g)  → 3O₂(g)  (2)

Liên hệ giữa giá trị \({\Delta _r}H_{298}^o\) với độ bền của O₃, O₂ và giải thích, biết phân tử O₃ gồm 1 liên kết đôi O=O và 1 liên kết đơn O-O

Tính biến thiên enthalpy của phản ứng phân hủy trinitroglycerin (C₃H₅O₃(NO₂)₃), theo phương trình sau (biết nhiệt tạo thành của nitroglycerin là -370,15 kJ/mol):

4 C₃H₅O₃(NO₂)₃(s) → 6N₂(g) + 12CO₂(g) + 10H₂O(g) + O₂(g)

Hãy giải thích vì sao trinitroglycerin được ứng dụng làm thành phần thuốc súng không khói

Giá trị biến thiên enthalpy của phản ứng có liên quan tới hệ số các chất trong phương trình nhiệt hóa học không? Giá trị enthalpy tạo thành thường được đo ở điều kiện nào?

Dựa vào giá trị enthalpy tạo thành ở Bảng 13.1, hãy tính giá trị \({\Delta _r}H_{298}^o\) của các phản ứng sau:

CS2(l) + 3O2(g) \(\xrightarrow{{{t^o}}}\) CO2(g) + 2SO2(g)  (1)

4NH3(g) + 3O2 \(\xrightarrow{{{t^o}}}\) 2N2(g) + 6H2O(g)  (2)    

Tính \({\Delta _r}H_{298}^o\) của các phản ứng sau dựa theo năng lượng liên kết (sử dụng số liệu từ Bảng 14.1):

Bảng 14.1. Năng lượng liên kết của một số liên kết cộng hoá trị

a) N₂H₄(g) → N₂(g) + 2H₂(g)

b) 4HCl(g) + O₂(g) \(\xrightarrow{{{t^o}}}\) 2Cl₂(g) + 2H₂O(g)

Dựa vào Bảng 13.1, tính biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng đốt cháy hoàn toàn 1 mol benzene C₆H₆(l) trong khí oxygen, tạo thành CO₂(g) và  H₂O(l). So sánh lượng nhiệt sinh ra khi đốt cháy hoàn toàn 1,0 g propane C₃H₈(g) với lượng nhiệt sinh ra khi đốt cháy hoàn toàn 1,0 g benzenne C₆H₆(l).

Dựa vào enthalpy tạo thành ở Bảng 13.1, tính biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng nhiệt nhôm:

2Al(s) + Fe₂O₃(s) \(\xrightarrow{{{t^o}}}\) 2Fe(s) + Al₂O₃(s)

Từ kết quả tính được ở trên, hãy rút ra ý nghĩa của dấu và giá trị \({\Delta _r}H_{298}^o\) đối với phản ứng

Cho phương trình nhiệt hóa học sau:

SO₂(g) + ½ O₂(g) \(\xrightarrow{{{t^o},{V_2}{O_5}}}\) SO₃(g)  \({\Delta _r}H_{298}^o\) = -98,5 kJ

a) Tính lượng nhiệt giải phóng ra khi chuyển 74,6 g SO₂ thành SO₃

b) Giá trị \({\Delta _r}H_{298}^o\) của phản ứng: SO₃(g)  → SO₂(g) + ½ O₂(g) là bao nhiêu?

Khí hydrogen cháy trong không khí tạo thành nước theo phương trình hóa học sau:

2H₂(g) + O₂(g) → 2H₂O(g)   \({\Delta _r}H_{298}^o\) = -483,64 kJ

a) Nước hay hỗn hợp của oxygen và hydrogen có năng lượng lớn hơn? Giải thích

b) Vẽ sơ đồ biến thiên năng lượng của phản ứng giữa hydrogen và oxygen.

Xét quá trình đốt cháy khí propane C₃H₈(g):

C₃H₈(g) + 5O₂(g) \(\xrightarrow{{{t^o}}}\) 3CO₂(g) + 4H₂O(g)

Tính biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng dựa vào nhiệt tạo thành của hợp chất (Bảng 13.1) và dựa vào năng lượng liên kết (Bảng 14.1). So sánh hai giá trị đó và rút ra kết luận

Trình bày cách tính enthalpy của phản ứng hoá học dựa vào năng lượng liên kết và dựa vào enthalpy tạo thành của các chất

Cho phản ứng tổng quát aA + bB -> mM + nN. Hãy chọn các phương án tính đúng. \({\Delta _r}H_{298}^0\) của phản ứng:

(a) \({\Delta _r}H_{298K}^0 = m\;x\;{\Delta _f}H_{298}^0(M) + n\;x\;{\Delta _f}H_{298}^0(N) - a\;x\;{\Delta _f}H_{298}^0(A) - b\;x\;{\Delta _f}H_{298}^0(B)\)

(b) \({\Delta _r}H_{298K}^0 = a\;x\;{\Delta _f}H_{298}^0(A) + b\;x\;{\Delta _f}H_{298}^0(B) - m\;x\;{\Delta _f}H_{298}^0(M) - n\;x\;{\Delta _f}H_{298}^0(N)\)

(c) \({\Delta _r}H_{298K}^0 = a\;x\;{E_b}(A) + b\;x\;{E_b}(B) - m\;x\;{E_b}(M) - n\;x\;{E_b}(N)\)

(d) \({\Delta _r}H_{298K}^0 = m\;x\;{E_b}(M) + n\;x\;{E_b}(N) - a\;x\;{E_b}(A) - b\;x\;{E_b}(B)\)

Thành phần chính của đa số các loại đá dùng trong xây dựng là CaCO₃, chúng vừa có tác dụng chịu nhiệt, vừa chịu được lực. Dựa vào bảng 13.1 SGK trang 84, tính \({\Delta _r}H_{298}^0\) của phản ứng:

CaCO₃(s) -> CaO(s) + CO₂(g)

Phản ứng có xảy ra thuận lợi ở điều kiện thường không?

Propene là nguyên liệu cho sản xuất nhựa polypropylene (PP). PP được sử dụng để sản xuất các sản phẩm ông, màng, dày cách điện, kéo sợi, đồ gia dụng và các sản phẩm tạo hình khác.

Phản ứng tạo thành propene từ propyne:

CH₃-C≡CH(g) + H₂(g) ->CH₃-CH=CH₂(g)

a) Hãy xác định số liên kết C-H; C-C; C=C trong hợp chất CH₃-C≡CH (propyne).

b) Từ năng lượng của các liên kết (Bảng 14.1, SGK trang 89), hãy tính biến thiên enthalpy của phản ứng tạo thành propene trên.

Tính nhiệt tạo thành chuẩn của HF và NO dựa vào năng lượng liên kết (Bảng 14.1 SGK), của F₂, H₂, HF, N₂, O₂, NO. Giải thích sự khác nhau về nhiệt tạo thành của HF và NO.

Phosgene là chất khí không màu, mùi cỏ mục, dễ hoá lỏng; khối lượng riêng 1,420 g/cm³ (ở 0°C); t = 8,2°C. Phosgene ít tan trong nước; dễ tan trong các dung môi hữu cơ, bị thuỷ phân chậm bằng hơi nước; không cháy, là sản phẩm công nghiệp quan trọng; dùng trong tổng hợp hữu cơ để sản xuất sản phẩm nhuộm, chất diệt cỏ, polyurethane,…

Phosgene là một chất độc. Ở nồng độ 0,005 mg/L đã nguy hiểm đối với người, trong khoảng 0,1 – 0,3 mg/L, gây tử vong sau khoảng 15 phút.

Phosgene được điều chế bằng cách cho hỗn hợp CO và Cl₂, đi qua than hoạt tính. Biết E_b(Cl-Cl) = 243 kJ/mol; E_b(C-Cl) = 339 kJ/mol; E_b(C=O) = 745 kJ/mol; E_b(C≡O) = 1075 kJ/mol.

Hãy tính biến thiên enthalpy của phản ứng tạo thành phosgene từ CO và Cl₂.

Kim loại nhôm có thể khử được oxide của nhiều nguyên tố. Dựa vào nhiệt tạo thành chuẩn của các chất (Bảng 13.1 SGK), tính biến thiên enthalpy của phản ứng nhôm khử 1 mol mỗi oxide sau

a) Fe₃O₄(s)                                                     

b) Cr₂O₃(s)

Cho 3 hydrocarbon X, Y, Z đều có 2 nguyên tử C trong phân tử. Số nguyên tử H trong các phân tử tăng dần theo thứ tự X, Y, Z.

a) Viết công thức cấu tạo của X, Y, Z.

b) Viết phương trình đốt cháy hoàn toàn X, Y, Z với hệ số nguyên tối giản.

c) Tính biến thiên enthalpy của mỗi phản ứng dựa vào enthalpy tạo thành tiêu chuẩn trong bảng sau:

d) Từ kết quả tính toán đưa ra kết luận về ứng dụng của phản ứng đốt cháy X, Y, Z trong thực tiễn.

Cho các phản ứng:

CaCO₃(s) -> CaO(s) + CO₂(g)                \({\Delta _r}H_{298}^0 =  + 178,49kJ\)

C₂H₅OH(l) + 3O₂(g) -> 2CO₂(g) + 3H₂O(l)   \({\Delta _r}H_{298}^0 =  - 1370,70kJ\)

C(graphite, s) + O₂(g) -> CO₂(g)                    \({\Delta _r}H_{298}^0 =  - 393,51kJ\)

a) Phản ứng nào có thể tự xảy ra (sau giai đoạn khơi mào ban đầu), phản ứng nào không thể tự xảy ra?

b) Khối lượng ethanol hay graphite cần dùng khi đốt cháy hoàn toàn đủ tạo lượng nhiệt cho quá trình nhiệt phân hoàn toàn 0,1 mol CaCO₃. Giả thiết hiệu suất các quá trình đều là 100%.

Lactic acid hay acid sữa là hợp chất hoá học đóng vai trò quan trọng trong nhiều quá trình sinh hoá, lần đầu tiên được phân tách vào năm 1780 bởi nhà hoá học Thuỵ Điển Carl Wilhelm Scheele. Lactic acid có công thức phân tử C₃H₆O₃, công thức cấu tạo CH₃-CH(OH)-COOH

Khi vận động mạnh cơ thể không đủ cung cấp oxygen, thì cơ thể sẽ chuyển hoá glucose thành lactic acid từ các tế bào để cung cấp năng lượng cho cơ thể (lactic acid tạo thành từ quá trình này sẽ gây mỏi cơ) theo phương trình sau:

C₆H₁₂O₆(aq) -> 2C₃H₆O₃(aq) \({\Delta _r}H_{298}^0 =  - 150kJ\)

Biết rằng cơ thể chỉ cung cấp 98% năng lượng nhờ oxygen, năng lượng còn lại nhờ vào sự chuyển hoá glucose thành lactic acid.

Giả sử một người chạy bộ trong một thời gian tiêu tốn 300 kcal. Tính khối lượng lactic acid tạo ra từ quá trình chuyển hóa đó (biết 1 cal = 4,184 J).

Chloromethane (CH₃Cl), còn được gọi là methyl chloride, Refrigerant-40 hoặc HCC 40. CH₃Cl từng được sử dụng rộng rãi như một chất làm lạnh. Hợp chất khí này rất dễ cháy, có thể không mùi hoặc có mùi thơm nhẹ.

Từ năng lượng của các liên kết (Bảng 14.1 SGK), hãy tính biến thiên enthalpy của phản ứng tạo thành chloromethane:

CH₄(g) + Cl₂(g) -> CH₃Cl(g) + HCl(g)

Cho biết phản ứng dễ dàng xảy ra dưới ánh sáng mặt trời. Kết quả tính có mâu thuẫn với khả năng dễ xảy ra của phản ứng không?

Một xe tải đang vận chuyển đất đèn (thành phần chính là CaC₂ và CaO) gặp mưa xảy ra sự cố, xe tải đã bốc cháy.

a) Viết phản ứng của CaC₂ và CaO với nước.

b) Xe tải bốc cháy do các phản ứng trên toả nhiệt kích thích phản ứng cháy của acetylene:

C₂H₂(g) + 2,5O₂(g) -> 2CO₂(g) + H₂O(g)

Dựa vào Bảng 13.1 SGK, tính biến thiên enthalpy của các phản ứng trên. Cho biết phản ứng toả nhiệt hay thu nhiệt.

Cho phương trình hoá học của phản ứng:

C₂H₄(g) + H₂O(l) -> C₂H₅OH(l)

Tính biến thiên enthalpy của phản ứng theo nhiệt tạo thành chuẩn của các chất (Bảng 13.1 SGK).

Cho phản ứng phân huỷ hydrazine:

N₂H₄(g) -> N₂(g) + 2H₂(g)

a) Tính \({\Delta _r}H_{298}^0\) theo năng lượng liên kết của phản ứng trên.

b) Hydrazine (N₂H₄) là chất lỏng ở điều kiện thường (sôi ở 114°C, khối lượng riêng 1,021 g/cm³). Hãy đề xuất lí do N₂H₄ được sử dụng làm nhiên liệu trong động cơ tên lửa. Biết E_b(N-N) = 160 kJ/mol; E_b(N–H) = 391 kJ/mol, E_b(N≡N) = 945 kJ/mol; E_b(H-H) = 432 kJ/mol.

Quá trình hoà tan calcium chloride trong nước:

            CaCl₂(s) -> Ca²⁺(aq) + 2Cl^-(aq)                                              \({\Delta _r}H_{298}^0 = ?\)

Tính biến thiên enthalpy của quá trình.