Hóa lí hóa học olympiad

2 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM


50 chuyên đề Olympiad Hóa học

3
Nhiệt động học
& Động hóa học

3 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM


Lời mở đầu
Các bạn độc giả thân mến. Trên tay bạn là bộ sách 50 CHUYÊN ĐỀ
OLYMPIAD HÓA HỌC - là tuyển tập các câu hỏi trong đề thi Olympiad quốc
tế và nhiều quốc gia trên thế giới trong những năm gần đây, được phân
chia chi tiết thành 50 chuyên đề nhỏ.
Từ cách đây 15 năm, các [cựu] quản trị viên box Hóa học OlympiaVN (nay
là Tạp chí KEM & website sachhoahoc.xyz) đã bắt đầu biên soạn các tài
liệu tương tự, được lưu hành nội bộ - gọi là các Compilation. Tuy nhiên, 3
bộ Compilation trước đây bị giới hạn về mặt nội dung (chủ yếu là đề thi
HSGQG Việt Nam và IChO, cùng với đề thi Olympiad của khoảng 3, 4
nước), cũng như nhân lực và thời gian có hạn nên sự phân chia các
chuyên mục chưa thực sự chi tiết, chỉ chia thành 7 phần lớn chứ chưa chia
nhỏ thành các mảng chun đề sâu hơn. Chính vì vậy, trong năm 20182019, chúng tôi quyết định biên soạn lại bộ sách này, với cập nhật thêm
đề thi từ rất nhiều quốc gia trên thế giới (đặc biệt là những nước có
truyền thống về Olympiad Hóa học như Trung Quốc, Nga và các nước
Soviet cũ, các quốc gia khu vực Baltic, ... ) và quan trọng hơn là phân chia
nội dung chi tiết hơn, với 6 lĩnh vực, 50 chuyên đề - cố gắng bám sát
khung chương trình IChO trong khả năng có thể. Hi vọng rằng, với tuyển

tập này, lời đáp cho câu hỏi: "Có những gì trong đề thi Olympiad Hóa
học?" mà rất nhiều độc giả, đặc biệt là những bạn học sinh THPT, vốn
thường thắc mắc - sẽ phần nào sáng tỏ.
Lưu ý rằng tuyển tập này chọn lọc những câu hỏi từ các đề thi Olympiad,
do đó bạn sẽ cần phải có một nền tảng kiến thức tương đối vững chắc về
Hóa học phổ thơng chuyên sâu để trước khi bắt đầu với hành trình chinh
phục kiến thức này. Ngoài ra, do tổng hợp từ nhiều nguồn tài liệu nên
tuyển tập chưa có được sự thống nhất về mặt danh pháp, mong bạn bỏ
qua cho sự bất tiện này.
Chúc bạn tìm thấy những niềm vui trong học tập.

4 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM


Mục lục

5 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM


Chuyên đề 20: Nguyên lí thứ nhất và enthalpy
Bài 1
Một bộ phim khoa học viễn tưởng về hành tinh Hạnh Phúc kể rằng cư
dân trên hành tinh này dùng thang nhiệt độ oN tương tự như thang oC
của chúng ta. Trong thang oN, nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của H 2
(chất hiện diện nhiều nhất trên hành tinh này) lần lượt được chọn là 0 oN
và 100oN. Cư dân trên hành tinh đó cũng biết về tính chất của các khí lý
tưởng và họ thấy rằng với cùng n mol khí cho trước thì giá trị P.V là 28
atm dm3 ở 0oN và 40 atm.dm3 ở 100oN. Hãy cho biết 0oK trên thang nhiệt
độ tuyệt đối của chúng ta tương ứng với bao nhiêu oN trên thang nhiệt
độ của cư dân hành tinh đó.

6 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM


Bài 2
1. Phương trình trạng thái khí lý tưởng PV = nRT thường chỉ phù hợp để
tính tốn trạng thái của các khí thực ở áp suất thấp hoặc nhiệt độ cao
(lúc này khí thực có tính chất gần với khí lý tưởng). Để tính tốn chính
xác hơn, van der Waals đưa ra phương trình trạng thái khí thực như sau:
2

[Pđo + a

n
 ÷
V

](V – nb) = nRT.
2

a

Giải thích ý nghĩa của hai số hạng hiệu chỉnh cho áp suất a
thể tích (nb) trong phương trình van der Waals trên.

n
 ÷
V

và

b Cho 25g khí Ar trong một bình có thể tích 1,5 dm 3 ở 30oC. Áp suất khí
bằng bao nhiêu nếu coi Ar là khí lý tưởng? Nếu coi Ar là khí thực?
Cho biết: Hằng số van der Waals của Ar: a = 1,337 dm 6.atm.mol-2; b =
3,20.10-2 dm3.mol-1
2. Một mẫu chỉ chứa 2,0 mol CO 2 chiếm một thể tích cố định 15,0 dm 3 ở
300K. Khi cung cấp cho mẫu 2,35 kJ năng lượng dưới dạng nhiệt, nhiệt
độ của mẫu tăng lên thành 341K. Giả thiết rằng CO 2 là khí van der Waals
(khí thực), hãy tính các giá trị A, ∆U, ∆H cho quá trình này. Cho biết hằng
số van der Waals b của CO2 là 4,3.10-2 dm3.mol-1.

7 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM


Bài 3
Lực tác dụng của một khí lên thành bình chứa nó bắt nguồn từ sự va
chạm của các tiểu phân khí lên bề mặt. Đối với một va chạm thì độ lớn
của xung va chạm ảnh hưởng lên thành bình bằng với sự biến đổi
momen động lượng trên bề mặt, mDv. Lúc này lực tác dụng lên bề mặt
sẽ được tăng lên, nhân với tốc độ mà ở đó tiểu phân khí đạt được khi
đập vào bề mặt.
Do chuyển động của tiểu phân khí là ngẫu nhiên nên số va chạm trong
một đơn vị thời gian là hằng số của chất khí đó trong nhiệt độ khơng đổi.
Nhiệt độ của khí phản ảnh sự phân bổ vận tốc khí. Đối với một khí cho
trước thì tốc độ của tiểu phân có thể cao hơn mức trung bình ở nhiệt độ
cao hơn.
a) Dựa vào các thông tin trên, và cho rằng chất khí là khơng có vận tốc
đầu ở nhiệt độ phịng và áp suất khí quyển. Hãy xét xem các yếu tố sau
đây ảnh hưởng như thế nào đến áp suất của hệ. Áp suất sẽ tăng gấp đôi,
giảm một nửa, tăng ít, giảm ít hay khơng thay đổi ?

1. Tăng gấp đơi số phân tử khí.
2. Tăng gấp đơi thể tích bình chứa khí.
3. Tăng gấp đơi khối lượng tiểu phân khí (cho rằng vận tốc tiểu
phân vẫn khơng thay đổi).
4. Tăng nhiệt độ lên 10°C.
Mơ hình khí lý tưởng cho rằng không tồn tại tương tác giữa các phân tử
khí. Tuy nhiên giữa các tiểu phân khí thực thì có nhiều loại tương tác
như tương tác lưỡng cực - lưỡng cực. tương tác lưỡng cực cảm ứng và
tương tácvan der Waals (tương tác giữa các lưỡng cực cảm ứng). Đường
cong ở hình bên chỉ ra thế năng tương tác giữa các phân tử khí:

8 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM


Lực tương tác giữa hai tiểu phân khí ở một hệ số phân chia r xác định có
thể được tính từ gradient của đường cong năng lượng, có nghĩa F = –dV
/ dr.
b) Ở 4 điểm A, B, C và D trên hình vẽ thể hiện loại lực nào? (hút / đẩy /
xấp xỉ zero)
Sự sai lệch khỏi mơ hình khí lý tưởng của một khí thường được xác định
định lượng theo biểu thức tính hằng số nén, Z.
Z=

Vm
Vm0

Vm

Vm0

Với
là thể tích mol của khí thực và
là thể tích mol của khí lý
tưởng trong cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất… với khí thực.

9 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM


Bài 4
Như một nguyên tắc cơ bản của nhiệt động lực học, công thực hiện
được bởi một máy định kỳ sẽ nhỏ hơn lượng nhiệt được chuyển hóa vào
cơng việc đó. Chúng ta hãy quan sát một chu trình nhiệt động lực học
của máy, chứa 3.0 mol. Chu trình gồm bốn bước như sau:
A→B: giãn nở đẳng nhiệt thuận nghịch từ pA, VA (30.0 L) đến pB (1.70
bar),VB ở 800°C
B→C: làm lạnh đẳng tích xuống 235°C
C→D: nén đẳng nhiệt thuận nghịch VA
D→A: nung nóng đẳng tích
1) Tính hiệu suất của máy.
2) Tính giá trị p và V tại các điểm A, B, C, and D, và phác thảo chu trình
nhiệt động này bằng cách sử dụng giản đồ p-V (cần tính tốn dạng
của đường cong hyperbol). Đánh dấu phần hình học bằng cách tô
đen, tương ứng với phần làm việc của hệ thống.

3) Tính cơng của q trình giãn nở đẳng nhiệt thuận nghịch ở 800°C và
lượng nhiệt thoát ra ngoài của máy.
Giả định rằng, bắt đầu từ điểm A, máy giãnnở đoạn nhiệt thuận nghịch
đến VB.
4) Tính nhiệt độ và áp suất cuối cùng của quá trình giãn nở đoạn nhiệt
trên.

10 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM


Bài 5
Một bình kín thể tích V1 = 10.00 L với thành trong làm bằng chất dẻo
chứa đầy nước ở nhiệt độ T0 = 273.16 K. Áp suất bên ngoài là 1.000 bar.
Với bình này tiến hành một số thử nghiệm sau.
Bước 1. Cho nước đóng băng nhưng nhiệt độ khơng đổi. Lúc này thể tích
bình tăng lên.
Bước 2. Hạ áp suất ngồi xuống cịn 0.900 bar. Lúc này băng tan và nước
được đun nóng đến khi sơi và bốc hơi hồn tồn được thể tích hơi V2.
Bước 3. Hơi nước được nén đoạn nhiệt cho đến khi đạt thể tích V3 =
10.00 m3.
Bước 4. Cuối cùng tiếp tục nén thuận nghịch đẳng nhiệt hơi nước đến
khi đạt thể tích V4 = 5.00 m3.
Điền các giá trị còn thiếu vào bảng dưới. Cho rằng giá trị nhiệt giãn nở
mang giá trị âm.
Bước 1.

Nhiệt độ T, K

Thể tích V, m3

273.16

0.01000

Bước 2.
Bước 3.

Bước 4.

10.00
456.21

5.00

Khối lượng riêng của nước và băng ở 0 °С lần lượt là 0.9987 g/cm 3 và
0.917 g/cm3. Nước sơi ở 100.00°C (khi áp suất ngồi là 101325 Pa). Nhiệt
hóa hơi của nước là 40.655 kJ/mol. Giá trị nhiệt dung riêng của nước là
χ = .329 (χ = Cp/CV).
Các phương trình liên quan
ln
Phương trình Clausius-Clapeyron:

P1 ∆H  1 1 
=
 − ÷
P2 R  T2 T1 

Các phương trình nhiệt giãn nở

11 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM

,

Nhiệt giãn nở


w=

nR(T'− T)
χ −1

w = −p(V'− V)
w = −nRTln

,
,

V'
V

,
( χ−1)

Phương trình nén đoạn nhiệt:

T'  V 
= ÷
T  V' 

.

12 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM


Bài 6
Việc lựa chọn chất
làm lạnh cho các hệ

thống điều hịa
khơng khí và máy
lạnh đã thu hút được
nhiều sự quan tâm
của giới khoa học và
công nghệ suốt thế kỉ
qua. Trong thời kì
này, các chất làm
lạnh đã tiến hóa qua
4 thế hệ. Ammonia,
có thể xem là thế hệ
đầu tiên, đã được sử
dụng trong hầu hết
các thiết bị làm lạnh xưa cũ nhất. Sau đó, nó được thay thế bởi các
chlorofluorocarbons (CFCs) - là dẫn xuất của methane, ethane với các
nguyên tử hydrogen bị thay thế bởi fluorine và chlorine.
Điều hịa khơng khí gia dụng đầu tiên của Soviet, BK-1500, đã được sản
xuất hàng loạt tại nhà máy "Bakkonditsioner" ở Baku, Azerbaijan. Loại
điều hòa này sử dụng chlorodifluoromethane CHF 2Cl - một chất làm lạnh
thuộc thế hệ thứ hai. Trong bài tập này, chúng ta sẽ so sánh các loại chất
làm lạnh khác nhau trên quan điểm nhiệt động học.
ΔHvap / kJ·mol–1

CV(gas) /

(ở 280 K)

J·K–1·mol–1

1

21.3

26.7

CHF2Cl

2

20.0

48.8

CF3CH2F

3

22.1

79

CF3CF=CH2

4

19.1

120

Chất làm lạnh

Thế hệ

NH3

Tính chất nhiệt động của các chất làm lạnh khác nhau:
Xét một chu trình làm lạnh hiện đại gồm 4 giai đoạn được biểu diễn
trong đồ thị áp suất (p) – nội năng (U) dưới đây:

13 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM


Giản đồ 1. Đường nét đứt xác định các biên phase.
Trong giai đoạn đầu tiên của chu trình (đường 0-1 trong giản đồ 1), một
chất làm lạnh lỏng hóa hơi ở nhiệt độ T 1 (nhiệt độ sôi) và áp suất khơng
đổi p1 cho đến khi bay hơi hồn tồn. Ở giai đoạn này, thiết bị làm lạnh
hấp thụ nhiệt từ môi trường xung quanh. Ở giai đoạn thứ hai, chất làm
lạnh trải qua quá trình nén đoạn nhiệt thuận nghịch và làm nóng lên
nhiệt độ T2 (đường 1-2). Sau đó, chất làm lạnh bị nén được hạ nhiệt
trong bộ ngưng tụ ở áp suất không đổi p 2 (đường 2-3) rồi sau đó quay
trở lại trạng thái ban đầu (đường 3-0).
Xét chu trình với 1 mol chất làm lạnh, ban đầu (điểm 0) ở trạng thái lỏng
hoàn toàn, T1 = 280 K, T2 = 380 K, giả sử rằng hơi của bất kì chất làm lạnh
nào cũng có tính chất khí lí tưởng. Những đặc trưng nhiệt động học của
các chất làm lạnh được liệt kê trong bảng trên.
1.
1.1)

1.2)

Với mỗi chất làm lạnh, ammoni và chlorodifluoromethane, hãy
tính nhiệt lượng Q được hấp thụ bởi thiết bị làm lạnh trung q
trình trao đổi nhiệt (đường 0-1) và cơng W cần để nén đoạn
nhiệt hơi của nó (đường 1-2).
Những đại lượng nào sau đây vẫn không thay đổi trong giai đoạn
nén đoạn nhiệt?
U

H

S

G

V

Để so sánh hiệu quả năng lượng của các chu trình máy lạnh với thơng số
và chất làm lạnh khác nhau, có thể sử dụng hệ số hiệu suất (COP -

14 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM


coefficient of performance), được định nghĩa là tỉ lệ của nhiệt bị loại khỏi
Q
COP =
W
hệ thống làm lạnh với công của máy nén:
1.3)
2.
2.1)

Tính giá trị COP trong các chu trình của ammonia và
chlorodifluoromethane

Tại sao ammonia lại bị thay thế bởi các CFC trong thiết bị làm
lạnh gia dụng?
a) Để tăng hiệu quả năng lượng của các chu trình làm lạnh.
b) Do khối lượng riêng của ammonia nhỏ hơn của không khí trong
cùng điều kiện.
c) Vì các lý do an tồn cho người dùng.

Việc tìm kiếm chất làm lạnh thay thế các CFC bắt đầu khi các nhà khoa
học phát hiện ra rằng việc sử dụng chúng có thể gây ra sự phá hủy khủng
khiếp, không thể phục hồi của tầng ozone bảo vệ trong khí quyển. Vậy là
tới lượt những chất làm lạnh thế hệ thứ ba, thân thiện với ozone, bước
lên sân khấu. Đại diện tiêu biểu của thế hệ này là các fluoroalkane.
2.2) Nguyên nhân nào gây ra sự phá hủy tầng ozone bởi các CFC?
a) Phân tử ozone dễ cộng vào liên kết C-F.
b) Liên kết C-F dễ bị phá hủy bởi các bức xạ, dẫn tới sự hình thành
các gốc tự do.
c) Phân tử ozone dễ cộng vào liên kết C-Cl.
d) Liên kết C-F dễ bị phá hủy bởi các bức xạ, dẫn tới sự hình thành
các gốc tự do.
Tuy nhiên, theo Nghị định thư Kyoto 1997, các fluoroalkane cũng phải bị
thay thế bởi chúng bị tích tụ trong khí quyển và hấp thụ nhanh các bức
xạ hồng ngoại, gây ra sự tăng nhiệt độ khí quyển (hiệu ứng nhà kính).
Sau đó, các chất làm lạnh thế hệ thứ tư, như 2,3,3,3-tetrafluoropropene
CF3CF=CH2, đã được đề xuất và đưa vào sử dụng.
2.3)

Tại sao hợp chất này tác động đến hiệu ứng nhà kính ít hơn các
fluoroalkane?
a) Nó có hoạt tính cao hơn và dễ phân hủy.
b) Nó dễ phản ứng với ozone.
c) Nó tan tốt hơn trong nước.

15 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM


3. Tính các giá trị của COP trong chu trình làm lạnh được xét đến ở trên
của hai chất làm lạnh thế hệ thứ ba và thứ tư – CH 3CH2F và
CF3CF=CH2. So với CHF2Cl thì hiệu quả năng lượng có được cải thiện
khơng?
Khơng như các thiết bị gia dụng, các hệ thống làm lạnh công nghiệp hiện
vẫn thường sử dụng ammonia. Nó khơng gây ra hiệu ứng nhà kính, cũng
không phá hủy tầng ozone. Các thiết bị công nghiệp có thể có kích thước
rất lớn và chi phí cao. Trước khi xây dựng, chúng được mơ hình hóa cẩn
thận để tính tốn nhiều yếu tố khác nhau. Trong các hệ thực tế, một số
phần của chất làm lạnh ở thời điểm bắt đầu q trình trao đổi nhiệt với
mơi trường ở phase hơi (điểm 0 trong giản đồ dưới đây), và khi kết thúc
(điểm 1) ln được đun nóng vượt quá điểm sôi.

Giản đồ 2. Đường nét đứt xác định các biên phase.
Xét một chu trình với 1 mol ammonia. Các tính chất nhiệt động được
cho sau đây: enthalpy hóa hơi ΔH vap = 23.35 kJ·mol–1 ở Tvap = 239.8 К
(nhiệt độ sôi ở áp suất 1 bar). Nhiệt dung của phase lỏng C V(liq) = 77 J·K–
1
·mol–1, của phase khí CV(gas) = 26.7 J·K–1·mol–1. Giả sử rằng nhiệt dung
khơng phụ thuộc vào nhiệt độ và hơi có tính chất như khí lí tưởng.
Áp suất hơi bão hịa của ammonia phụ thuộc vào nhiệt độ theo phương

trình kinh nghiệm sau:
log (p/bar) = 4.87 – 1114 / (T/K – 10.4).
Trong giai đoạn đầu tiên của chu trình (đường 0-1 trên giản đồ 2), hỗn
hợp cân bằng của chất lỏng và hơi của nó nhận nhiệt từ mơi trường ở áp
suất khơng đổi p1 = 3.0 bar. Chất làm lạnh hóa hơi hoàn toàn và được

16 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM


đun nóng tới nhiệt độ T 1 = 275 K. Trong thời điểm bắt đầu của quá trình
(điểm 0), phần mol của ammonia khí là x = 0.13.
4.1)

Tính nhiệt độ đầu của chất làm lạnh T0, biến thiên thể tích của nó
ΔV và lượng nhiệt Q bị hấp thụ bởi chất làm lạnh trong quá trình
này. Chú ý rằng sự phụ thuộc vào nhiệt độ của ΔH vap là không thể
bỏ qua.

Sau đó chất làm lạnh bị nén đoạn nhiệt thuận nghịch. Nó bị đun nóng tới
nhiệt độ T2 = 393 K (đường 1-2).
4.2)

Xác định công W cần cho quá trình nén và COP của hệ. Nếu
khơng thể tính được Q ở ý 4.1, hãy sử dụng giá trị Q = 20.15 kJ.

Ở giai đoạn tiếp theo, tương ứng với đường 2-3 trên giản đồ, chất làm
lạnh bị nén được hạ nhiệt trong bộ ngưng tụ ở áp suất không đổi. Sau
đó, nó chuyển trở lại trạng thái đầu qua sự giãn nở đoạn nhiệt với công
bằng 0 (đường 3-0).
4.3)

Xác định nhiệt độ T3 ở điểm 3 mà chất làm lạnh được hạ nhiệt
trong bộ ngưng tụ.

Trong quá trình sản xuất các thiết bị làm lạnh, cần chú ý đến yếu tố khí
hậu. Nếu một bộ ngưng tụ được làm lạnh bởi khơng khí khí quyển, nhiệt
độ T3 tăng khi nhiệt độ khơng khí tăng.
4.4)

Giá trị COP sẽ thay đổi thế nào nếu T3 tăng trong khi T0, T1, T2 vẫn
giữ nguyên?
a) Tăng
b) Giữ nguyên
c) Giảm

17 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM


Bài 7
Để xác định sự phụ thuộc của nhiệt độ vào áp st hơi của n-propanol
thì dãy thí nghiệm sau được tiến hành, kết qủa thu được như sau:
T (K)

313

333

353

373

P (kPa)

6.69

19.60

50.13

112.32

Trả lời các câu hỏi sau bằng cách sử dụng đồ thị (vẽ ra)
1)

Entanpy bay hơi.

2)

Nhiệt độ sôi của n-propanol ở 1013 mbar.

3)

Áp suất mà ở đó n-propanol sơi ở 45°C.

18 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM


Bài 8
Bọ xịt hơi cay (hay Bọ cánh cứng Pháo thủ) được biết đến nhiều bởi cơ
chế phòng thủ độc nhất vô nhị. Khi gặp nguy hiểm, chúng tiết ra một

dịng chất lỏng nóng, có mùi kinh khủng làm cho kẻ thù hoảng sợ (xem
hình.) Dịng chất lỏng được tạo thành từ phản ứng hoá học của một cặp
hợp chất, được nạp vào buồng phản ứng từ các khoang chứa trong cơ
thể loài bọ này. Một trong các chất phản ứng thuộc nhóm hydroquinone
(BH2.)
1 Hàm lượng oxygen trong BH2 là 25.78 %. Xác định công thức cấu tạo
của hợp chất này.
Hydrogen peroxide là thành phần thứ hai của hỗn hợp phản ứng. Các
phản ứng sau đây diễn ra trong buồng phản ứng khi có mặt các catalase
và peroxidase enzyme.
BH2(l) → B(l) + H2(g) (1); H2O2(l) → H2O(l) + ½O2(g) (2); H2(g) + ½O2(g) →
H2O(l) (3)
2 Viết phương trình tổng của phản ứng giữa BH2 và H2O2.
Các giá trị enthalpy tạo thành chuẩn của H2O (l) và H2O2 (l) lần lượt là
-285.83 kJ/mol và -187.78 kJ/mol.
3 Xác định enthalpy chuẩn của các phản ứng (2), (3).
Thế chuẩn của cặp BH2/B so với thế hydrogen chuẩn là 0.7175 V ở 0 oC
và 0.6805 V ở 50 oC.
4 Xác định enthalpy tạo thành chuẩn của phản ứng (1) và phản ứng
tổng mà bạn đã viết ở ý 2.
5 Thành phần của hỗn hợp trong buồng phản ứng là 10 % BH2 và 25 %
H2O2 về khối lượng. Giả sử rằng các tính chất nhiệt động lý học của
những chất phản ứng ở trên là gần giống với nước (nhiệt dung riêng
bằng 4.2 J/độ.gam ở phase lỏng và 2 J/độ.gam ở phase hơi; nhiệt
hoá hơi riêng là 2256 J/gam), hãy xác định hỗn hợp cuối thuộc loại
nào trong Phiếu trả lời. [Bỏ qua]

19 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM

Bài 9
Phản ứng oxy hóa và sự đốt cháy các hợp chất hữu cơ đều là các phản
ứng tỏa nhiệt. Nhiệt phản ứng do sự đốt cháy các nhiên liệu hóa thạch
như dầu hỏ, than và khí tự nhiên là những nguồn cung cấp năng lượng
chính.
a)

b)

Tính nhiệt phản ứng, ΔH°, khi đốt cháy hoàn toàn 1 mol metan ở
298 K trong khơng khí, sử dụng các giá trị nhiệt sinh chuẩn của
metan, cacbon dioxit và nước.
Metan

：-74.82 kJ mol-1

Cacbon dioxit

：-393.5 kJ mol-1

Nước

：-285.8 kJ mol-1

Trong phịng thí nghiệm, cacbon dioxit có thể được điều chế từ
canxi cacbonat là axit clohyrtic. Tính thể tích, V (mL), của khí
cacbon dioxit sinh ra từ 10.0 g canxi cacbonat và 50.0 mL dung dịch
axit clohydric 1.00 mol L-1 ở 298 K và 1013 hPa, cho rằng phản ứng
xảy ra hồn tồn và cacbon dioxit là khí lý tưởng.

20 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM


Bài 10
Cho các phương trình nhiệt hóa học sau đây:
(1)

2 ClO2 (k) + O3 (k)

→

Cl2O7 (k)

ΔH0 = - 75,7 kJ

(2)

O3 (k)

→

O 2 (k) + O (k) ΔH0 = 106,7 kJ

(3)

2 ClO3 (k) + O (k)

→

Cl2O7 (k)

ΔH0 = - 278 kJ

→

2 O (k)

ΔH0 = 498,3 kJ.

(4)

O2 (k)

k: kí hiệu chất khí.
Hãy xác định nhiệt của phản ứng sau:
(5)

ClO2 (k) + O (k)

→

ClO3 (k).

21 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM


Bài 11
Trong q trình khí hóa than thì than được biến đổi thành hỗn hợp cháy
được gồm carbon monooxit và hydro được gọi là khí lị than
H2O (k) + C (r) → CO (k) + H2 (k)

a

Tính biến thiên entalpy chuẩn cho phản ứng này nếu biết biến
thiên entalpy chuẩn của các phản ứng sau

2C (r) + O2 (k) → 2 CO (k)
2H2 (k) + O2 (k) → 2 H2O (k)

ΔH° = –221.0 kJ mol –1
ΔH° = –483.6 kJ mol–1

Khí lị than có thể được sử dụng làm nhiên liệu :
CO (k) + H2 (k) + O2 (k) → CO2 (k) + H2O (k)
b Nếu được cho thêm thông tin sau, hãy tính biến thiên entalpy
cho phản ứng cháy trên:
C (r) + O2 (k) → CO2 (k)

ΔH° = –393.5 kJ mol–1

Khí lị than có thể tham gia vào q trình metan hóa.
3H2 (k) + CO (k) → CH4 (k) + H2O (k)
c

Xác định entalpy chuẩn đối với phản ứng metan hóa nếu biết các
thơng tin sau.

CH4 (k) + 2O2 (k) → CO2 (k) + 2 H2O (k)

ΔH° = –802.7 kJ mol–1

22 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM


Bài 12
Cho biết nhiệt cháy chuẩn (298K) của saccarozơ và etanol - sản phẩm
cháy là CO2(k) và H2O(l):
∆RHo(C12H22O11) = -5645 kJ/mol; ∆RHo(C2H6O) = -1368 kJ/mol;
Bằng cách tương tự thì nhiệt hòa tan (hòa tan vào nước) của saccarozơ
và etanol cho ở 298 K:
∆SOLHo(C12H22O11) = 5.0 kJ/mol; ∆SOLHo(C2H6O) = -10 kJ/mol;
Sự lên men kị khí của saccarozơ trong dung dịch sinh ra etanol và cacbon
dioxit.
1)

Viết và cân bằng các phản ứng của tất cả các quá trình đã nêu. Sử
dụng các ký hiệu (r), (l), (aq) cho „rắn“, „lỏng“, „dung dịch nước".

2)

Tính entanpy phản ứng chuẩn cho q trình lên men này.

23 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM


Bài 13
1) Tính nhiệt sinh của axit nitrơ (HNO 2) trong dung dịch nước ở điều kiện
đẳng tích đẳng áp khi sử dụng các số liệu sau ở 25.00°C.
A. NH4NO2(s) → N2(g) + 2H2O(l)

∆H(kJ) = -300.4

B. 2H2(g) + O2(g) → 2H2O(l)

∆H(kJ) = -569.2

C. N2(g) + 3H2(g) + aq → 2NH3(aq)

∆H(kJ) = -170.8

D. NH3(aq) + HNO2(aq) → NH4NO2(aq)

∆H(kJ) = -38.08

E. NH4NO2(s) + aq → NH4NO2(aq)

∆H(kJ) = +19.88

2) Tính nhiệt phản ứng ở 20°C sử dụng các gía trị sau cũng được xác
định ở 20°C:
(1)

H2(g) + ½ O2(g) → H2O(l)

ΔH = -286.2 kJ

(2)

2 C(s) + 2 H2(g) + O2(g) → CH3COOH(l)

ΔH = -486.0 kJ

(3)

2 C(s) + H2(g) → C2H2(g)

ΔH = +229.6 kJ

(4)

C2H2(g) + H2O(l) → CH3CHO(l)

ΔH = -138.1 kJ

24 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM


Bài 14
Năng lượng liên kết là một giá trị năng lượng cần để phá vỡ 1 mol liên
kết nhất định. Trong câu hỏi này, và trong nhiều tính tốn khác, năng
lượng liên kết được hiểu là năng lượng trung bình để phá vỡ tất cả các
liên kết cùng loại trong một phân tử. Trong tính tốn nhiệt hóa học liên
quan đến các phản ứng hữu cơ thường sử dụng một phép xấp xỉ, theo
đó năng lượng liên kết C-X của một số loại nguyên tử X trong các hợp
chất khác nhau vẫn giống nhau. Phép xấp xỉ này thường được hiệu
chỉnh. Tuy nhiên, phép xấp xỉ này không phải lúc nào cũng áp dụng được
với các hợp chất vô cơ. Ví dụ, năng lượng liên kết Cl-F trong các hợp chất
chlorine fluoride là rất khác nhau: trong ClF 3 cao hơn 14.2 % so với ClF 5
nhưng thấp hơn 31.2 % so với ClF.
1 Dựa vào hiệu ứng nhiệt của các phản ứng, hãy xác định năng lượng
liên kết Cl-F trung bình của 3 hợp chất chlorine fluoride và phân tử F2

ClF + F2 → ClF3

Q1 = 108.58 kJ/mol

ClF + 2F2 → ClF5

Q2 = 188.20 kJ/mol

2 Biết năng lượng liên kết trong phân tử chlorine là 242.6 kJ/mol. Hãy
xác định sinh nhiệt các của chlorine fluoride.
Trong phản ứng của fluorine với chlorine theo các tỉ lệ khác nhau, có thể
tạo thành các chlorine fluoride khác nhau hoặc hỗn hợp chất. Hiệu suất
của mỗi fluoride chịu ảnh hưởng bởi các đặc trưng nhiệt động học.
3 Hiệu suất cân bằng của chlorine fluoride nào sẽ tăng so với hiệu suất
cân bằng của các sản phẩm khác khi nhiệt độ phản ứng tăng? Giải
thích.
Cho một hỗn hợp chlorine và fluorine vào bình dung tích 0.750 L, ở nhiệt
độ 300 K và áp suất 1.502 bar. Đun nóng hỗn hợp, chiếu ánh sáng rồi sau
đó làm lạnh về 280 K. Áp suất và khối lượng riêng sau cùng ở 280 K là
0.788 bar và 2.781 gam/L. Biết rằng ở giai đoạn cuối cùng, có 4 hợp chất
khí trong bình và 1 trong số đó là đơn chất.
4 Xác định đơn chất trong bình sau thí nghiệm, biết lượng ClF 5 thu
được ít hơn so với các chlorine fluoride khác. Xác định số mol đơn
chất trước và sau thí nghiệm.
5 Xác định số mol các hợp chất trong hỗn hợp cuối, biết rằng lượng
nhiệt giải phóng trong q trình hóa học là 3.144 kJ.

25 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM