Boi duong hsg nhiet dong hoc

NHIỆT ĐỘNG HĨA HỌC
Nhiệt của một số q trình quan trọng :
1/ Nhiệt tạo thành của các chất : H(tt) (hay sinh nhiệt), H(sn)
Nhiệt tạo thành của 1 hợp chất hóa học là hiệu ứng nhiệt của phản ứng tạo thành 1 mol
chất đó từ những đơn chất ở trạng thái chuẩn.
Trạng thái chuẩn của 1 chất là trạng thái bền nhất của chất đó ở áp suất 1 atm và 25 0C
(hay 298,15K)
TD : phản ứng : N2 +
3H2  2NH3
H = - 92,22 KJ
Nhiệt tạo thành của NH3 =

H pu
2

=

 92,22
= - 46,11 KJ/mol
2

C(r) + O2(k)  CO2(k) H = - 393 KJ/mol
Nhiệt tạo thành CO2 = H(pư) = - 393 KJ/mol
* Nhiệt tạo thành của các đơn chất ở điều kiện chuẩn được qui ước bằng 0.
Khi phản ứng xảy ra mà tất cả các chất (đơn chất và hợp chất tạo thành) đều ở điều kiện chuẩn
thì ta có nhiệt tạo thành chuẩn. Ký hiệu  tt0
2/ Nhiệt phân hủy :
Nhiệt phân hủy của 1 hợp chất là hiệu ứng nhiệt của phản ứng phân hủy 1 mol chất đó
tạo thành các đơn chất.
TD : H2O(l)  H2(k) + ½ O2(k)  0298 = + 285,84 KJ
Nhiệt phân hủy H2O ở đkc = + 285,84 KJ/mol

Định luật Lavoisier – Laplace :
“Nhiệt tạo thành và nhiệt phân hủy của một hợp chất bằng nhau về trị số nhưng ngược
nhau về dấu”
3/ Nhiệt đốt cháy (hay thiêu nhiệt) H(tn) , H(đc)
Nhiệt đốt cháy của 1 chất là nhiệt tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn 1 mol chất trong oxi.
TD :
C(graphit) +
O2(k)  CO2(k) H = - 393 KJ/mol
Nhiệt đốt cháy của C = - 393 KJ/mol
2C2H5OH + 3O2  4CO2(k) + 6H2O(k) H = - 2736 KJ
Nhiệt đốt cháy C2H5OH =

H pu
2

=

 2736
= - 1368 KJ/mol
2

* Nhiệt đốt cháy của O2, H2O bằng không
4/ Nhiệt phân li (nhiệt nguyên tử hóa) : Nhiệt phân li của một chất là năng lượng cần
thiết để phân hủy 1 mol phân tử của chất đó (ở thể khí) thành các nguyên tử ở thể khí.
TD : H2(k)  2H(k) H = 104,2 kcal/mol
O2(k)  2O(k) H = 117 kcal/mol
CH4(k)  C(k) + 4H(k) H = 398 kcal/mol
5/ Năng lượng của liên kết hóa học : Năng lượng của một liên kết hóa học là năng
lượng cần thiết để phá vỡ liên kết đó tạo thành các nguyên tử ở thể khí.
Xác định nhiệt của các phản ứng hóa học :

Định luật Hess. Đây là một định luật cơ bản của nhiệt hóa học do viện sĩ Nga H.I. Hess
(1802 – 1850) tìm ra lần đầu tiên, có nội dung như sau :
“ Trong trường hợp áp suất không đổi hoặc thể tích khơng đổi, hiệu ứng nhiệt của phản
ứng hóa học chỉ phụ thuộc vào dạng và trạng thái của các chất đầu và các sản phẩm cuối,
không phụ thuộc vào cách tiến hành phản ứng”
Có thể minh họa ý nghĩa định luật Hess trong thí dụ sau : Việc oxi hóa than bằng oxi tạo
thành khí CO2 có thể tiến hành theo 2 cách :
Cách 1 : đốt cháy trực tiếp than thành CO2
Pt : C(graphit) +
O2(k)  CO2(k) H (hiệu ứng nhiệt của phản ứng)
Cách 2 : tiến hành qua 2 giai đoạn :
C(graphit) + ½ O2(k)  CO(k) H1


CO(k) + ½ O2(k)  CO2(k) H2
Có thể biểu diển hai cách tiến hành trên bằng sơ đồ sau :
C(graphit)
CO2(k)
+ O2

H1

CO(k)

H2

Nếu các quá trình trên thỏa mãn điều kiện : Nhiệt độ và áp suất ban đầu bằng nhiệt độ và áp
suất cuối ta có :
H = H1 + H2
Vài hệ quả của định luật Hess :

1/ Hệ quả 1 : Hiệu ứng nhiệt của phản ứng bằng tổng nhiệt tạo thành của các sản phẩm
trừ tổng nhiệt tạo thành các tác chất (có kể các hệ số hợp thức của phương trình phản ứng)
 0298   tt0 ( sp) 

 

0
tt

(tg )

TD : Tính hiệu ứng nhiệt của phản ứng :
 0298 = ?
CaCO3(r)  CaO(r) + CO2(k)
Biết  tt0 - 1206,9
- 635,6
- 393,5 (KJ)
Giải :
Ta có :  0298 = (- 635,6) + (- 393,5) – (-1206,9) = + 177,8 KJ
2/ Hệ quả 2 : Hiệu ứng nhiệt của phản ứng bằng tổng nhiệt đốt cháy của các tác chất trừ
tổng nhiệt đốt cháy của các sản phẩm (có kể các hệ số hợp thức của phương trình phản ứng)
 0298   0dc (tg ) 

 

0
dc

( sp )

TD : Tính hiệu ứng nhiệt của phản ứng :
 0298 = ?
CH3COOH(l) + C2H5OH(l)  CH3COOC2H5(l) + H2O(l)
Biết H(đc)0
- 871,69
- 1366,91
- 2284,05
0
Giải : Hiệu ứng nhiệt của phản ứng :
 0298   0dc (tc)    tt0 ( sf )   0298 = (-871,69) + (-1366,91) – (-2284,05) =
45,45 KJ
3/ Hệ quả 3 : Hiệu ứng nhiệt của phản ứng bằng tổng năng lượng liên kết có trong các
chất tham gia (tác chất) trừ tổng năng lượng liên kết có trong các chất sản phẩm.
 0298  Elk0 (tg ) 

0
lk

E

( sp )

TD : Xác định năng lượng trung bình của các liên kết O – H trong phân tử nước, biết rằng năng
lượng liên kết H – H và O = O tương ứng bằng 435,9 KJ và 498,7 KJ, khi đốt cháy đẳng áp 2
mol H2 tỏa ra 483,68 KJ.
Giải :
Pt : 2H2(k) + O2(k)  2H2O(k) H = - 483,68 KJ
Dựa vào hệ quả thứ 3 của định luật Hess ta có :
 0298  Elk0 (tg )   Elk0 ( sp)  - 483,68 = 2(435,9) + (498,7) - 2  0H O
2

  0H O = + 927,09 KJ   lk0 (O – H) =
2

 927,09
= + 463,545 KJ (do 1 phân tử H2O
2

có 2 lk O-H)
4/ Chu trình nhiệt hóa học hay chu trình Born – Haber (Booc – Habe)
Một phương pháp ứng dụng của định luật Hess thường được dùng để tính hiệu ứng nhiệt của
các quá trình (năng lượng mạng tinh thể, nhiệt hidrat hóa, nhiệt hóa hơi …) là lập những chu


trình nhiệt hóa học trong đó q trình mà chúng ta quan tâm là một giai đoạn của chu trình, khi
đó tất nhiên phải biết hiệu ứng nhiệt của các giai đọan khác trong chu trình. Sau đây là một vài
thí dụ :
TD : Tính năng lượng mạng lưới của tinh thể NaCl. Năng lượng mạng lưới của tinh thể NaCl là
hiệu ứng năng lượng của quá trình : Na+ + Cl-  NaCl (tt) ENaCl
Trong đó đã biết hiệu ứng nhiệt của các quá trình sau :
- Nhiệt thăng hoa của Na : Hth Na = 25,9 kcal/mol
- Nhiệt phân ly của Cl2 thành nguyên tử : DCl2 = 57,2 kcal/mol
- Năng lượng ion hóa của Na : INa = 117,8 kcal/mol
- Ái lực electron của Clo : ACl = - 88,0 kcal/ngtg
- Nhiệt tạo thành của muối NaCl tinh thể (từ các đơn chất) : H(tt) NaCl = 98,2 kcal/mol
Từ đó theo định luật Hess ta có thể tính được năng lượng mạng lưới của NaCl :
ENaCl = H(tt NaCl) – (Htn Na + ½ DCl2 + INa + ACl)
Thay các giá trị vào ta được : ENaCl = - 182,5 kcal/mol
1. Tính năng lượng liên kết trung bình CH và CC từ các kết quả thực nghiệm sau:
- Nhiệt đốt cháy CH4 = - 801,7 kJ/mol

- Nhiệt đốt cháy C2H6 = - 1412,7 kJ/mol
- Nhiệt đốt cháy Hidrro = -241,5 kJ/mol
- Nhiệt đốt cháy than chì = -393,4 kJ/mol
- Nhiệt hóa hơi than chì = 715 kJ/mol
- Năng lượng liên kết HH = 431,5 kJ/mol.
Các kết quả đều đo được ở 298K và 1atm.
Bài giải: Ta sắp xếp các phương trình (kèm theo ký hiệu nhiệt) sao cho các chất ở 2 vế triệt tiêu bớt để
còn lại phương trình CH4 C (r)+ 4H
CH4 + 2O2 
CO2 + 2H2O
H1
2H2O 
O2 + 2H2
- H2
CO2  O2 + C (r)
- H3
C (r)  C (k)
H4
2H2  4H
2H5
Tổ hợp các phương trình này ta được
CH4 C(r) + 4H
0
4H C  H = H1 - H2 - H3 + H4 + 2H5
= - 801,5 + 483 + 393,4 + 715 + 2(431,5) = 1652,7 kJ/mol
và Năng lượng liên kết CH = 1652,7 : 4 = 413,715 kJ/mol
Bằng cách tương tự tính được Năng lượng liên kết CC = 345,7 kJ/mol
2. Từ thực nghiệm thu được trị số  H (theo Kcal.mol-1) phân ly từng liên kết ở 250C như sau:
Liên kết
H

H–H
104

O–O
33

O–H
111

C–H
99

C–O
84

C–C
83

Hãy giải thích cách tính và cho biết kết quả tính  H (cũng ở điều liện như trên) của sự đồng phân hóa:
CH3CH2OH (hơi)  CH3-O-CH3 (hơi)
Nêu sự liên hệ giữa dấu của H với độ bền liên kết trong phản ứng trên.
 CH3CH2OH có 1 liên kết C  C ; 5 liên kết C  H ; 1 liên kết C  O và 1 liên kết O  H
Năng lượng cần thiết phá vỡ các liên kết này = (83) + (995) + (84) + (111) = 773 Kcal/mol
CH3  O  CH3 có 6 liên kết C  H và 2 liên kết C  O
Năng lượng tỏa ra khi hình thành các liên kết này = (99  6) + (84  2) = 762 Kcal/mol
Vậy phản ứng trên là thu nhiệt, H = 773  762 = 11 Kcal/mol
H mang dấu + chứng tỏ độ bền liên kết của CH3CH2OH > CH3OCH3.
3. Trong công nghệ hoá dầu , các ankan được loại hiđro để chuyển thành hiđrocacbon khơng no có
nhiều ứng dụng hơn. Hãy tính nhiệt của mỗi phản ứng sau:

C4H10

C4H6 + H2
;
Ho1
(1)
o
CH4

C6H6 + H2
;
H 2
(2)
Biết năng lượng liên kết , E theo kJ.mol-1 , của các liên kết như sau :


Liên kết
H-H
C-H
C-C
C=C
-1
E , theo kJ.mol
435,9
416,3
409,1
587,3
( Với các liên kết C-H , C-C , các trị số ở trên là trung bình trong các hợp chất hiđrocacbon khác
nhau ) .


2) Tính nhiệt của phản ứng :
* Tìm hệ số cho các chất
C4H10
C4H6 + H2
;
Ho1
(1)


hay H3C - CH2- CH2-CH3
CH2=CH-CH=CH2
+ 2H2


6 CH4
C6H6 + 9 H2
;
Ho2
(2)


m
n
Trong đó Ei , Ej là năng lượng liên kết
* Từ Hophản ứng =  i Ei -  j Ej
ở vế đầu và cuối (tham gia , tạo thành)
i=1
j=1
trong phản ứng .
i , j số liên kết thứ i , thứ j .

Do đó
Ho1 = ( 10 EC-H + 3EC-C ) - (6 EC-H + 2 EC=C + EC-C + 2 EH-H )
Thay số , tính được Ho1 = + 437,0 kJ.mol-1
Tương tự , ta có
Ho2 = 24 EC-H - ( 3EC-C + 3 EC=C + 6 EC-H + 9 EH-H )
Thay số , tính được Ho2 = + 581,1 kJ.mol-1. (Ho2 > 0 , phản ứng thu nhiệt ) .
ĐS: H 10 = + 437,0 kJ/mol và H 02 = + 581,1 kJ/mol
4. Xác định năng lượng liên kết trung bình một liên kết C – H trong metan. Biết nhiệt hình thành chuẩn
của metan = –74,8 kJ/mol; nhiệt thăng hoa của than chì = 716,7 kJ/mol; năng lượng phân ly phân tử
H2 = 436 kJ/mol
 Theo định nghĩa: năng lượng liên kết trong CH4 là H 0298 của quá trình:
CH4(k)  
 C (k) + 4H (k)
Theo giả thiết: C (r) + 2H2 (k)  
H 0h.t =  74,8 kJ/mol
 CH4
C (r)  
 C (k)
H2 (k)  
 2H (k)

0

H t .h = 716,7 kJ/mol
H 0p.l = 436 kJ/mol

0

Tổ hợp 3 quá trình này cho: H 298 = 74,8 + 716,7 + (2  436) = 1663,5 kJ/mol
Vậy năng lượng liên kết trung bình của 1 liên kết C  H = 1663,5 : 4 = 416 kJ/mol

5. Hãy xác định năng lượng nguyên tử hóa của NaF (ENaF), biết:
- Năng lượng phân ly NaF (Ei) = 6,686 eV
- Thế ion hóa của Na (INa) = 5,139 eV
- Aí lực electron của F (EF) = -3,447 eV
Bài giải: Ta lập các quá trình kèm theo các ký hiệu năng lượng:
NaF
Na+ + F 
Ei
+
Na + e
Na
- INa
F-  e
F
- EF
Tổ hợp 3 quá trình này ta được:
NaF
Na + F
ENaF = Ei - INa - EF =
= 6,686 - 5,139 + 3,447 = 4,994 eV
6. Tính năng lượng mạng lưới ion của CaCl2 ,biết rằng:
- H0298,s của tinh thể CaCl2 = - 795 kJ/mol
- Nhiệt nguyên tử hóa H 0a của Ca(r)  Ca(k) = 192 kJ/mol
- Năng lượng ion hóa: Ca(k)  2e  Ca2+ (k) I 1 + I2 = 1745 kJ/mol
- Năng lượng liên kết (Elk) ClCl trong Cl2 = 243 kJ/mol
- ái lực electron (E) của Cl(k) = -364 kJ/mol
 Có thể thiết lập chu trình Born-Haber để tính tốn theo định luật Hess:
Ca(r) + Cl2 (k)
CaCl2(r)
0

H 298, s
H 0a

EClCl

-U CaCl

2


(I1 + I2) Ca
Ca(k) + 2Cl(k)

Ca2+(k) + 2Cl-(k)

2ECl
Hoặc sử dụng phương pháp tổ hợp cân bằng ta có:
0
Ca(r) + Cl2(k)
CaCl2(r)
H 298, s
Ca(k)
Ca(r)
- H 0a
2Cl (k)
Cl2(k)
- Elk
2+
Ca (k) + 2e
Ca(k)

-(I 1 + I2)
-1
2 Cl (k)  e
Cl (k) 
-2E
Cộng các phương trình ta được Ca2+(k) + 2Cl-(k)
CaCl2(r)
Năng lượng của quá trình này là năng lượng mạng lưới ion của CaCl2
0
và = H 298, s  H 0a  Elk  (I 1 + I2)  2E
= (-795)  192  243 1745  2(-364) = -2247 kJ/mol
7. Xác định nhiệt hình thành 1 mol AlCl3 khi biết:
Al2O3 + 3COCl2(k)  3CO2 + 2 AlCl3
H1 = -232,24 kJ
CO + Cl2  COCl2
H2 = -112,40 kJ
2Al + 1,5 O2  Al2O3
H3 = -1668,20 kJ
Nhiệt hình thành của CO = -110,40 kJ/mol
Nhiệt hình thành của CO2 = -393,13 kJ/mol.
 Nhiệt hình thành 1 mol AlCl3 là nhiệt của quá trình
Al + 1,5 Cl2  AlCl3
Để có q trình này ta sắp xếp các phương trình như sau:
Al2O3 + 3COCl2(k)  3CO2 + 2 AlCl3
H1
3CO + 3Cl2  3COCl2
3H2
2Al + 1,5 O2  Al2O3
H3
3C + 1,5 O2  3CO

3H4
và
3 CO2  3C + 3 O2
3(-H5 )
Sau khi tổ hợp có kết quả là: 2Al + 3 Cl2  2AlCl3
Hx
và Hx = H1 + 3H2 + H3+ 3H4+ 3(-H5 )
= (-232,24) + 3(-112,40) + (-1668,20) + 3(-110,40) + 3(393,13) = - 1389,45 kJ
Vậy, nhiệt hình thành 1 mol AlCl3 = -1389,45 : 2 = - 694,725 kJ/mol
8. Tính nhiệt phản ứng ở 250C của phản ứng sau:
CO(NH2)2(r) + H2O(l)  CO2(k) + 2NH3(k)
Biết trong cùng điều kiện có các đại lượng nhiệt sau đây:
CO (k) + H2O (h) 
CO2 (k) + H2 (k)
CO (k) + Cl2 (k)  COCl2 (k)
COCl2 (k) + 2NH3 (k)  CO(NH2)2(r) + 2HCl(k)
Nhiệt tạo thành HCl (k)
Nhiệt hóa hơi của H2O(l)

H1 = -41,13 kJ/mol
H2 = -112,5 kJ/mol
H3 = -201,0 kJ/mol
H4 = -92,3 kJ/mol
H5 = 44,01 kJ/mol

 Để có phương trình theo giả thiết, ta sắp xếp lại các quá trình đã cho kèm theo các đại lượng nhiệt
tương ứng rồi tiến hành cộng các phương trình như sau:
CO (k) + H2O (h)  CO2 (k) + H2 (k)
H1
COCl2 (k)  CO (k) + Cl2 (k)

-H2
CO(NH2)2(r) + 2HCl(k)  COCl2 (k) + 2NH3 (k)
-H3
H2 (k) + Cl2 (k)  2HCl(k)
2H4
H2O(l)  H2O (h)
H5
Sau khi cộng ta được phương trình như giả thiết ta được:
Hx = H1 - H2 - H3 + 2H4 + H5
= -41,13 + 112,5 + 201 - 184,6 + 44,01 = 131,78 kJ/mol
9. Cho Xiclopropan

 Propen có H1 = - 32,9 kJ/mol


Nhiệt đốt cháy than chì = -394,1 kJ/mol (H2)
Nhiệt đốt cháy Hidrro = -286,3 kJ/mol (H3)
Nhiệt đốt cháy Xiclopropan = - 2094,4 kJ/mol. (H4)
Hãy tính: Nhiệt đốt cháy Propen, Nhiệt tạo thành Xiclopropan và nhiệt tạo thành Propen?
 Có thể thiết lập chu trình Born-Haber để tính tốn. ở đây nếu dùng phương pháp tổ hợp cân bằng nói
trên thì dễ hiểu hơn:
a/ Ta có: Phương trình cần tính là
CH2=CH-CH3 + 4,5O2  3CO2 + 3H2O
H5 = ?
phương trình này được tổ hợp từ các quá trình sau:
CH2=CH-CH3 
C3H6 xiclo
(-H1)
C3H6 xiclo + 4,5O2 
3CO2 + 3H2O

H4
Cộng 2 phương trình này ta được phương trình cần tính H5 =H4-H1
Vậy, nhiệt đốt cháy propen = - 2094,4 -(-32,9) = - 2061,5 kJ/mol
b/ Tương tự: 3 ( C + O2
3 ( H2 +

1
2


O2 

CO2

H2 )

H2O

H3 )

3CO2 + 3H2O  C3H6 xiclo + 4,5O2
(-H4 )
Tổ hợp được 3C + 3H2  C3H6 xiclo
H6 = 3H2 + 3H3 - H4
H6 = 3(-394,1) + 3(-286,3) - (-2094,4) = 53,2 kJ/mol
c/ Tương tự nhiệt tạo thành propen là:
H7 = 3H2 + 3H3 - H5 = 20,3 kJ/mol
10. Tính hiệu ứng nhiệt của 2 phản ứng sau:
2NH3 + 3/2 O2  N2 + 3 H2O (1)
2NH3 + 5/2 O2  2NO + 3H2O (2)

So sánh khả năng của 2 phản ứng, giải thích vì sao phản ứng (2) cần có xúc tác.
Cho năng lượng liên kết của:
NH3
O2
N2
H2O
NO
kJ/mol
1161
493
942
919
627
 Tính hiệu ứng nhiệt:
E1 = (2ENH + 3/2EO ) – (EN + 3 EH O)
= 2. 1161 + 3/2. 493 – 942 – 3. 919 = - 637,5 kJ.
E2 = 2ENH + 5/2EO – 2ENO – 3EH O = 2. 1161 + 5/2. 493 – 2. 627 – 3. 919
= - 456,5 kJ.
- Phản ứng (1) có H âm hơn nên pư (1) dễ xảy ra hơn.
- Nếu có xúc tác thì năng lượng hoạt hố sẽ giảm và tốc độ phản ứng sẽ tăng, do đó để thực hiện phản
ứng (2) cần có xúc tác.
10. Nitrosyl clorua là một chất rất độc, khi đun nóng sẽ phân huỷ thành nitơ monoxit và clo.
a) Hãy viết phương trình cho phản ứng này
b) Tính Kp của phản ứng ở 298K(theo atm và theo Pa). Cho:
3

3

o

H 298 (kJ/mol)
S0298 (J/K.mol)

2

2

2

2

2

Nitrosyl clorua
51,71
264

Nitơ monoxit
90,25
211

Cl2
?
223

c) TÝnh gÇn ®óng Kp cđa ph¶n øng ë 475K
 a) 2NOCl ⇌ 2NO + Cl2.
b) Hằng số cân bằng nhiệt động lực học được tính theo phương trình G =  RTlnK
Trong đó G = H  T. S
H = [(2  90,25. 103) + 0  (2  51,71. 103 ) = 77080 J/mol

S = [(2  211) + 233  (2  264) = 117 J/mol
G = 77080  298  117 = 42214 J/mol
42214
và ln K = 
=  17  
 Kp = 3,98. 108 atm và Kp = 4,04. 103 Pa
8,314 298
c) Tính gần đúng:


Kp(T2 ) H
=
Kp (T1 )
R

1 1
77080  1
1 

 lnKp(475K) =
   

 + lnKp(298)
8,314  298 475 
 T1 T2 
ln Kp (475) =  5,545  
 Kp = 4,32. 10 3 atm hay Kp = 437Pa
11. Cho thêm một lượng dư axit clohiđric loãng vào một dung dịch loãng chứa 0,00210 mol KOH.
Trong phản ứng xảy ra có một lượng nhiệt 117,3 J được giải phóng ra.
a) Hãy tính nhiệt phản ứng đối với q trình tự phân ly của nước.

b) Thí nghiệm được lặp lại với dung dịch amoniăc. Người ta cho một lượng dư axit clohidric loãng vào
200 ml dung dịch amoniac 0,0100 mol/L. phản ứng giải phóng  83,4 J.
Hãy tính nhiệt phản ứng của quá trình
NH3(nước) + H2O(nước)  NH 4 (nước) + OH  (nước) .
trong đó giả thiết rằng ở thí nghiệm này tồn bộ mẫu thử amoniac tồn tại dưới dạng NH3.
c) Hãy tính nhiệt phản ứng đối với quá trình:
NH3(nước) + H2O(nước)  NH 4 (nước) + OH  (nước) .
ln

trong đó lưu ý rằng ở thí nghiệm trên một phần amoniac đã tự phân ly. Kb = 1,77. 105 mol/L
 117,3.10 3
=  55,9 kJ/mol
0, 00210
Vậy Nhiệt phản ứng của quá trình tự phân ly của H2O = 55,9 kJ/mol
b) Ta có
NH3 + H2O  NH 4 + OH  .
H = x
(1)
 a) Đối với phản ứng OH  + H3O+ ⇌ 2H2O có H =

OH  + H3O+ ⇌ 2H2O

H =  55,9 kJ/mol


Tổ hợp được: NH3 + H3O+  
 NH 4 + H2O

H =

(2)

 83, 4.10 3
=  41,7 kJ/mol
0, 2 0, 01

Vậy : x + (  55,9) =  41,7  
 H = x = 14,2 kJ/mol
2

c ( NH 4 )
4

c) Theo (1): Kb =
= 1,77. 105.  
 c(NH 4 ) = 4,12. 10 mol/L

0, 01  c( NH 4 )
4,12.10 4
Vậy phần tự phân ly =
= 0,0412 mol tồn tại dưới dạng NH 4 và còn 0,9588 mol vẫn tồn tại
0, 01
dưới dạng NH3. Tương tự phần (b) tính được 0,9588y + (  55,9) =  41,7  y = 14,8 kJ/mol
12. Hằng số cân bằng (Kc ) của một phản ứng kết hợp A (k) + B (k) ⇌ AB (k)
ở 250C là 1,8. 103 L/mol và ở 400C là 3,45.103 L/mol .
a) Giả sử Ho khơng phụ thuộc nhiệt độ, hãy tính Ho và So.
b) Hãy tính các hằng số cân bằng Kp và Kx tại 298,15 K; áp suất toàn phần là 1 atm
Kp(T2 ) H  1 1 
H  1
1 

3, 45.103
  

 a) Với ln
=
=
 ln


3
Kp (T1 )
R  T1 T2 
8,314  298,15 313,15 
1,8.10
Tính được H = 33,67 kJ/mol
Với G = H  T. S =  RTlnK  
 (33,67  103 )  T2. S =  8,314 T2. ln 3,45. 103.
(33, 67.103 )  8,314 313,15 ln 3, 45.103
= 175,25 J/K.mol

 S =
313,15
b) Vì Kp = Kc.(RT)

n

1,8.103
1
với n = 1 nên Kp =
= 0,726 atm .

8,314 298,15

n

Kp = Kx. (P) với n = 1 nên Kx = 0,726  1 = 0,726
13. Mặc dù iod khơng dễ tan trong nước ngun chất, nó có thể hồ tan trong nước có chứa ion I  (dd):
I2 (dd) + I  (dd) ⇌ I 3 (dd)
Hằng số cân bằng của phản ứng này được đo như là một hàm nhiệt độ với các kết quả sau:
Nhiệt độ (0C )
Hằng số cân bằng

15,2
840

Hãy ước lượng Ho của phản ứng này.

25,0
690

34,9
530


 Với ln

Kp(T2 ) H
=
Kp (T1 )
R

1 1
   ; chọn 2 giá trị bất kỳ của K tại 2 nhiệt độ khác nhau.
 T1 T2 

Ví dụ: 15,20C (288,4 K) và 34,90C (308,1 K)
H  1
1 
530

=
 H =  1,72. 104 J =  17,2 kJ

 
840 8,314  288, 4 308,1 
 Li2  4, 73.10 9
7
Kc =
2 =
 8 2 = 1,156. 10 .
 Li  (2, 01.10 )
14. Cho các số liệu sau:
C2H5OH (h)
C2H4 (k)
H2O (h)
0
68,12

168,6

228,59

G
(kJ/mol)
Với ln

298,s

282,0
219,45
188,72
S
(J/mol. K)
Với phản ứng : C2H4 (k) + H2O (h) ⇌ C2H5OH (h)
a) Hỏi ở điều kiện chuẩn và 250C phản ứng xảy ra theo chiều nào?
b) Phản ứng tỏa nhiệt hay thu nhiệt?
0
 a) G 298 =  168,6  [68,2 + (  228,9)] =  8,13 kJ < 0 nên phản ứng theo chiều thuận.
0
298

0

0

0

b) H 298 = G 298 + T. S 298
0

S 298 = 282,0  (188,72 + 219,45) = 126,17 J/ K
0

H 298 =  8,13. 103 + (126,17  298) =  45728,66 J < 0  
 phản ứng tỏa nhiệt.
Câu 15: Trong 1 bình kín dung tích khơng đổi 0,42 lít chứa mêtan và hơi nước. Nung nóng bình sau 1
thời gian để điều chế hỗn hợp H2, CO. Sau đó làm lạnh bình tới 25oC, thấy áp suất bình là 776,7mmHg.
Biết thể tích chất lỏng khơng đáng kể, áp suất hơi nước ở 250C là 23,7 mmHg. Lấy tất cả khí trong bình
đem đốt cháy thấy tỏa 1,138Kcal nhiệt. Biết nhiệt đốt cháy của CO, H2, CH4 tương ứng là H = 24,4 ; - 63,8 ; - 212,8 Kcal/mol. Tính % CH4 bị chuyển hóa?
CH4 + H2O  CO + 3H2
x
x
3x
gọi x là số mol CH4 tham gia phản ứng
P tổng CO, H2, CH4 = 776,7 – 23,7 = 753 mmHg
753
.0,42
PV
760
n=
=
= 0,017 mol
22,4
RT
(25  273)
273

Số mol CH4 còn lại : 0,017 – (x + 3x) = 0,017 – 4x
Số mol CH4 ban đầu : x + 0.017 – 4x= 0,017 – 3x
CO +
H2 +

1
O2
2
1
O2
2

t 0 CO2
t0

H2O

 H1 = - 24,4Kcal/mol
 H2 = - 63,9 Kcal/mol

t0
CH4 + 2O2
CO2 + 2H2O  H3 = - 212,8Kcal/mol
Nhiệt tỏa ra là 1,138 Kcal/mol
x. 24,4 + 3x. 63,8 + (0,017 – 4x) . 212,8 = 1,138
=> x = 0,004
vậy %CH4 đã chuyển hóa là:
x

0,004

%CH4 = 0,017  3 x .100 = 0,017  3.0,004 .100 = 80%
16. Cho: 3As2O3(r) + 3O2(k)  
∆H1 = - 812,11(kJ)
 3As2O5(r )

3As2O3(r) + 2O3(k)  
∆H2 = - 1095,79 (kJ)
 3As2O5(r )
Biết: năng lượng phân li của oxi là 493,71kJ/mol, năng lượng liên kết O−O là 138,07 kJ/mol. Chứng
minh rằng phân tử ozon khơng thể có cấu tạo vịng mà phải có cấu tạo hình chữ V.


O
O

TH1: Nếu ozon có cấu tạo vịng thì khi ngun tử hóa phân tử
đơn, lượng nhiệt cần tiêu thụ là:
∆H3 = 3.138,07 = 414,21 kJ/mol.

O

O3 phải phá vỡ 3 liên kết
O
(1)
O
O

TH2: Nếu ozon có cấu tạo hình chữ V thì khi nguyên tử hóa phân tử O 3 phải phá vỡ 1 liên kết đơn
O−O và 1 liên kết đôi O=O lượng nhiệt cần tiêu thụ là: ∆H4 = 493,71 + 138,07 = 631,78 kJ/mol.
O
O

O

Trong khi đó:

3O2  
∆H
 2O3
∆H = ∆H1 - ∆H2 = -812,11 – (-1095,79) = 283,68 (kJ/mol)
Ta xây dựng được theo sơ đồ sau:

3ΔH+3.ΔHH

3O2

pl(O2)

6O 2ΔH+3.ΔHH

ΔH+3.ΔHH

2O

pl(O3)

Theo sơ đồ trên, ta tính được:
3
-ΔH+3.ΔHH+3.ΔH+3.ΔHH
pl(O2 ) -283,68+3.493,71 = 598,725(kJ/mol) (3)
ΔH+3.ΔHH
=
=
2
pl(O3 )
2

Từ kết quả (1), (2) và (3) rõ ràng ozon có cấu tạo hình chữ V phù hợp hơn về năng lượng so với cấu tạo
vòng.


 H+ (dd) + HCO3- (dd). Biết các thông số nhiệt động
17. Cho phản ứng: CO2 (dd) + H2O (l) 

của các chất ở 298K là
CO2 (dd)
H2O (l)
HCO3- (dd)
H+(dd)
∆G0s (kJ/mol):
-386,2
-237,2
-587,1
0,00
∆H0s (kJ/mol):
-412,9
-285,8
-691,2
0,00
a. Tính hằng số cân bằng K của phản ứng trên ở 298K.
b. Khi phản ứng trên đạt đến trạng thái cân bằng, nếu nhiệt độ của hệ tăng lên nhưng nồng độ của CO2
không đổi thì pH của dung dịch tăng hay giảm? Tại sao?
2.(1,0 điểm)

 H+ (dd) + HCO3- (dd)
a. CO2 (dd) + H2O (l) 
(1)


∆G0pứ = ∆G0s (H+) + ∆G0s (HCO3-)  ∆G0s (CO2)  ∆G0s (H2O)
= 0,0 + (-587,1) + 386,2 + 237,2 = 36,3 kJ
∆G0pứ = RTlnK → lnK = ∆G0pứ/RT = (36,3.103) : (8,314.298) = 14,65
→ k = 10-6,36
b. ∆H0pư = ∆H0s (H+) + ∆H0s (HCO3-)  ∆H0s (CO2)  ∆H0s (H2O)
= 0,0  691,2 + 412,9 + 285,8 = 7,5 kJ (thu nhiệt)
Do ∆H0pư > 0 nên khi nhiệt độ tăng, cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận, pH giảm.
Câu 18. Một phản ứng quan trọng tạo nên “mù” gây ô nhiễm môi trường là:

 O2 (k) + NO2 (k)
O3 (k) + NO (k) 
Kc = 6.1034

6

5

4

3

a) Nếu nồng độ ban đầu là: CO3 10 M, C NO 10 M, C NO2 2,5.10 M, C O2 8, 2.10 M thì
phản ứng sẽ diễn ra theo chiều nào?
b) Trong những ngày nóng nực, khi nhiệt độ tăng thì nồng độ các sản phẩm thay đổi như thế nào?
0

0

0

Cho biết: Hs,O3 (k ) 142,7 kJ / mol; H s,NO(k) 90, 25 kJ / mol; H s,NO2 (k) 33,18 kJ / mol.

CO2 .C NO2

8, 2.10  3.2,5.10 4
2,05.105
6
5
CO3 .C NO
10 .10
Q = 2,05.105 < Kc = 6.1034  Phản ứng sẽ diễn ra theo chiều thuận.
a) Q 




0
0
0
0
b) H p H S,NO2 (k)  H S,O3 (k)  H S,NO(k) 33,18  142,7  90,25  199,77 kJ
 Phản ứng thuận là phản ứng tỏa nhiệt.
 Khi nhiệt độ tăng, cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch  nồng độ các sản phẩm giảm.
Bài 19 Cho phản ứng: C2H6 (k) + 3,5O2 (k)  
(1)
 2CO2 (k) + 3H2O (l)
Dựa vào 2 bảng số liệu sau: a vào 2 bảng số liệu sau: o 2 bảng số liệu sau: ng số liệu sau: liệu sau: u sau:
Chất
C2H6 (k)

O2 (k)
CO2 (k)
H2O (l)
0
-1
- 84,7
0
- 394
- 285,8
ΔH+3.ΔHHs (kJ.mol )

Liên kết
Elk (kJ.mol-1)

C-H
C-C
O=O
C=O
413,82
326,04
493,24
702,24
Nhiệt hóa hơi của nước là 44 kJ.mol-1
hãy tính hiệu ứng nhiệt của phản ứng (1) theo 2 cách.

H-O
459,80

0
0

0
0
ΔH+3.ΔHH0p = 2 ΔH+3.ΔHHs(CO
+ 3 ΔH+3.ΔHHs(H 2O,l) – ΔH+3.ΔHHs(C2H6 ,k) – 3,5 ΔH+3.ΔHHs(O2 ,k)
2 ,k)

ΔH+3.ΔHH0p = 2(–394) + 3(–285,8) – (–84,7) – 3,5.0 = –1560,7 (kJ)
0
Mặt khác: ΔH+3.ΔHH p = 6EC-H + EC-C + 3,5EO=O – 4EC=O – 6 EO-H – 3 ΔH+3.ΔHH hh

ΔH+3.ΔHH0p = 6(413,82) + 326,04 + 3,5(493,24) – 4(702,24) – 6(459,8) – 3(44) = –1164,46 (kJ)