Giải 1 số bài tập Hóa Lý Bách Khoa

● Bài 1 trang 28 | GIÁO TRÌNH: NHIỆT ĐỘNG, ĐÀO VĂN LƯƠNG
Đề bài:
Một khí nổ chứa trong một xylanh có piston nặng 5kg (m = 5kg). Sau tiếng nổ, piston nâng lên
1,2m (L = 1,2m) và nhiệt phát ra là 80cal (Q = -80cal) . Tính biến thiên nội năng của khí.
Giải:
A = F.L = mg.L = 5,12. 9,8. 0,239 (đổi jun  cal) = 14,04
ΔU = Q – A = – 80 – 14,04 = –94,04cal.
● Bài 2 trang 28 | GIÁO TRÌNH: NHIỆT ĐỘNG, ĐÀO VĂN LƯƠNG
Đề bài:
Cho 450g (m = 450g) hơi nước ngưng tụ ở 100oC (T = 100oC = 373oK) dưới áp suất 1atm. Nhiệt
hóa hơi của nước ở nhiệt độ này là 539 cal/g (Qhho = 539 cal/g). Tính công A, nhiệt Q và biến thiên
nội năng ΔU của quá trình.
Giải:
Hơi nước (khí) ngưng tụ thành hơi nước (lỏng). Các phân tử nước kết hợp lại với nhau, nên Q là Q
sinh nhiệt (dấu âm), thể tích giảm, nên A là A sinh công (dấu âm).
Q = – Qohh .m = 539.450 = – 242550 cal.
A = – nRT = –

. 8,314 . 373 . 0,239 (đổi jun  cal) = – 18529 cal.

ΔU = Q – A = – 242550 + 18529 = – 224021 cal.
● Bài 3 trang 28 | GIÁO TRÌNH: NHIỆT ĐỘNG, ĐÀO VĂN LƯƠNG
Đề bài:
Tính QP và QV ở 25oC của các phản ứng
a) CH4(k) + 2 O2(k)  CO2(k) + 2 H2
b) C (grafit) + CO2(k)  2CO(k).
Giải:
Tra bảng các giá trị Ho
QP = ΔH
QV = ΔH - ΔnRT
● Bài 6 trang 29 | GIÁO TRÌNH: NHIỆT ĐỘNG, ĐÀO VĂN LƯƠNG

Đề bài:
Tính nhiệt đạt được của phản ứng nhiệt nhôm:
Fe2O3 + 2Al  2Fe + Al2O3
Nếu xem nhiệt tổn thất là 50%. Nhiệt dung riêng của Fe và Al2O3 tương ứng là 0,16 và 0,20 cal.g1 -1
.K ;nhiệt độ ban đầu là 25oC.
Giải:
Ta có công thức liên hệ giữa CP và ΔT.
Do lượng nhiệt tổn thất 50%, nên công thức biến đổi thành. Dấu trừ do


Tra bảng các giá trị nhiệt tạo thành:
Ta tính được:
Và
Suy ra:

và

.
—

=
+

.

(

)

(

)

o

Do đó, T = 2668 C
● Bài 1 trang 65 | GIÁO TRÌNH: NHIỆT ĐỘNG, ĐÀO VĂN LƯƠNG
Đề bài:
Tính biến thiên entropy khi đun nóng thuận nghịch 16 kg (m = 16kg) oxy từ 273oK (T1 = 273oK)
đến 373oK (T2 = 373oK) trong các điều kiện:
a) Đẳng tích
b) Đẳng áp
Giả sử ôxy là khí lý tưởng và có nhiệt dung môi CV = 3/2 R.
Giải:
a)

(

)

b)
(

)
(

)

● Bài 2 trang 65 | GIÁO TRÌNH: NHIỆT ĐỘNG, ĐÀO VĂN LƯƠNG
Đề bài:

Tính biến thiên entropy khi chuyển 100g (m = 100g) nước lỏng từ 273oK (T1 = 273oK) thành hơi ở
390oK (T3 =390oK) dưới áp suất 1 atm. Biết nhiệt hóa hơi riêng (λhóa hơi =539 cal/g) của nước ở
373oK (T2 = 373oK) là 539 cal/g, nhiệt dung riêng của nước lỏng và của hơi nước trong điều kiện
)
)
đẳng áp lần lượt là 1 cal/g.K và 0,5 cal/g.K [CP (
và CP (
]
Giải:
H2 O

ΔS1

Lỏng,
273oK

H2 O

ΔS2

o

Hơi, 373 K

Lỏng,
373oK
ΔS

Ta có, ΔS = ΔS1 + ΔS2 + ΔS3

ΔS3

H2 O

H2 O
Hơi, 390oK


ΔS1 = m.CP (
ΔS3 = m.CP (

)
)

ΔS2 = m.λhóa hơi . = 100. 539.

= 144,5

Do đó, ΔS = ΔS1 + ΔS2 + ΔS3 = 31,21 + 144,5 + 2,23 = 177,9
● Bài 3 trang 65 | GIÁO TRÌNH: NHIỆT ĐỘNG, ĐÀO VĂN LƯƠNG
Đề bài:
Tính biến thiên entropy của quá trình đun nóng đẳng áp 1 mol KBr (n = 1) từ 298oK đến 500oK (T1
= 298oK và T2 = 500oK), biết rằng trong khoảng nhiệt độ đó:
CP (KBr) = 11,56 + 3,32.10-3 T

cal/mol

Giải:
Ở điều kiện đẳng áp, ta có công thức tính biến thiên entropy như sau:
∫

Thay số vào ta được:
∫

(

)

= 6,65 cal/mol.K

● Bài 4 trang 65 | GIÁO TRÌNH: NHIỆT ĐỘNG, ĐÀO VĂN LƯƠNG
Đề bài:
Tính biến thiên entropy

của các phản ứng sau theo Sổ tay Hóa Lý.

a) MgO + H2  Mg + H2O
b) 2SO2 + O2  2SO3
c) C(gr) + CO2  2CO
d) FeO + CO  Fe + CO2
Giải:
Tra bảng các giá trị
a) Tra bảng ta được:
(

{

(
(
(

(

∑

của từng chất, rồi tính

ả)

∑

(

)=

)
)
)
)

Từ đó tính được:

(

)

(

)-

(

)-

● Bài 5 trang 65 | GIÁO TRÌNH: NHIỆT ĐỘNG, ĐÀO VĂN LƯƠNG
Đề bài:
Tính entropy tuyệt đối của Fe(β) ở 755oC, biết:
(Fe, α) = 6,48 cal/mol.K

(

).


CP (Fe, α) = 4,13 + 6,38.10-3 T cal/mol.K
Và ở 755oC, Fe(α) chuyển thành Fe(β) hấp thụ 366 cal/mol.
Giải:
Ta có sơ đồ cho qu trình này như sau:
Fe(α)

Fe(α)

Fe(α)

298oK

755 + 273 oK

755 + 273 oK

λ

Nhiệt độ 755oC = 1028oK
Fe(α, 298)  Fe(β, 1028)
Do đó, =
(

Hay
mà

(

)

)= +

(

(

)

(

)

)=
(

)

)
(

=∫

)=

(

+



∫
Do đó,

(

)

= 16,25 cal/mol.K

0,356 + 16,25 = 16,6 cal/mol.K

● Bài 1 trang 104 | GIÁO TRÌNH: NHIỆT ĐỘNG, ĐÀO VĂN LƯƠNG
Đề bài:
Ở 800oK, hằng số cân bằng của phản ứng sau là 4,12. (KP = 4,12)
CO + H2O  CO2 + H2
Đun hỗn hợp chứa 20% khối lượng CO và 80% H2O đến 800oK. (hỗn hợp ban đầu)
Hãy x c định thành phần của hỗn hợp cân bằng và lượng H2 sinh ra nếu dùng 1 kg nước.

Giải:
Ban đầu: {

(

)

Do phản ứng ở 800oK (hơn 100oC) nên H2O ở thể khí, do đó HSCB là KP = 4,12
Xét Δn = 1 + 1 – 1 – 1 = 0
(

∑

)
CO

Hỗn hợp đầu
Hỗn hợp cân bằng
Do đó:

+

H2 O

8,93

55,56

8,93 - x

55,56 - x



CO2

x

+

H2

x


(

)(

)

Giải x ta được, x = 8,55 mol.
Do đó,
Khối lượng ban đầu, mo = 1000 + 1000/4 = 1250g
(

)

(

)

{
● Bài 2 trang 104 | GIÁO TRÌNH: NHIỆT ĐỘNG, ĐÀO VĂN LƯƠNG
Đề bài:
Hằng số cân bằng của phản ứng 2H  H2 có thể biểu diễn bằng phương trình:
lg KP (atm-1) =
X c định hiệu ứng nhiệt của phản ứng ở 800oK.
Giải:
Từ công thức biến đổi của phương trình Gibbs – Helmholtz, ta được:

hay
[

(

)]

Do đó, thay vào ta được:

Từ đó,
[

]

[

]

● Bài 3 trang 104 | GIÁO TRÌNH: NHIỆT ĐỘNG, ĐÀO VĂN LƯƠNG

Đề bài:
Có thể điều chế Clo bằng phản ứng:
4 HCl (k) + O2  2 H2O (h) + 2 Cl2


X c định hằng số cân bằng KP của phản ứng ở 386oC, biết rằng ở nhiệt độ đó và p suất 1 atm, khi
cho 1 mol HCl tác dụng với 0,48 mol O2 thì khi cân bằng sẽ thu được 0,402 Cl2.
Giải:
Do số mol tạo thành H2O và Cl2 là như nhau, nên ở cân bằng : n(Cl2) = n(H2O) = 0,402 mol.
Do đó, ta có:
4HCl
Hỗn hợp đầu
Hỗn hợp cân bằng

+



O2

1

0,48

1 - 0,804

0,48 – 0,201

2H2O

0,402

+

2Cl2

0,402

Từ đó, ta tính được:
(
∑

) (

)

(1 - 0,804) + (0,48 – 0,201) + 2.0,402 = 1,279 mol.

Δn = 2 + 2 – 4 – 1 = – 1
(

∑

)

(

)

● Bài 4 trang 104 | GIÁO TRÌNH: NHIỆT ĐỘNG, ĐÀO VĂN LƯƠNG

Đề bài:
Cho phản ứng:
C2H4 (k) + H2 (k)  C2H6 (k)
Lập công thức tính số mol của C2H6 trong hỗn hợp cân bằng theo số mol ban đầu của C2H4 là a,
của H2 là b, hằng số cân bằng KP và áp suất cân bằng P.
Giải:
C2H4 (k)
Ban đầu:
Sau khi cân bằng:

b

a-x

b-x

Δn = 1 – 1 – 1 = – 1
(a – x) + (b – x) – x = a + b – x.
(

∑

Lập biểu thức

)

(

)

ta được:
(

Biến đổi biểu thức:

)(

H2 (k)

a

Ta có:

∑

+

)



C2H6 (k)

x


(

)(

)

(

)

(

(

)(

)

(

)
(

(

)
(

)

)(
(

)

)
)

Giải x, ta được:
√

(

)
(

)

● Bài 11 trang 105 | GIÁO TRÌNH: NHIỆT ĐỘNG, ĐÀO VĂN LƯƠNG
Đề bài:
Ở 929oK, áp suất tổng cộng tạo ra do phản ứng nhiệt phân:
2 FeSO4 (r) 

Fe2O3 (r) + SO2 (k) + SO3 (k) là 0,9 atm.

a) Tình hằng số cân bằng KP của phản ứng trên ở 929oK.
b) Tính áp suất tổng cộng khi cân bằng, nếu cho dư FeSO4 vào một bình có chứa sẵn SO2 với áp
suất ban đầu là 0,6 atm ở 929oK.
Giải:
a) Tính hằng số cân bằng KP
∑
mà

nên

Do đó ta có:
2025 atm2
b) Tính lại ∑
Ở cùng điều kiện về nhiệt độ nên
2 FeSO4 (r)
Ban đầu

Lượng dư

Cân bằng
(

không đổi. Ta có sơ đồ sau:


Fe2O3 (r)

+

SO2 (k)

+

SO3 (k)

0,6 atm
0,6 + x

)

Giải x ta được x = 0,24
∑
● Bài 13 trang 105 | GIÁO TRÌNH: NHIỆT ĐỘNG, ĐÀO VĂN LƯƠNG

x


Đề bài:
Áp suất tổng cộng của oxy và thủy ngân khi HgO bị đun nóng đến 380oC và 420oC tương ứng là
141 và 387 mmHg. Xem hiệu ứng nhiệt của phản ứng phân ly:


2 HgO (r)

2 Hg (h) + O2

Trong khoảng nhiệt độ từ 380 đến 430oC là hằng số.
Tính nhiệt độ phân ly của HgO ngoài không khí.
Giải:
Theo phương trình Clausius-Clapeyron, ta có biểu thức sau:
( )
Ta biến đổi được biểu thức sau:
Do đó, {

{
Ở ngoài không khí, P = 760 mmHg :
( )

(

)

Nên T760mmHg = 740oC = 467oC (Khác sách và khác quy ước của sách)
● Bài 1 trang 123 | GIÁO TRÌNH: NHIỆT ĐỘNG, ĐÀO VĂN LƯƠNG
Đề bài:
Tìm số hợp phần, số cấu tử, số pha và độ tự do của hệ sau và nêu ý nghĩa của độ tự do:
a) Hơi rượu nguyên chất,
b) Benzen lỏng nằm cân bằng với hơi của nó.
Giải:
a) Hơi rượu nguyên chất
Hệ gồm 1 cấu tử và 1 pha:
c=k–f+2=1-1+2=2
Như vậy, hệ có bậc tự do là 2, nghĩa là có 2 thông số nhiệt động độc lập là T, P. Hai thông sốn ày
có thể thay đổi tùy ý trong một giới hạn x c định mà hệ vẫn chỉ gồm 1 pha lỏng.
a) Benzen lỏng nằm cân bằng với hơi của nó
Benzen (l)  Benzen (h)
Hệ gồm 1 cấu tử và 2 pha:
c=k–f+2=1-2+2=1
Hệ là nhất biến, nghĩa là trong 2 thông số nhiệt động thì chỉ có 1 thông số được tùy ý thay đổi,
thông số còn lại là phụ thuộc: T = T(P).
● Bài 1 trang 123 | GIÁO TRÌNH: NHIỆT ĐỘNG, ĐÀO VĂN LƯƠNG


Đề bài:
Áp suất hơi bão hòa của axit xyanhydric HCN phụ thuộc vào nhiệt độ theo phương trình:
(

)

X c định nhiệt độ sôi và nhiệt hóa hơi của nó ở điều kiện thường.
Giải:
● Nhiệt độ sôi
Xét ở điều kiện thường, thì

thay vào biểu thức ta được:

● Nhiệt hóa hơi
Từ công thức biến đổi của phương trình Clausius-Clapeyron I, ta được:
(

)

Xét vi phân
(

)

● Bài 2 trang 180 | GIÁO TRÌNH: NHIỆT ĐỘNG, ĐÀO VĂN LƯƠNG
Đề bài:
Ở 25oC, áp suất hơi bão hòa của nước nguyên chất là 23,7 mmHg. Tính áp suất hơi nước trên dung
dịch chưa 10% glyxerin trong nước ở nhiệt độ đó.
Giải:
{

(

)

● Bài 2 trang 180 | GIÁO TRÌNH: NHIỆT ĐỘNG, ĐÀO VĂN LƯƠNG

Đề bài:
Ở 50oC, dung dịch lý tưởng bao gồm 1 mol chất A và 2 mol chất B có áp suất tổng cộng là 250
mmHg. Thêm 1 mol A vào dung dịch trên thì áp suất tổng cộng là 300 mmHg. Hãy x c định áp
suất hơi bão hòa của A và B nguyên chất ở 50oC.
Giải:
Ta có:
∑

{

Từ đó, ta nhận được hệ phương trình:


{

{
● Bài 17 trang 169 | Giáo trình: Điện Hóa Học, Mai Hữu Khiêm
Đề bài:
Viết phương trình phản ứng xảy ra trong c c pin sau (đúng với quy ước ký hiệu pin)
a) Zn | ZnSO4 || CuSO4 | Cu
b) Cu | CuCl2 | AgCl | Ag
c) Pt, H2 | H2SO4 | Hg2SO4 | Hg, Pt
d) Cd | CdSO4 | Hg2SO4 | Hg, Pt
Giải:
a)
Cực âm: Zn - 2e  Zn2+
Cực dương: Cu2+ + 2e  Cu
Phản ứng xảy ra: Zn + Cu2+  Cu + Zn2+
b)
Cực âm: Cu - 2e  Cu2+

Cực dương: AgCl + e  Ag+ + ClPhản ứng xảy ra: Cu + 2AgCl  2Ag + CuCl2
c)
Cực âm: H2 - 2e  2H+
Cực dương: Hg2SO4 + 2e  2Hg + SO4Phản ứng xảy ra: H2 + Hg2SO4  2Hg + H2SO4
d)
Cực âm: Cd - 2e  Cd+
Cực dương: Hg2SO4 + 2e  2Hg + SO4Phản ứng xảy ra: Cd + Hg2SO4  2Hg + CdSO4
● Bài 18 trang 169 | Giáo trình: Điện Hóa Học, Mai Hữu Khiêm
Đề bài:
Lập pin trong đó xảy ra phản sau:
a) Cd + CuSO4  CdSO4 + Cu
b) 2AgBr + H2  2Ag + 3HBr
c) H2 + Cl2  2HCl
d) Zn + 2Fe3+  Zn2+ + 2Fe2+


e) Ag+ + Cl-  AgCl(r)
Giải:
a) Cd | CdSO4 || CuSO4 | Cu
b) Ag, AgBr | HBr | H2 , Pt
c) Pt, H2 | HCl | Cl2, Pt
d) Zn | Zn2+ || Fe3+, Fe2+ | Pt
e) Ag, AgCl | HCl | Cl2, Pt
● Bài 19 trang 169 | Giáo trình: Điện Hóa Học, Mai Hữu Khiêm
Đề bài:
Tính sức điện động của pin:
Zn | Zn2+ (a = 5,11.10-4) || Cd2+ (a = 0,2) | Cd
Giải:
Ta có:
(

Epin = Eo -

(

)

)

(

)

● Bài 1 trang 185 | Giáo trình: Động hóa học & Xúc tác
Đề bài:
Khi nghiên cứu tốc độ thủy phân dung dịch đường sacarose 17% trong dung dịch HCl trong nước
có nồng độ 0,099N ở 35oC ta thu được các số liệu sau:
Thời gian, phút

9,82

59,6

93,18

142,9

294,8

589,4

Sacarose còn lại, %

96,5

80,3

71,0

59,1

32,8

11,1

0

1

2

3

4

5

Tính hằng số tốc độ phản ứng (theo đơn vị giây-1)
Giải:
Giả sử phản ứng ở bậc nhất, khi đó, thành phần sacarose tuân theo quy luật A = Aoe-kt

Nên k = ln(

)

Xét từng cặp thời gian, ta được:
Tại 9,82 phút đến 59,6 phút:
(
(

)
)

(
(

)
)

Tại 59,6 phút đến 93,18 phút:
(
(

)
)

(
(

Tương tự các cặp tiếp theo, ta tính được:

)
)


k3 = 6,141.10-5 giây-1
k4 = 6,311.10-5 giây-1
k5 = 6,219.10-5 giây-1
Do kx thay đổi không nhiều nên chấp nhận phản ứng là bậc 1 theo sacarose, do đó:

● Bài 2 trang 185 | Giáo trình: Động hóa học & Xúc tác
Đề bài:
Methyl Acetate được thủy phân trong dung dịch HCl 1N ở 28oC. Qua từng thời gian lấy các mẫu
từ dung dịch trên với cùng thể tích và định phân bằng dung dịch NaOH. Tình hằng số tốc độ phản
ứng bậc nhất trên cơ sở các số liệu thực nghiệm sau:
Thời gian, giây

339

1242

2745

4546

Thể tích dung dịch NaOH, ml

26,3

27,80

29,8

31,81

1

2

3

4

39,8

Giải:
Theo đề bài, phản ứng ở bậc nhất, khi đó, thành phần Methyl Acetate tuân theo quy luật A = Aoe-kt
)

Nên k = ln(

Mà lượng Methyl Acetate bị thủy phân bởi HCl và được chuẩn độ bằng NaOH. Tại mốc thời gian
lượng mẫu bị thủy phân hoàn toàn và định lại bởi NaOH với V∞ = 39,8. Do đó, hiệu
là
lượng NaOH cần để định phân mẫu ở mỗi mốc thời gian.
Khi ấy ta có biểu thức tính k ở thời điểm 1 và 2 như sau:
(

) (

)

(

) (

)

Tương tự với các cặp khác:
k2 = 1,247.10-4 giây-1
k3 = 1,247.10-4 giây-1
Do đó:

● Bài 10 trang 187 | Giáo trình: Động hóa học & Xúc tác
Đề bài:
Nếu phản ứng bậc nhất có năng lượng hoạt hóa 25.000 cal/mol và trong phương trình k=ko.e-E/RT
có ko = 5.1013 giây-1 thì ở nhiệt độ nào chu kỳ bán hủy của phản ứng này sẽ bằng.
a) 1 phút
b) 30 ngày.


Giải:
Ta có, T1/2 =

( )

( )

nên

Biến đổi ta được:

( )

(

)

a) Thay T1/2 = 1 phút = 60s
(

( )

)

(

)

(

( )

)

b) Thay T1/2 = 30 ngày = 30.24.3600 = 2,592.106s

(

( )

)

(

)

(

( )

)