Giải bài tập trang 33 Chuyên đề Hóa 10 Bài 4 - Cánh diều

Giải bài tập trang 33 Chuyên đề Hóa 10 - Cánh diều

Bài tập 4 trang 33 Chuyên đề Hóa 10: Cho phản ứng:

ZnCO₃(s) →ZnO(s) + CO₂(g)

Ở điều kiện chuẩn, phản ứng có tự xảy ra tại các nhiệt độ sau hay không?

a) 25^oC

b) 500^oC.

Biết rằng: ${\Delta }_r{H}_{298}^0$= 710 kJ, ${\Delta }_r{S}_{298}^0$= 174,8 J K^-1. Giải sử biến thiên enthalpy và biến thiên entropy của phản ứng không phụ thuộc vào nhiệt độ.

Trả lời:

a) Ở 25^oCtức 298 K

${\Delta }_r{G}_{298}^0$= ${\Delta }_r{H}_{298}^0$- 298. ${\Delta }_r{S}_{298}^0$= 710.10³ – 298.174,8 = 657909,6 J > 0

⇒ Phản ứng không tự xảy ra ở 25^oC.

b) Ở 500^oC tức(500 + 273) K = 773 K

${\Delta }_r{G}_{298}^0$= ${\Delta }_r{H}_{298}^0$- 773. ${\Delta }_r{S}_{298}^0$= 710.10³ – 773.174,8 = 574879,6 > 0

⇒ Phản ứng không tự xảy ra ở 500^oC

Bài tập 5 trang 33 Chuyên đề Hóa 10: Hãy xác định nhiệt độ thấp nhất để phản ứng nhiệt phân NaHCO₃ dưới đây diễn ra:

2NaHCO₃(s) → Na₂CO₃(s) + H₂O(l) + CO₂(g)

Biết rằng: ${\Delta }_r{H}_{298}^0$= 9,16 kJ, ${\Delta }_r{S}_{298}^0$được tính theo số liệu cho trong Phụ lục 1. Giả sử biến thiên enthapy và biến thiên entropy của phản ứng không phụ thuộc vào nhiệt độ.

Trả lời:

${\Delta }_r{S}_{298}^0$= $S_{298}^0$(Na₂CO₃(s)) + $S_{298}^0$(H₂O(l)) + $S_{298}^0$(CO₂(g)) - 2.$S_{298}^0$(NaHCO₃(s))

${\Delta }_r{S}_{298}^0$= 135,0 + 70,0 + 213,8 – 2.101,7 = 215,4 J K^-1

Để phản ứng diễn ra cần có

${\Delta }_r{G}_T^0$= ${\Delta }_r{H}_{298}^0$- T. ${\Delta }_r{S}_{298}^0$< 0

⇔ 9,16.10³ – T.215,4 < 0

⇔ T > 42,53 K hay T > -230,47^oC

Bài tập 6* trang 33 Chuyên đề Hóa 10: Ở điều kiện thường (coi là 25^oC, 1 bar), có tự xảy ra quá trình sắt bị biến đổi thành Fe₂O₃(s) (có trong thành phần gỉ sắt) được không?

Trả lời:

4Fe(s) + 3O₂(g) → 2Fe₂O₃(s)

${\Delta }_r{H}_{298}^0$= 2.${\Delta }_f{H}_{298}^0$(Fe₂O₃(s)) - 3. ${\Delta }_f{H}_{298}^0$(O₂(g)) – 4. ${\Delta }_f{H}_{298}^0$(Fe(s))

${\Delta }_r{H}_{298}^0$= 2.(-824,2) – 3.0 – 4.0 = -1648,4 kJ

${\Delta }_r{S}_{298}^0$= 2. $S_{298}^0$(Fe₂O₃(s)) - 3.$S_{298}^0$(O₂(g)) – 4. $S_{298}^0$(Fe(s))

${\Delta }_r{S}_{298}^0$= 2.87,4 – 3.205,2 – 4.27,3 = -550 J K^-1

${\Delta }_r{G}_{298}^0$= ${\Delta }_r{H}_{298}^0$- T. ${\Delta }_r{S}_{298}^0$= -1648,4.10³ – 298.(-550) = -1484500 J < 0

⇒ Ở điều kiện thường có thể tự xảy ra quá trình sắt bị biến đổi thành Fe₂O₃(s)

Bài tập 7* trang 33 Chuyên đề Hóa 10: Để dự đoán khả năng tự xảy ra phản ứng cần sử dụng ${\Delta }_r{H}_0^{}$và ${\Delta }_r{G}_0^{}$. Giải thích.

Trả lời:

Tại một nhiệt độ T:

∆_rG⁰ = ∆_rH⁰ - T∆S⁰

Biến thiên năng lượng tự do Gibbs, ∆_rG⁰ là tiêu chuẩn để đánh giá khả năng tự diễn biến của quá trình hoặc phản ứng hóa học ở nhiệt độ T và các yếu tố khác ở điều kiện chuẩn.

Vậy để dự đoán khả năng tự xảy ra phản ứng cần sử dụng ${\Delta }_r{H}_0^{}$và ${\Delta }_r{G}_0^{}$.