Trong phòng thí nghiệm, hydrochloric acid đặc có thể được dùng để điều chế khí chlorine theo hai phản ứng sau

Giải sách bài tập Hóa học lớp 10 Bài 18: Hydrogen halide và hydrohalic acid

Bài 18.17 trang 66 SBT Hóa học 10: Trong phòng thí nghiệm, hydrochloric acid đặc có thể được dùng để điều chế khí chlorine theo hai phản ứng sau:

16HCl(aq) + 2KMnO₄(s) → 2MnCl₂(aq) + 2KCl(aq) + 8H₂O(l) + 5Cl₂(g)                (1)

4HCl(aq) + MnO₂(s) → MnCl₂(aq) + 2H₂O(l) + Cl₂(g)                                    (2)

Cho bảng giá trị enthalpy tạo thành chuẩn (kJ mol^-1) của các chất như dưới đây:

HCl(aq)	KMnO4(s)	MnO2(s)	MnCl2(aq)	KCl(aq)	H2O(l)
-167	-837	-520	-555	-419	-285

a) Hãy tính biến thiên enthalpy chuẩn của mỗi phản ứng.

b) Thực tế, không cần đun nóng, hai phản ứng trên vẫn diễn ra ở nhiệt độ phòng. Vậy phản ứng trên đã có thể thu nhiệt từ đâu?

Lời giải:

a) 16HCl(aq) + 2KMnO₄(s) → 2MnCl₂(aq) + 2KCl(aq) + 8H₂O(l) + 5Cl₂(g) (1)

$\begin{array}{l}{\mathrm{\Delta }}_{\mathrm{r}}{\mathrm{H}}_{298}^0=2\times {\mathrm{\Delta }}_{\mathrm{f}}{\mathrm{H}}_{298}^0\left({\mathrm{MnCl}}_2\right(\mathrm{aq}\left)\right)+2\times {\mathrm{\Delta }}_{\mathrm{f}}{\mathrm{H}}_{298}^0\left(\mathrm{KCl}\right(\mathrm{aq}\left)\right)+8\times {\mathrm{\Delta }}_{\mathrm{f}}{\mathrm{H}}_{298}^0\left({\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\right(\mathrm{l}\left)\right)+5\times {\mathrm{\Delta }}_{\mathrm{f}}{\mathrm{H}}_{298}^0\left({\mathrm{Cl}}_2\right(\mathrm{g}\left)\right)\\ -16\times {\mathrm{\Delta }}_{\mathrm{f}}{\mathrm{H}}_{298}^0\left(\mathrm{HCl}\right(\mathrm{aq}\left)\right)-2\times {\mathrm{\Delta }}_{\mathrm{f}}{\mathrm{H}}_{298}^0\left({\mathrm{KMnO}}_4\right(\mathrm{s}\left)\right)\end{array}$

= 2 × (-555) + 2 × (-419) + 8 × (-285) + 5 × 0 – 16 × (-167) – 2 × (-837) = 118 (kJ)

4HCl(aq) + MnO₂(s) → MnCl₂(aq) + 2H₂O(l) + Cl₂(g)     (2)$\begin{array}{l}{\mathrm{\Delta }}_{\mathrm{r}}{\mathrm{H}}_{298}^0={\mathrm{\Delta }}_{\mathrm{f}}{\mathrm{H}}_{298}^0\left({\mathrm{MnCl}}_2\right(\mathrm{aq}\left)\right)+2\times {\mathrm{\Delta }}_{\mathrm{f}}{\mathrm{H}}_{298}^0\left({\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\right(\mathrm{l}\left)\right)+{\mathrm{\Delta }}_{\mathrm{f}}{\mathrm{H}}_{298}^0\left({\mathrm{Cl}}_2\right(\mathrm{g}\left)\right)-4\times {\mathrm{\Delta }}_{\mathrm{f}}{\mathrm{H}}_{298}^0\left(\mathrm{HCl}\right(\mathrm{aq}\left)\right)\\ -{\mathrm{\Delta }}_{\mathrm{f}}{\mathrm{H}}_{298}^0\left({\mathrm{MnO}}_2\right(\mathrm{s}\left)\right)\end{array}$

= (-555) + 2 × (-285) + 0 – 4 × (-167) – ( -520) = 63(kJ).

b) Thực tế, không cần đun nóng, hai phản ứng trên vẫn diễn ra ở nhiệt độ phòng do các phản ứng này thu nhiệt từ môi trường.