BÀI TẬP CƠ SỞ LÍ THUYẾT CÁC QUÁ TRÌNH HÓA HỌC - VŨ ĐĂNG ĐỘ (TÁI BẢN LẦN THỨ TÁM) (TT TT-TV - ĐHQGHN)

CƠ SỞ LÍ THUYẾT CÁC QUÁ TRÌNH HÓA HỌC

vectorstock.com/8518105

Ths Nguyễn Thanh Tú eBook Collection

BÀI TẬP CƠ SỞ LÍ THUYẾT CÁC QUÁ TRÌNH HÓA HỌC - VŨ ĐĂNG ĐỘ (TÁI BẢN LẦN THỨ TÁM) (TT TT-TV - ĐHQGHN) WORD VERSION | 2021 EDITION ORDER NOW / CHUYỂN GIAO QUA EMAIL TAILIEUCHUANTHAMKHAO@GMAIL.COM

Tài liệu chuẩn tham khảo Phát triển kênh bởi Ths Nguyễn Thanh Tú Đơn vị tài trợ / phát hành / chia sẻ học thuật : Nguyen Thanh Tu Group Hỗ trợ trực tuyến Fb www.facebook.com/DayKemQuyNhon Mobi/Zalo 0905779594

v ũ ĐÁNG Đ ộ (Chủ biên) TRỊNH NGỌC CHÂU - NGUYỄN VĂN NỘI

ĐHQGHN

£ 3 NHÀ XUẤT BÀN GIÁO DỤC VIỆT NAM

vũ ĐĂNG Đ ộ (Chủ biên) TRỊNH NGỌC CHÂU - NGUYÊN VĂN NỘI •

•

•

BÀI TẬP cơ sở LÍ THUYẾT CÁC QUÁ TRÌNH HÓA HỌC { T á i

b ả n

là n

t h ứ

t á m )

NHÀ XUẤT BẢN GIÁO DỤC VIỆT NAM

LỜI NỐI ĐẦU Đ áp ứng yêu cầu của sinh viên và đỏng đảo bạn dùng s á c h Cơ s ỏ lí t h u y ế t c á c q u á trin h h o á h ọ c (xuất bản năm 1994, tái bản lần thứ ba năm 2002) chúng tôi viết cuốn Bài tậ p c ơ s ở lí t h u y ế t c á c q u á trìn h h o á h ọ c .

Trong cuốn sá c h này có tất c ả cá c bài tập đã cho trong giáo trình lí thuyết, ngoài ra chúng tôi còn bổ sung thêm một số bài tập mới với m ức độ phức tạp khác nhau.

Cuốn sá c h gốm hai phần : P h ần một : Càu hỏi và bài tập ; P hẩn hai : Đ áp số và lời giải. Trong phần hai chúng tôi cho tất cả c á c bài giải m ẫu. Đối với những bài có cá ch giải tương tự như c á c Lài đã giải ch ú n g tỏi chỉ cho đáp số. l.ời giải cho cá c chương 1, 2, 3 do TS. Nguyễn Văn Nội viết, còn lời giải cho cá c chương 4, 5, 6 do TS. Trịnh Ngọc C hâu viết.

Việc tá c h riêng hai phần Bài tập và Lời giải có chủ đích đ ể sinh viên tự mình tìm cách giải trước khi xem lời giải, thúc đẩy sinh viên c h ủ động trong học tập, không tiếp xúc sớm với lời giải có sẵn.

C húng tôi rất mong nhận được nhiều ý kiến đóng góp, phê bình c ù a c á c đóng nghiệp, sinh viên và cá c bạn dùng sách.

CÁC TÁC G!Ả

3

PHẦN MỘT. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP

Chương ỉ. ị

MỘT SÔ VẤN ĐỄ C ơ SỞ CỦA HOẤ HỌC 1

.

6 ,2 0 g

một hợp chất được dốt cháy trong dòng khí clo, sản phẩm

thu được gồm: 21,9g HC1; 3 0 ,8g CC14; 10,3g SC12. Biết rằng hợp chất chi chứa c , H, s. X ác định công thức đơn giàn nhất của hợp chất đó.

2.

Khi đun nóng 0,435g M n 0 2 người ta thấy có oxi thoát ra và tạo thành 0,382g một oxit m ới. Xác định công thức cùa oxit này.

Viết phương trình cùa phản ứng đã xảy ra. »

3.

1,00 g oxit uran tác dụ n g với fio tạo thành l,2 5 4 g UF 6 và giải phóng ra oxi. Xác định công thức phân tử cùa oxit và viết phương trình cùa phản ứng đã xảy ra.

4.

0,222g florua của nguyên tô' đất hiếm X phản ứng với oxi tạo thành 0,189g x 20 3. Xác định khối lượng nguyên tử của X. Đó là nguyên tử của nguyên tô' nào ?

5

5.

Xác định công thức phân tử của một hiđrocabon khí, biết rãng dể đốt 1 thể tích khí này phải dùng dến 5 thể tích khí oxi, và khi đốt một thể tích khí này bàng clo (sản phẩm là cacbon và HC1) thì phải dùng 4 thể tích khí clo. Các thể tích được đo ờ cùng nhiệt độ và áp suất.

6.

Cho 4,2g sắt vào 60ml dung dịch HC1 9,5M . X ác định thể tích của khí thoát ra ờ 3 0 ° c nếu áp suất lúc đó là 10o 657,9 Pa.

7.

Một chất khí không chứa oxi được đốt bằng ơxi. Khi đó tạo thành 2,2g C 0 2 ; 2,25g H 20 và 1,26/ N 0 2. T hể tích khí dược đo ờ 2 5 ° c và 97 992 Pa. Xác định cỏng thức đơn giản nhất của chất khí đó.

8.

Một hỗn hợp gồm lOOg nguyên tố X (khối lượng nguyên từ 60) và lOOg nguyên tô' Y (khối lượng nguyên tử 90) được dun nóng cho đến khi tạo thành hợp chất X Y 2 và một trong hai nguyên tô' đã phản ứng hoàn toàn. Tính lương X Y 2 được tạo thành và khối lượng nguyên tô' còn lại trong phản ứng.

9.

Trong quá trình luyện kim để điều ch ế kẽm , quặng kẽm suníua ZnS được nung trong không khí để chuyển thành kẽm oxit ZnO, sau đó người ta khử ZnO bằng than cốc để thu kẽm kim loại.

Tính lượng kẽm có độ tinh khiết 99,5% thu được từ

1

tấn quặng

chứa 75,0 % ZnS. 10. Để điều c h ế iot từ natri iodat và lưu huỳnh người ta sử dụng các

phản ứng sau:

s + O2 —►SO2 SO 2 + H 2 O —► H 2 SO 3 N a l ơ 3 + H 2 S 0 3 -> I 2 + H 2 S 0 4 + N a 2 S 0 4 + H 20

6

X ác dinh lượng iot có thể thu dược khi dùng 1 kg lưu huỳiìh, nếu hiệu suất phàn ứng là 90% .

11. Điển vào các chỏ trống trong sơ đổ các phản ứng sau: 2A1 (Tinh thể) + 6 HBr (Khí) mol

+ ?

2.27g

+ ?

2

= Al 2 Br6 (Tinh thể) + 3H 2 (Khí) =

?

54 đơn vị nguyên tử"+ ?

2.6,023.1023 nguyên tử + ?

9

+ •

?

+

?

+

9

+

12. M ột nhà hoá học đã xác định khối lượng phân từ và thành phần của 4 hợp chất khí bậc hai cùa nguyên tô' X. Ông đã ghi các dữ kiện phân tích vào các tờ giấy riêng, nhưng do sơ suất không ghi rõ tờ nào thuộc hợp chất nào. Các khối lượng phân tử xác định được là 20, 54, 6 8 và 71. Các dữ kiện phân tích là 29,6% o , 19,6% N, 16,1% B và 5% H. Trên cơ sở các dữ kiện này hãy xác định xem X là nguyên tô' nào ?

13. Nhiêt đốt cháy cùa CH 4 và C 2 HỘ tương ứng bằng 890,35 kJ/mol và 1559,88 kJ/mol. Trong kĩ thuật phẩm chất của một nhiên liệu được đánh giá bằng lượng nhiệt giải phóng bời

1

dơn vị khối lượng hỗn

hợp cháy. Như vậy, chất nào sẽ là nhiên liệu tốt hơn k h i : a) Oxi được lấy từ môi trường bên n g o à i ; b) Oxi được dự trữ cùng chất cháy (ví dụ trong tên lửa) ?

14. Điền các sô' liệu vào chỗ trông : 1,12/ CH 4 cháy trong ... I oxi, tạo thành ... g cacbonđioxit. Trong 1,12/ CH 4 chứa ... mol CH4> và từ đó có thể thu được ... nguyên tử cacbon. Các thể tích đo ở điéu kiện tiêu chuẩn.

7

15. a )‘ở nhiệt độ và áp suất như nhau 2g hiđro hay 14g nitơ cỏ [hể tích lớn hơn ? b) Ở cùng áp suất và cùng thể tích 4g oxi hay 4g C 0 2 có nhiệt độ cao hơn ? c) Người t a f h o một thể tích xác định khí oxi di qua rượu, sau dó đo thể tích ờ nhiệt độ và áp suất không đổi. Thé tích đo được sẽ lớn hơn, bàng hay bé hơn thể tích oxi ban đầu ? Tại sao ?

16. Sự thay đổi áp suất khí quyển theo độ cao được biểu diễn theo công thức : ,

p

-g M h

p0

RT

III — =

Với P0 - áp suất khí quyển trên mặt đất (h = 0) p - áp suất ờ dộ cao h g - gia tốc trọng trường M - khối lượng phân tử trung bình của không khí (M = 29) R - Hằng số khí T - Nhiột độ tuyệt đối Tính áp suất khí quyển ở 300K, ở độ cao 6000 m.

17. Một hợp chất khí chứa cacbon, hidro và clo. Người ta đo sự thay đổi khối lượng riêng của nó theo áp suất ở 27°c và thu được kết quả sau : Áp suất p (atm) Khối lượng riêng d (g//)

1,0 2,1043

0,5 1,0382

0,25 0,5154

Xác định khối lượng phân tử và cổng thức phân tử cùa hợp chất khí.

8

1K. Từ các dữ kiện sau hãy xác định khối lượng nguyên tử cùa các nguyên tô' khi biết khối lượng nguyên tử H bàng 1. Khôi lượng riông được đo ờ T = 273K

a)

b)

c)

Khí

p, atm

d ,g /l

H xBr

1 ,0 0 0

3,6444

0,6667

2,4200

0,3333

1,2074

0,2500

0,1893

0,5000

0,35808

0,7500

0,53745

1 ,0 0 0 0

0,71707

p, m m Hg

d . g /1

253,3

0,41667

506,7

0,83348

760,0

1,25036

C H X:

N x:

19. Trung bình một ngày một người sử dụng 17kg không khí để thờ.

K hông khí dùng để thờ có chứa \% C 0 2. Giả sử trong hệ thống khỏi phục không khí của m ột tàu vũ trụ người ta dùng phản ứng : C 0 2 (k) + 2 K 0 2 (r) = K 2 C 0 3 (r) + - 0

2 (k)

Tính lượng K 0 2 phải m ang trên tàu cho một chuyến bay 10

ngày.

9

20. Xác định đương lượng của kim loại và cùa lưu huỳnh nếu 3,24g kim loại tạo thành 3,48g oxit và 3,72g sunfua. Biết dương lượng cùa oxi bằng

8.

21. Asen tạo thành hai oxit, trong đó một oxit chứa 65,2% As, oxit thứ hai chứa 75% As. Biết đương lượng của oxi bàng

8

. Xác dinh

đương lượng của asen trong các oxit.

22. Một loại khí tự nhiẻn chứa: 84% CH4, 10% C 2 H6, 3% C3Hg và 3% N 2 (tính theo thể tích). Nếu sử dụng các phản ứng chuyển hoá có xúc tác thì có thể chuyển toàn bộ lượng cacbon trong đó thành butađien với hiệu suất 100%. Hãy xác dịnh lượng butađien thu được từ lOOg khí tự nhiên nói trên.

23. Một bình có thể tích 15 lít chứa 5,65g N 2 được nối với một bình có thể tích

6

lít chứa 5,00g 0 2. Sau đó van nối hai bình được mờ

để các khí được trộn lẫn vào nhau. Hãy xác định áp suất riông cùa mỗi một khí và áp suất tổng cộng ờ 27°c.

24. Sau khi cho 1 l,2g cacbon phản ứng hết với lượng oxi có thể tích 21,21 ờ 18°c và 0,987 atm để tạo thành hỗn hợp c o và C 0 2.

Người ta dẫn các khí tạo thành vào một bình chứa 3 lít dung dịch N aO H 2,50M. Hãy xác dịnh lượng NaOH không được chuyển hoá thành N a 2 C 0 3 và nồng độ dung dịch NaOH sau phản ứng.

Chú ý : Khí c o không phản ứng với NaOH ờ các điểu kiện nêu trên.

25. Người ta đưa 0,750g axit benzoic (rắn) vào một bình dung tích 0,500 lít chứa oxi ờ áp suất 10 atm và nhiệt độ 25°c. Do có dư oxi mà axit benzoic đươc đốt cháy hoàn toàn thành C 0 2 và nước.

10

Hãy xác định nồng dộ phần mol cùa C 0 2 và hơi nước trong hỗn hợp khí tạo thành sau khi để nguội đến nhiệt độ ban đáu là 25°c.

Cho biết :

+ Á p suất hơi nước ờ 25°c là 3173 Pa. + Bỏ qua thể tích chiếm chổ bời các chất khổng phải

là chất khí và độ tan cùa C 0 2 trong nước.

26. Một hệ thống thiết bị phản ứng gồm hai hình ghép nối tiếp. Bình 1

có thể tích 2,125 lít chứa S 0 2 ờ áp suất 0,750 atm, bình 2 có

thể tích 1,500 lít chứa 0

2

ờ áp suất 0,500 atm. c ả hai khí đểu

ờ nhiệt độ 80°c. Tiếp đó người ta m ờ khoá dê thông 2 bình với nhau. a)

Xác dịnh nồng độ phần mol cùa S 0 2 trong hỗn hợp, áp suất tổng và áp suất riêng cùa các khí trong hỗn hợp khi giả thiết rằng chưa xảy ra phàn ứng giữa S 0 2 và 0 2.

b) Dẫn hỗn hợp khí vào xúc tác để xảy ra phản ứng tạo thành S 0 3, sau đ ó hổn hợp

phản ứng được dẫn quay trờ lại hộ

thống hai bình nói trên. Hãy xác định nồng độ phần mol cùa các khí tro n g hỗn hợp và áp suất tổng nếu phản ứng giữa S 0 2 và

0 2

được xem là hoàn toàn.

11

C h ư ơ n g 2.

CHIỂU HƯỞNG VÀ m ứ c Độ DIỄN BIÊN CỦA CÁC QUÁ TRÌNH HOÁ HỌC.

c a SỞ CỦA NHIỆT ĐỘNG HỌC HOÁ HỌC. ■

1.

■

■

•

3 g cacbon dược đốt cháy thành C 0 2 trong một nhiệt lượng kế bàn g đồng. Khối lượng cùa nhiệt lượng kế là 1500g và khôi lượng nước trong nhiệt lượng kế là 2000g. Nhiệt độ ban đắu là

20°c,

còn nhiệt

độ cuối

cùng là 31,3°c. Tính thiêu nhiêt của

cacbo n (bằng J/g), biết nhiệt dung riêng của đồng là 0,389J/g.K , củ a nước là 4,184J/g.K .

2.

M ột nổi hơi bằng thép có khối lượng là 900kg. Nồi hơi chứa 40 0 k g nước. G iả sử hiệu suất sử dụng nhiêt cùa nồi hơi là 70%.

C ần bao nhiêu nhiệt lượng để nâng nhiệt dộ cùa nồi hơi từ 10°c lên 100°c nếu nhiệt dung cùa thép là 0,46 kJ/kg.K ?

3.

12

Đ ối với phản ứng :

M g C Ü 1(r) = M gO (r) + C 0 2(k)

AH° = 108,784kJ/m ol

Thể tích mol củ a M g C 0 3 là 0,028/ và củ a M gO là 0,011/. Hãy xác dịnh AU của phản ứng.

4.

Tính AH của phản ứng :

*-(gr) + ^ 2 ® ( k )

= ^ 2 (k) + C O ( k )

Từ các phản ứng sau : *

c (gr)+ - ° 2 (k) = C 0 (k)

H2

+ I 0 2(k) = H 2 0 (k)

AH = - 1 10,50 kJ/m ol

AH = - 2 4 1 , 8 4 kJ/m ol

2

5.

Khi trung hoà

1

mol axit mạnh bằng bazơ m ạn h trong dung dịch

loãng, AH = -5 7 ,3 2

kJ. Entanpi tạo thành nước lỏng là

-285,81 kJ/mol, entanpi tạo thành J í +.aq bằng 0,00kJ/m ol. Xác định entanpi tạo thành OH .aq.

6

.

Khi 1 mol nước hoá hơi ở điểm sôi, ờ áp suất cô' định là 101325 Pa, nó hấp thụ m ột lượng nhiệt là 40,58kJ. Sự thay đổi thể tích khi chuyển từ thể lỏng sang thể hơi sinh ra m ột công. a) Nếu thể tích moi của nước lỏng là 0 ,0 1 9 / ờ 373K và nếu

hơi

nước là m ột khí lí tưởng thì công sinh ra là bao nhiêu ? b) Tính AU và AH cùa quá trình chuyển hoá này.

7.

a) Khi 1 mol rượu metylic cháy ờ 298K và ờ thể tích cô'định theo phản ứng :

13

c h 3o h (/) + 2 o 2(k) -

c o 2(k) + 2H2ö (/)

2

giải phóng ra một lượng nhiệt là 726,55kJ. Tính AH cùa phản ứng. b) Biết sinh nhiệt tiêu chuẩn của

1^ 0 (1)

và C 0 2(k) tương ứng

bằng -2 8 5 ,8 5 kJ/mol và -3 9 3 ,5 1 kJ/m ol. Tính sinh nhiệt tiêu chuẩn cùa C H 3 O H (|). c) Nhiệt bay hơi cùa C H 3 O H (Ị) là 34,89 kJ/mol. Tính sinh nhiệt tiêu chuẩn của C H 3 0 H (k).

8

.

Khi trung hoà 1 mol HCN bằng kiềm m ạnh theo phản ứng : H CNdd + O f T dd =

H 20 + CN~dd

người ta thấy giải phóng 12,13 kJ nhiệt. Tính AH cùa phản ứng điện li HCN : H C N dd = 9.

Tính sinh nhiệt chuẩn cùa A s 2 0

3

oxit tinh thể, cho b i ế t :

a) As20 3(r) + 3H20 (1) = 2 H3As0 3 (d(J)

AHị = 31,59 kJ/mol

b) AsCl3(r) + 3H20 (1) = H ,A s03(dd) + 3HCl(dd)

AH2 = 73,55 kJ/mol

c) As(r) + l a 2

_ AsCl3(r)

AH3 = -298,70 kJ/mol

d) HCl(k) + aq =

AH4 = -72,43 kJ/mol

e) - H 2(k) + - C12(k) = HCl(k)

AH5 = -93,05kJ/mol

Haoo+ 1 0 2(|C)= H20(l)

AH6 = -285,77U/mol

2

2

2

14

H +dt) + CN~dd

10. C h o : 3A s20 3(r) + 3O2(Ị0 = 3A s20 , (r)

AH| = -812,11 kJ

3A s 2 0 3(r) + 2 0 3(k) = 3A s 2 0 5(r)

AH 2 = -1 0 9 5 ,7 9 kJ

Biết năng lượng phân li cùa oxi là 493,71 kJ/mol, nâng lượng của liên kết 0 - 0 là 138,07 kJ/m ol. Chứng minh rằng phân tử ozon không thể cấu tạo vòng m à phải có cấu tạo hình chữ V. \ 1. Cho :

- Nhiệt phân li của hiđro là 435,14 kJ/mol - Nhiệt phân li cùa oxi là 493,71 kJ/mol - Sinh nhiệt của nước lỏng là -2 8 5 ,7 7 kJ/mol - Nhiột bay hơi cùa nước là 43,93 kJ/mol Xác định năng lượng liên kết O - H trong phân từ nước.

12. Tính hiệu ứng nhiệt của phản ứng : C 2 H 4(k) + H 2(k) = C 2H 6(k)

Cho biết: E (H -H ) = 435 ,14 kJ/m ol E(C=C) = 615,05 kJ/m ol E (C -C ) = 347,27 kJ/m ol E (C -H ) = 414,22 kJ/mol Ị^Ì3.) Tính năng lượng m ạng lưới tinh thể cùa BaCl2, từ hai loại dữ kiện sau:

15

- Sinh nhiệt của BaCl 2 tinh thể :

-860,23kJ/m ol

- Nhiệt phân li cùa clo :

238,49kJ/mol

- Nhiệt thảng hoa cùa Ba kim loại :

192,46kJ/mol

- T hế ion hoá thứ nhất cùa Ba :

501,24 kJ/mol

- T hế ion hoá thứ hai của Ba :

962,32kJ/mol

- Ái lực với electron cửa clo :

-357,73kJ/m ol

- Nhiệt hoà tan cùa BaCl 2 : - Nhiệt hidrat hoá cùa ion Ba2+ : - Nhiêt hidrat hoá của ion C1 :

-10,17kJ/m ol -1343,98kJ/m ol -3ó2,98kJ/m ol

14. Tính biến thiên entropi khi trộn 1 mol khí heli với 1 mol khí neon ở T = const, biết áp suất ban đẩu cùa cả hai khí bằng nhau.

15. s° 2 9 8 của nước là 69,96 kJ/mol.K. Nhiệt dung mol đảng áp cùa nước là 75,31 kJ/m ol.K . Xác định s tuyệt đối của nước ở 0°c. ( ĩ ó ) Ở 25°c entropi của lưu huỳnh hình thoi là 255,1 J/mol.K, nhiệt 'ì

dung của nó là 181 J/mol.K. a)

Giả sử nhiệt dung không phụ thuộc vào nhiệt độ, tính entropi cùa lưu huỳnh hình thoi tại nhiệt độ chuyển từ lưu huỳnh hình thoi sang lưu huỳnh đơn tà ở 95,4°c.

b) Cho biết nhiột chuyển pha của Sthoi sang s dơn tà ở 9 5 ’4 ‘>c Ià 3 kJ/mol. Tính entropi tuyệt đới của ^đơn tà ờ nhiệt độ này.

17. Đối với phản ứng :

16

Ở 600K

AG°= 50 961 J/mol

Ỏ 700K

AG°= 34 058 J/mol

Tính giá trị trung bình cùa biến thiên entanpi trong khoảng nhiệt độ này.

18. C h o : AH °298 (kJ/m ol)

o 2(k) (r) ^ 2 ®(k)

S02gg(J/mol.K)

0

205,058

0

31,882

-2 4 1 ,8 3 5

188,824

-2 0 ,0 8 3

205,434

H 2S(k)

Hòi hỗn hợp oxi và H->S ở điều kiện tiêu chuẩn có bén không nếu như giả thiết có phản ứng theo sơ đồ sau :

H 2 S(k )+

2

° 2(k)

H20 (k) + s(r)

19. ơ nhiệt độ nào phản ứng : PCI «Ị -> PC13 + Cl 2 bắt đầu xảy ra, cho b i ế t : AH°298 (kJ/mol)

S° 29 8(J/mol.K)

PCi 5

-3 6 9 ,4 4 7

352,7

PCI 3

-2 7 9 ,0 7 3

312,1

C1

0

223,0

ĐAI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI^ TRUNG ĩẦM THÒNG ĨIN THƯ VIỆN 2 BÃI TÁP C O SÓ

0503C 000432

17

20. Quá trình chuyên oxi thành ozon ( 3 0 , (k) = 2 0 í(k)) là khỏng thè thực hiện được về phương diện nhiột dộng học (AH dương. AS ủm). Hãy giải thích tại sao có thể thu được ozon từ oxi khi phóng điện hay trong các quá trình quang hoá khác.

21. Trên đổ thị sau cho sự phụ thuộc cùa AG° vào nhiệt độ của các phản ứng oxi hoá sau :

2

2.

Cu + Ì 0

2

= CuO

2

3.

H2 + I 0

2

= H 20

2

= Ỉ V 20

2

4.

2 v + !o 5

5.

2

5

c + Ỉ 0 2 = CO 2

5

6.

Ti + I 0 2

7.

2 AI + l o 2 = ì a i 2o 3 2 3

8.

Mg +

1

2

0

= T ì0

2

= M gO

2

9.

Ic + 2

102 = I c o 2 2 2

H ãy xác định xem có thể dùng hiđro để khử oxit cùa những kim loại nào thành kim loại ? Trả lời tương tự khi dùng cacbon, nhôm và m agie làm chất khử.

22. Phàn ứng đốt cháy etilen được biểu diễn bằng phương trình : C 2 H 4(k) + 3 0 2(k) -> 2 C 0 2(k) + 2 H 2 0 (|)

. AH° = -1 4 1 0 k J

Xác định khối lượng nước ở 20°c có thể được chuyển thành hơi

ở 100°c khi đốt l,0 0 m 3 khí etilen ờ đktc. Hiệu suất của quá trình là 70%.

C ho b i ế t : Nhiệt dung riêng của nước là : 4,184kJ/kg.K Nhiệt hoá hơi của nước là : 2259kJ/kg.

23. C ho biết thiêu nhiệt của glucozơ là -2 815,8k J/m ol ờ 298K. Hãy xác định entanpi tạo thành tiêu chuẩn của glucozơ.

24. Xác định biến thiên entanpi cùa phản ứng giữa cacbon và oxi ở

400°c dể tạo thành 1,00 mol C02 ở 400°c.

Sử dụng các dữ liệu cần thiết ờ phụ lục 1.

25. Q uá trình Solvay để sản xuất N a 2 C 0 3 bao gổm các phản ứng sau đây :

19

CaCO} -* CaO + C 0 2 2 C 0 2 + 2NaCl + 2H20 + 2N H 3-> 2N aH C 0 3 + 2 NH 4 CI 2 N a H C 0 3 -> N a 2 C 0 3 + C 0 2 + H 20 CaO + H 20 -> C a(O H ) 2 C a(O H ) 2 + 2N H 4 C1 -> CaCl 2 + 2 N H 3 + 2 H 20 a)

( 1) (2)

(3) (4) (5)

Xác định biến thiên entanpi cho mỗi phản ứng trên.

b) Xác định biến thiên entanpi cho toàn bộ quá trình. c)

Viết phương trình biểu diễn phản ứng tổng cộng.

d) Xác định AH của phản ứng tổng cộng, so sánh kết quả thu được với trường hợp b.

Sử dụng các dữ liệu cần thiết cho quá trình tính toán trong phụ lục 2 .

26. Hãy xác định biến thiên entanpi của phản ứng giữa l.OOmol C 0 2 và

1 ,OOmol

cacbon ờ 6 0 0 ° c để tạo thành c o ờ 60 0°c.

Sử dụng phụ lục 2.

27. Khi đốt cháy 0,100 mol CgHịg ờ áp suất không đổi bằng lượng oxi vừa đỳ ở 25°c tạo ra các sản phẩm C 0 2, c o và hơi nước ở 30 0 °c. Quá trình này đưa vào môi trường xung quanh m ột lượng nhiệt là 377,40kJ. H ãy xác định : a) Số mol C 0 2 và c o tạo thành. b) Công sinh ra bời quá trình.

Cho biết sinh nhiệt tiêu chuẩn cùa CgH |g ỉà - 270,29 kJ/mol.

20

b) Công sinh ra bởi quá trình.

Cho biết sinh nhiệt tiêu chuẩn của C 8 H ị 8 là - 270,29 kJ/mol.

Sử dụng cá c dữ liệu cần thiết cho quá trình tính toán ỉrong phụ lục

2

.

28. Xác định biến thiên entanpi của phản ứng giữa 1,00 mol cacbon với nước ở 600°c. Nhiệt dung đẳng áp (J/m ol.K) của các chấi íược cho như sau :

H2

:

Cp = 29,08 - 0,0008364 T + 2,0.10'6 T2

CO

:

Cp = 26,86 + 0,006966 T - 8,20.10"6 T2

H-,0 :

c p = 30,359 + 9,615.1 o"3 T +1,18.1 o"6 T2

c

c p = 8,54

:

29. Hăy xác định sinh nhiệt tiêu chuẩn của ion C1 từ các số liệu sau đây : i H2«> + i Cl 2 (k,

-» HCl(k)

HCI(k) + n H zO

- » H+(aq) tC I"(a q )

= -9 2 ,4 7 k J

iH

M8

= -7 4 ,8 9 k J

30. Tính lượng nhiệt giải phóng khi hấp thụ 1,000 mol HC1 (khí) trong m ột lượng lớn nước. Coi như HC1 bị ion hoá hoàn toàn trong d un g dịch loãng.

Sử dụng các dữ

liệu cần thiết cho quá trình tính toán trong

phụ luc 2 và 3.

21

ỉ-

C h ư ơ n g 3.

CÂN BẰNG HOÁ HỌC

1.

Người ta đun nóng một lượng PC15 trong một bình kín th ể tích

121 ờ 250°c. ^

+ C ỉ 2(k)

Lúc cân bẳng trong bình có 0,21 mol PC15 ; 0,32 mol PCI3 ; 0,32 mol Cl2. Tính hằng số cân bằng Kc, Kp và AG° của phản ứng.

2.

Trong một binh phản ứng thể tích 10 I, 0,5 mol H 2 và 0,5 irol lo phản ứng với nhau

ở 448°c : H 2(k) t

h ( k )

^

Hằng số cân bằng Kc = 50. Tính : a) Kp b) Áp suất chung trong bình ;

2 H I (k)

c) Số mol iot còn lại khồng phản ứng lúc cân bằng ; d) Áp suất riêng của mỗi chất lúc cân bằng. Ở 8 1 7 ° c hằng số cân bằng Kp của phản ứng giữa C 0 2 và C(r) nóng đỏ, d ư để tạo thành c o bằng 10. Xác định : a)

Phán mol của các khí trong hỗn hợp lúc cân bằng khi áp suất chung bằng 4 atm.

b)

Áp suất riêng của CO', lúc cân bằng.

c)

Áp suất chung của hỗn hợp sao cho lúc cân bằng CO') chiếm 6% về thể tích.

Đói với phản ứng : C u S 0 4 .5H 2 0 (r) ^

C u S 0 4 .3H 2 0 (r) + 2H 2 0 (k)

Ở 2 5 ° c , Kp = l,0 8 6 .1 0 ”4. Á p suất hơi nước bão hoà trong không khí ờ 2 5 ° c là 0,0313 atm. Hỏi ở điều kiện này C u S 0 4 .5 H ^ 0 có phải là m ột muối lẻn hoa (muối mất nước và rã ra) không ? Có thể dùng C uSG 4 .3HUO như là m ột chất hút ẩm được khồng ?

C ho phản ứng : C H 4(k) ^

c (r) + 2 H 2(k)

AH = 74,9kJ/mol

Ò 500°c, Kp = 0,41. Tính Kp ờ 850°c.

Tính độ phân hủy a củ a CH 4 và áp Suất hỗn hợp khí trong một bình thể tích 50/ chứa lm o l CH 4 và được giữ ờ 8 5 0 ° c cho đến khi hệ đạt đến cân bằng.

6

.

Cho phản ứng : 2 S 0 2(k) + ‘0 2(k) ^

2 S 0 3(k)

Hãy xác định bậc tự do của hệ.

Biết rằng ở 700 K, dưới áp suất p = 1 atm, thành phần của hệ lúc cân bằng là : s o , 0,21 mol ; S 0 3 10,30 moi ; 0

2

5,37 mol và No

84,12 mol. Xác định : a) Hằng số cân bằng Kp ; b) Thành phần của hỗn hợp ban đầu ; c) Độ chuyển hóa của S 0 2 ; d) Độ chuyển hoá của s o , sẽ là bao nhiêu nếu dùng 0 1 tinh khiết (không có No), cho rằng số mol ban đầu của SO 9 và O', vản nhu số mol đã tính ở b. Áp suất chung của hệ luồri luỏn bằng 7.

1

atm.

Ở 820 ° c hằng số cân bằng của phản ứng : C a C 0 3(r) ^

C aO (r) + C 0 2(k)

bằng 0,2. Người ta cho 0,1 mol C a C 0 3 vào một bình chân khồng thể tích 22,4 / và giữ ở 820°c. Xác định thành phần của hệ lúc cân bằng.

9

Nếu người ta tăng dần thể tích của bình, hãy biểu diễn sự phụ thuộc của áp suất p vào thể tích của bình.

Trong một bình chân khồng thể tích 22,4/ và giữ ở 820°c, người ta để 0,1 mol CaO sau đó thêm dẩn C 0 2 vào. Hãy biểu diẽn sự 0

•

phụ thuộc áp suất p cùa hệ vào số mol CO') đưa vào bình.

24

8

.

C ho cân bằng : N 2 0

4

^

2 N 0 2 ở pha khí.

Trong một bình chân không thể tích 0,5 /, được duy trì ở 45°c, có 3.10

3

mol N 2 0

4

nguyên chất. Khi cân bằng được thiết lập áp

suất trong bình là 0,255 atm. Xác định độ phân hủy cùa N 20

4

ờ

nhiệt độ này và hằng số cân bằng Kp. Biết biến thiên entanpi cùa phản ứng phân hủy N 2 0

4

là

72,8kJ/m ol. Tính Kp ở 21°c. T ừ những kết quả trên hãy tính biến thiên entropi của phản ứng.

9.

Ở 825°c hằng

sô' cân bằng cùa phản ứng :

c o + H20 bàng 1. Nếu xuất phát từ m ột hỗn hợp đổng phân tử của c o và H 20 ờ 825°c và ờ áp suất 1 atm thì lúc cân bằng độ chuyển hoá của CO là bao nhiêu ? Nếu độ chuyển hoá cùa c o là 99% thì phải dùng bao nhiêu mol hơi nước cho

1

mol c o .

10. Nghiên cứu cân bằng đổng thể ờ pha k h í :

2 N 02

n 2o 4 ^ Ở áp suất

1

atm người ta đo ti khối hơi so với không khí của hỗn

hựp ờ các nhiệt độ khác nha» và thu dược kết quả sau : Nhiệt độ (°C) dhh/kk

45

60

80

100

120

140

180

2,34

2,08

1,80

1,68

1,62

1,59

1,59

25

Nếu xuấl phát từ N 2 0 cùa N 2 0

4

4

nguyên chất và nếu gọi a là độ phân hũy

hãy biểu diẻn d = f(a ) và tính hàng số càn bàng K|, ở

các nhiệt độ. Điéu gì xảy ra kể từ 140°c trờ lên ?

11. 18,4 g N 2 0

4

được đặt trong một bình chân không thể tích 5,9 I ở

27 ° c , áp suất lúc cân bằng là 1 atm. Cũng lượng N->04 ấy nhưng ờ 110 °c, áp suất cân bàng 1 atm đạt được khi thể tích là 12,14 /.

Tính độ phân hủy cùa N 2 0

4

ở 27°c và 1 10°c. Từ đó xác định

hằng sô' cân bằng ờ hai nhiệt độ.

12.

Ở 820

°c các

hằng sô' cân bằng cùa các phản ứng :

C a C 0 3 = CaO + C 0 2 C + C 0 2 = 2CO

K, = 0 ,2 K2 =

2 ,0

Trong một bình chân không thể tích 22,4/ và được giữ ờ 8 2 0 °c, người ta cho vào 1 mol C a C 0 3 và 1 mol c . Xác định thành phần của hệ lúc cân bằng. Sự phân hủy C a C 0 3 sẽ hoàn toàn khi thể tích trong bình bàng bao nhiêu ?

13. Trong công nghiệp dê điéu c h ế hiđro người ta dùng khí hơi nước được sản xuất .theo phàn ứng : c + H 20

=

co + h

2

( 1)

và để loại CO người ta dùng phản ứng đảo chuyển : CO + h 2o = c o

2

+ H2

với hàng sô' cân bảng K 2 = 5.

26

(2)

Trong

phản ứng (2) người ta dùng n mol hơi nước cho

1 mol CO. Giả sử X là phần mol của c o trong hỗn hợp lúc cân bằng Hãy thiết lập mối quan hệ giữa X, n và K 2. Áp dụng bằng sô' cho trường hợp n = 3. Nếu m uốn rằng khi cân bằng hỗn hợp không chứa quá một phần trăm c o thì giá trị của n phải bằng bao nhiêu ?

14. ở 820°c hàng sô' cân bàng của các phản ứng : C aC 03

= C a0 + C 0 2

M g C 0 3 = M gO + C 0 2

Kị = 0,2

(1)

K 2 = 0,4

(2)

Trong m ột xilanh thể tích rất lớn đã được làm chân không ờ

820°c người ta đưa vào 1 mol CaO, 1 mol M gO và 3 mol C 0 2.

Nhờ m ột pittông người ta nén dần dẩn hỗn hợp. Vẽ đường cong biểu diễn sự phụ thuộc cùa p vào V và xác định toạ độ cùa các điểm đặc biệt.

15. Khi đốt nóng hơi nước dưới áp suất

1

atm, người ta giả thiết rằng

hưi nước bị phân hủy thành hiđro và oxi và cả ba khí đéu là lí tường.

Tính giá trị cùa hằng sô' cân bằng Kp ở 1500K và 2000K biết rằng phần mol của hiđro lúc cân bằng tương ứng bầng 1,92.10

4

và 6,00.1 O’4 .

Già thiết ràng biến thiên entanpi cùa phản ứng không phụ thuộc vào nhiệt đ ộ trong khoảng từ 1500K đến 2000K, tính AH°.

16. Nitơ phản ứng với oxi ờ pha khí theo phàn ứng :

27

M2 + 0 2 = 2N0 Ở T = 1900K, Kp = 4.10-4 Hiộu suất của NO được xác định bằng ti sô giữa sô' mol NO dược tạo thành lúc cân bằng và sô' mol NO có thể được tạo thành nếu phản ứng là hoàn toàn.

Tính hiệu suất đó ờ 1900K và dưới áp suất 105 Pa trong hai trường hợp sau : a)

Hỗn hợp đồng phân tử cùa nitơ và oxi.

b) Hỗn hợp nitơ và oxi giống thành phần của không khí (1/5 oxi ; 4/5 nitơ).

17. Ở 46°c hằng sô' cân bằng Kp của phản ứng :

N2 O4 0 0

2 N 0 2(k)

bằng 0,66. Hãy tính phẩn trăm N 2 0

4

bị phân li ờ 4 6 ° c và áp suất

tổng bằng 0,5 atm, áp suất riêng phần của N 2 0

4

và N 0 2 bằng

bao nhiêu tại thời điểm cân bẳng.

18. K hí HI được tạo thành theo phản ứng : H 2(k) + ^2(k) ^

2 H I (k)

Khi hỗn hợp gồm 46,0 g I 2 và 1,00 g H 2được

đốt nóng và

cân bằng ở 470°c thì trong hỗn hợp cân bằng có chứa 1,9 g I2.

Xác định số inol cùa mỗi m ột chất khí tại thời điểm cân bầng.

Xác định hằng số cân bằng của phản ừng.

28

đạt

19. Hỗn hợp gồm 1 mol H 2 và 1 mol I 2 được đớt nóng trong bình phàn ứng có thể tích 30/ dến nhiệt độ 4 7 0 °c. Hãy sử dụng giá trị K tính được ở bài 18 dể xác định : a) Sô' mol I 2 còn lại khi cân bằng dược thiết lập. *

b) Áp suất tổng trong bình phản ứng. c) Áp suất riéng cùa I 2 và HI trong hỗn hợp cân bằng. d) Nếu đưa tiếp vào hỗn hợp cân bằng

mol H 2, hãy xác định sô'

1

m ol I 2 còn lại chưa phản ứng. *

20. T rong dung dịch kiềm ion sunphua s 2- tương tác với lưu huỳnh nguyên tố ờ dạng rắn để tạo thành các ion polisunphua S ị- , S 3 ' , S4 ~ v.v... Hằng số cân bằng cùa quá trình hình thành S j” là 12 và của quá trình hìn/k thành S j“ là 130. Hãy xác định hằng sô' cân bằng cùa quá trình hình thành S j“ từ S j- và s.

21. PCI 5 bị phân hủy theo phương trình phản ứng : PCI 5 (k) ^ Ở nhiệt độ 2 5 0 ° c và

2 ,0 0

PCl 3 (k) + Cl 2 (k)

atm hỗn hợp cân bằng chứa 40,7% Cl 2

(tính theo thể tích). a) + Xác định áp suất riêng cùa các cấu tử ờ trạng thái cân bằng. + Xác định Kp của phản ứng ở 2 5 0 ° c . b)

Nếu

như

hỏn

hợp

phản

ứng

được

đưa

về

áp

suất

0,200 atm ở 250°c, hãy xác định :

29

I + Phần trăm PCI«; bị phân hủy ở diều kiện cân bàng + Phần trãm (tính theo thể tích) Cl 2 trong hỗn hợp khí ở điéu kiện cân bàng. + Áp suất riêng của C l 2 trong hỗn hợp cân bằng.

22. Xét phản ứng : 2N 02 ^

N20

4

a) Xác định AG° và Kp của phản ứng này ờ 25°c. b) Xác định AG° và Kp của phản ứng nghịch : N 20

4

^

2N 02

c j Xác định ACi° và Kp đối với phản ứng thuận được biể» diễn dưới dạng : no

Cho b i ế t :

2

^

1

n 20

4

AG°f (N 2 0 4) = 97,82 kJ/mol AG°f ( N 0 2) = 51,30 kJ/mol

30

C h ư ơ n g 4.

Tốc DỘ VÀ Cơ CHẼ CỦA PHẢN ỨNG HOÁ HỌC ■

1.

•

Phàn ứng giữa A và B đưcc biểu diễn bằng phương trình : A +

B -> c

Người ta đã làm 3 thí nghiệm độc lập và thu được các dữ liệu sau : N ồng độ đầu TT

Thời gian

Nổng độ cuối

t/n (h)

[Ă]c. M

[A]0. M

[B]0, M

1

0 ,1 0 0 0

1 ,0 0

0 ,5 0

0,0975

2

0 ,1 0 0 0

2 ,0 0

0,50

0,0900

3

0,0500

1 ,0 0

2 ,0 0

0,0450

Xác định tốc độ trung bình cùa phản ứng ở mỗi thí nghiệm. Từ đó xác định bậc phản ứng riêng cùa A, cùa B và bậc phản ứng tổng cộng, xác định giá trị hằng số tốc độ phản ứng k.

31

2.

Đối với phản ứng : A + B -+ C người ta đo tốc độ ban đầu cùa sự tạo thành

c,

tức v 0 (M .phút ')

đối với các giá trị khác nhau cùa nồng độ ban đẩu [A]0, [B ] 0 trong 3 thí nghiệm sau :

[A]0, M

1

0 ,1

0 ,1

2 ,0

2

0 ,2

0 ,2

8 ,0

s

£

TT

10 3 v0, M.phút

1

•

ỉ

3

0 ,1

0 ,2

8 ,0

Xác định bậc riêng đối với inỗi chất phản ứng. Từ đó, xác định hằng số tốc độ phản ứng.

3.

Một chất phóng xạ có chu kì bán hùy (hay bán rã) là 30 năm. Hỏi cần thời gian bao lâu để 99% sô' nguyên từ của nó bị phân rã ?

4.

Đim etyl ete phân hùy theo phản ứng bậc một : (C H ih O flc )

C H 4 (k )+ c o ( k ) + ^ 2 (k )

Ở một nhiệt độ ôã cho, một lượng ete có áp suất ban đáu là 0,395 atm. Sau 10 giây áp suất cùa hỗn hợp là 0,4050 atm. H òi sau bao lâu áp suất của hòn hợp là 0,800 atm.

5.

Azom etan phân hủy theo phàn ứng bậc một :

CH3-N = N-CH3(k) 32

C2H6(k) + N2(id

ở 287° c áp suất của azom etan nguyên chất là 0,2105 atm. Sau 100

giây áp suất của hỗn hợp là 0,2126 atm. Tính k và t | /2 cùa

phàn ứng này.

Một mẫu vật có sô' nguyên tử 1 ' c (t 1/2 = 20 phút) và l4C (t |/2 = 5568 nãm) như nhau ở một thời điểm nào đó. a)

Ở thời điểm đó tỉ lệ cường dô phóng xạ cùa " c và l4C là bao nhiêu ?

b) Tỉ lệ đó sẽ bằng bao nhiêu sau

6

giờ ?

Tốc độ của phản ứng khử HC 1O 4 bằng HSOj được biểu diễn bằng phương trình : V = k[ H C rO ; ] [ H SO ;

]2

[H+]

Trong một thí nghiệm với các nồng độ ban đầu : [ HCrO" ] = 10 dịnh và bằng

4

mol/1 ; [ HSO“ ] = 0,1 mol/1 ; nồng độ ion H + cô'

10 5

m ol/ 1.

Nổng độ H C rO ¡ giảm xuống còn 5.1CT 5 mol/1 sau 15 giây. a)

Sau bao lâu nồng độ của H CrO“ sẽ bằng 1.25.1CF5 mol/1 ?

b) Nếu nồng đ ộ ban đẩu cùa H SOj là 0,01 mol/1 thì sau bao lâu nồng độ của HCrO" sẽ bằng 5. 10“ 5 mol/1 ? c) Tính hằng sô' tốc độ phản ứng k. d) Nếu nồng đ ộ ban đầu của H SO ^và H + đẻu bằng 10- 3 mol/1 và được giữ cô' định thì cần thời gian bao lâu để một nửa lượng H C rO “ bị khử ?

8.

Saccarozơ phân hủy trong môi trường axit tạo thành glucoỉơ và fructozơ theo phản ứng bậc nhất, với thời gian nửa phàn ứnị: là 3,33 h ờ 25°c. Hỏi sau 9,00 h còn bao nhiêu phấn trăm saccarozơ chưa bị phân húy ?

9.

Phản ứng phân hủy S 0 2 C12 thành S 0 2 và Cl 2 là phản ứng bAc nhất. Khi tiến hành đốt nóng 0,10 mol S 0 2 Cl2(k) ờ 600 K trong bình phản ứng có dung tích

1 ,0

/ người ta thu được các dữ kiện

thực nghiêm sau đây : Thời gian

Á p suất

Thời gian

Áp suất

(h)

(atm)

(h)

(atm)

0 ,0

4,91

4,0

7,31

1 ,0

5,58

8 ,0

8,54

2 ,0

6,32

16,0

9,50

Tính : a) Hằng sô' tốc độ phản ứng ở 600K. b) Thời gian nửa phản ứng ờ nhiệt độ trên. c) Áp suất trong bình sau

2 0 h.

10. Styren (vinylbenzen) phản ứng với axit hypoclorơ cho ta clohiđrin C 6 H 5 - CHOH - C H 2 C1. Chất này sẽ chuyên thành epoxit trong môi trường kiềm :

C6H5-CHOH-CH2Cl + OH~ -> C6HsCH - CH2+ cr + H20

o Đó là một phản ứng bậc hai. H ãy giải thích tại sao trong môi trường đệm phản ứng lại là bậc một.

34

a Ớ 18 °c và trong môi trường đệm người ta đo nồng độ C1 (kí hiệu là x) theo thời gian và thu được kết quả sau:

T (phút)

180

360

480

1140

1260

10 3 X (M )

1,15

2,10

2,70

4,88

5,21

Nổng độ ban đẩu cùa clohiđrin bằng

6 , 8 6 .10 3

mol/1. Sau khi

kiêm tra lại bậc phản ứng hãy tính hằng số tốc độ cùa phản ứng này.

11. Phản ứng :

A + B - > sản phẩm

là bậc nhất đối với mỗi chất phản ứng, với k = 5.10 31. m o r V .

Hãy xác định nồng độ cùa A sau 100 giây, biết rằng nồng độ ban đầu của A là 0,100 M và của B là 6,00 M. 12. Phản ứng :

A + B —> c

là phản ứng bậc nhất đối với cả A và B, với k = 1.10

2 1.

mol V .

Tính nồng độ còn lại cùa A sau 100 giây, biết nồng độ ban đầu cùa mỗi chất đều bằng 0,10 M. 13. Đối với phản ứng xà phòng hoá etyl a x e t a t : C H 3 C O O C 2 H 5 + O HT ^ ở thời đ iểm ban đầu t =

0

C H 3 C O < r + C 2 H 5OH

hỗn hợp phản ứng chứa este và xút có

nổng độ bằng nhau và bằng 0,05 M. Phản ứng được theo dõi bàng cách ờ mỗi thời điểm t người ta lấy

10

ml hỗn hợp phản

ứng rồi chu ẩn độ lượng xút còn lại bằng dung dịch HC1 0,01 M. Kết quả thu dược như sau :

35

t (phút)

4

9

15

24

37

53

V HC| (ml)

44,1

38,6

33,7

27,9

22,9

18,5

Xác định bậc phản ứng, hằng sô' tốc độ phản ứng và thời gian nửa phản ứng.

14. Phản ứng phân hủy N 2 0

5

:

2N20 5 = 4N 02 + 0 2 là phản ứng bậc nhất. Hằng sô' tốc độ phản ứng k đo ờ các nhiệt độ khác nhau có các giá trị sau : Nhiệt độ ( °C) 10 5

k (s_l)

25

35

55

65

1,72

6,65

75

240

Xác định nâng lượng hoạt động hoá học của phản ứng, hê sô nhiệt độ cùa tốc độ phản ứng ở 30

°c và

thời gian nửa phản ứng.

15. Phản ứng phân hủy urê :

OC(NH2)2 -)• OCN” + NH+4 trong môi trường trung tính được nghiên cứu bàng cách theo dõi lượng urẻ còn lại theo thời gian ở hai nhiệt độ khác nhau và thu được kết qùả sau :

Ở 61 ° c :

36'

Thời gian (phút)

0

9600

18220

28600

Lượng urê (mol)

0 ,1

0,0854

0,0742

0.0625

ơ 71 ° e : Thời gian (phút)

0

2818

4800

9060

Lượng urê (m ol)

0 ,1

0,0836

0,0736

0,0560

Xác định bậc ph ản ứng, hằng số tốc độ phản ứng ở 2 nhiệt độ và nãng lượng hoạt động hoá của phản ứng.

16. Từ các dữ kiện sau đây đối với phản ứng : . xúc lác , A -----— — >

__ sản phâm

hãy tính giá trị của hằng số tốc độ phản ứng và bình luận về bậc phàn ứng.

Thời gian (phút)

0 ,0

1 ,0

2 ,0

3,0

Nồng độ A (M )

0 ,1 0 0

0,090

0,080

0,070

17. N ghiên cứu động học của phản ứng phân hùy amoniac có xúc tác thành các dơn chất ờ

1100

° c , người ta thu được kết quả sau :

Áp suất đầu cù a N H 3 (m m Hg)

265

130

58

t 1/2 ( phút)

7,6

3,7

1,7

Xác định bậc phản ứng và hằng số tốc độ phản ứng.

18. Quá trình khử virut bằng phương pháp hoá học là một phản ứng bậc m ột đôi với nồng độ cùa virut có trong mẫu xử lí. Sau m ột phút có 2% lượng virut đã bị diệt. Tính hằng sô' tốc độ phản ứng, thời gian để 50% và 75% lượng virut bị diệt.

19. Hàng s ố tốc độ củ a phản ứng bậc 2 :

37

2A —> sản phẩm bầng 8,0.10

5

M *. phút 1. Hây xác định thời gian cần thiết dể

nồng độ chất phản ứng : a) G iảm từ 1,00 M xuống 0,50 M. b) G iảm từ 0,50 M xuống 0,25 M. 20. Các nhà hoá sinh đưa ra khái niệm Q 10 dê chỉ tỉ sô' giữa hàng sô' tốc độ phản ứng ờ 37 ° c và 27 ° c . Hãy xác định năng lượng hoạt động hoá của phản ứng nếu Q | 0 = 2,5.

21. M ộ t ph ản ứng bậc hai có hằn g sô' tốc dộ ở 800 ° c bằng 5 ,0 .1 0

3

/ . m o r ' . s " 1 và

năng

lượng

hoạt động

hoá

bằng

45 kJ/m ol. Tính hằng số tốc độ ở 875 ° c .

22. Phản ứng phân hủy etilen oxit thành CH 4 và c o là phàn ứng bậc nhất. H ằng số tốc độ của phản ứng này có thể biểu diển bằng phương trình, k(s ') :

Tính năng lượng hoạt động hoá của phản ứng và giá trị của hàng

số k ở 670 K. §

23. Ở gần 100°c, H 2 và I 2 phản ứng với nhau trong pha khí theo kiểu phản ứng lưỡng phân tử để tạo thành HI. Đổng thời cũng ờ nhiệt đ ộ đó, HI tự phân hủy cũng theo kiểu phản ứng lưỡng phân tử thành H 2 và I2. Các năng lượng hoạt động hóa quan sát được cùa hai phản ứng này tương ứng bằng 163 và 184 kJ/mol. Xác định hiệu úng nhiệt của phản ứng :

38

M2 + I2 -► 2HI 24. Sự phân hủy chất A xảy ra theo hai phản ứng song song : A

k|

> B

và

A

k2

» c

Hiệu số năng lượng hoạt độn g hoá cùa hai phản ứng này bằng bao nhiêu nếu k | / k 2 =10 ờ 10 ° c và bằng 0,1 ở 40 ° c ? Phản ứng nào có nâng lượng hoạt đ ộ n g hoá lớn hơn ?

25.

Phàn ứng giữa hiđro và clo chi xảy ra khi bức xạ hỏn hợp của hai khí này bàng tia sáng có đ ộ dài sóng cực đại bằng 4000 Ả. Xác định nãng lượng hoạt động hóa cùa phản ứng.

26. ỏ 30 ° c và áp suất 300 m m H g khi bức xạ propio anđehit bằng ánh sáng có độ dài sóng 3020 Â sẽ thu được c o . Hiệu suất lượng tử của phản ứng bằng 0,54. T ố c độ tạo thành c o

là

0,001 mol/h. Tính năng lượng đã bị hấp thụ bời hệ phản ứng trong m ỗi giây.

27. N ghién cứu động học cùa phản ứng : A + B

-»

sản phẩm

người ta nhận thấy rằng bước thứ nhất là quá trình dim e hoá thuận nghịch A, bước thứ hai là phản ứng giữa A 2 và B theo kiểu phàn ứng nhị phân tử để tạo thành sản phẩm , đồn g thời đây cũng là bước quyết định tốc đ ộ cùa phản ứng. H ãy xác định phương trình biểu diễn tốc dộ của phàn ứng trên.

•

28. 3hương trình biểu diển tốc độ của phản ứng :

2NO + 0 2 -> 2 N 0 2

39

là V = k[N0].[0->]. Hãy để xuất một cơ chế hợp lí cho phàn ứng theo dữ kiện trên.

29. Nghiên cứu động học của phản ứng : N 02 + C0 -> c o

2

+ no

người ta ihấy ở nhiệt độ trên 500 °c phương trình tốc dộ phàn ứng có dạng : V = k [ N 0 2].[C 0].

Còn ở dưới 500 °c phương trình tốc dộ phản ứng có dạng : v = k [ N 0 2]2 Hãy giả thiết cơ chế thích hợp cho mỗi trường hợp.

30. Phương trình động học thực nghiệm cùa phản ứng : 2 N O + H 2 -> 2NOH là V =

k[N O ] 2 [H2], chứng minh rằng phản ứng c ó thê theo một

trong hai cơ chế sau : a)

NO+H2 ^

NOH2

N O H 2 + n o -> 2N O H

b)

2NO ^

N20 2

H2 + N20 2 -> 2NOH

40

C h ư ơ n g

5.

DUNG DỊCH

1.

T im biểu thức dê chuyển từ nồng độ phần trãm a (%), khối lượng riêng d (g/m l) cùa một dung dịch hai cấu tử sang các nồng độ : a) M o l ;

2.

b) Đương lượng ;

c) Molan ;

d) Phần mol.

Tính nồng độ mol (M) và nồng độ đương lượng (N) của dung dịch H 2 S 0 4 96% (d = l,84g/m l).

3.

Tính thể tích của dung dịch H N 0 3 32% (d = 1,20 g /cm 3) cần thiết để pha 300 ml dung dịch H N O 3 0,2N.

4.

Tính thể tích dung dịch F e S 0 4 0,1N cẩn thiết để khử 4,0 g K M n 0 4 chứa trong dung dịch đã được axit hoá bằng H 2 S 0 4.

5.

Đ ể phản ứng vừa đù với 50 ml dung dịch N a 2 C 0 3 cẩn dùng 56,3 ml dung dịch HCl 0.102N. Hỏi khi thêm dư CaCl 2 vào 100 ml

41

dupg dịch N a 2 C 0 3 nói trên người ta sẽ thu được bao nhiêu gam kết tùa ?

6.

Ở 6 0 ° c độ tan của natri cacbonat là 31,6g, còn ở 0 ° c là 6.75g trong 100 g dung dịch. Hỏi có bao nhiêu gam xôđa tinh thể N a 2 C 0 3 .10H ?0 được tách ra khi làm lạnh 500 g dung dịch bào hoà ở 6 0 ° c xuớng

7.

Ở 20c*c và

1

0 °c.

atm độ tan của oxi và nitơ trong

ứng là 4,13.10

3

100

ml nước tưưng

g và 1,75.10 - 3 g. Nếu coi khổng khí là một hỗn

hợp c ủ a o x i và nitơ theo tỉ lệ thể tích 1:4 (áp suất khí quyên bằng 1 atm), thì tỉ lệ mol giữa oxi và nitơ tan trong nước (ờ 20UC) là bao nhiêu ? So sánh tỉ lệ đó với ti lệ trong không khí.

8.

Một hỗn hợp khí chứa 40% N20 và 60% NO theo thê tích được đem hoà tan trong nước ờ 17°c và áp suất không đổi. Tính thành phẩn phẩn trâm cùa hỗn hợp khí trong nước. Biết độ tan ờ 17°C của N 20 là 690 ml và cùa NO là 50 ml trong 1 lít nước.

9.

Tính áp suất hơi ở 2 8 ° c của dung dịch chứa

68

g đường

saccarorơ trong 1000 g nước. Biết áp suất hơi nước bão hoà ờ nhiột độ này là 3,78 kPa. 10. Dung dịch chứa 0,217 g lưu huỳnh trong 19,31 g c s 2 sôi ờ 319.304K. Nhiệt độ sôi của c s 2 tinh khiết là 319,2K. Hằng số nghiêm sôi cùa c s 2 là 2,37. Xác định sô' nguyên tử lưu huỳnh (n) có trong một phân tử lưu huỳnh (Sn) khi tan trong c s 2.

11. Có hai dung dịch chứa một lượng nước bằng nhau. Dung

dịch

thứ nhất chứa 1,5 mol đường, dung dịch thứ hai chứa 0,2 mol

42

C'aCl2. Hai dung dịch này đông dặc ở cùng một nhiệt độ. Xác định độ điện li biểu kiến cùa CaCl2.

12. Ờ 20°c áp suất hơi bão hoà của nước bằng 17,5 mmHg. Hỏi cẩn hoà tan bao nhiêu gam glixerin vào 180 g nước để áp suất hơi bão hoà cùa dung dịch bàng 16,5 m m H g ?

13. M ột dung dịch herrioxianin (một loại protein cùa cua biển) được điểu ch ế bằng cách hoà tan 0,75 g hem oxianin trong 125 ml nước, ở 4

°c,

trong thí nghiệm về hiện tượng thẩm thấu người ta

thấy cột dung địch trong ống m ao quản dâng lên 2,6 mm. Khối lượng riêng của dung dịch là 1,00 g/ml. Xác định khối lượng mol củ a hem oxianin.

14. Ở

25°c dộ

điện li của dung dịch am oniac 0,01 M là 4,1%. Tính :

a)

N ồng độ các ion O H và N H 4+ ;

b)

N ồng dộ cùa N H 3 không điện l i ;

c)

H ằng sô' điộn li của am oniac ;

d)

N ồng độ ion OH~ khi thêm 0,009 mol N H 4 C1 vào một lít dung dịch trên ;

e)

N ồng độ ion OH~ của dung dịch được điểu c h ế bằng cách hoà tan 0,01 m ol N H 3 và 0,005 mol HC1 trong 1 lít nước (coi thể tích không thay dổi).

15. Tính độ điện li cùa HCN trong dung dịch K hcn =

1,000 M, biết

6 ,2 . 1 0 - 10

16. Tính nồng độ cùa dung dịch axit axetic khi độ điện li của nó là 2,0% . C h o K a cùa C H 3CO O H bằng 1.75.10"5.

43

17. Cho 1 lit dung dịch C H 3 C O O H 0 , IM a)

Tính độ diện li của axit trong dung dịch đó.

b) Cấn thêm bao nhiêu mol C H 3 COOH (coi thể tích cùa dung dịch không bị thay đổi) để độ điện li cùa nó giảm đi một nửa ? c)

Tính pH của dung dịch sau khi thêm C H 3 CO O H .

Cho pKa của axit axetic bằng 4,8.

18. Tính nồng độ các ion H 30 + và OH~ trong dung dich C H 3 CO O H 0,01 M, biết độ điện li của axit trong dung dịch này bằng 1,31%.

19. Tính nồng độ ion H 30 + trong dung dịch chứa đổng thời axit cloaxetic nồng độ 0 , 0 IM và muối natri cloaxetat nông độ 0,002M . Biết Ka cùa axit cloaxetic bằng l,36.1C f3.

20. Tính nỗng độ các ion H 30 + và C H 3 COO trong dung dịch chứa đồng thời HC1 nồng độ 0,05M và C H 3 COOH nồng độ 0,1 M, biết K q ^ c o o h = 1 ,7 5 .1 0 21. Tính

nồng độ

.

H 3 0 + trong

dung

dịch

hỗn

hợp

HCOOH

0,01 M và HOCN 0,1 M Biết : K hcooh = 1 ,8 .1 0

và K HOCN = 3,3.10

.

22. Tính pH cùa dung dịch HC1 5 ,0 .1 0 ' 8 M. 23. Tính pH cùa : a)

Các dung dịch N aO H , K O H 0,15% (khối lượng riêng đểu bằng lg/ml).

44

b)

Dung dịch chứa 0,05

ml dung dịch N aO H 0 , 0 IM và

90 ml nước cất. c)

Dung dịch chứa 1 ml HC1 23,83% (d = 1,13 g/ml) và 3,5 lit nước cất.

d)

Dung dịch chứa 1 g axit nitric 65,30% (d = 1,40 g/m l) và 3,5 lit nước cất.

24. T hiết lập biểu thức tổng quát để tính pH của các dung dịch axit và bazơ. Áp dụng tính pH củ a các dung dịch sau : a) C H 3C O O H ÌO ^ M

b) N H 4 CI 10“2M

c) N H 3 1CF3M B iế t:

d) C H 3C O O N a 1 0 '2M

C H 3 C O O H có pK a = 4,8.

N H 3 có pKb = 4,8.

25. A xit sunfuric là m ột axit m ạnh ờ nấc điện li thứ nhất, nấc điộn li thứ hai có hằng sô' điện li bằng

10

2.

Tính pH của dung dịch H 2 S 0 4 10 -3 M. 26. Tính pH của dung dịch N a H C 0 3 2.10”2 M. Biết Kị và K 2 của H 2 C 0 3 lần lượt bằng 4 ,4 7 .10 ~7 và 4 ,6 8 .10_ u .

27. Dựa trên tính toán, hãy giải thích tại sao dung dịch nước 0,01

M cùa các muối natriphotphat, natrihiđrophotphat và

natriđihiđrophotphat lại có môi trường tương ứng là kiểm, kiém yếu và axit yếu.

Biết H 3 P 0 4 có các hằng số điện l i :

45

K, = 7,52.10 3, K2 = 6.31.10-8, K3 = 1.26.10"12.

28. Tính hàng sô' thủy phân, độ thủy phân của

dung dịch NH 4 CI

0,1M , biết K n h = 1.75.10"5.

29. K a của C H 3 COOH bằng 1,75.10 s . Người ta tiến hành chuẩn độ 40 ml dung dịch C H 3 C O O H 0 , 0 IM bằng dung dịch NaO H 0.02M . Tính pH cùa các dung dịch thu được sau khi thêm : a) 3,0 m l ;

b) 10 m l ;

c) 20 m l ;

d) 30 ml dung dịch NaOH

30. M ột chất chỉ thị màu có Ka = 3,0.10 5. Dạng axit có m àu đỏ, dạng bazơ có màu xanh. Chất chỉ thị có m àu đỏ khi dạn g axit chiếm 75% và có màu xanh khi dạng bazơ chiếm 75% . Để chuyển m àu từ đỏ sang xanh pH phải thay đổi m ấy đơn vị ?

31. Người ta điều ch ế một dung dịch đệm bằng cách hoà tan 0,02 mol axit propionic và 0,015 m ol natripropionat trong nước rồi đưa thể tích đến a)

1

lit.

pH của dung dịch đệm này bằng bao nhiêu ?

b) pH của dung dịch sẽ thay đổi như thế nào khi thêm 10 ~5 mol HCI vào 10 ml d u n g dịch đệm ? c)

Khi thêm 10” 5 mol N aO H vào 20m l dung dịch độm ?

K a của axit propionic bàng 1 ,3 4 .10~5.

32. Đô tan cùa A g 2 C r 0 4 trong nước bằng 0,022 g/1. Xác định tích số tan cùa nó.

46

33. Nổng độ ion A g+ của một dung dịch bằng 4.10

3

mol/1. Tính

nồng dô c r cần thiết để kết tùa A g ơ . Tích số tan của AgCl ở

25°c bằng 1 .8 . 1 0 " 10.

34. Xác định độ tan của AgCN trong dung dịch đệm có pH = 3. Biết T a . c n = 2.2.10 -

'6

và K „ c n -

6 .2

.1 0 -'°.

35. Xác định độ tan cùa AgSCN trong dung dịch N H 3 0,003 M. Biết : T AgSCN = 1.1.10-12, hằng số phân li của phức chất [A g(N H 3)2]+ hằng

6

.K T 8.

36. Cho T AgSCN = 1,1.10 l2, T AgBr = 5.10“ 13. Xác định độ tan của mỗi muối khi chúng có m ặt đồng thời trong dung dịch.

37. Dung dịch AgCl có pH = 7. Trộn 950 ml dung dịch băo hoà AgCl với 50 ml dung địch HC1 IM . Tính : a) pH cùa dung dịch sau khi trộn. b) Lượng AgCl kết tủa sau khi trộn.

Cho:

T AgC1 = 1,77.10 ' 10.

38. Có xuất hiộn kết tủa không khi trộn những thế tích như nhau của hai dung dịch KC1 và điam m in bạc [A g(N H 3 )2 ] N 0 3 đéu có nồng độ 0,02M. B iết:

K

r

_

-H. = 9 ,3 1 .10~8

k b .[A g (N H ,)2 J

T ApC1 = 1.56.10"10 Agu

39. Ion Fc(H 2 0 ) 3+ là một axit phản ứng với nước theo cân bằng : F e(H 2 0 ) 3+ + H20 ^

H 3 0 + + F e(O H )2+

47

với pKa = 2,2. a)

Xác định pH cùa dung dịch FeCl 3 1 0 ' 3 M.

b) Tính nồng độ c (mol/1) cùa dung dịch FeC lj bất đẩu gây kết tủa F e(O H ) 3 và tính pH của dung dịch lúc bất đáu kết tủa.

Biết : T F e ( 0 H )3 = 10 38.

40. Có dung dịch [Cu(NH3)4]2+ IM. Ion phức này bị phân hủy trong môi trường axit theo phản ứng : [C u(N H 3)4]2+ + 4H +

Cu2+ + 4

n h

;

Bắt đẩu từ pH nào thì 99,9% số ion phức bị phần hủy. Hằng sô' • bén của phức chất K r n2 + = b,[cu(NH3)4J

1 0 12

; hằng sô' axit của

N H ^ N H r 10-9,241. Người ta sục khí H2S cho tới lúc bão hoà vào dung dịch M n 2+ 1 0 ' 2 M. Hỏi có kết tùa MnS không ?

Biết :

Hằng số điện li của H 2S : K | = 10~7, K 2 = 10 l4.

Trong dung dịch bão hoà nồng độ H 2S bằng 0,1M .

Tích số tan cùa MnS, T MnS = 10" 15

42. N ồng độ cân bằng cùa khí C 0 2 (m o l-O trong dung dịch được tính theo biểu thức : [ C 0 2] = k. Pco .

Trong đó, k = 0,024 M /atm và P c o a)

Tính pH của dung dịch nước C 0 2 nằm cân bằng với khí C 0 2 có áp suất

48

là áp suất khí C 0 2 (atrn)L

1

atm.

h)

Cho thêm vào dung dịch một lượng dư C aC O j và vản giữ Iiguyẽn P c o 2 là 1 atm. X ác định độ tan của CaC 0

3

và pH

cùa d un g dịch sau khi hoà tan.

C h o biết axit cacbonic có các hàng sô' điộn li K | = 1 0 ^ ’4, K 2 = 1 ( T 10’2 v à T c a C O , = 1 0 " 8-3 .

43. Độ tan của M g (O H )2 trong nước ờ 1 8 °c là 9.10 " 3 g/1 còn ờ

100°c là 4.10 2 g/1. a)

Tính tích sô' tan cùa M g (O H ) 2 ờ hai nhiệt độ và pH cùa các dung d ịch bão hoà.

b)

Tính các đại lượng AH°, AG° và AS° của phản ứng hoà tan, coi AH° và AS° không thay đổi theo nhiệt độ.

4-B A I T A P CƠI S ỏ

49

Chương 6

PHẢN ỨNG 0X1 HOA ■ KHỬ.

HOA HỌC VÀ DÒNG BIỆN

1.

Xác định số oxi hoá của các nguyên tô' in nghiêng trong các hợp chất sau : HO C l, PO C l3, Na2520 3, H 4 / >2 0 7, c o , HCN, Níl4mC14, Rb 4 N a[H V | 0 O 28], / Q , Ba2ẦÍ?0 6, C a (C /0 2)2. biết số oxi hoá cùa H, o , kim loại kiềm và kiểm thổ tương ứng bàng + 1 , - 2 , + 1 và + 2 .

2.

Cân bằng các phương trình phản ứng sau :

CuS + HNO3 FeCl 2 + H 2 0

2

+ HC1

-> Cu(N03)2 + s + n o + h 2o - » FeC l 3 + H 20

A s 2 S3 + H N O 3

-> H 3 ASO 4 + h 2s o 4 + n o

Cu + HNO3

-» Cu(N 03)2 + NỌ + H20

Zn + HNO3

-> Zn(NƠ3)2 + NH4NO3 + H20

2

+ h 2o

Crl3 + KOH + Cl2 -► K2C rơ4 + KIO4 + KC1+ H 20 50

K M n 0 4 + KC1 + H 2 S 0 4 -> HgS + H C 1 + H N O 3 -+ 3.

M n S 0 4 + Cl 2 + K 2 S 0 4 + H 20 H 2 HgCl 4 + NO + s + H 20

Hoàn thành các phương trình phản ứng sau :

r + n c >2 ->• Au + CN + O 2 -> M nơ4

3

(Dung dịch axit) (Dung dịch nước)

Au(CN)^

—> M nO^- +

p -> Zn + A s 2 0

i2 + n o

0 2

p h 3 + h 2pc>2

—> A sH 3 + Zn2+

V

HV6o J 7- + H 2

(Dung dịch kiềm) (Dung dịch kiềm) (Dung dịch axit) (Dung dịch kiềm)

:ho: F e 3+ + e = Fe2+ Br 2 + 2e =

2 Br_

C l2 +

2e

=

2c

I2 +

2e

=

21'

r

E° = 0,77 IV E° = 1,08V E ° = 1.359V E° = 0.536V

Hỏi ở điều kiện chuẩn F e 3+có thể oxi hoá được halogenua nào thành halogen nguyên tô' ?

5.

Cho: F e 2+ + 2e = F e 3+ + e =

Fe

E° = -0 ,4 4 V

F e2+

E° = 0,771V

51

a)

Xác định E° của cặp : F e3+ + 3e

=

Fe

b) Từ kết quả thu được hãy chứng m inh rằng khi cho sắt kim loại tác dụng với dung dịch HC1 0,1M chi có thể tạo thành F e2+ chứ không thê tạo thành F e 3+.

6.

Cho :

Mn04 + 5e + 8H+ = Mn2+ + 4H20 M n 0 2 + 2e + 4 H + =

E° = 1,51V

M n 2+ + 2H 20

E° = 1,23V

Xác định E° cùa nửa phản ứng : M nO ¡ + 3e + 4 H + = 7.

M n 0 2 + 2H 20

Người ta cho dư bột kẽm vào dung dịch C u S 0 4 0,1M. T ính nông độ cùa các ion C u2+ và Z n 2+ trong dung dịch lúc cân bằng.

Cho

E° Cu

8

.

_ = 0,34V ; /C u

E°

= -0 ,7 6 V

Zn

/Z n

a) Viết phương trình cùa các phản ứng xảy ra khi trộn iẫn ba dung dịch sau với nhau : 25 ml dung dịch F e ( N 0 3) 2

0 , 1M

25 ml dung dịch F e ( N 0 3) 3 IM 50 ml dung dịch A g N 0 3 0.6M trong đó có thả m ột số mảnh bạc vụn.

0 , 0 b i í t : e  8- / a , = ° - 8 V ;

52

I *

r

• ° '17V

b) Ở giá trị tối thiểu nào cứa tỉ số [Fe 3 *]/[Fe2+] thì phản ứng sẽ dổi chiều ?

9.

Hai cốc 1 và 2 chứa các dung dịch với nồng độ của các ion như sau : Cốc 1 :

[F e3+] = 0,2M ;

[Fe2+] = 0,1M

Cốc 2 :

[F e3+] = 0,1M ;

[Fe2+] = 0,2M

a)

N húng vào hai dung dịch hai thanh platin và nối hai dung dịch bằng m ột cầu m uối. Xác định sức điện động của pin.

b) Nối hai điện cực bằng dây dẫn, tính nồng độ của các ion Fe2+ và Fe'ì+ trong m ỗi cốc lúc cân bằng. Nếu mỗi cốc đựng một lít dung dịch thì điộn lượng đã đi qua dây dẫn là bao nhiêu ?

10. Trong phòng thí nghiệm hoá học người ta thường điều c h ế clo bàng cách cho K M n 0 4 tác dụng với dung dịch HC1 dặc. Nếu thay HC1 đặc bằn g dung dịch HC1 l o ' 4 M thì có thể điều c h ế duợc clo nữa hay không ? Tại sao ? = 1,51 V và E°

ci2/ 2 c r

= 1,36 V.

11. Xác định sức điện động của pin tiêu chuẩn được tạo thành bời các điện cực Sn/Sn2+ và Pb/Pb2+ Nếu [Sn2+] = 1M và [Pb2+] = iO s M thì sức đ iện động củ a pin là bao nhiêu ?

B i é ‘ : E °s,= * / S n = - ° - 1 4 v

và

,F b = -

26 v '

53

12. Tính*lhế cùa cặp A g+/A g so với cập C u2+/Cu nếu nồng dở của A g+ và C u2+ tương ứng bằng 4,2.10

và

6

1,3.10

3

M. Tính biến

thiên thê đảng áp - đẳng nhiệt ( AG ) khi một mol electron trao đổi ở điểu kiện đã cho.

Biết : E° .

Ag

/ Ag

= 0,80 V và E ° 2+ Cu

/C u

= 0,34 V.

13. Một pin gồm một điện cực dương là điện cực hiđro tiêu chu ẩn và một điện cực âm là điện cực niken nhúng trong dung dịch N iS 0 4 0,01M có sức điện dộng là 0,309V . Tính thế điện cực liêu chuẩn của niken.

14. Để xác định hằng sô' điện li của axit axetic người ta thiết lập một pin : Pt, H 2 / H +( IM ) // C H 3 C O O H (0.01M ) / ỈI2, Pt Với : P H = 1 atm

Sức điện động của pin bằng 0,1998V (ở 25°).

Tính hàng sô' điện li cùa axit axetic.

15. Cho: S + 2 H + + 2e = H 2S

S02+ 4H+ + 4e = S + 2H20

E ° = - 0 , ĩ 4V

E° = 0.45V

Chứng m inh rằng S 0 2 có thể oxi hoá được H 2S trong dung d ịc h để giải phóng ra lưu huỳnh. Tính hằng sô' cân bằng của phản lứng xảy ra.

54

16. C ho th ế khử cùa các căp 0 2 /H 2 0

2

( E | ’ = 0,69V) và 0 2 /H 20

( E ị = 1.23V). a)

Tính th ế khử chuẩn của cặp H 2 0 2/ H 2 0 .

b)

Chứng minh rằng H 2 0

2

tự phân hủy theo phản ứng :

H20 2 = H20 + l o 2

Nếu áp suất của oxi bằng

1

atm, tính nông độ của H 2 0

2

lúc

cân bằng.

17. Cho giản đồ thế khử chuẩn của Mn trong m ôi trường axit: M n 0 4~ - í ° ^ v -> M n 0 42~

M nỌ 2

Mn

■»•1,7V

a)

Tính

thế khừ chuẩn

cùa các

cặp

M n 0 4 2 / M n 0 2 và

M n 0 2 /M n 3+. b)

Hãy cho biết các phản ứng sau có thể xảy ra được không ? Tại sao ?

3 M n 0 42~ + 4 H + ^ 2 M n 3+ + 2 H 20

^

2 M n 0 4' + M n 0 2 + 2H20 M n2+ + M n 0 2 + 4H +

Tính hằng số cân bàng của các phàn ứng trên.

18. C ho E»

a)

= 0 ,7 9 9 V ,T AgCI= l 8 .1 0 -'° . E

Tính th ế cùa điên cực Ag/AgCl, KC1 khi [C1 ] = 1 mol//.

b)

Xác định chiều cùa dò n g điện trong pin tạo thành bởi điện cực này và điện cực đồng tiêu chuẩn. Viết phương trình cùa phản ứng xảy ra trong pin và tính hằng sô cân bằng của phản ứng đó.

19. Xác định tích sô' tan của TlBr biết rằng pin được tạo thành bời điện cực P b /P b 2 +(0,1 M) và diện cực Tl/TlBr, Br (0,1M) có sức điên đông bằng 0,443V . Cho E ° 2+<n. = - 0.126V và • rb / n»

20. Xác định tích sô' tan của A gB r biết ràng pin được tạo thành bời điện cực hiđro tiêu chu ẩn và điện cực Ag/AgEir, Br (0,1M ) có sức điên đông bằng 0,14V . Cho E ° + ,. = ■

Ag / Ag

0 , 8 V.

21. Cho: E° = 0.8V

A g+ + e = Ag

E° = 0,379V

[A g(N H 3)2]+ + e = A g + 2 N H 3 Tính hằng sô' bền của phức chất [A g(N H 3)2]+.

22. Một pin được cấu tạo bởi hai điện cực: điện cực thứ nhất gồm một thanh đồng nhúng trong dung dịch Cu2+ có nồng độ 10

2

M ;

điện cực thứ hai góm m ột th anh đồng nhúng trong dung dịch phức chất [C u(N H 3)4]2+ có nồng độ 10

2

M. Sức điện động của

pin ờ 25°c là 38m V . Tính nồ n g dộ (m ol.r1) cùa ion C u2+ trong dung dịch ở điện cực âm và tính hằng sổ bén của phức chất [C u(N H 3)4]2+.

56

«

23. Các ion Co2* và C o3+ đéu tạo dược với N H 3 phức chất hexam m in với các pKkh tương ứng bằng 5 và 34. a)

Chứng minh rằng các ion C o 3+ k hông bẻn trong nước.và oxi hoá nước.

b) Điều gì sẽ xảy ra nếu các ion C o 3+ ờ trong dung dịch amoniac.

Ch0 E â - /Co2* = ' - 8 2 V

và

E ậ / H , o = I -2 3 V

24. Ở 2 5 ° c tích số tan của A g i bàng 10 ” 16 và th ế khử chuẩn của cặp A g +/Ag là

0 , 8 V.

Hòi bạc có đẩy H 2 ra khỏi dung dịch HI IM và

HI 10 2M được không ?

25. a) Tính hằng số cân bàng của phản ứng : Hg22+ ^

H g + H g 2+

b) Có hiện tượng gì xảy ra khi thêm N a2S vào dung dịch H g 2 ( N 0 3) 2 ? G iải thích ? c) Tính hằng số cân bằng của phản ứng xảy ra ở m ục b.

C h° : E Hgị*/Hg = 0 ,8 0 V ,E Hgí */Hg|* = W ' V -T h ,S = 4 . 1 0 - » .

26. C ho :

F e3+ + e = Fe2*

E ° = 0.77V

ề

TFe(OH)3 = 3 ,8 .1 0 38

T Fe( H 0

) 2

= 4 ,8 .1 0 16

Có một dung dịch chứa đồ n g thời F e 2+ và F e 3+déu có nồng độ bàng IM ờ pH = 0. T hêm d án N aO H vào (thể tích tbay đổi

57

không đáng kể) để tăng pH của dung dịch lên. Thí nghiêm dược tiến hành ở nhiệt dộ không đổi 25°c. a)

Xác định sự thuộc cùa thế của cặp Fe 3 +/F e 2+ vào pH củ« dung dịch.

b) Vẽ đồ thị E = f(pH).

27. a) Một điện cực gồm một thanh chì nhúng trong dung dịch P b2+ 0.01M . Nếu thêm dần xút vào dung dịch để nâng pH của dung dịch lên (thể tích thay đổi không đáng kể), thì thế củ a điện cực sẽ thay đổi như thế nào ? b) Vẽ đồ thị E = f(pH). B i ế t : Pb(O H )2i

^

P b(O H )2ị + O H ” ^

Pb2+ + 2 0 Ỉ T Pb(O H )3~

pT = 15,3 pK = 1,3

28. Để nghiên cứu sự tạo phức của A g + với CN người ta ghép pin điện hoá sau : A g/A g(C N )n(n_1)_, C//Ag+, C/Ag a)

Người ta làm thay đổi nồng độ CN trong nửa pin bôn trái.

Biểu diễn sự phụ thuộc cùa sừc điện động của pin này vào n, pK kb và [CN~]. (CN~ được lấy dư sao cho [A g+] là không đáng kể so với nồng độ của phức chất ờ ngàn bên trái).

b) Tính n và pK biết rằng E = 1,20V với [CN- ] = IM và • E = 1.32V với [CN~] = 10M.

58

k

29. Người ta cho đi qua một dung dịch muối vàng một diệti lượng bằng điện lượng cần thiết để kết tủa 2,158 g bạc từ dung dịch A g N 0 3. Khối lượng vàng kết tủa trên âm cực là 1,314 g. Xác định đương lượng cùa vàng và hoá trị cùa vàng trong hợp chất bị điộn phân.

Cho:

A g = 107,9,

Au = 1 9 7

30. Cho m ột điộn lượng 0,2F đi qua 3 'dung dịch lần lượt chứa các ion A g +, Z n 2+, F e 3+. Giả sừ phản ứng duy nhất xảy ra ờ âm cực là sự khử các ion kim loại vé kim loại, xác định khối lượng cùa các kim loại được giải phóng ở các dung dịch.

Cho : A g = 107,9

Zn = 65,54

Fe = 56

31. Người ta dùng dòng điện 15A để kết tủa Ni trong bể mạ chứa N iS 0 4. Ni và H 2 cùng được tạo thành ờ âm cực. Biết rằng 60% điện lượng được dùng để giải phóng Ni. a)

Có bao nhiêu gam Ni sẽ kết tủa trên điện cực trong m ột giờ ?

b) Đ ộ d ày của lớp mạ là bao nhiêu cm nếu âm cực là một lá hình vuông, cạnh 4 cm , và sự kết tủa xảy ra trên hai mặt của lá kim loại. Biết khối lượng riêng cùa Ni là 8,9 g/cm 3. c)

Xác định thể tích cùa khí hiđro thoát ra ở điều kiện tiêu chuẩn.

32. Cho :

Ỉ 2 + 2e u 0 2 + 2H + + 2e

2 H 20 + 2e

K

E° = - 2.92V

2 I~

E° = 0,535V

h 2o

E ° = 1.23V

H2 +

2 0

H"

E° = - 0,828V

59

quá th ế của oxi và hiđro trên điện cợc Pt nhấn lương ứng báng 0,5 và 0,4V. a)

Xác định sản phẩm

của quá trình điện phân dung dịch KI

khi dùng diện cực Pt nhẵn. Viết phương trình phàn ứng c ù a quá trình điộn phân. b) Tính khối lượng chất thoát ra ờ điện cực dương khi tiến hành điện phân trong hai giờ bằng dòng điện cường độ 5A. Cho:

K = 39

1 = 127

H=1

\

60

0=16

PHẦN HAI.

ĐÁP SÔ VÀ LỜI CIẢI

Chương ỉ.

MỘT SỐ VẤN DỀ Cơ s ử CỦA HOA HỌC ■

1.

•

Theo các dữ kiện của đầu bài, dễ

dàng tính được trong

6,20 g hợp chất sẽ có : 2,4 g c, 0,6 g H và 3,2 g s.Gọi công thức đơn giản nhất là CxH ySz ta có : 12x : y : 32z = 2,4 : 0,6 : 3,2 suy r a :

X: y : z = 2 :

6

: 1

Hay công thức đơn giản nhất cùa hợp chất là C 2 H 6 S. 2.

Giả thiết công thức của oxit mới được tạo thành là M O x, theo đẩu bài ta có :

0,435g M n 0 2 -> 0,382g oxit mới M nOx 61

Vậy 1 mol (87g) M n 0 2 —> ^7-0,3X2 2 0,435

76 4

g M nO x

Khối lượng 0 X1 trong 1 mol M n O x là 76,4 - 55 = 21,4g, sưy ra X

= 1,337.

Do đó công thức của oxit mới là M nO ị

337,

hay M n 30 4.

Phương trình phản ứng đã xảy ra : 3 M n 0 2 — í— » M n 30 4 + 0 2 í 3.

C ách thức tính toán tương tự bài 2, từ đó suy ra công thức phân

tử cùa oxit là u 30 8.

Phương trình phản ứng : Ư30 8 + 9F 2 -> 3ƯF6 + 4 0 2

4. C ách thức tính toán tương tự bài 2, từ đó suy ra kh5i

ượng

nguyên tử của X là 165 và X là Ho. 5.

G ọi công thức phân tử của h iđrocacbon là CXH V, các phương trình phản ứng khi CxHy tác dụng với oxi và clo sẽ là :

í

y )

y

C xHy + X H— O 2 —► x C 0 2 + —H 9 O x y 4j 2 2 2 2

0

C xH y + - C l 2 ->

(2)

xC + yHCl

)

2

62

T ừ (1) ta có :

(3)

T ừ (2) ta có :

(4)

Kết hợp (3) và (4) ta thu được x=3, y = 8 .

V ậy công thức phân tử của hiđrocacbon là C 3 H8.

6

.

Phương trình phản ứng giữa Fe và HC1 :

Fe + 2HC1 -► FeCl 2 + H2

(1)

Số mol Fe là : — = 0,075 mol 56 Số m ol HCl là : ^

^

1000

= 0,57 mol

N hư vậy theo (1) thì HC1 dư, do đó ta tính thể tích kh í H 2 thoát ra theo lượng Fe ban đầu : 1 m ol Fe - » 22,4 I H 2 (đktc) 0,075 mol Fe ->

Á p du n g hê thức

Tị

° ’ 0 7 5 -2 2 ’ 4

T2

= lt 6 8 / H 2 (đktc)

ta tính đươc thể tích H 2 ờ điểu

kiện 106657,9 Pa và 30°c là 1,77 I. 7.

Bằng cách tính tương tự bài 2, ta có công thức đơn giản nhất của chất k h í là C H 5 N.

8

.

Phương trình phản ứng :

X +2Y = XY2 T heo d ó thì : 60g X phản ứng với 90

X

2 = 180g Y.

63

Hỗn hợp có 100 g X và 100 g Y, do dó Y đã phản ứng hoàn toàn Ta có :

180g Y - » 240g X Y 2

100g Y -> 100 240 = 133 3g XY 2

180

9.

V A - K’ Lượng X dã phản ứng :

6 0 100 0 — r — = 33,3g 180

Vậy lượng X còn lại :

100 - 33,3 = 66,7g

Một tấn quặng có 1000 X 0,75 = 750 kg ZnS Như vậy :

97,4kg ZnS

->

750kg ZnS

-)•

65,4kg Zn

7 5 ° -6 5 , 4

= 503,6kg Zn

97,4

Lượng Zn có độ tinh khiết 99,5% là :

J. 99,5

10

.

s +o2 S 0 2 + H20 2 N a I 0 3 + 5H 2 S 0 3

-> s o 2

(1)

-> H 2 S 0 3

(2)

-> I2 + 4 H 2 S 0 4 + N a 2 S 0 4 + H 20

(3)

Theo (1), (2) và (3) thì : 5 mol s -> 1 mol I 2 160g s - > 254g I 2

Hay : 1000g S

->

1 0 Q 0 ;2 5 1

= 1587<5g Ị

160 Vì Tj = 90% nên lượng I 2 thực tế là :

64

1587,5.—

= 1428.75g = 1,429kg

100

12. X là Flo. 13.

C H 4 + 2 0 2 = C 0 2 + 2 H 20 + 890,35 kJ C 2 H 6 + 3 0 2 = 2 C 0 2 + 3H 20 + 1559,88 kJ

a)

Ncu oxi lây từ môi trường ngoài : Dối với C H ; : 1 g cháy phát ra lượng nhiệt là : 890,35 _ « . . . .

— —— = 55,65 kJ 16 Dồi với C-,H6 : 1 g cháy phát ra lượng nhiệt là :

lJ 30ệ * . 52.00 u Như vậy ờ trường hợp này C H 4 là nhiên liệu tốt hơn. b)

Nếu oxi dược dự trữ cùng nhiên liệu : Khối lượng hỏn hợp (CH 4 + 0 2) là 16 + 2.32 = 80g .

1g

, , 890,35 hôn hợp cháy toa ra : — —— = 11,13 kJ

80

Khối lượng hỗn hợp (C 2 H 6 + 0 2) là : 30 + —.32 = 142 g 15^9 8 8 1g hỗn hợp này cháy toả ra : ———— = 10,99 kJ Vậy trường hợp này CH 4 vản là nhiên liệu tốt hơn.

5-BAI TẬFCOsò /

65

16.

I n£— F¡,

"»

RT

Thay các số liệu : g = 10 m . s 2, h = 6 .1 0 3 m, M = 29.10

3

k g .mol \

R = 8,314 J m o r '. K “ 1 = 8,314 k g .m 2 .s"2mol 'k ~ ', T = 300K vào ( 1 ) ta có : ln — = -0 ,6 9 7 6 Po Do đó p = —p0 . Ở 300 K, ờ độ cao 6000 m áp suất khí quyển chỉ bằng một nửa áp suất trên mặt đất.

17. Đối với khí lí tường PV = — . R T , từ đó ta có : M M = i ì . ỉ ĩ = R T Ì V p p Chất khí càng gẩn với khí lí tường khi p -> 0, vì vậy trong trurờng hợp khí thực thì : M = RT. lim ( - ) p ->0 p

Xây dựng đổ thị sự phụ thuộc cù a d /p vào p : P (a tm )

1,000

0,500

0,250

d /p

2,1043

2,0764

2,062

Ngoại suy đường thảng cắt trục tung tại 2,05, do dó :

M = 2,05.0,082.300 = 50,43 66

Chất đó là CH 3CI, có khối lượng phân tử theo lí thuyết là M = 35,5 + 12 + 3 =50,5 18. Tính toán tương tự bài 17 ta thu được các kết quả sau : M Br = 80,03 M c = 12,02 M n = 13,99 19. Khối lượng oxi cần dùng cho một người trong 1 ngày : 32 0 2 m = 17.--------— ------ .0,99 32.0,2 + 28.0,8 Trong 10 ngày, lượng oxi cần dùng là : lO.m = 10.17.------ -------------- .0,99 = 37,4 kg 32.0,2 + 28.0,8 37 4 142 và lượng K 0 2 phải m ang theo là : — — -------= 110,64 kg 20. Khối lượng oxi trong 3,48g oxit là :

3,48g - 3,24g = 0,24g Như vậy : 0,24g oxi kết hợp với 3,24g kim loại.

8g

oxi kết hợp với

8

3

2

— = 108 g kim loại.

0,24

Do đó, đương lượng của kim loại là 108.

Bằng cách tính tương tự, ta tính được đương lượng của lưu huỳnh bằng 16.

21. Trong lOOg oxit thứ nhất có 65,2g As và 3 4 , 8 g o .

34, 8 g oxi kết hợp với 6 5 ,2g asen.

8g

oxi kết hợp với

65 2

8

= 15 g asen

3 4 ,8 Như vậy trong oxit thứ nhất đương lượng của asen là 15.

Bằng cách tính tương tự, ta tính được đương lượng của asen trong oxit thứ hai là 24.

22. Số m ol

c

trong 100 rnol hỏn hợp khí tự nhiên là :

84.1 + 10.2 + 3.3 = 113 mol c 4 m ol

c

sẽ cho 1 mol C 4 H 6 hay 54,Og C 4 H6.

113 mol c sẽ cho : — .54 = 1525,5 g QH*,.

100

mol hồn hợp có khối lượng : 84.16 + 10.30 + 3.44 + 3.28 = 1860g

Hay :

68

1860g khí tự nhiên cho I52 5,5g C 4 H 6.

, 100.1525,5 0„ _ _ „ IOOg k h í tự n h iê n c h o : ------- — — = 82,0 g C .H fi 1860 6 4 6 23. Tổng thể tích sau khi trộ n lản là 21,0 /. n N = - ^ —^ ^ N2 28,0

0 ,2 0 2

mol

no , = t Ì ~ = 0,156 mol ° 2 32,0

PN , =

nR T

.0,202.0,082.300

V

21

= 0,237 atm

Tưưng tự, PŨ2 = 0 ,1 8 3 atm Do đó PT¿ng = 0 ,2 3 7 + 0,183 = 0,420 atm 24.

1 1,2g c = 0 , 9 3 3 m ol c

c + O

2

—> C O

2

c + - o 2 -> c o 2

Đật

X là sô' m o l

C 0 2 tạo

thành, y là s ố m o l

■X + y = 0,933 X + 0,5y = 0,876

1

co

tạo th àn h thì :

X = 0,819 m ol CO từ đ ó

y = 0,114 m ol CO

2NaOH + CO-, -> N a,CO, + HïO

Số mol N aO H là : 3,00/

X

2,50 mol/1 = 7,50 mol.

Sô' mol N aO H đã phản ứng là : 0,819.2 = 1,64 mol Sô' mol N aO H còn lại là : 7,50 - 1,64 = 5,86 mol.

Nồng độ N aO H sau phàn ứng là :

- 1,95M

25. Áp suất hơi nước bão hoà ở 25°c bằng : 3173Pa

= 0,0313 atm.

1013 25P a/atm

PV

n o , = —ỉ : = 0 .2 0 4 mol Oy 2 RT 2 n axit

= 0.00615 mol axit

2C7H60 2 + 1502 = 14C02 + 6H20 Số mol 0

2

đã phản ứng là : 0,00615, — = 0,0461 mol

Số mol 0

2

còn dư là 0,158 mol.

Số m ol C O , tạo ra là 0 ,0 0 6 1 5 ,— = 0,0430 mol.

2

Sô'mol M í o tạo ra là 0 ,0 0 6 1 5 .- = 0,0184 mol.

2

Nếu như nước tổn tại ờ trạng thái hơi thì : 0.0184.0,0821.298 p H, o = --------——--------------- = 0,903 atm H2° 0,500

70

Như vậy

PH 0

» p I)ơi H Q và hầu hết nước được ngưng

SỐ moi nước trong pha hơi là : 3173

QQ

n = PV = 101325 RT 0,082.298

=6>4 . 10- 4 mol

Như vậy trong pha hơi sẽ có : 0,158 + 0,0430 + 6,4 .10

4

= 0 ,2 0 2 mol

~ 1 ’ í^ r \ 0 ,0 4 3 0 A o n rhán mol cua CO', : x m ^ = - 7 -— — = 0 ,2 1 3 DUÀ

2

L° 2

Phấn mol của H 20 : Xu o = 2 H2° ^ , 26. a)

0 ,2 0 2

— = 0 ,0 0 3 2 0,202

0,750.2,125 nccn „ I neo = —— — = 0 ,0 5 5 0 moi 2 0,082.353 0,500.1,500 n0 , = - ----- —----- = 0 ,0 2 5 9 m ol 2 0,082.353 Từ đ ó :

Tổne =

ng

Xsq = 0 ,6 8 0 và

x0

nR T

0,0809.0,082.353

V

2,125 + 1,500

Pso2 = x s o 2

= 0 ,3 2 0

— ------- =

PTổng

0,6 4 7 atm

= 0,440 atm

p0 2 = * 0 2 PTổng = ° - 2 0 7 a tm

b)

2 S 0 2 + 0 2 -> 2 S 0 3 , như vậy S 0 2 còn dư.

Lượng O t là 0,025 9 m ol, lượng SO ĩ dã phản ứng là 0 ,0 5 1 8 mol, lượng S 0 2 còn dư là 0,0032 mol. Sau khi phản ứng dã xảy ra hoàn toàn thì : °-0518

x s o , = ------- — ------- = 0,942 3 0,051 8 + 0,0032 XS0 2 = 0 ,0 5 8 0 ,0550 .0,082.353 p lốne = —----- ----------------- = 0.440 atm lổng 3,625

72

c h ư ơ n g

2.

CHIẾU HƯỨNG VÀ MỨC oộ DIỄN BIỂN CỦA CÁC QUÂ TRÌNH HOẤ HỌC. c a SỞ CỦA NHIỆT ĐỘNG HỌC HOA HỌC •

•

AH = ------(m Cu.CCu + m H2o-^'H 2 o m

•

)(t2

- t i)

^

AH = - - (1500.0,389 + 2000.4,184) (31,3 - 20) AH = -3 3 7 1 7 ,3 J / g

Q = — (900.0,46 + 400.4,184)(100 - 1 0) 70 Q = 268405,7 kJ M g C 0 3(r) = M g O (r) + C 0 2(k)

•

V C 0 2(298K) -

273

AV = 24 ,4 3 4 / AU = AH - PAV = 108,784 -1 0 1 3 2 5 .2 4 ,4 3 4 .10-3.1(T3 AU = 106,308 kJ / mol

4.

AH = - 1 1 0 ,5 0 + 2 4 1 ,8 4 = 131,34 kJ/mol

5.

Thực chất cùa phản ứng trung hoà axit mạnh bằng bazơ m ạnl là : H +.aq + O H .aq -> H 2 O Do đó : AH°

O H “ aq

- 285,81 - 0 + 57,32 = -2 2 8 ,4 9 kJ/mol

6

. a)

H 2 0 (|) -► H 2 0 (k)

AH = 4 0,58 kJ

T hể tích lm o l hơi H 20 ở 373K :

273 A V = 30,605 - 0 ,0 1 9 = 30,586 / A = -P A V = -1 0 1 3 2 5 .3 0 ,5 8 6 .1 (T 3 .1(T 3 = - 3 ,1 kJ b)

AU = AH - PAV AH = 40,58 kJ

74

AU = 4 0 ,5 8 - 3 ,1 = 37,48 kJ 7. a)

AH = AU + PAV = AU + A nR T = -7 2 6 ,5 5 + (1 -3 /2 ).2 9 8 .8 ,3 1 4 .1 0

3

= -7 2 7 ,7 9 kJ/m ol

b)

A H pư = 2 A H h 2o + A H c o 2

^

a h c h ,oh

= 2a

h h 2o

A H q 2 - A H q j íOH

+

^

a

co2

- A H pu

= 2 (-2 8 5 ,8 5 ) + (-3 9 3 ,5 1 ) + 727,79 = - 237,42 kJ/m ol c )

Ạ IT

hh

^

ATfO

_

C H jO H ik)

AfjO

C H 3O H U )

A H C H ,O H (k) = A H CH30H (1) + A H hh

= -2 3 7 ,4 2 + 34,89 = -2 0 2 ,5 3 k J / m o l 8

.

Phiản ứng trung hoà HCN bằng kiểm m ạnh : H C N (dd) + O H “(dd) =

H 20 + C N ‘ (dd)

AH,

(1)

H (dt1)+ CN(dd)

AH2

(2)

H 2O

AH3

(3)

Phản ứng điện li của HCN :

HCN(dd) = M ật khác : H (dd)+ O H (dd) =

75

Dẻ dàng thấy rằng : (2) = (1) - (3), do đó : AH 2 = A H | - AH 3 = —12,13—(—57,32) = 45,19 kJ/mcl 9.

Sinh nhiệt tiêu chuẩn của AS 2 O 3 được tính từ phản ứng 3 2As + —O 2 = AS2 O 3

(g)

Dẻ dàng nhận thấy phản ứng g là tổ hợp của các phản ứrg a, b, c, d, e và f : g = - a + 2b + 2c -

6d

-

6e

+ 3f

Do đó : A H As

o , = -31,59+2[73,55+(-298,70)]-6(-72,43-93,05)+3(-285,77)] = -3 4 6 ,3 2 k J/m o l

10. a) Nếu 0 - 0 thì khi nguyên tử hoá O 3 phải phá vỡ 3 liên kết

V

đơn, lượng nhiêt cần tiẽu thụ là 3.138,07 = 414,21 kcal/nol.

b) Nếu

thì khi nguyên tử hoá O 3 phải phá vỡ 1 liên kết đôi o

o = o và

1

liên kết đơn

0

-

0

, lượng nhiệt cần tiêu thụ là :

493,71 + 138,07 = 631.78 kJ/m ol.

Trong khi đó : 3 0 2 =

2 O3

AH = A H | - A H 2 = -8 1 2 ,1 1 - ( - 1095,79) = 283,68 kJ/tTol.

76

Ta xây dựng dược sơ dổ sau Nếu theo sơ đồ trên :

> 60 >k

30, ủH=AHị-AH 2

2

AHpli,0 ,

-(AH| - AH->) + 3.AHp|j o, AHpll.o , = — ----- 1------- — ---------- = 598,725 kJ / mol Từ các kết quá nhận được rõ ràng cấu tạo hình chữ V phù hợp hơn về m ật nãng lượng so với cấu tạo vòng.

11. Ta xây dựng chu trình sau : 2% )

+ 0 (k )< AH^ 2E° - ”

A

t

s.

A

1 “ A H pliOj

AHpii Hj

1,

H 2 0 (k) AH hh

a h h ,o

.

n 2 (k) + 2

Từ chu trình trên ta có : 1

'O -H

'

~ AHhh _ A H n 20 + AHpliH2 + - A H p|i0;

E o _h = 461,91 kJ/mol 12. Ta xây dựng chu trình sau :

77

AM

C 2H4(k) + Hi(k) i

C2,H6(k)

i

2C(k) + 4 H (k) + 2H (k)4 Từ chu trình suy ra : AH = 4EC- h + Ec =c + Eh-H -

6 Ec _h

- EC-C

AH = Ec= c + E h _h - 2E c _h - Ec _c AH = -1 2 5 ,5 2 kJ/mol 13. Bằng cách xây dựng các chu trình tương tự bài 1 1 ta tính đ i ợ c : a)

u„=

b)

u „ = 2059,77 kJ/mol

2039,28 kJ/mol

14. Ở cùng T và p, I mol khí He chiếm thể tích bằng lr m l khí Ne

(Vị). Sau khi trộn thể tích của hỗn hợp là V = 2V| Do đó, biến thiên entropi cùa một khí là :

Biến thiên entropi của cả hệ là : AS = 2ASj = 2Rln2 = 11,53 J/m ol.K

15. Từ

Khi nhiệt độ thay đổi từ 273K đến 298K :

78

AS = S2 9 8 - S2 7 3 = Cpln ^ 298 S273 = S2 9 8 - Cp.ln —— = 63,36 J/m ol.K 273

Suy ra :

368.4 1 6 .a )

J

S 368,4K ” s 298 =

C p .d ln T

298 368,4

I

S368,4K =

C p .d ln T + S298 = 293,5 J/m ol.K

298 k)

^dơn tà = ^368,4K

^ch.pha

Sdan tà = 293,5 + 1 ^ - = 301,6 J/m ol.K 36 8 .4 17.

Từ

AG° = AH° - TAS

Giả sử AH° và AS° không phụ thuộc vào nhiệt độ, ta có : AH° - 600AS0 = 50961 AH° - 700AS° = 34058 Ta tính được : AH = 152379 J/mol hay 152,379 kJ/mol.

18.

H2S(k) + —0 2(k) -> H20 (k) + s (r) ẠỊjO Pư

AljO

_ ATjO

” a n H20(k)

H 2S(k)

= -2418 35 - (-20083) = -2217 52 J / mol

AcO

cO n 20 (k

, oO

y

Sir)

__ oO __ ]_ qO 3 H 2S ( k ) 2 0 2( k ) 9 0 S OSR

= 188,824 + 31,882 - 2 0 5 ,4 3 4 - - -

-— 2

= -8 7 ,2 5 7 J /m o l.K

A G °p u

= AHpir - TASpir =

= -2 2 1 7 5 2 - 2 9 8 .(-8 7 ,2 5 7 ) = -1 9 5 7 4 9 ,4 2 J/mol V ậy phản ứng trên xảy ra theo chiếu thuận, hay hỗn hợp H,s và 0 2

ờ điéu kiện tiêu chuẩn là không bển.

19. Xét AG° = AH° - TAS° cùa phàn ứng : AS° = 312,1 + 2 2 3 , 0 - 3 5 2 , 7 = 182,4 J/m ol.K AH° = -2 7 9 0 7 3 + 369447 = 90374 J/mol

Khi phản ứng bắt đầu xảy ra : AG° = AH° - TAS° < 0

H ay:

^ AH° 90374 T^ —v =— = 495,5K AS 182,4

Như vậy : Tại nhiệt độ 495,5K phản ứng bắt đầu xảy ra.

20. C h ỉ dẫn : Quá trình tạo thành ozon theo phản ứng :

3 0 2 = 2 O3 dưới tác dụng của tia lửa điện hay quang hoá là quá trinh điược thực hiện trong hệ không cô lập.

80

I

21. C h ỉ dẩn : Ở cùng m ột nhiệt độ oxit nào có AGf càng bé thì càng bền, nghĩa là đem chất tạo thành oxit đó có tính khử càng m ạnh. Như vậy hiđro có thể khử được các oxit cùa các kim loại bạc và đổng (so sánh đường 3 với các đường 1 và 2). Ở vùng nhiệt độ thấp, hidro còn khử được cả các oxit c o và C O z (so sánh đường 3 với các đường 5 và 9).

Suy luận hoàn toàn tương tự đối với các trường hợp dùng cacbon, n h ô m v à m a g ie là m c h ấ t k h ử .

22.

C 2 H 4(k ) + 3 0 2 (k )

-*•

2 C ° 2 (k) + 2 H 2 ° ( I )

Sô' m ol C 2 H 4 trong l m 3 khí : _1000

n c 2H4 = 22 4

m

Lượng nhiệt được giải phóng khi đớt 44,6 mol C 2 H 4 là : 4 4 ,6 .1 4 1 0 = 6 ,2 8 8 6 .104 kJ Lượng nhiệt hữu ích là : 0 ,7 0 0 .6 ,2 8 8 6 .104 = 4 ,4 0 2 0 .104 kJ Xem xét toàn bộ q uá trình hoá hơi nước : H 20 (/,20°C ) ->

h 2o

(/,100°C)

Q | = 4 ,1 8 4 .8 0 = 334,72 kJ/kg H 20 (/,1 00°C ) -> H 20 (k,100°C) Q 2 = 2259 kJ/kg

6-BÀI T Ậ P C O S ỏ

81

Do đó nhiệt hoá hơi Ikg nước là : Q = Qị + Q 2 = 2593,72 kJ/kg

Vậy lượng nước được hóa hơi là :

23.

4 4020 104 ’ _ = 17,0 kg

2593,72

C ( jH |2 0 6 ( r) + 6C>2(k)—> 6 C 0 2 ( k ) + 6 H 2 0 ( / )

Ta có :

AHt n = 6 AHf (C02) + 6 AHf (H20) - AHf (CfiH|20 6) -6 AH(/ (02) Thay các sổ liệu vào ta có : AH°f (C 6 H 12 0 6) = -1 2 5 9 ,4 kJ/mol

24. Ta xây dựng giản đổ sau :

^^673 —AH 298

AHsản phầm

p(j¿m

AHchãt đầu

= Cp(C02)(298 - 673) = 37,49(-375) = -14059 J = -1 4 ,0 6 kJ

AHchất đẩu

= [Cp(02) + Cp(C)] (673 - 298) = (29,50 + 8,54).375 = 14265J = 14,27 kJ

AH673

= -393,51 + 14,06 - 14,27 = -3 9 3 ,7 2 kJ

25. a)

AH°! = 178,03 kJ AH ° 2 = 221,42 kJ AH ° 3 = -6 8 8 ,5 6 kJ AH ° 4 = -6 5 ,1 9 kJ AH ° 5 = 158,32 kJ

b)

AH°tổng = AH °1 + AK ° 2 + AH ° 3 + AH ° 4 + AH ° 5 = -1 9 5 ,9 8 kJ %

c)

2NaCl + C a C 0 3 -»• CaCl 2 + N a 2 C 0 3

d)

AH° = - 1 9 5 ,9 8 kJ

26. Ta xây dựng giàn đồ :

c + co2

AH600

)

600°c

600°c

I

II

c +co2 2 5 °c

2 CO *

III A H 2S

ị

2 CO

25°c

Từ đó ta có :

83

AHóoo - A H | + AHji + A H 25 + A H |||

AH25 = 2 AHf (CO) - AH° (C02) = 2 (-l 10,50)-(-393,51) = 172,51 kJ

AHj + AHjj

= (8,54 + 37,49).(-575) = -2 6 4 6 7 J = - 2 6 ,4 6 7 kJ

AH jjj = 2.29,16.575 = 33534 J = 33,534 kJ AH 6 0 0 = 179,58 kJ

27. a)

CgHịg + — 0 2 ->

8 CO 2

+9H 20 ( k )

CgH18+ — 0 2 -> 8C0 f 9 H 2 0 ( k ) AHl = - 5 0 5 3 ,9 kJ/mol AH 2 = -2 7 8 9 ,9 kJ/mol Gọi X là số mol c o tạo thành, sô' mol C O 2 sẽ là (0,800>-x).

Lượng nhiệt được giải phóng bởi các phản ứng là :

2789,9.X

(0,800- x )

8

8

----- —— + ------- ------- .5053,9 (kJ) Lượng nhiệt tiêu thụ là :

377,40 + 275[x.29,16+(0,800-x).37,49+0,900.24,77]. l o “3 Lượng nhiệt giải phóng bằng lượng nhiệt tiêu th ụ , do d ó :

84

X = 0,405 m ol CO

0,8 0 0 - X = 0,395 m ol C 0 2 b) Só m ol c>2 lúc đầu có là :

0,395 + ^ Ë

2

+ — = 1,0475 mol

2

A = -PAV Tại áp suất p thì :

(1,0475 + O, Q.298.8,314 1

“

..

p

(0,405+ 0,395 + 0,9).573.8,314 =

p

A V ,í^ p PAV = 5257 J => A = -5,257 kJ

c + h 2o I c

25° c

„

r

co

III

II + h 2o

+ h2

600° c

v )

co

IV

+ h2

873

AH, = J CpdT = 4910 J = 4,910 kJ 298

AH|J = 209 2 0 J = 20,920 kJ AHju = - 1 7 9 4 9 J = - 1 7 ,9 4 9 kJ AHiv = - 1 7 4 4 7 J = - 1 7 ,4 4 7 kJ

85

AH25 = AHf (C ơ) - AHf (H20 ) = 131,29 kJ A H 6o o =

29.

A H | + A H | | + A H j i j + A H | V+ A H 2 5 = 1 2 1 , 7 1 k J

Lấy tông của hai phương trình phàn ứng : 1

.

1

— H 2 ( k ) + — CỈ 2 ( k ) +

+ -> H (aq) + C1 (aq)

11H 2 O

AH298 = -1 6 7 ,3 6 kJ Như vậy : -167,36kJ = A H f (H+) + A H f ( C f ) - -

=

0

+ AHf ( C f ) -

0

-

[A H ;’ (H2)+ A H ‘/ (C l2)l

0

Do đó A H f ( C f ) = -1 6 7 ,3 6 kJ 30.

HCl(k) + H 20 -> H 3 0 + + C f AH° = AHf (H 3 0 +) + AHf ( C f ) - A H ‘f’ (HC1) = -7 5 ,9 5 kJ/mol

86

C h ư ơ n g 3.

C Â N BẰNG HOÁ HỌC ■

1.

PCI 5

^

C ân bằng

PC13 0,21

+

0,32

0,21

v . 0,21

C12

0,32

0,32 0,32

(Mol) (Nồng độ)

12.0,21

K p = K c .(RT)An =KC.RT = 0,0406.0,082.(273 + 250) = 1,7412

87

AG0 = - R T InKp

= - 8,314.(250 + 273)./« 1,7412 .

= - 2 4 1 1 , 4 1 J/mol

H 2 (k) + t=

0

t = *cb

-

2H I(k)

n

0,5

0,5

0

1

0 ,5 -x

0 ,5 -x

2x

1

u

£

An = 0 ->

a.

;

Kp == K c ( R i r

II

a)

J2 (k)

Kp=50 n _ n R T _ 1 .0 ,0 8 2 .(4 4 8 + 27 3) _ c m _ p = ■= ------------- —--------------= 5,91 atm V 10

b)

p = 5 9 9 0 5 4 Pa .2

c)

( 2 xV K r = ------ ——- = 50 => X = 0,39 mol ( 0 , 5 - x )2‘ -

-

ri| = 0 , 5 - x =

d)

p, = P H

0 ,11

mol

0 ,5 - X -----.599054 = 65896 Pa T

2x PHỊ = — .599054 = 467262 Pa

c t=

0

+

CO 2

•

t = tcb , a)

v ( 2 a ) 2 .p Kp = ------------------ = (1 - a ) ( l + a )

10

—

2C0

n

1

0

1

1- a

2a

1+ a

( 2 a ) 2 .4 _ r ^ =>---------—--------= 1 0 => a = u,62 (l-a )(l + a)

Xco 2 = f - ^ = 0,234 2 1+ a

x CO

2a - , — -0 ,7 6 6 1+ a

b)

pc o 2 = xc o 2 p = 0,234.4 = 0,936 atm = 94840 Pa

c)

Tại cân bằng thì : XC 0 2 = 0 . 0 6

xco = 94

5.

C H 4 (k) ^

b)

C(r) + 2 H 2 (k)

CH 4 =

=

0

= tcb

c + 2H2

n

0 2a

1- a

1+ a

(J)

(1 + a).0,082.(273 + 850) 50

= (1 + a ) l,8 4

( 2)

89

th a y ( 2 ) v à o ( 1 ) ta đ ư ợ c :

K p - £ g ¿ | j± g H g (1

.l5 .5

+ a)(l - a )

= > - ^ ^ - = 8,42

(1 -a )

a

2

+ 2 ,10 5a - 2,105 = 0 => a = 0,74 ; p = 3,20 atm 2 S 0 2 (k) + 0 2 (k) = 2 S 0 3 (k)

Bậc tự do của h ệ : a)

V = C - F + 2 = 2 - l+ 2 = 3

Kp = ( 1 Q- 3 y - 10Q - 4 ,4 8 .104 (0,21) .5,37

b)

2 SO 2

t = tcb t=0

+

O2

0,21

2

5,37

0,21 + 10,30

5

,

SO 3

10,30

3

7

0

2 Như vậy tại t = 0 thì : n S0 j = 0 ; n«so2 = 10,51 mol ; n o 2 = 10,52 mol ĩIịvị = 84,12 mol c)

a =

10,5 1

- 0 , 2 1 .100% = 98% 1 0 ,5 1

d ) Trong trường hợp dùng oxi tinh khiết ta có :

2S02 t= 0

t = tcb

10,51

10,51 - 2 x

+

02

^

2S03

10,52

0

10,52- X

2x

n 2 1 ,0 3

21,03

- ĩ

(Với X là sổ' mol 0 2 dã tham gia phản ứng).

4x .(21,03-x) = 4 48 104 (10,51-2x).(10,52-x) G iải phương trình trên theo phương pháp gẩn đúng thu được : X = 5,2025. Từ đó suy ra độ chuyển hoá bàng 99%.

7.

C aC 03(r) t= 0 t = t cb

r=i CaO(r) + C 0 2(k)

0,1

0

0 ,1 - X

X

Theo phương írình phàn ứng t h ì : K p = P co 2 = °'2

nRT

_ x.o,082.(820 + 273)

,

.

_A ,

— — = Pr o , = ------------ -L—-----------= 4x => 4x = V LUỉ 22,4 X

0,2

= 0,05

Ho đó : = 0.05 m o l ; n Cao = 0,05 m o l ; n c a c o , = 0,05 mol

n CO 8

.

Pcb = 0,255 atm _ nR T 3 .10“3.0,082.(273 + 4 5 ) _ n pfl = — — = -----------------—--------------= 0,156 atm V 0,5

.

n

3.10

t_ 0

t = tcb

3

0

3.10 3(1 - a )

2.3.10 3a

3 .1 0 ' 3 .1 ( f : ( 1 + a )

pc b = p 0 ( l + a ) = > a = ^ - - 1 = 0,635 Po

4a2 Kp = —— y -P cb =0,689 1-

a

91

AH í

1

1

1 1

R

7 2 ,8 .103

^

8,314

rí

É .ÍÙ L .

K P45

í 1 L 294

1 ì 318 J

Kp(21 0 C) = 0,073 AG° = AH° - TAS° = - RTlnKp 0 AH° + RT ln Kp . ._ AS = ----------3 - ------ i- = 225,8 J/m o l.K T

9. t=

0

t = tcb

CO+

H 20

1

1

1-

Kd=

a

1

a

0

- a

H2

0

0

n =2

a

a

n =2

= 1 => a = 0 ,5

h 2o

1- X

co2

^

+ H2

b

0

0

n = 1 - Ib

b - X

X

X

n = H b

1

t = tcb

+

.2

CO + t =

C02

( b là s ố m o l h ơ i n ư ớ c c ầ n d ù n g )

Kd =

=

(1 - x ) ( b - x )

1=>

0,99 (1 - 0 ,9 9 ) ( b - 0 , 9 9 )

b = 99 hay phải dùng 99 mol nước.

92

=1

10.

N20 4 ^ t = 1

0

1

= lcb

1

m

2N 02

- a

9 2 (1 - a ) A

0

n -

2a

n =

1 1

+a

4 6 .2 a

__2

1-cr m N 20 4 + m N 0 2

1

dhh/kk ---------------------n

92 d hh/kk =

1

29 1 + a

m kk

_

.

3,172

hay d hh/kk

1+ a

..

_

3,172

,

s u y ra a = - ^ - --------- 1 dhh/kk’

K ết quả tính ờ các nhiệt độ :

t°c

45

60

30

Kp

0,58 1,52 5,54

100

120

140

180

14,95 44,77 397

397

N hận xét : từ 140°c, K = 397 = const vì a = 1, N 2 0

4

phân hủy

hoàn toàn.

11.

N 20 4

t=

0

t = tcb

1 1

- a

^

2NC>2 0

n =

1

2a

n =

1

+ a

Pcb = p 0 (1 + « ) Ở 27°c:

93

„ nRT, P/,1 1 V,

18,4 0,082(27 + 273) A 0„„ . .----------— ---------= 0,834 atm 92 5,9

a, = ^ — 1 = — ----- 1 = 0 , 2 0 Pol

0,834

4a2 _

Kp = — g — .p = Pl 1- a

Ở

1 1 0

4 0 22 .

= 0 ,1 7

1 - 0 .2 2

°c :

_ nR T 2 pn? = — ¿ v2

18,4 0 .0 8 2 ( 1 1 0 + 273) , —--------= 0 , 5 1 7 atm 92 12,14

_

_

n

= i ç b . _ l = _ i ------- 1 = 0 ,9 3 p02 0 ,5 17

a

Kp 2 = 25,61 12.

C a C 0 3 = CaO + C 0 2

K,

c + C 02 = 2CO

K2

Kpj = * c o 2 = 0 . 2 a tm

p2

Kp = -£2_ = 2=>Pc o =0,632atm 2

pc o 2

n

= 2

nr n = co

94

Pc?2

RT Pc o V

y_ RT

'Ỵ =

0 ,2 .2 2 ,4 = 0 ,050 mol 0,082.1093

0,632.22,4 r t i e o _ , = —— __ = 0 ,1 5 8 mol 0,082.1093

n CaO = 0 ' 0 5 0 +

= 0 .1 2 9 mol

n CaCO, = 1 - n CaO = 1 - 0,129 = 0.871 mol

n

c

= i-to . =l

2

= 0,921 mol

2

* Phản ứng hoàn toàn khi : n^aco- = 0 1-

(^ f

nrn ?

1

hay :

+ nco2) = 0

V Ppn

+ nr n 2

= 1 => —- ( - 2 ^ - + Pr o ) = 1 RT 2 2

v = 173,7/ 13.

c

+

H 20

fì

CO +

H20

CO

Sau phản ứng ( 1 ) số mol c o

+

H2

(1)

C 02 +

H2

(2)

và

H 2 bằng nhau.

Xéi phản ứng (2) :

CO + t=

1

í*

co2

1

n

0

-a

n -a

a

0

t = tcb

H20

Tổng số mol N = n + Phần m ol của c o

2

1

Pc

o

a

h

.

(3)

1+a

2 = n + 2 'ñ + 2 =

-P h 2o

+1

n+2

- x(n + 2)

_ Pco2 P p2

1

l ú c c â n b ằ n g : X = -S Ö - = ^ ~ - .

a K

H2

.

N Do đó a =

+

1z “

n+2

a .(l+ a )

(4 )

(l-a ).(n -a )

n+2

Thay (3) vào (4) : K

[ l - x ( n + 2 ) ] . [ l + l - x ( n + 2 )] p2

[ l - l + x ( n + 2 ) ] . [ n - l + x ( n + 2 )]

95

hay

[ l - x ( n + 2 )].[ 2 - x ( n + 2 )] ----------------—--------------— = 5 x ( n + 2 ) [ n - l + x ( n + 2 )]

Á p dụng với n = 3 : =

„ = 0.029 hay X = 2.9% .

5

5 x .(2 + 5 x ) Nếu muốn X < 0,01 cần giải phương trình : [ l - ( n + 2 ). 0 , 0 1 ].[ 2 - ( n + 2 ). 0 , 0 1 ]

_ 5

( n + 2 ). 0 , 0 1 . [ n - l + ( n + 2 ). 0 , 0 1 ] Phương trình này có nghiệm n = 5,6.

T = 8 2 0 + 273 = 1093 K

(2 )

M g C 0 3 = M gO + C 0 2

Khi thể tích còn rất lớn PCO,

k)

C a C 0 3 = CaO + C 0 2

II o

( 1)

*

n CaO = 1 m o1 n MgO

K 2 = 0,4

< 0 ’2

= 1 m o1

nc o , = ^ Iĩl°*

a tm , không có phản ứng nào

xảy ra. Quá trình nén đẳng nhiệt 3 mol C 0 2 theo phương trìn h :

3.0,082.1093 _ 268,88 V

V

Khi Pcój —0 ,2âtm , v = ——— ——= 1344,4(1), phản ứng (1) bắt 0 y2

đầu

xảy

ra.

Áp

suất

C 0 2 luôn

không

đổi

cho

tới

khi

1 m ol CaO phản ứng hết với 1 mol C 0 2. Trong bình còn lại 2 mol C 0 2. Điểm cuối của phản ứng (1) ứng v ớ i : v _ 2.0.082.1093 =

89

"

0,2 Từ khi V = 896,26 nén tiếp là giai đoạn nén 2 mol khí lí tư»ởng C 0 2, áp suất tăng theo phương trình :

p=

2.0,082.1093

179,25

V

V

Khi áp suất tăng tới p = 0,4 atm bắt đầu xảy ra phản ứng (2), ứng với : V=

179,25

= 448,13(1)

0,4 T ừ thời diểm này áp suất luôn không đổi p = 0,4 atm cho tới khi ph ản ứng (2) xảy ra hoàn toàn, 1 mol C 0 9 phản ứng với 1 mol M gO. Trong bình còn 1 mol C 0 2Đ iểm cuối của phản ứne (2) ứng với thể tích : V=

1.0,082.1093

= 224,065

( 1)

0 ,4

T ừ ihời điểm này, là quá trình nén p

1

mol khí lí tưởng C 0 2 nên :

89,63 V

Từ các nhận xét trên hãy tự biểu diễn đồ thị sự phụ thuộc cùa p vào V. X

p (atm)

' \

\ p 89,63 - -

V

MgO + CO2 = MgC03

\

0,4 \

p

X

179,25 v

CaO + CO2 —C3 CO3

0,2

I i 224,065

7-B A I T Ậ P C ơ S ỏ

448,13

896,26

| \ i T 1344,40

p

268,88 V

VỢ) 97

15. Phương trình phân hủy hơi nước : h 2o

t=

0

t = tcb

->

H2 +

1 2

o

2

1

0

0

1 -a

a

_!_a 2

n

1

1 + 0 ,5 a

Ở 1500K : XH = — - — = l,9 2 .1 0 “4 = > a = l,92.10"4 2 l + 0 ,5 a a (0 5 a ) l / 2 p 1/ 2 K P(1SOOK) = ■ .'/7 u ' ( l - a ) ( l + 0 ,5 a ) ở

2000K

=

1,88.10

:

Xu = — - — = 6.1CT4 = > a = 6 .1 0 ^ 2 l + 0 ,5 a

a . ( 0 , 5 a ) l / 2 .p 1/2 K p( 2000 K) =

( i : a ) ( | ; a 5 a ) , /2

= 1,04.10~5

_Ị____Ị_ ln —

Kp,

=

R T> • T|

RT,T 2 ,_1,04 .1 0-5 8,314.1500.2000 AH = In—— X _ - L " = l n ----- —— - X ---------——---------Kp, T 2 - T | 1, 8 8 . 1 0 “ 6 500 / AH = 85328 J / mol = 85,328 kJ / mol

16.

98

a.

N2

+

O2

2NO

Ciọi số mol cùa N 2 lúc đầu là a, ta có : t =O

a

t = tcba /

Kp =

- X 2

a

O 2x

a - X

x '2

= 4 . 10-4 => —

a-x

a -x

Lrij = 2a £n¡ = 2a

= 10-2

X

Hiệu suất = —= 1% a

t=

+

2

4 -

t = tcb

2NO

1

4

0

1L

n

0

h.

1-X

X

4x2

. A

0

Irii = 5

2x

En¡ = 5

1 f>-4

(4 -x )(l-x ) t a có hiệu suất trong trường hợp này bầng

2 %.

p2 r l

17.

K pp = - ^ - = 0,66 rPN,<X N2w4

P n o 2 + f>N2o 4 = 0 ,5 0 0 atm T ừ đó suy r a : PNO = 0,332 atm, PN;2o

= 0,168 atm

T ỉ lộ N 2 O 4 bị phân li là : 0,5P n o , p° n 2o 4

0 5 0 332 ----- .100% = 50% 0,5.0,332 + 0,168

18. Lúc bắt đầu phản ứng ta có : 46

254

= 0 , 181 mol I 2 ; —= 0 ,5 0 0 mol H-> ¿ 2

Lúc cân bằng ta có :

19 - f r - = 0,0075 mol I-, 254 2

99

0,500 - (0,181 - 0,0075) = 0,326 mol H 2 2 (0 ,1 8 1 - 0,0075) = 0,348 mol HI Nếu thể tích của bình phản ứng là V : / 0 ,3 4 8 n2

Kc =

0,326 0,0075 V

■

= 50

V

19. a ) Gọi X là s ố m o i I 2 đã phản ứng ta có : [H l ] 2

(2 x ) 2

[I2][H 2]

(1 ,0 0 -x )2

Y

-5 0

X = 0,78 m o l - > số m o l I2 c ò n lạ i là 0,22 m o l.

nR T

2.0,082.743

b)

p =

c)

n 0,22.0,082.743 P[ = --------- —--------- = 0 ,4 5 a tm 30

30

1,56.0,082.743 Phi = d) Khi thêm

1

= 4,1 atm

= 3,17 atm

30 mol H 2 vào hỗn hợp cân bằng thì :

n n 2 = 1.22 ; n j 2 = 0,22 ; n H| = 1,56 Cân bàng chuyển dịch.

Gọi y là số moi I 2 phản ứng tiếp theo, ta có : „ - < n -

( 1 .5 6 + 2 y ) 2 (l,2 2 -y ).(0 ,2 2 - y )

Giải phương trình bậc hai này, được y | = 1,55 và y 2 = 0,155 Chọn nghiệm có nghĩa y = 0,155, suy ra sô' m ol I 2 còn lạ. là 0 , 2 2 - 0 , 1 5 5 = 0,065 (mol)

100

.2 -

20.

s(r) +s22S(r) + S2

2

12 s|“ ;Kj = - .i2—= -

-

s ị “ ; K2

sị- ; K3

-

§1 = 130

[S32-]

[sh

[Sf~]

s

2-

¡ ¿ I

s22

[S |~ ]

3

K,

12

[sh 2 1

. a)

PCI5 ^

PCI 3 + Cl 2

Ở trạng thái cân bằng có : 40,7%Cl2, do đó cũng có : 40,7% PCI3 và 100,0 - 2(40,7) = 18,6% PCI5 .

PC| - PpQ^ = 2.0,407 = 0 ,8 1 4 atm

PpQ = 2.0,186 = 0,372 atm K p = M Ü _ = i,78 f 0,372 b)

P q , + P pci 3 + Ppci, -

0 ,2 0 0

atm

p2 hay :

Tính ra :

2

p^, + = 0 , 2 0 atm ra 3 1,78

Ppci, = 0,097 atm

101

P d , = 0,097 atm PpQ = 5,29.10~3 atm

Độ phân hủy a = ----------------------- - = 0,948 = 94,8% 0 ,0 9 7 + 5 ,2 9 .10“3 Phần trăm Cl 2 trong hỗn hợp là : 0 097 — — --------------------------. 100% = 48,7% 0,097 + 0 ,097 + 0,00529

22. a)

2N02 ^

N20 4

(1)

a g Ị ’ = A G ° ( N 2 0 4 ) - 2 A G ° ( N 0 2)

= 9 7 ,8 2 - 2 . 5 1 , 3 0 = - 4 , 7 8 kJ - R T lnK p = - 4 ,7 8 .103 J -> Kp = 6,87 b) c)

A G ° = 4,78kJ -> Kp = 0,146

Nếu phản ứng viết dưới dạng :

N 02 ^ - N 20 4

AGS = —AG? = - 2 , 3 9 kJ ;

1

■ V v

102

2

^

1

'

2 -62

Í 2)

C h ư ơ n g 4.

T ố c

o ộ

VÁ C ơ

CHẾ

C Ủ A PHẢN ỨNG HOÁ HỌC 1.

A + B —> c

v=^ = k [A r[B ]b -(0 ,0 9 7 5 -0 ,1 0 0 0 ) V, = -A _ I— :------ 1 = 0 ,0 0 5 M .h 1 1 0 ,5 0

-(0,0900 - 0,1000)

V2 = - L - 1 ---------- —-------- = 0,02 M.h 2 0 ,5 0

. ỹ

J

-(0 ,0 4 5 0 -0 ,0 5 ) * ------------------- - = 0,0025 M.h 2,00

So sánh V| và v2 với v3 ta có :

1

1

V,

=

k

(0,1 )a ( l ,0 ) b = 0,005 M.h~1

v2 = k ( 0 , l ) a ( 2 , 0 ) b = 0 , 0 2 M.h

-I

v 3 = k (0,05 )a ( l , 0 ) b = 0 ,0 0 2 5 M.h

-11

=

= 4 -> b = 2 ;

Vi

= v3

-I

01

1,0,05

= 2 -> a = 1

Như vậy, phản ứng là bậc 1 đối với A, bậc 2 với B, bậc tổng cộng bằng 3.

V

Hằng số tốc dộ phản ứng, k =

[A ][B f

kị = —

= 0 , 0 5 /2,mol~2-h~1

( 0 , 1 ) ( 1. 0 ) 2

k 2 = -----°- ° 2- — = 0,05 / 2 . m o r 2 .h_l

(0,l)(2,0) k3 = — ( 0 ,0 5 ) ( l,0 )

= 0,05

/2

.moi “ 2 .h " 1

k = 0,05 / 2 . m o r 2 .h _1 2.

Bậc không đối với A và bậc 2 đối với B. 2

Tốc độ ban đầu v0 = k[B0] , cả 3 thí nghiệm đéu cho phép tính

k = 0,20 M ' . p h ú f 1.

104

1

3.

Iii2

k = — —= t | /2

0,693

= 0 .0 2 3 1 năm

I

3°

Thời gian đế 99% sô nguyên tử bị phân rã là : t = —ln — = — ỉ— ln -1^X) - - 199,358 năm k c 0,0231 100-99

4.

Vì nồng độ của chất khí trong hổn hợp ti lệ với áp suất riêng của nó nên phương trình động học tích phân của phản ứng bậc nhất có thể viết : ln — = kt p, Gọi X là áp suất riêng cùa C H 4 ở thời điểm t : (C H 3)2o Thời điểm t = 0 Thời đ i ể m t

:

-> CH 4 + CO + H 2

: P0 P0 - X

0

0

0

X

X

X

Pt = P 0 + 2 x - > x = 5 ^ -

Do đó :

kt = ln — = l n ——— = l n —— — p, p0 - x 3P0 - Pị 1

2 .0 ,3 9 5

k = — l n ____' ------— = 1,27.10 10 3 .0 ,3 9 5 - 0 ,4 0 5

3 _J

s

.

Thời gian để áp suất cùa hỗn hợp đạt 0,800 atm sẽ là :

105

I .

2.0,395 t = ------- ----- ln - - ~ _ = 566 s 1 ,2 7 . 10“3 3 .0 ,3 9 5 -0 ,8 0 0

5.

k = 1 ,0 0 2 6 . 1 0 V

1

t | /2 = 691 2,0 s

6.

Hằng sô' tốc độ củ a các phản ứng phân hủy phóng xạ 1'c và , 0 ,6 9 3 được tính theo c ô n g thức k = --------- : 1/2

0,6 9 3

11

20

"

= 0 ,0 3 4 6 phút 1

0,693

k Ị4 -

= 2 ,3 6 8 .1 0 "'° p h ú r '

5568.365.24.60

a) Tại thời điểm t = 0, [ MC] = [ 14C] = Cq nên :

~~ =~~ = 0 ,0 3 4 6 -,n = 146,3.106 (lần) V| 4 k j4 2,368 .1 0"'° b) T ại thời đ i ể m t =

6h

= 360 p h ú t :

[" c ] = c 0.e~k" ‘ ,

ỵu

■ k , , [ n c]

V14

k 14[ l4CJ _

0.034 6

” 2,368.10~10 106

[ l4C] = C0.e_kl4 t

e - ( 0.0346.360- 2.368. icr"'.360) _

l4C

7.

V = kTHCrO “ ][HSO

3

]2| 1

a) Vì nồng độ [H SO ^ ] rất 1ỨI1 và [H +] không thay đổi nên phàn ứng là giả bạc nhất với [IK 'rO T ]. Thời gian nửa phản ứng là 15s. Thời gian để [HCrO cầu 15x3 = 45s.

4

] từ 10

4

M xuống còn 1,25.10

5

M

I

b) Phản ứng là bậc 2 với [H S O ^] nên khi giảm nồng độ cùa [H S O j ] từ 0,1M xuống 0,01M (10 lần) thì tốc độ phàn ứng giảm 10 2 = 100 lần. Thời gian để giảm [ H C r O Ị ] từ ÌO ^ M xuống 5 . 1 0 sẽ là 15x100= 1500s. c) Nếu [H S O 3 ] = 0,1M và [H+] = 10 5M không đổi thì hầng sô' tốc độ phàn ứng già bậc 1 với [HCrO

k ' = k f H S O j ] 2 [ H +] =

4

] là :

0,693

0,693

t|/2

15

= 0,0 462 s"

Và hằng số tốc độ phản ứng k là : k=

k' [H S O J] 2 [H*J

( i o - 1) ( 1 0 - ' )

d) Nếu ban đầu [H S O 3 ] và [H+] đéu bằng 10

3

mol/1 và không

đổi trong quá trình phản ứng hằng số tốc độ già bậc

1

(k") là :

k* = k [ H S 0 3 ] 2 [ H +] = 0, ()462.10 7.( 1c r 3 )2.( 10 ” 3 ) k* = 0 , 0 4 6 2 . 10-2 s '

1

107

Thời gian bán phàn ứng đối với HCrO 4 là : 0,693 *

8.

1/2

-

k

0,693 ,-2

= 1500 s

0,0462.10'

Ở thời diểm bất kì, tỉ lệ giữa phần còn lại của saccarorơ chưa bị [A] [A1 phân hủy với lượng ban đầu l à ------ hay — xlOO%.

[A 0 ] [A 0 ] z 016 9 3 x (A o )

[A]

0,693

.9,00

3,33

l l/ 2

ln-í—^- = -1,873 [A0 ]

9.

•t = -

= 0,153 (hay 15,3%)

[A q ]

SO 2 CI2 —^ SO 2 + CI 2 Pso 2 =

-

p0

ps o 2ci 2 = pt ~ 2 Ps o 2

T ừ các dữ kiện đề bài ta lập bảng sau :

!08

t(h )

Pt (atm)

Pso 2 (atm )

0 ,0

4,91

0 ,0 0

4,91

0,691

1.0

5,58

0,67

4,24

0,627

2 ,0

6,32

1,41

3,50

0,544

4,0

7,31

2,40

2,51

0,400

8 ,0

8,54

3,63

1,28

0,107

16,0

9,50

4,59

0,32

-0 ,4 9 5

Pso 2 ci 2 (a tm )

ps o 2c i 2

Vẽ đồ thị lgP so 2ci 2 = f ( l ) i g P s o 2CI2

Đ ổ thị là dường thảng có độ dốc : -0 ,5 0 -0 ,7 0 tg a = — — — -— = - 0 ,0 7 5 16,0 a)

k = -2 ,3 0 3 .tg a = -2,303.(-0,075) = 0,173h

h)

0,693 0,693 f\r\ U t | /2 = — - _ = 4 ,0 0 h ' k 0,173

c)

G ọi p là áp suất của S 0 2 C12 tại thời điểm t : , p 0.173.20 , lg — = ----- — ---- = -1,502 p0 2,303 p = 0,03148. p0 = 0,155 atm Pt = P 0 + Pso 2 = 4,91 +(4,91 - 0 ,1 5 5 ) = 9,665 atm

10.

V

= k[Sty][OH ].

Trong môi trường đệm ỊOH ] không đôi nẽn có thể v i ê ì là : V = kị

[Sty]

với

k ,= k [O H l

Phản ứng thể hiện như bậc 1.

Nồng độ ban đầu của Sty là a = 6,86.10

3 M.

Nồng đ ộ c ù a Sty tại thời đ iể m t là a - X vớ i X = [C1 ].

Từ dữ kiện đé bài, ta lập bảng sau :

•

t(ph)

180

360

480

1140

1260

X

1,15.1o-3

2.10.10*3

2.70.10-3

4.88.10-3

5,21.10 '3

a -x

5.71.10"3

4,76.10~3

4.16.10-3

1,98.1 O '3

1,65.10 '3

In (a-x)

-5,166

- 5,348

- 5,482

-6,225

-6,407

Vẽ đổ thị ln (a-x ) = f(t). Đổ thị thu được là đường thẳng giả thiết bậc 1 của phản ứng được xác nhận. Từ độ dốc của dường thẳng tính được k = 1,05.10

3

phút-1.

11. Vì nồng độ của B là rất dư nên có thể

x e m [B] là không đ ổ i và

bằng 6,0M. V = 6 ,0 0 .k .[A ]

Phản ứng thể hiện là bậc 1 đối với A với hằng số tốc độ : k ' = 6 ,0 0 .k

l n í ^ = 6 , 0 0 .k.t [A] thay t = 100s, tính được [A] = 5,0.1CF3.M

12. Phản ứng là bậc nhất với mỗi chất nên phản ứng có bậc chung bằng 2. Vì nồng độ ban đầu của hai chất phản ứng bầng nhau nên phương trình động học tích phân có dạng :

110

1

1

_

[A]

[A„]

= kt

—-------- — = I. 0 . 1 0 " 2. 1 0 0 [A] 0,10 tính dược [A] = 0 , 0 9 IM. 13. Giả thiết phản ứng là bậc 2, vì [este ]0 = [O H ”]0, phương trình dộng học tích phân có dạng : 1

1

[O H -]

= kt

[O H

]0

Ờ mỗi thời điểm t, [OH ] =

Do (Jó : 10

103

-

20

= kt

VHC! Từ dữ kiện đề bài, ta lập bàng sau : 4

9

15

24

37

53

22,676

25,907

29,674

35,842

43,668

54,054

t(ph) 103 VHCI

Xây dưng dồ thi — -— = f(t). Đồ thi là dường thẳng, xác nhân V HCI

bạc phàn ứng là

2

.

Từ độ dốc của đường thảng tính được k = 0.647M "'.phút- . t 1 / 2 = — = ------- ỉ------- = 30,91 ak 0,05.0,647 14. Từ biểu thức của A rrhenius :

k = A . e RI

hay

ln k = l n A - — RT

111

Từ dữ kiện đẻ bài, ta lập bảng sau : 1 T

3,356.10"3

3,247.1 0 '3

3,049.10’3

2,959.10~3

- 10,971

-9 ,6 1 8

-7,195

- 6,032

In K

Vẽ đồ thị ln k = f(—) . Đ ổ thị thu được là một đường thảng.

Hệ số góc của đường tháng thu được cho phép tính :

E = 103 kJ.mo!

1

Hệ số nhiệt độ cùa tốc độ phản ứng ở 30°c : Ỵ= 273+30

J ____Ị_

Từ k,

T|

R

(*)

T2

Thay các giá trị E , Tị = 303K ; T 2 = 313, ta tính được : lny = 7

103.10

1

8,314

303

1

313 )

= 1,306

= 3 ,7

Cũng từ biểu thức ( * ) : Thay Tj = 298K, kj = 1,72.10

5

và T 2 = 303K, tính k 2 ở 30 °c :

5.E

k‘29 “= *kj\ .e298-303R = 3 , 4 2 . 1 0 ' V 1.

0.

Thời gian nửa phản ứng ờ 30uc là :

0,693 * 1/2 -

=20263s

1 5 . Giả thiết p h ả n ứ n g là b ậ c 1. Đặt X = [u r ê].

Theo dữ kiện đề bài, ta lập bàng :

- Ở 61 °c :

112

t(ph)

0

9600

18220

28600

In X

- 2,302

- 2,460

- 2,600

- 2,773

-

ở 7r e t(ph)

0

2818

4800

9060

ln X

- 2,302

-2 ,4 8 2

-2 ,6 0 9

-2,882

Vẽ đổ thị

Inx

= f(t) đối với cả 2 nhiệt độ.

Đổ thị thu được đẻu là đường thảng, xác nhận phản ứng là bậc 1.

Từ dộ dốc của các đường thẳng cho phép xác định : Ở 61°c

k, = 1,64.1 o -5 p h ú t ” 1

Ở 71°c

k 2 = 6 , 3 7 . 1e r 5 p h ú t " 1

«

E* = R - ĩ í ĩ ỉ —ln — = 130 kJ t2 -t, k,

16. Từ V =

í— = 0,01 = k với mọi thời điểm t.

At

Phản ứng là bậc k h ô n g :

k = const = 0,01 M . p h ú r 1.

17. Từ biểu thức tổng quát liên hệ giữa thời gian nửa phản ứng và n ồ n g đ ộ b an đ ầ u c ủ a ch ấ t p h ả n ứng t ị <2=

-C-° ĩlSt| (p là b ậ c ph ản

[A]Pứ n g )ta thấy : Khi p = 1, thời gian nửa phản ứng bậc 1 không phụ thuộc vào nồng độ ban đầu.

-

Khi p > 1, thời gian nửa phàn ứng của các phản ứng có bậc 2, 3 đéu tỉ lệ nghịch với nồng độ ban đầu.

-

Chì có phản ứng bậc không với phương trình động học tích phân :

[A0] - [A] = kt t t,/2

-BÁI T *p C O S Ò

= [A]° 2k 113

mới có t | /2 tỉ lê thuận với nồng độ ban đẩu.

Từ dữ kiện thực nghiêm của đé bài có thể thấy t | /2 tỉ lệ thuận với áp suất ban đầu của N H 3, điéu đó chứng tỏ phản ứng là bậc không.

Gọi P 0 và p là áp suất cùa chất khí tại ban đầu và tại thời điểm t, từ phương trình động học cùa phản ứng bậc khổng :

pO 2

dt

l l/2

Từ đó tính được k = 17,3 phút

1

( k là giá trị trung bình của 3

lần thực nghiệm).

18. Phương trình dộng học vi phân của phản ứng bậc 1 : V=

ACa 1 r A1 -------— = k [ A ] , At

suy r a :

1 ^ k = ----------— [A] At

Vì phần thay đổi của nồng độ của A bẳng 2% trong m ột phút đầu tiên (At = 60s) là khá nhỏ nên có thể thay [A] = [A ]0, n g h ĩa là : _ 4 ^ Ạ = 0 . 0 2 , d o đó : [A]

60 Thời gian để 50% lượng vi rút bị d i ộ t : t Jỵ2 =

•114

k

= 2081

s

= 34,68 phút

Thời gian để 75% lượng vi rút bị diệt : t = _ i i n i ^ I = 4 1 6 3 s = 69,38 phút k [A ]0

19. Đối với phản ứng bậc 2 : tỊ / 2 =

k[A]

a ) 11/2 = 12500 phút b ) t Ị/2 = 25000 phút

20.

E* = 70,85 k J . m o r '

21.

k 875 oc = 7 , 0 . 1 0 - 3 / . m o r 1^ - ' _

22. T ừ phương trình k = A .e RT

E*

lg k = lg A

2.303R T so sánh với phương trình của để bài ta có : E*

1.25.104

2.303R T “

T

T ừ dó tính được : E* = 1,25.104 2,303.8,314 = 239400 J . m o r ' = 239,4 u . m o l '

1

,„ 1,25.104 lgk670 - 14 .3 4 ------— - - 4 , 3 1 6 ố/U

k670 = 4,82.10"5 s“ !

115

23. Vẽ đồ thị phản ứng :

Từ đổ thị phản ứng ta thấy : A H = E ; - E * ng AH = 1 6 3 - 1 8 4 = -21 kJ ZỄL

ZẼÌ

24. Từ k | = A ị.e RT và

ta có :

k L = A L _e - ( E ; - E Í ) ¿

k2 ỏ T, = 283K

ở T-> = 313K

116

k 2 = A 2 . e RT

A2 1

(E2 - E Î ) = l n l O - l n ^ A2

^ (E ^ -E ^ ln O .l-ln -^ l2 ' A2

( 1)

(2)

E2 - F j

R

E j - E , = In 100.

u

8,314.283.313

Vây E* lớn hơn

25.

1

313-283 e|

t2/

= 113048,6 J = 113,0 kJ ;

.

E* = hv.N = h —.N X

E* = 6 , 6 2 5 . 10“34. - ^ - . 6 , 0 2 3 . 1 0 23 = 299267,8 J . m o r ‘ 4.10

= 299,27 kJ.mor1 26. Nàng lượng bị hấp thụ bời hệ trong ls sẽ là : E = n h v —ỉ—

0,54

Trong đó : n là sô phân tử c o tạo thành trong ls và 0,54 là hiệu suất lượng tử của phàn ứng.

10~3 6,023.1023 3.10 8 1 .6,625.10_34.

3600 3020.10“10 0,54 = 0 ,2 0 3 9 J/S

27.

2A ^

kị

A2

(nhanh)

-» [A2] = k,[A]

( 1)

[A] 117

A 2 + B -> Sản phẩm V

(chậm)

= k 2 [A 2 ][B]

(2)

T hay (1) vào (2) ; vì giai đoạn 2 là giai đoạn quyết định tốc độ nên : v = k 2 .k,.[A ] 2 [B] = k[A ] 2 [B] 28.

2NO + 0

-> 2 N 0 2 với

2

V

^ k [ N 0 ] [ 0 2]

Vì bậc phản ứng không trùng với hệ số tỉ lượng cùa các chất phản ứng nên phàn ứng trên không phải là phản ứng đơn giản mà là phản ứng xảy ra theo nhiều giai đoạn.

Có thể giả thiết phản ứng xảy ra theo hai giai đoạn như sau: no + o

2

-* n o

châm

3

N 0 3 + NO -> 2 N 0 2 V

nhanh

= k [ N 0 ] [ 0 2]

29. Có thể giả t h i ế t : Trên 500°c phản ứng là đơn giản : N 0 2 + CO -> C 0 2 + NO Với

V

= k [N Ơ 2 ][CO]

Dưới 500°c phản ứng xảy ra theo hai giai đoạn sau : 2 N 0 2 -> NO + N 0 3 no

118

3+

co

->

co2

+

no

châm

nhanh

Do đó V = k [N 0 2]2.

30.

- Theo cơ c h ế a :

K, = [,N Q H 2 ] [NO][H2]

Giả thiết rằng cân bàng (1) xảy ra nhanh, phản ứng (2) xảy ra chậm

V = - d[N-QH-2-l = k,[N O H , ][NO] 2

dt

V = k 2 [ N O H 2][N OJ = k 2 K , [ N O J 2 [ H 2 ] v = k[N O ] 2 [H2]

(với k = k 2 K |). (phù hợp với phưưng trình động học thực nghiệm).

- T heo cơ c h ế b :

K'| = [N O ]2

Cũng giả thiết tương tự như trường hợp a : 1 d[NOH]

V = —. --------------= 2 dt

,

ir.x,

k í [ H t ] [ N oO t ] 2 L

,

v = k 2 .Ki.[NO] 2 [H2] = k[NO]2 [H2] (phù hợp với phương trình động học thực nghiệm) Như vậy cả hai cơ c hế đều có thể được chấp nhận.

119

Chương 5

DUNG DỊCH

1.

1 lít dung dịch nặng lOOOd g có chứa 1(^

da- - lOad g c h í t tan.

100

a) Sô' moi chất tan có trong 1/ dung dich : C m = — a M (M là khối lượng mol cùa chất tan). b) Sổ' dương lừợng gam của chất tan có tron g 1/durĩg dịch [N] = c)

(Đ là đương lượng gam cùa chất tan).

lOOg dung dịch chứa a g chất tan và (100 - a) g i u r g môi, nổng dộ molan cùa chất tan là : a M ■■1000 =>c= 1000a M ( lO O -a) (100-a)

c = .;— *YI.

120

:

d) Phần mol cùa chất tan là : a M a M+

( M ' là khối lượng mol của dung môi).

(100-a) M'

2.

I8,02M; 36,04N

3.

9,84ml

4.

1,27ml

5.

0,574g C a C 0 3

6

.

Gọi m(g) là khối lượng Na 2 C 0

3 . 1 0 H 20

tinh thể dược tách ra khi

, 106 làm lanh, trong đó sẽ có - — m(g) N a 2 C 0 1 khan. Khối lượng 286 dung dịch còn lại là : 500 - m(g).

Theo diều kiện đầu b à i :

286 500- m Tính r» : 7.

.100 = 6,75

m = 409,89g.

Độ tan của chất khí trong nước ti lệ với áp suất của nó nên Độ tan cùa oxi không khí Ịp() = 0 , 2 a t m ) trong nước là : 4 ,1 3 .10~3.0,2 = 8,26.10

4

g

Đô tan cùa nitơ không khí (PN = 0 , 8 a t m ) trong nước là :

121

1,75.1(T 3 .0,8 = 1,4.10 Tỉ lệ mol 0

2

3

g

: N 2 hoà tan trong nước là : 8,26.10-4 1.4.10 “ 3 _ n ------ —----- : ----- -------= 0,516 32 28

Tỉ lệ này lớn hơn tỉ lệ 0 2 :N 2 trong không khí, nghĩa là khổng khí tan trong nước giàu oxi hơn.

8

.

90,2% N 20 ; 9,8% NO 1000

*•

PA = XA-P“ ' T õ õ o V - 3-7 iU 3 '767 kPa 18 + 342

10.

ATS = 3 1 9 ,3 0 4 - 3 1 9 , 2 = 0,104 K

^ ATS = K s . c = 2,37.

19,3

2 .1 0 0 0

- ------= 0,104

M

M = 256,09 = 32.n _ 256,09

0

n = — —— ~ 8

32 Trong dung dịch c s 2 lưu huỳnh tổn tại dưới dạng phẳn t i Sg. 11. Trong 2 dung dịch có chứa sô' tiểu phân chất tan tầng nhau và bàng sô' tiểu phân cùa 0,5 mol dường.

Gọi độ điện li biểu kiến của CaCl 2 là X. 122

CaCl2 Trạng thái đầu (mol)

=

Ca2+ +

0,2

Trạng thái cân bằng (mol) 0 ,2 (1 +2x) = 0,5 - »

X

0

0

0,2 (l-x ) = 0,75 hay

2CỈ

0,2x X

2.0,2x

= 75%.

AP 12. l ừ dinh luật Raul I, —— = NA ta có : Po m c/ 2

17,5 - 1 6 , 5 17,5

13.

m

180

92

18

, m = 55,76 g

II = 2 , 6 m m H 20 = 2,6.0,07355 = 0.191 mmHg M _ m d t _0,75.624OO.277 M = —— .RT = ------ -------------- = 542978 (g/mol)

nv

125.0,191

14. Bỏ qua sự điện li của

nước : N H 3 + H 20

Trạng thái cân bàng : a)

C (ỉ-a)

^

NH4

+ OH

aC

aC

[ N H * ] = [ O H ] = c . a = 0.01.0,041 = 4,1.10 4 M

b) [N H 3] = ( l - a ) C = 0,01(1 - 0.041) = 9,59.10

0

Kh =

m

[NH3]

^

1 -a

3

M

= l ,7 5 .lO -;

123

d) Khi thêm 0,009 mol N H 4 C1 cân bàng diện li của N H j chuyển dịch vé phía trái nên :

[N H 3] =

c

(nồng độ ban đầu của N H 3) ;

[NH¡] = 0,009 M. [0H_l a Kt INH,] J J S . 1 0 ^ 0 - ^ [ 9410. , M [NH 4 ]

0.009

e)

NH3

+

HC1

= N H 4 C1

Phản ứng

0,005

<—

0,005

-> 0,005

Sau phản ứng

0,01 - 0,005

0

0,005

[O H - ] = K t ! N H 2 l = I 7 5 10- 5 f t Ọ 2 ĩ = li7 5 .|0 - ! M [NH 4 ] 0,005 15. 2,49.10 " 5

16. 4 , 2 9 . 1er2 M 17. a)

“

a = 1 ,2 6 . 1 0

- I C ' = 4C

-

ế

2

-

ì

ã

C ' = 4 . 0 , 1 = 0 ,4 M

Sô' mol C H 3C OOH cần thêm vào 1/ dung dịch 0,1 M là 0,4 - 0,1 = 0,3 mol c) pH = - l g [ H 3O +] = | p K - Ị l g C = ị 4 , 8 - | l g 0 , 4 = 2,6 ểmề

124

ém*

Lm

18. [H 3 0 +] = 1,31.Ì O ^ M ,

[OH 1 = 7,63.10

19. ClCH2COONa —> N a + + C lC H 2COO 2.1 0 3

(muối điện li hoàn toàn)

2 .1 0 3

C1CH2 C 0 0 H + h 2o

^

h 3 o + + C1CH2 C 0 0

10"2- x K

M

11

X

X + 2.10

_ [ H j O +][ClCH 2 COCT]

x(x + 2.10~3)

[ClCH 2 COOH]

3

l 3 6 1 0 _3

10"2 - x

x = [H3 0 +] = 2,37.10_3M 20.

HC1

+

h 2o

=

h 3o + +

5.10 2

5 .1 0 2

CH^COOH + h 2o

^

h 3 o + + CH3 COO

0,1 - X

X + 5.10 2

K _ [H 3 Q +][CH-,CQQ-] a

C1

(x

X

+ 5.1(T2 )x = ỉ

[CH 3 CO O H ]

7 5 1 0 _3

0 ,1 - X

X = 3 , 5 . 1 0 [CH 3 C O O ] = 3,5.10“5M [H 3 0 +] = X + 5.10 “ 2 = 3 ,5 .1(T 5 + 5.10~ 2 « 5 . 1 0 ~2 21.

h c o o h + h 2o

^

h 3o + + h c o o ‘

Ị H £ |m

Ọ Ị =

0,

HCOOH 125

HOCN + » J O ^

H 3 0 + + OCN

[H 3 0 ][O C N -l=

-,

[HOCN] Vì nổng dộ cùa các axit không quá bé nên có thể bò qua sự diên li cùa nước. Biểu thức của định luật bảo toàn điện tích có dạng : [H 3 0 +] = [HCOO ] + [OCN ] | H 30 *] = K

, l Œ

i + K2Œ

[HjO*] Cả

2

[H 3 0 +]

axit cùng yếu nên có thể coi gần đúng :

[HCOOH] = c , = 1(T2 M [HOCN] = C2 = 10“ ' M

[h 3 o +] = V k ,c 1 + k 2 c 2 [H30 +] = >/l,8.1(r4.l( r 2 +3,3.10‘4.l( r I =5,9.10-3 M 22. Vì du n g dịch HC1 5.10

8

M quá loãng nên không thể bỏ q u a sự

điên li của nước. Trong dung dịch có các cân bàng sau : H C 1 + H20

126

=

h 3o + + c r

5.10 “8

5.1CT8

5.1CF8

h 2o + h 2o ^

h 3o + + o h '

[H 3 0 +] = [OH ] + (Cl ]

[H 30 +] =

1n

—

^

- - + 5.10 "8

. [H3 0 +] [H 30Y

-

5.10 8[ h 30 +] -

[H 30 +] = 1,28.10“7 M 23. a)

1 2 ,5 7 ;

b)

8,74

c)

2,68

d)

2,53

10

J4 =

0

-> pH = 6,89

12,43

24. Xét trường hợp axit HA nồng độ c , hàng sô' axit Ka. Trong đa sô' các trường hợp, khi axit c í nồng độ không quá bé, người ta bò qua sự điện li của nước và chỉ xét cân bẳng phân li cùa axit : h a + h 2o

^

H 30 + + A '

[H3o +][Ạ-] [HA] pH = p V Ka - l1g -[H —A ] [A - ]

( *)

Khi p H < p K a, [HA] > [A ], người ta nói vùng pH < p K a là vùng ưu th ế hay vùng trội của HA. •

Ngược lại, khi pH > pKa, [A ] > [HA], người ta nói vùng pH > p K a là vùng trội của A - .

127

Trong thực tế, khi [HA] > 10[A ] người ta bỏ q u a [A ] và ngược lại.

Vùng ưu thế của HA

pKa -

Vùng ưu thế của A"

pK¡

1

pKa*+

1

p ĩĩ*

Từ quan điểm trên : + Khi [HA] > 10[A ], xem như [HA] = c ; đặt [H 3 O*] = h, ta có : [ H 30 + ][A ~ ]

h2

[HA]

c

a do đó

pH = —(pKa + pC)

với pC = -Ig C .

Trong trường hợp này phương trình (*) có dạng : pH < pKa - 1

hay

1 < p K a - pH.

Vì pH = —(pKa + pC) nên pK a - pC > 2.

2

+

Khi [A ] > 10[HA], xem như [A ] = c : axit p h â n li hoàn

toàn, do đó : [H 3 0 +] = [A- ] =

c

suy ra

Trong thường hợp này (*) có dạng : pH > pKa + 1 mà pH = pC nên pKa - pC < -1 Như vậy :

pH = pC

Khi pKa - pC < - 1 , pH được tính theo hệ thức : pH = pC p

Khi pK - pC > 2, pH được tính theo hệ thức : pH = i ( p K a +pC)

Khi -1 < pK a - pC < 2, không có dạng trội

K„ = a

[H30 +][Ạ-]_ h [HA]

C -h

Đê tính h = [H 3 0 +] phải giải phương trình bậc hai này. Để tính pH của các dung dịch bazơ, bầng cách tương tự ta tính được pOH, sau đ ó từ pH + pOH = 14 suy ra pH. Áp dụ n g : a) D u ng dịch C H 3 COOH Ì O ^ M : pKa = 4,8, pC = 4 p K a - p C = 4 ,8 - 4 = 0 ,8 > -

1

A xit được xem là không mạnh không yếu. Giải phương trình bậc 2 để tính [H +] : .2

c —h

= 1,58.10-5 ; [H+] = h =3,26.10

-5

pH = 4,49 b) D u ng dịch N H 4 C1 1(T2 M. T ron g dung dịch này NH 4 C1 phân li hoàn toàn : N H 4C1 - > N H + +

ỉAn^PcơSỉỏ

cr 129

Ta c ó dung dịch axit yếu N H 4 10 : M với : %

pKa = 1 4 - 4 ,8 = 9,2 Như vậy, trong trường hợp này : pKa - pC = 9,2 - 2 = 7,2 > 2

p H = - ( p K a + p C ) = - ( 9 , 2 + 2 )= 5,6

c) Dung dịch N H 3 10 3M : p K b = p K NHl = 4 , 8 ; pC = 3 pKb - p C = 4 , 8 - 3 = 1,8 Vì 1 < 1,8 < 2, để tính [OH ] phài giải phương trình bậc 2 „

_

--------------------

C -[O H ~] Tim đ ư ợ c : [OH ] = 1,18.10"* hay pO H = 3,93.

Suy ra pH w 10,1.

d)

Dung dịch CH^COONa 10 C H 3C O O

2 M.

10 2M với ;

p K b = 14 - pKa = 9,2 ; pK b - pC = 9,2 - 2 = 7,2 > 2 Do đó pOH = —(pKb + pC) = 5,6 ;

Suy ra pH = 14 - pOH = 8,4.

130

Đây là dung dịch b ìzơ yếu

25.

N á c I đ i ệ n li h o à n t o à n :

h 2s o 4 = H + + h s o 10 3

4

10 ■

10 3

Cân bằng diên li của nấc 2 : HS04

^

10"3 - X

X

H+ + S O j~ X

K _ [ H + ][S p 4 ~] (x + 10~3)x hso4

2

1 0 _2

1 0 '3 - x

x = 8,44.10 4, [H+] =

10 3

+ 8,44.10 4= 1,844.10

3

; pH = 2,73

26. Trong dung dịch có phản ứng chù yếu là : 2

H CO 3 ^

H 2 C 0 3 + CO 3 "

nên [H 2 C 0 3] = [CO 2 "].

Axit cacbonic có các hằng sô' axit :

„ [H+][HC0J1

N I — --------------------------

[h 2 c o 3] K | . K 2 = [H + ] 2 nên

'iX„

tH+][C05~]

v a IV. 7 — ------------------------------

[HCO3 ] pH = —(pKị + p K 2 ) = 8,34

27. a) Trong dung dịch N a } P 0 4 0 , 0 IM ion PO^~ có thể coi như một đơn bazơ YÓÑ :

131

10 “ ỉ4

K b = ----- ------- — = 7,94.10 1,26.10

;

p K b - p C = 2,1 - 2 = 0,1

;

p K b = 2,l

2 > p K b- p C > - l

PO^_ là bazơ không yếu lắm.

C - [ O H ■] [O H ~]2 + 7 ,9 4 .1 0 ~3 [O H ”] - 7 , 9 4 - l t r 5 = [OH- ] = 5,79.10

3

0

M

-> p O H = 2,24 ; pH = 11,76 (môi trường ¡ciềm) b)

Trong dung dịch N a 2 H P 0 4 0 , 0 IM có phản ứng chính là 2 HPO^" = H 2P O Ị + POj~

•

nên [PO*-] = [ H 2 P O ; ]

Các hằng số điện l i :

K [H ][HP° —4J IV 2 = ----------------— h 2p o ị v K3

, và :

[H +][PO^-] ------ " V —

[HPOị-] k3 -

K2.K3 =[H+]2. - ^ J _ = [H +]2 [H2 PO4 ] [ H+) = y Ị K2K 3 ; p H = - ( p K 2 + p K 3) = 9,5 5 (kiểm yếi)

132

c)

Tròng dung dịch N a H 2 P 0 4 có phản ứng chính là : 2 H 2 P 0 4~ = H 3 P 0 4 + H P 0 42‘ Nẻn [H 3 PO 4 ] = [HPO 4 2"] ™

,.A

^

a

_ [H + ][H2P O Ị ]

Các hãng số điện li : K | = --------— ---- — [H 3 PO 4 ] „ k

và :

[H+][HPO ị - ]

2 ------- ------------h

2p o ị

K , . K 2 =[H + ] 2

[H +] = 7 K 1K 2 ; pH = —(pK| + p K 2 ) = 4 ,6 6 (axit yếu)

28.

K(p = 5,71.10“ '° ,

a = 7,56.1(T5

29.

a) 4,00 ; b) 4,75 ; c) 8,3 ;

30.

Chỉ thị có màu đỏ khi :

d) 11,7

p H < p K a - l g ^ = 4,04 Chi thị có màu xanh khi : p H > p K a - l g ^ = 5,0 F>ể dổi màu từ đỏ sang xanh pH phải thay đổi một khoảng

ApH = 5 - 4 = 1 đơn vị 133

31. a) b)

pH = 4,75 Khi thêm 10 ' mol HCl vào 10ml dung dịch đ ệ m : pH = 4,69

c)

Khi them 10 ' lYiol NaOH vào 20ml dung dịch đ ệ m pH = 4,77 12

32. 1,164.10' 33. 4.5.10 34.

8

M

AgCN ^

A g+ + CN s

T,\gCN - 2,2.10

16

s

n q t ạ n =6 , , [HCNJ Trong đ ó s là độ tan của AgCN (mol/1) : s = [ A g + ] = [CN_ ] + [HCN] = [CN~ ] 1 +

[H ] K,

_ T a |C N

1+

[H+] K..

~ [A g +]

s

~ T AgCN

1+

[H+] Ka / -3

i 2 = 2 , 2 . 1 0 " 16

1+

10

6 , 2 . 1o -10 y

134

s = 1, 8 8 . 1 0 ' ( m o l . / " 1 )

0

-'°

35.

AgSCN

A g + + SCN

A g + + 2NH3 ^

AgSCNi + 2NH,

T AgCN = 1,1.10

[A g (N H ,)2] +

Kh = - L = _ i — Kpl 6 .1 0

5=i [Ag(NH3)2]+ + SCN

0.003-2S

s

12

s

K Cb = TAgSCN = [A g ( N H ,) 2 r . [ S C N - | [N H 3 ]2

s2 ^AgSCN ------- ------- - = —— ( 0 ,0 0 3 - 2 s ) 2 Kp|

. i n -5 „ I s = 1,27.10 m o l . r

|-l

36. Gọi độ tan cùa AgSCN là S| (mol/1), cùa AgBr là s 2 (mol/1).

AgSCN ^

Ag+ + SCN

TAgSCN = 1,1.10" 12

AgBr ^ A g + + Br

T AgBr =

5 1 °

13

[Ag+ ] = [CN~ ] + [Br~] = Ta^ - -- + ĩàỂẼL [Ag+]

[Ag+ ]

[A g + ] 2 = T AgSCN + T AgBr [ A g + ] = \ J ỉ AAO~ i2 + 5.1CT13 = 1,265.10“6 = T AgSCN =

[Ag+ ]

1 .1 - 1 0

8 69 1 0 - 7 mol/1

1,265.10

s _ Ĩ^ ễS L = 5 1 ° — = 3,95. IO- 7 mol/1 [Ag+] 1,265.10 37. a)

p H = 1,3

135

b)

- Sô mol A g + trước khi kết tûa : n Ag. = 0 ,9 5 0 .ự T AgC1 = 1,264. IO- 5 - Sô' mol A g + còn lại trong 1/ dung dịch sau khi kết tủa là :

= 3,54.10- ) M

1000 nA gơi

n A g 'trư ớ c

n AgCii = 1,264.10

n Ag*sau

5

1.264.10

mol hay 1,81.10

3,54.10 3

g.

38. Giả sử chưa có kết tủa, sau khi trộn lần nồng độ của các chất đều bị giảm di

2

[cn =

lẩn : 1 . 1 0 ~2M

; [A g(N H 3)2]+ = 1.10 2M

Trong dung dịch có cân bằng : [Ag(NH3)2]+ ^ 10

2

- X

A g+ + 2N H 3 X

2x

Vì K Kb khá bé nên nồng độ phân li của phức chất rá: nhỏ có thê coi iO

2

- X « 10

2

nên :

4x3 = 9 ,3 1 1 0 10, X = [Ag+] = 6,15.10 4

136

[Ag'][Cl ] = 6,15.1< r\l0

2

=6.15.10

6

> T AgC| nên có tạo thành

kết tủa AgCl. 39. a)

F e (H 2 C>)3+ + H 20 ^

F e(O H )2+ + H 3 0 +

pK a - pC = 2,2 - 3 = - 0,8, vì 2 < pKa - pC > - 1 nên F e(H 2 0 ) 3+ là axit không mạnh cũng không yếu lắm.

Cần giải phương trình bậc 2 đê tính [H 3 O +] = h.

C -h

h2 + l(T2’2h - 10 5,2 = 0 [H 3 O +] = h = 8 ,7 8. 10 4 M , pH = 3,06. b) Cân bằng điện li axit : h íF e (O H )2X

a

j

c-h

Khi bắt đầu kết tủa [Fe3+][OH

^

c-h ]3

= 10 " 38

.2

Từ (1) ta có C - h = — = h 2 .10 2 ’2 Ka ,0 - 3 8 .3

Từ (2) ta có [Fe3+] = c - h = ----- — = 104 h 3 ( 1 0 - 1 4 )3 nên h 2. 10 2-2 = h 3 104 -> h = [H 3 O +] = lO“ 1-8 Thay giá trị này của h vào Ka :

(1 )

(2)

tính ra c = 5,56.10 2 m o l . r

40.

[Cu(NH3)4]2+

^

C

u 2+

+

pH = - I g l O '1,8 = 1,8.

4NH,

Kh

4NH, + 4H+ í=± 4 N H t

- Hụ 4 [Cu(NH3)4 ]2+

=

U- J

Ka = —

--------------------- :---------- ------------[Cu(NH,)4]2++ 4H+ = Cu2+ + 4 N H ¡

[NH 4 ] 4 Kcb =

[

= 1CT9 ’2

[NH4 ] KCb =

[Cu 2 +][NH 3 ]4 _

[H + ]4 [NH 3 ]4 '[C u (N H 3)4 ]2+

= 1 0 12

íQ ỉ!l][N **ÍI [H+]4 [Cu(NH-,)4 ]2+

1 K %

1 -------- = 1 0 24-8

( 1 (T 9 -2 )4 . 1 0 12 Khi phức bị phá hùy 99,9% thì : [Cu(NH 3 ) J 2+ = 0,1% = 10 [Cu2+] =1 - 10 ' 3 « 1 ,

Thay vào

K cb

= — ^

[H+ r .

— 7 l 0 -3

3

M

[ NHt ] «4M

= 102 4 -8 - > [ H + ] = 1.42.KT5 M,

pH = 4,85 41.

Đế tính [I ỉ+] irong dung dịch H2S 0,1M, với K| = 10 7, K-, = k2

kị nên coi H 2S như là dơn axit, và vì :

p K | . - pC = 7 - 1 =

138

6

> 2 ; nỏn H 2S là đơn axit yếu :

0

l4, vì

H+ + HS

h 2s

K , = í » ™ [H 2 S]

[H'f ] = 7 K |.[ H 2 S ] = V lO “ 7 .10_l = 10~4 M Tinh [S2 ] trong dung dịch theo nấc phân li thứ hai

HS

^

H

+ s

K2 = [H S -]

[H*]

[H +]

mà

[H 2 S] = 0 , 1 M , [H+] = 10 4M

nên

[S2 - ] = 10_7 .10_l 4 .10_l.-----V T = 10“ 1 4 M. (1 0 4 )2

[Mii 2 +][S 2 ] = 10"2. 10

14

= 10

16

< T ^ n s = 1 0 ' L\

nên

không có kết tủa.

42. a) [C O : ] = 0,024M , Với kị =

iO

6,4

và k 2 = 10 ỉ0’2, k 2 <^ k | , axit ca cbonic

( C 0 2 .H 2 0 ) có thể được coi là dơn axit yếu.

pH = i ( p K a - l g C ) = 4 ,0 b)

Trong dung dịch có các cân bằng sau : C a C O ,ị

^

Ca2+ + c o J

TCaCO, =[Ca2+] [ c o ị b

139

C 02 + H20

^

H+ + HCO

CO I “ + H+

[H*][HCC>ih

K, =

[co2]

1

HCO

[HC O 3 ]

K 2 ~ [ H +][C O ^-] C a C 0 3ị + C 0 2 +H20 ^ C a 2+ + 2HCO 2s

K=

lf\-8,3 m -6 ,4 10 A 10— = 1 0 ~^ - 10,2 10

T.K K,

K

[Ca 2 +][H C O J ]2 [C 02]

s = 5,75.1 O'

3

s(2s ) 2 =

1 0 _4.5

0 ,0 2 4

mol/1

[ H C O 3 ] = 2s = 2 .5 ,7 5 .10 - 3 = 1,15.10_2M. Dung dịch thu được là dung dịch hỗn hợp của axit yếu C 0 2 .H20 0 ,0 2 4 M và bazơ liên hợp của nó H C O 3 1,15.10

pH = pKa

43. a ) M g ( O H ) 2 ^

-2

M nên :

= 6 , 4 - Ig - ° i Qi 4 - = 6 ,l 1,15.10 -2 m 2+

Mg" + 2 0 H 2

T = [ M g 2+][O H

]2

= 4 s3

s \3

Ở291K:

140

T2 9 | = 4 .

9 .10~ 3

58

= 4.(1,552.10- 4 )3 = 1,495.1 0 _ 1 1

pH = 1 4 - pOH = 14 + lg (2 .1,552.10 4) = 10,49 / Ở 373K:

4 .1 0

T 373 = 4.

_?

-\3

= 1, 312 . 1o -9

= 4.(6,897.10

58

pH = 14 - p O H = 14 + lg(2.6,897.10 4) = 11,14

b)

RT 2 T,

AH° =

Ti - T,

, _ T 373 .ln

T29

8,314.373.291, 1,312.10 l n ----- ;------

373-291

-9

1 , 4 9 5 . 1 o”1'

= 49243,8 J/mol Tính tích số tan của M g ( O H ) 2 ờ 298K : ln T 298 _ T2 9 I

AH° f l R

[298

1] 291J

49243,8 f l

l

8,314 1 298

\

291J

1298 Từ biểu thức : 0

AÜ 298

= - R T ln T 298 = - 8 ,314.298. ln 2,41.10

-11

= 60573,7 J/mol = 60,5737 kJ/mol AG^ọg = AH° - 2 9 8 A S 0 , A S 0 = - 3 8 , 0 2 J/mol.K

141

C h ư ơ n g 6.

PHẢN ỨNG 0X1 HOÁ KHỬ.

HOẤ HỌC VÀ DỒNG OIỆN • m

1.

HO C l (Cl : +1), PO C I 3 (P : +5), N a2520 3 (S : +2), H 4p 20 7 (P : +5), C O (C : +2), HCN (C : +2),

NayW/Cl4 (Au : +3), R b 4 N a[H V | 0 O 28] (V : +5), /Cl (I : +1), Ba 2AK ) 6 (Xe : + 8 ), C a ( C / 0 2) 2 (C1 : +3).

2.

3CuS + 2FeCl 2 + H 2 0 A s 2 S3 +

2

8 HNO3

+ 2HC1 = 2FeCl 3 + 2 H 20

2 8 HNO3

3Cu +

= 3 C u ( N 0 3 ) 2 + 3S + 2NO + 4 H p

8 HNO3

= 2 H 3 A s 0 4 + 3H 2 S 0 4 + 2 8 N 0 2 4 8 H 20 = 3 C u ( N 0 3 ) 2 + 2 N O + 4 H 20

4Z n + IOHNO 3 = 4 Z n ( N 0 3 ) 2 + N H 4 N O j + 3 H 20 142

2CrI 3 + 64KOH + 27CI2 = 2K 2C r0 4 + 6 K I0 4 + 54KC1 + 32H20 2 K M n 0 4 + 10KC1 + 8H 2 S 0 4 = 2 M n S 0 4 + 5C12 + 6K 2 S 0 4 + 8H20 3 H g S + 12HC1 + 3.

2

H N O 3 = 3H 2 HgCl 4 + 2NO + 3S + 4 H 20

H oàn thành các phương trình phàn ứng sau : 2

P + 2NC>2 + 4 H + = I2 + 2 N O + 2 H , 0

4 A u + 16CN + 3 0 2 + 6 H 20 = 4 A u (C N ) 4 + 1 2 0 H 4M nO^ + 40H

4P + 3 0 H 6 Zn

6

4.

= 4M nO^_ + 0

+ 3H 20

+ 2 H 20

= PH 3 + 3 H 2 P O “

+ A s 20 3 + 12H+ = 2 A s H 3 +

V + 30H

2

6 Z n 2+

+ 3H20

+ 14H20 = H V 6 o J - + 15H2t

Ở đ iểu kiện chuẩn F e 3+ có thể oxi hoá dược

r:

2 F e 3+ + 2l~ = 2 F e2+ + I 2 Vì

5.

a)

E°

Fc

Fe2+ +

/F e

2e

F e 3+ + e

2+ > E °

I2 / r

= Fe

(1)

AG|, = - n lE|>F = - 2 ( - 0 , 4 4 ) . F

= F e 2+

(2)

AG® = - n 2 E 2 F = - l( 0 ,7 7 ) .F

(3)

AG 3 = AG? + AG®

F e3+ + 3e = Fe

143

AG5 = - n 3E ị F = - 3 .e 5f = (2 .(-0 .44)+ 1.0,77) ,F = 2 . ( - 0 , 4 4 H O , 7 7 = _O

E0

b)

v

Q36

Trong dung dịch HC1 0,1 M, [H+] = 10 '

1

E h + / h = E ° + + 0 , 0 5 9 lg[H+ ] = - 0 , 0 5 9 V

E

Fe

/F e

<E +

H /H 2

<E

3 Fe + / F e

Do vậy H+ chỉ oxi hoá được Fe thành Fe

6.

E°

Mn0 4 /M iì 0 2

7.

2+

= 1,679 V

Zn + C u 2+ = Z n 2+ + Cu 2+ ]

Zn

2 [Q ,3 4 -( -0 ,7 6 )] =

0,059

10

= 10 37*3 = 1.94.10 37

K ] [zn 2+J + [ c u 2+J = 0 ,l

,

[ Zn2+] +

[

Zn 2 +

1,94.10 Cu 2 +

Z n 2+J = 0, IM 8.

=

0,1

0

a. Nồng độ các chất sau khi trộn : Fe

2+

Ag

144

=

37

= 0 ,1 ,—

100

+

= 0,6,—

100

= 0,02 5 M ,

= 0 ,3M

Fe 3+

=

1.

25_

100

0,-25 M

E. u _ 2 * = 0.77 ~ 0.059 l e !...

g

0.025

r e.

C

= 0.829 V

E . «. A = 0 , 8 0 - 0 . 0 5 9 lg 0.3 = 0 . 7 6 9 V Ag

Vậy Fe

3+

Ag

*

,,

là chất oxi hoá. Ag là chất khử. Phản ứng xảy ra

như sau : F e U +Ag = A g + + Fe

h.

2+

Phản ứng bắt đáu dối chicu khi E_ u r: 2 V = E A + /

Fe

Fc

Fe

c

Ag

Ag

Fe u r 2* = 0.77 + 0 . 0 5 9 1 g f —— 4 = 0 , 769 V Fe

r-_2+ I

L

J

Fe = 0.962 Fe2 9.

a. Thế cùa mỗi điện cực dược xác định nhờ công thức Nernst Fe E = E (’

+ + 0 , 0 5 9 lg

s.đ.đ của pin :

cFe — *

E = E | - E 2 = 0,0355V

h. Trong cốc ( 1 ) có sự khử F e u thành Fe2*, còn trong cốc (2) có sự oxi hoá F e2+ thành F e U . Theo nguyên tắc bào toàn electron,

nếu gọi

X

là sổ mol electron chuyên từ bình (2)

sang bình ( 1 ) thì lúc cân bàng thế ờ

2

cực phái hãng nhau và

do đó : % 10-BAĨAPCO SO

145

Fev n L 1 -J

\Fc^\

L

0,2 - X 0.1 + X

_

0.1+ x

Fe2+

y L. Vậy:

> e 3~' 2 .

_

JỊ

1

ta

—

0.2 -X

2

= r Fe2^ 1 = r Fe3^ 1 = r Fe2^ l L

Ji

L

J2

L

= 0 ,1 5 M

J2

Điện lượng đi qua dâv dẫn : Q = xN.e Q = 0.05. 6.023. 1023. 1,602. 10

10.

Trong dung dịch HC1 10 4 M

19

= 4825C

:

Xét ớ điéu kiện chuán với [MnO^] = [Mn2^] = I M ; PC|, = latm p

E

M nO; M n2*

C l 2 Cl

= 1,36 + ^

° - 059 5

%

c i-»

Ig(lO“ 4 Ị8 = 1.132 V

----- ! _

2

E . , ... .._■)* < E„, MnC)4 Mn

_ , SI

'

nên M nO .

Cl

= 1.596 V

* ' 2

’

khổng r

0

thành Cl2.

11.

s.đ.d tiêu chuấn : E° = 0.014V. Khi r P b 2*] = L

12.

J

10 5

M ,

E = 0.1335V

AE = E a . A - - E r 2. _ = 0 .2 2 8 V A |i

A ịi

Cu

Cu

AG = -nAE.F = - 2 2 ,0 kJ 146

X1 hoá đirơc C1

13. T u AE = Eị*, - E (_), 0.309 = 0 - E , E. = - 0.309 V 0 0,059 rvt-2 + 1 n _ trO U,UJ7 E = E N,’* N , + 2 lglN ' 1 E° . . = -0 .3 0 9 -5 ^ 1 g l(r2 Ni Ni 2

,

E° , = -0,25 V Ni /Ni

14. (+) P t,H 2 / H+,1M // C H 3COOH , 0 ,0 1M / H 2, P t(-) Đây là pin nồng độ :

điện cực bên trái là điện cực (+) điện cực bên phải là điện cực ( - )

Từ AE = E + - E _ ta có 0,1998 = 0 - E _ hay E = - 0 , 1 9 9 8 V Gọi [H+] là nồng độ ion hiđro do CH3 COOH điện li ra ờ điện cực âm.

Mặt khác. E

=

0

Ig 1

059 r = -0 .1 9 9 8 V

L

1

j = 4.1.10~4 M C H 3C O O H 0 .0 1 -4 ,1 .1 0 4

^

H+ + 4 , 1 . 1o 4

C H 3 COO 4.1.10^ 2

h + 1 [ c h 3c o o h

= 1, 7 5 . 1o - 5

Ka =

15. E ^ J

( 4 .1.10 ^ )

[C H 3 COOH]

(0 .0 1-4 .1.10 ^ )

j > E j | | J , vì vậy S 0 2 có thể oxi hoá được H 2S theo

phàn ứng : 1 1 -BAI TÀP C ơ S ỏ

147

,0

s c >2 + 2H 2S

16. a ) T ừ :

3S

+ 2H20

0

2

+ 2 H + + 2e

^

H 20

2

( 1)

Eí’ = 0 , 6 9 V

0

2

+ 4 H + + 4e

^

2 H 20

(2)

E f2 = 1,23 V

^

2H 2Q

(3)

Đê tính thế khừ : H 20

2

+ 2 H + + 2e

ta láy (2) - (1). Một cách tương ứng A G , = A G t - ỒG| hay

2

E^F = 4EỊ>F -

b. Chứng minh H 2 0 h 2o

2

2

2

E^F , suy ra E 3

4

E2 -

2

do đó

= h 2o

+io2

ÍE ?-E 5 )

lgK =

0,059 ,1

Ị/ _

- 18,3

2

^2

_ m = 10l 8 . 3 .; với P o 2 - la tm x , t <t*

[ h 2o 2] 1

[H 2 0 2 ] = — = 10 " 18-3 = 5 . 1 0 ' ,ụM K

148

= 1.77 V

tự phân hùy theo phàn ứng

Dẻ dàng nhận thấy (4) = (3) - —(2)

2

E^

(4)

17. a) Dề lính thế khử của cập M 11O 4 /MĩiOo ta dùng 2 cặp khác có thế khử dà biết đổng ihời chứa các dạng oxi hoá ( M n 0 4 2 ) và dạng khử ( M n 0 2). Đó là các cặp :

M11O 4 / M1ÌO4 - :

M n0 4 + e -> MnO^"

( 1) E ị* = 0 , 5 6 V

MnC>4 / M n 0 2 : M 11O 4 + 4H" + 3e -> M n 0 2 + 2 H 20

(2) E® = 1,70 V

Lấy (2) - ( 1 ) ta có : M n O ^ ' + 4H" + 2e -> M n 0 2 + 2 H 20

(3)

là nửa phàn ứng cùa cập M n O ^ / M n 0 2 cần xác định E°.

Theo nhiệt độ ng học :

AC13 = a g (2’ - a g Ị’

-2 F E 5 = -3 F E ị-(-F E f) * ,«

E

g . j Ê b f f . ^ - . î g g . ^ v .

2

2

Đôi với cặp M n 0 2/ M n 3+, bầng cách tương tự tính được : E

b)

M n 0 2 / Mn

,

= 0 ,9 5 V

- Đối với phản ứng :

149

3 M nƠ 4 '

+ 4H+

được coi là hiệu cùa M nƠ 4 + 2e + 4H

2

+ 4 H+ ^

MnC>4 + M n 0 2 + 2 H 20

phản ứng :

^M n0

2 M n04 +2e ^ 3 MnC>4 ~

2

2

+ 2 H 20

2

MnC>4

2 Mn 0

;+ M n0

2

(1)

E(,’ = 2,27V

(2 )

E ị = 0.56V

+ 2 H 20 (3)

AG3 = AGị -AG2=-2FEÍ) -(-2FE^) = -2F(EÍ) -E 5 )< 0 phản ứng tự diễn biến.

K 3 = 9 ,2 5 .1057 - Đối với phản ứng : 2 M n 3+ + 2 H 20 ^

M n 2+ + M n ơ 2 + 4 H +

được coi là hiệu cùa 2 phản ứng (4) và (5) dưới đ ây : M n 3+ + l e

^

M n2+

(4)

M n 0 2 + 4H+ + le

^

M n 3+ + 2 H 20 (5)

2 M n 3+ + 2H 20

^

M n 2+ + M n ơ 2 + 4 H + ( 6 )

E Í|= 1 ,5 1 V

E 5 = 0,95V

Bàng cách tương tự ta có AGft < 0 . phản ứng tự diển biín.

150

a> ^Ag/AgCl = 0-224 V b) Điện cực đổng tiêu chuẩn là điện cực dương, điện cực bạc clorua tiêu chuẩn là điện cực âm. Dòng điện đi từ điện cực đồng sang điện cực bạc clorua.

Phản ứng xảy ra trong pin : - Ỏ điện cực âm xảy ra quá trình oxi hoá : 2C1 + 2Ag = 2AgCl +2e - Ỏ điện cực dương xảy ra quá trình khử : Cu2+ + 2e = Cu - Phản ứng chung : Cu2+ + 2 C l ' +2Ag = 2AgCl + Cu là tổng cùa

2

phản ứng sau :

C u2+ + 2Ag = Cu + 2 A g +

2

Ag+ +

2

c r

=

2 AgCl

19.

AE

E.ir/T1

u. 2 * , u.

Pb

=E

/Pb

0

Pb

J.

+

/Pb

0,443 V 0 ,059 2

= -0.126 + ^ ^

_ E _ +<_ = E TI /T1

lg[Pb

2+1

l g i c r 1 = - 0 ,1 5 5 5 V

0,059, .+ — — lg TI ]

Tl+ /Tl

1

AE = 0,443 = -0.1 5 55 - ( - 0 , 3 3 6 + 0.059 lg

) 0.1

TxlBr = 3,56.10“6 2 0 - T AgBr = 6,51.10 21. T ừ

13

A g + + e = Ag

(1)

E?

0 ,8 V

[A g(N H 3)2]+ + e = Ag + 2 N H 3

(2)

E®

0,

Lấy (1) - (2) ta được : Ag+ + 2NH3 ^

[A g(N H 3)2]+

tương ứng có : AG0 = AG® - AG2

suy ra

p 0 _ pO lg K = — ------ - = 7,136 0,059

K b = 1.37.10 7

152

379V

22.

(-) C u / [ C u ( N H 3 )4 ]2 M O “2 M / / C u 2 \ l ( r 2 M / C u ( + ) Đày là pin nồng độ, điện cực chứa ion phức là điện cực âm, điện cực chứa muôi đồng là diện cực dương.

E = 0,038 ^ ^ 0 5 9 J _ Ị 0 ^ _ 2

[Cu2* ]

[Cu2+] là nổng độ ion Cu2+ trong dung dịch phức chất.

lg[Cu2*] = -3,288 ; [Cu2+] = 5,15.lo'4 M. Vì [C u(N H 3)4 ]2+ ^ C

u 2+

+4NH3

[C u2+][NH3]4 nên [N H 3] = 4 .[C u2+] = 4 . 5 , 1 5 .1 0 ^ ,

[Cu(N H 3)4 ]2+ = ì o : 2 - 5 .1 5 .K T 4

Kb = 1,02.1012

23. a) Trong nước pH = 7.

T h ế khừ cùa cặp : E q /H Q = 1,23 + 0,059 lg 10~7 = 0,817 V E o 2 / H 2G = 0 ,8 1 7 V < E Q>3+/Cb2+ = 1 . 8 2 V

nén Co3+ oxi hoá được nước thành oxi phân từ theo phản ứng :

Co3+ + - H 20 -► Co2+ + H+ + - 0 2 2

b)

2

Trong dung dịch amoniac (môi trường kiềm) giả sử pH = 14.

E o 2 /H2G = 0,404 V

153

E C o u / C o 24

Trong đó [C o 3*] và [Co2+] là nồng độ ion tự do trong dung dịch sau khi đã tạo phức ammin.

Co3+ +

6

N H 3 = [Co(NH3)6]3+ ; K kb(2)=

[CoV ][NH3f

= 1 0 -3 4

[Co( N H 3)6]V

Co2+ +

6NH3

= [Co(NH3)6]2+; K kb(I)=

[ C o ^ ] [ N H , ] 6 = jq-5 [Co(NH3)6]2+

/ C o 2+

E C o 3+ / C o 2 + < E 0 2 / H 20

Như vậy trong dung dịch amoniac Co(III) không oxi hoá được nước m à nó được bền hoá dưới dạng phức chất ammin.

24. a) Trong dun g dịch HI IM , [H+] = [I ] = IM Ea+/a Ag

/Ag

=0,8 + 0,059 lgicr16 = -0,144V < E°

H+ / H j

= 0

do đó bạc có thể đẩy hiđro ra khòi dung dịch HI IM. b) Trong dung dịch HI 1(T2 M, [H+] = [I ] = 10"2M

E A +/A = 0.0 2 6 V ; E „ +ÍU = 0,059.1g 1(T2 = -0 ,1 1 8 V A g / Ag

H /H 2

E Ag+/Ag > E H+/H j Do đ ó bạc không tan được trong dung dịch HI 10

154

2 M.

!5.

a)

H g ^ ^ H g - H g 2*

(1)

b) Khi thêm N a2S vào dung dịch Hgo

K, = 1 .3 6 .1 0 2

có kết tửa HgS làm cho

cân bảng trên dịch chuyến sang phải.

Hg2++ s2- ;f=± Hgsiđen

(2)

K2 = ^ ~ AHgS

Lấy ( 1 ) + (2) ta có phản ứng tổng cộng :

Hg^+ + s 2' ^

Hg + HgS

(3)

Như vậy là sẽ có kết tùa cùa cả Hg và HgS. K c b (3) = K , K 2 = U 6 . 1 0 - 2 . — ỉ— - 3 . 4 . 1 0 50 4.10 x ¡6 . Nếu xuất phát từ dung dịch F e ,+ và F e 2+ có nồng độ IM . ớ pH =

0

rồi náng dần pH lên, lán lượt sẽ kết tủa F e(O H )j rồi đến

Fe (O H )?.

F e(O H >3 hắt đầu kết tủa ờ pH = 1 4 + - l g T p e(0 H) = 1*53

F e(O H )2 bắt đầu kết tủa ờ pH = 14 + —lgTpe(OH) = 6 , 3 4

0

Fèu + 30 H = Fe(OH),ị

Fe3+ + ?OH = Fe(OH)ji

1--- 1---------------------------------- 1------ ------------------------- ------------------- * 1.53 6.34 Fe2+ + 20H = Fe(OH)2i pH - Trong khoáng 0 < pH < 1 .5 3 thê cùa cặp Fe3+/F e + không phụ thuóc pH :

155

r~0 E .. u <p2. = E " Fe /F e Fe

/F e

= 0 .7 7 V

r-_3+

Trong khoáng 1.53 < pH < 6 .3 4 . [Fe

E Fev

] giám nên E giảm

= 0,77 + 0,059! l g 2 h < g i h - ig [F e2' ] V [OH ]

Ep v . p 2+ =-1.438 + 0,177pOH = 1 .0 4 -0 .1 7 7 pH Trong khoảng 6.34 < pH < 14 cả ỊFe +] và [Fe2+] cù ng giảm : c

E

n -n

nncníi

^ F e(O H )j

3,8.10

Ep 3+/P 2+ =0,77 + 0.059 lg----- ^ Fe

/Fe

E f ,+/ f

.

2+

4.8.10

= 0 , 2 9 2 - 0 . 0 5 9 pH

Nếu biểu diễn dồ thị E = f(pH) ta được :

E Fe,+ /F e

156

1

u ... 2» = 0,77 + 0.059 l g — ■— 1— Fe / F e l T F e(O H )2 ỊO H ” ]

----- - + 0 . 0 5 9 lg[FT] .10

7- a >

h)

E pb/pb^= - ° - 1 89v

pH bát đầu kết tủa Pb(OH)-) là pHị = 7,35 F b (O H )2 tan hoàn toàn thì [Pb(O H ) 3 ] = 10

2 M,

[OH~] = [ P b ( O H £ ] . — = 10" ° - 7 hay pH 2 = 13,3 K Khi 0 < pH < 7 ,3 5 , E pb

2+

không phụ thuộc vào pH và

bàng - 0 , 1 89V. Khi 7,35 < pH < 13,3 là vùng dị thể.

[Pb2* ] = Tpb(OH>2 = [OH ]

nên

[H + ]2 = 1 0 12J .[H + ]2

10 ( 10->4 )2

Epb/pb2+ = - 0 , i 3 + ^ ( l g l 0

12-7

+ 21gtH+])

E o . /d, 2+ = 0 . 2 4 5 - 0 , 0 5 9 pH

(*)

Khi pH > 13,3, không còn P b 2+ trong dung dịch nữa nên thế cùa

điên cực là th ế của cặp Pb(OH) Pb(OH)

nên

E°

Pb

Pb(OH)}

/Pb

3

/Pb.

+ 3H+ + 2e = Pb + 3H20 E

Ph( OH >3 / pb

2-

= E° + 2

lg[Pb(OH )3 ][H ~ ] 3(**)

là thế khử chuẩn cùa quá trình khử P b(O H )ñ

nồng độ cua các ion Pb(OH) 12 BATÀPCƠSỎ

3

3

3

khi

và H+ đéu bàng đơn vị.

157

Có thể tính được E dựa vào phương trình (*) ờ trên và dựa vào nguyên tắc liên tục của thế.

Tại thời điểm pH = 13,3 và [Pb(O H ) 3 ] =

c^ả

cực tính theo (*) là : E Pb/Pb2* = 0 , 2 4 5 - 0 , 0 5 9 . 1 3 , 3 = - 0 , 5 4 V Thay

E pb/pb 2 + và [P b (O H ) 3 ] vào (**) :

-0,54 = E° + 0059 Pb(OH)3 /Pb 2

10- 2.(lO~13’3)3 V /

E° . = 0,696 V Pb(OH)*/Pb Thay E ° 7

= 0,696 V và [ P b ( O H ) ' ] = 1(T2M vào (**)

Pb(OH)3 /P b

3

được : E Pb/Pb2+ = 0 , 6 9 6 + ^ l g l O -

E Pb/Pb2+ = 0 . 6 3 7 - 0 , 0 8 8 5 pH

E(V)

158

2

+^ l g [ H

+ ]3

( - ) Ag / Ag<CN )(n" ~1)_, c // Ag \ c / Ag (+)

28.

a) Đây là pin nồng độ với diện cực chứa ion phức là cực âm : E = 0,059 lg — — [Ag*] Trong đó [Ag+] là nổng độ Ag+ tự do trong dung dịch phức chất :

[CN ]"

vì CN dư nén [Ag^] = - -^ ‘C và E = 0 , 0 5 9 lg - -N— [C N -]n K kb . E = 0,059 pKkb + 0.059.n.lg[CN ] b)

p K kb = 20,34, n = 2

29.

Đ Au = 65.7.

n= 3

30.

m Ag = 2 1 .58g. m Zn = 6,55g,

31.

m Ni = 9,85g, d = 0,346m m ,

32.

a) Phán ứ n g : 21 + 2 H 20 =

m Fe = 3,733g V® =2,51 lít

H 2 + I2 + 2 0 H

b) m | 2 ='47.38 g

159

Phụ lục 1.

Nhiệt dung mol đ ắ n g á p trung bình ỏ 1,00 atm và 298K

Kim loại

c p (J/mol.K)

Các nguyên tố khác

Cp (J/mol.K)

vả một số hợp chất Ag

26

c

AI

24

h2

28,9

Au

25,4

n2

29,0

Bi

26

02

29,5

Cd

26

A IA

79,33

Cr

23

ch4

36,0

Cu

24,5

c 2h 6

53,18

Fe

25

co

29,2

Pb

27

co2

37,5

Sn

27

Fe 2 0

Zn

25,4

HBr

27,5

H20 (k)

24,8

H20 (/)

75,3

H20 (r)

36,8

nh3

36,1

Sn02

160

8,5

3

104,2

' 56,61

Phụ lục 2. Entanpi tạo

thành tiêu chuẩn, AH °Ỏ 298K

k J /m o l

A gB r (r)

- 9 9 .5 8

A gC I (r)

-1 2 7 .0 3

Agl (r) A l 2 0 3 (r) A u (O H )3 (r) b f 3 (k)

- 6 2 .3 4 -1 6 6 9 ,8 3 -4 1 8 ,4 0

k J /m o l

k J /m o l

C r 2 0 3 (r) C u O (r) C u 2S (r)

-1 1 4 0 .9 8 - 1 5 7 ,3 2 -7 9 ,5 0

N H 4CI (r) N H 3 (k)

-3 1 5 ,3 9 -4 6 .1 9

N 2H 4 (k)

5 0 ,4 2

C u S 0 4 (r)

- 7 6 9 ,9 8

N 20 (k)

8 1 .5 5

F e 20 3 (r)

- 6 2 2 .1 6

N O (k)

9 0 ,3 7 3 3 .8 5

- 1 1 1 0 ,4 3

F e S (r)

- 9 5 .4 0

N 0 2 (k)

3 1 ,3 8

H B r (k)

- 3 6 ,2 3

N 20 4 (k )

b 20 3

-1 2 7 7 .3 8

H C I (k)

- 9 2 .1 3

N 20 4 (ỉ)

-1 9 ,5 0

B a C 0 3 (r)

-1 2 1 6 .7 1

H F (k)

-2 6 8 .6 1

N a C I (r)

-4 1 0 .9 9

N a H C 0 3 (r)

-7 1 0 ,4 4

b 2h 6 (k)

B aO (r) B a S 0 4 (r)

-5 5 8 .5 6

H l( k )

2 5 ,9 4

9 .1 6

H N O 3 (0

- 1 7 4 ,1 0

N a 2C 0 3 (r)

11 1 ,8 4

H jO (k )

- 2 4 1 .7 9

0 3 (k)

1.88

h 20 (/)

- 2 8 5 ,8 5

P C I 3 (/)

-3 1 9 ,6 6

C F 4 (k)

-9 2 4 ,6 6

h a m

- 1 8 7 ,7 8

P C I 3 (k)

-2 8 7 ,0 2

c h 4 (k)

- 7 4 ,8 5

H2s (k)

-2 0 .1 5

P C I 5 (k)

-3 7 4 .8 9

- 3 9 ,7 5

p h 3 (K)

2 3 ,0 1

B r (k )

c

(r) (kim cương)

-1 4 6 5 .2 4

C H 3O H (k)

- 200,66

H 2S (dd)

^9^20 (0

-2 7 5 .5 2

h 2s o 4 (/)

(C H j Jj N j H , (ỉ)

5 5 .6 5

H gO (r)

C ( N 0 2)4 (/)

3 6 ,8 2

||(M

C O (k)

- 1 1 0 .5 0

KCI (r)

- 8 1 1 .3 2

P 2O5 (r)

-1 4 3 0 ,0 9 1 4 2 .6 7

-1 5 3 0 ,6 3

P O C I 3 (k)

- 5 5 8 ,4 8

6 2 .4 3

S 0 2 (k)

- 2 9 6 .9 0

- 4 3 5 ,8 9

S O 3 (K)

-3 9 5 .1 8

- 9 0 .7 9

161

kJ/m o l

C 0 2 (k) C a C 2 (r) C a C 0 3 (r)

kJ/m ol

-3 9 3 .5 1

K C I0 3 (r)

- 3 9 1 ,2 0

S i 0 2 (r)

-8 7 8 ,2 2

- 5 9 ,4 1

K C IO 3 (r)

-4 3 0 .1 2

S iC I 4 (k)

-6 0 9 ,6 1

- 1 2 0 7 .0 8

LiAHH4 (r)

-1 0 0 ,4 2

S iF 4 (k)

- 1 5 1 1 ,6 4

- 1 8 8 ,2 8

W 0 3 (s)

-8 4 3 ,0 8

- 5 9 8 ,7 3

Z n O (s)

-3 4 8 ,1 1

- 1 2 7 ,1 9

Z nS (r)

-2 0 2 ,9 2

C a C I 2 (r)

-7 9 4 .9 6

LiB H 4 (r)

C a ( C H ) 2 (r)

-9 8 6 .5 9

Li20 (r)

C a O (r)

- 6 3 5 ,5 5

N F 3 (k )

C IF 3 (/)

-1 8 9 ,5 4

PhU

kJ/m ol

.

lUC 3 . Entanpi tao thänh tieu chuan cüa mpt so ion trong dung djeh nuöc ö hoat dp bäng 1 vä nhiet dp 298K Ion

H* Ag*

Ion

A H ° (kJ/mol)

0 , 0 0

OH'

-2 2 9 ,9 9

F

-329,1

105,09

K*

-2 51 ,2

er

-1 6 7 ,0 8

Ca2*

-542,96

Br'

- 1 2 1

Mg2’

-461,96

r

-56,1

Ba2*

-538,36

HS'

-1 7 ,7

Cu2*

162

AHj* (kJ/mol)

64,4

S2'

41,8

Zn2*

-153,89

c o 2-

-6 7 6 ,2 6

Hg2*

173,9

S 0 2‘

-9 0 7 ,5

Fe2*

-8 7 ,9

P h ụ l ụ c 4 . Tích số tan của c á c chất ít tan O) 1 II

CL

Công thức chất

Công thửc chất

pT, ■ -ig T ,

AgBr

12,28

FeS

17,3

AgCN

15,84

Hgl2

26

AgCI

9,75

HgS (đen)

51,8

Ag2C r0 4

11,95

HgS (đỏ)

52,4

Ag2Cr20 7

10,0

K3[AIF6]

8,80

Agl

16,08

KCI04

1,97

A9 3 PO 4

19,89

K2Na[Co(N02)6]

Ag2S

49,20

K3ÍCo ( N 0 2)6]

9,37

AgSCN

11,97

LI2 CO 3

2,40

AI(OH ) 3

32,0

M gC0 3

4,67

a ip o 4

18,24

MgF2

8,19

10,66

B3 C 2 O 4

6,96

M g(0H ) 2

1 2 ,6

B aC 0 3

8,29

Mg2 (P 0 4 ) 3

13.0

BaCr0 4

9,93

M n(0H)j

12,72

Ba3 (P 0

4 )2

Ba2 P2 0 7

38,22

MnS

9.6

10,5

(NH4 )3 AIF6

2 ,8

9,39

B aS0 3

6 .1

Na 3 AIF6

BaS0 4

9,97

Ni(0H ) 2

14,7

CaC 2 0 4

8,64

NiS

24,0

CaC03

8,32

PbC0 3

13,3

C aCr0 4

3,15

PbCI2

49

CaF 2 Ca 3 (P 0

4 )2

10,4

PbCr0 4

28,7

PbF2

7 57.

8,98

C aS03

7,89

Pbl2

C aS 0 4

5,04

Pb(0H ) 2

13,75

15,1

163

Cóng thửc chất

pTị = -IgT,

Công thức chất PbS

p ĩ, = -IgT,

Cd(CN ) 2

0 ,0

2660

Cd(OH)j

13,66

PbS0 4

78

14,23

Sb 2 S 3

58 54

26,10

Sn(OH ) 2

26,20 25,0

(mới két tủa)

Cd(OH)j (sau khi để giâ)

CdS

164

CoS

(đang a )

20,4

SnS

CcS

(dạng P )

24,76

SrC 2 0 4

7,25

CuBr

8,28

S rC 0 3

9,96

CuCN

19,49

SrCrO*

4,44

CuCI

5,92

SrF 2

8.61

Cul

11,96

TIBr

5,41

Cu(OH ) 2

19,66

TICI

3,76

(Cu0H) 2 C 0 3

33,78

TI 3 [Co(N02)6]

CuS

35,20

Tll

7,19

Cu2S

47,60

t i2s o 4

2,4

CuSCN

14,32

Fe(OH ) 2

16,0

Zn(CN ) 2

12,59

15,0

Zn(OH)j

17,15

Fe(OH ) 3

37,50

ZnS (a )

23,80

FeC 2 0 4

6.70

Z n S (p )

21,60

.

P h ụ l ụ c 5 . Hằng số bến của một số phức chất M + nL

M Ln,

K

= [M Ln ĩ b [M ][L]n

K,

Công thức chất

Cõng thức chất

16

[FeF6r

1,26.10

[Cd(NH 3 )J 2*

3,63.1 o6

[Ag(OH)2r

1. 104

[Co (NH3)6]2*

1,99.1 o5

[AI(OH)J-

1

|Cu(NH3)2r

7,25.10’°

ỊCd(OH),]2-

2,63.10®

[C u (NH3)4]2*

1.07.1012

[Cr(OH)J-

7.94.10 2 9

[Hg(NH 3 ) 4 ] * 2

1.99.10 19

[Cu(OH)4]2-

3,63.1 o 1 4

[Ni (NH3)6]2'

1

.0 2 . 1 0 8

[Fe(OH)4]2‘

3.63.108

[Zn(NH3)4]2*

5,01.10®

[Zn(OH),]2‘

5,02.1 o 17

[AgCI2]

1

. 1 .1 0 5

|Agi2r

5,5.1o 1 1

[CUCI2]-

2.24.105

[Bil4r

8.91.1014

[H g c ự -

1

[Cdl4]2-

2,24.1 o5

[SnCI4]2'

30,2

[HglJ2-

6.76.1029

[SnCI6]2-

6,61.1 o6

[Znl4]2-

3.1.10 ' 1

IP b c g 2-

25,1

[Ag(CN)2r

7.08.1019

[Ag(N02)2r

7,76.1 o2

[Au (CN)2]’

2

.1 0 38

[Ag(CNS)2r

1,7.10'

[Au(CN)«r

1

.1 0 56

[PelCNSlel3-

1.7.10 3

.6 6 . 1

0 15

________

1ị______ CN

1.47.10 7

-O Q_

|3-

[Ag(NH3)2f

.

1 0 33

8,32.1 o 3

165

Công thức chấỉ

166

Kb

Công thức chất

Kb

[Cd(CN)J-

1,29.1 o 17

[Fe(CNS)4r

3.39.10 4

[Co(CN)6]4-

1.23.1019

[Hg(CNS)4]2-

1.7.10 21

[C u (CN)2]~

1

.1 0 24

[Ag(S2 0 3)2]3-

2

,8 8 . 1 0

[Cu(CN)<r

2

.1 0 2 7

[Cu(S2 0

1

.8

[Fe(CN)6]4-

7.94.10 3 6

[Fe(C 2 0 4)3]3_

1

.6 . 1 0 2 0

[Fe(CN)6]3-

7.94.10 4 3

[Co(C2 0 4)3]4-

0,91.10®

[Hg(CN)4]2-

9.33.10 3 8

[Ni(CN)4]2-

1

[AIF6]3-

4.68.10 2 0

. 1 0 31

3

)2 ]

6

3

. 1 0 12

P h ụ l ụ c 6 . Hằng số phân li của m ột số axit v à bazơ Tẻn c h ấ t

Công thửc

pK

Axit axetic

C H 3COOH

4 ,7 5

Axit boric

H3 BO3

9 ,2 4

Axit cacbonic

h 2c o 3

ĩẻ n chất

C ô n g thửc

pK

H3PO3

Axit photphorơ pK1

1.6

p« 2

6 .7

pK1

6 ,3 5

h 4s ìo 4

P^ 2

10,32

pK1

9,7

Axỉt silixic

Axit xianhiđric

H CN

9 .1 9

pK 2

1 1 .7

Axit Aohidric

HF

3.1

pK 3

12

Axit hipoiodơ

H IO

12.4

Axit suntuahidric

H2S

h 2s o 4

Axit suníuric

1.9

p* 2 h 2s o 3

pK1

7.0

P^ 2

12.89

pK1

1,87

pK 2

7 ,2 7

Axit sunfurơ

Axit hipocloro

H C IO

7 ,5

Axit íomic

HCOOH

3 ,7

Axit ỉhioxianic

HCNS

Axit iodic

H IO 3

0 .7 7

Axit oxalic

H2C 2O4

Axit nitrơ

hno2

3 ,4

Axit peiodic

h 3 io 6

pK1

1.27

pK2

4 .2 7

pK1

1,57

Bạc hiđroxit

pt<2

8 ,1 5

p«3

12 ,6

Axit phophoric

H3P0 4

pK1

2 .1 2

p *2

7 .2 0

p«3

12.3

0 ,8 5

.

AgO H

3 ,9 6

Đac diam m inhidroxit

[A g (N H 3 )2 JOH

7 ,4 8

Canxi hidroxit

C a (O H )2

pK1

1.35

pK 2

2 ,4 0

A m oniac

n h 3 .h 20

4 ,7 7

167

Phụ lục 7.

Thế khử tiêu chuẩn của một số cặp oxi hoá-khừ

Phản ứng diện cực

Dạng khử

Li+

Li

l i + + ẽ -> Li

- 3 ,0 2

K+

K

K+ + ẽ

- 2 ,9 2

Ba2"

Ba

Ba2+ + 2 ẽ -> Ba

- 2 ,9 0

Sr2+

Sr

Sr2+ + 2 ẽ -> Sr

- 2 ,8 9

Ca2+

Ca

Ca

- 2 ,8 7

Na+

Na

Na+ + ẽ -> Na

-2 ,7 1

Mg2+

Mg

Mg2+ +

- 2 ,3 4

AI

AI

Al3+ + 3 ẽ -> AI

Mn2+

Mn

Mn2+ +

S 0 32-

S 0 42" + 2 ẽ + H20 -> S 0 32' + 2 0 H '

- 0 ,9 0

n o 3-

no2

N 0 3' + ẽ + H20

- 0 ,8 5

Zn

Zn

Zn2+ + 2 ẽ - > Zn

- 0 ,7 6

Cr3+

Cr

Cr3+ + 3 ẽ

- 0 ,7 1

As 0 43"

As0

Fe(OH ) 3

[Fe(OH)2]

Fe(OH ) 3 + ẽ - » Fe(OH ) 2 + OH~

-0 ,5 6

Fe2+

Fe

Fe^+ + 2 ẽ —» Fe

-0 ,4 4

Cd2+

Cd

Cd2+ + 2 ẽ

Cd

- 0 ,4 0

Co2+

Co

Co2+ + 2 ẽ - > Co

- 0 ,2 8

n ,2+

Ni

Ni2+ + 2 ẽ

- 0 ,2 5

168

- *

K

+ 2 e —> Ca

ẽ

2

2

->

Mg

E° V

- 1 ,6 7

ẽ->M n

- 1,05

.

1

ơ) O ro

Dạng oxi hoá

2

-> N 0 2 + 2 0 H '

-> Cr

AsO,,3- + 2 ẽ + 2H20

->

- > Ni

A s0 2' + 4 0 H '

- 0 ,7 1

Dạng oxi hoá

Dạng khử

Phản ứng diện cực

£° y

N<v

NO

N03

+ 3 ẽ + 2H20 -> NO + 40H

- 0 ,1 4

Sn2+

Sn

Sn2

+ 2 ẽ —> Sn

- 0 ,1 4

Pb2+

Pb

Pb2+ + 2 ẽ

C r042"

Cr(OH ) 3

Cr042' + 3 ẽ + 4H20 ->Cr(OH ) 3 + 50H~

-

0 ,1 2

2H+

h2

2H+ + 2 ẽ - > H 2

±

0 ,0 0

NO 3 -

n o 2~

N 0 3" + 2 ẽ + H20 -► N 0 2" + 2 0 H '

+

0 ,0 1

s

h 2s

s +

+ 0,14

Sn4+

Sn2+

Sn4+ + 2 ẽ

Co(OH ) 3

Co(OH ) 2

Co(OH ) 3 + ẽ -> Co(OH ) 2 + OH”

+

0 ,2 0

SO4 2'

h2 s o 3

S 0 42- + 2 ẽ + 4H+ - > H 2 S 0 3 + H20

+

0 ,2 0

Cu2+

Cu

Cu2+ + 2 ẽ

-> Gu

+ 0,34

Co3+

Co

Co3+ + 3 ẽ

-> Co

+ 0,43

h2so3

S(TB )

H 2 SO 3 + 4 e + 4H

Nì(OH) 3

Ni(OH ) 2

Ni(OH ) 3 + ẽ -► Ni(OH ) 2 + OH"

+ 0,49

c io 4"

cr

C I0 4_ +

+ 0,51

f

l2 + 2 ẽ

2

•2

2

-0,13

-> Pb

ẽ + 2 H+ -> H2S

8

-> Sn2+

+ 0,15

—» s + 3 H 2 O

ẽ + 4H20 -> c f + 80H " ->

2

f

+ 0,45

+ 0,53

Mn0 4"

Mn0 42_

Mn0 4_ + ẽ -> Mn0 42_

+ 0,54

Mn0 4"

Mn0

2

Mn04" + 3 ẽ + 2H20 - * M n0 2 + 4 0 H '

+ 0,57

Mn0 42'

Mn 0

2

Mn042' + 2 ẽ + 2H20 - > M n0 2 + 40H "

+ 0,58

Br03"

Br

B r03~ +

+ 0,60

0

h2 0

2

H 2 S6 O 3

Se

2

0

2

6

ẽ + 3H20 -► Br" + 60H~

+ 2 ẽ + 2H+ -> H 2 0 2

H 2 S e 0 3 + 4 ẽ + 4H+ -> Se + 3H20

+

0 , 6 8

+ 0,74

169

Dạng oxỉ hoả

Dạng khử

c 3+ Fe

Fe2+

Fe

NO 3 -

no2

N 0 3" + ẽ + 2H + - > N 0 2 + H20

+ 0,81

n o 3"

n h 4+

N 0 3" +

+ 0,87

n o 3'

NO

N 0 3~ + 3 ẽ + 4H + - > NO + 2H20

+ 0,96

hno2

NO

H N 0 2 + ẽ + H + - > N 0 + H2O

+ 0,99

Br2

2Br'

Br2 + 2 ẽ - > 2Br”

+ 1,08

I0 3-

r

I0 3_ +

♦ 1,09

Mn2+

M n0 2 + 2 ẽ + 4 H + -► Mn2+ + 2H20 CIO 4 - +

Mn 0

3+

_ _ 2+ + e - > Fe

6

8

+ 0,77

ẽ + 10H+ - > NH4+ + 3H20

ẽ +

6

E°, V

H+ - > r + 3H20

♦ 1,28

cr

Cl2

2 C I'

Cr2 0 72”

8

ẽ +

8

H+ -► c f + 4H20

♦ 1,34

Cl2 + 2 ẽ - > 2 C f

+ 1,36

- - 3+ 2Cr

Cr2 0 72" + 6 ẽ + 14H+ - > 2Cr3+ + 7H20

♦ 1,36

0 0 01

0 0

1

2

Phản ứng điện cực

cr

CIO 3 - +

Pb02

Pb2+

Pb0 2 + 2 ẽ + 4H +

HCIO

HCIO

Mn 0 4'

cr li 2+ Mn

h2 0

h2 0

H2 0 2 + 2 ẽ

Co2+

_ 3+ Co

00 LO

1

•

f2

170

2

2

F"

6

ẽ +

+2ẽ

M n04" + 5 ẽ

+

6

H+ ->

c f + 3H20

+ 1,45

Pb2+ + 2H20

+ 1,46

+H+- > C f

+

8

H+

+ 2H +

-+ Mn2+ + 4H20

- > 2 H 20

— ^ 2+ e -> Co

F2 + 2 ẽ ->2F~

+ H20

+ 1,50 + 1,52 + 1,77

+ 1,84 + 2,85

I

MỤC LỤC • m

T rang ^ừi nói đẩu

PHẦN

3

1. C Â U H Ỏ I V À BÀI TẬP

Chương 1.

Một số vấn đé cơ sờ cùa hoá học

5

Chương 2.

Chiéu hướng và mức độ diễn hiến của các quá trình hoá học.

Cơ sở của nhiệt động học hoá học

12

Chương 3.

Cân bằng hoá học

22

Chương 4.

Tốc độ và cơ c h ế của phản ứng hoá học

31

Chương 5.

Dung dịch

41

Chương 6.

Phản ứng oxi hoá - khử.

Hoá học và dòng điện

50

P H Ầ N 2. Đ Á P SỐ V À LÒI G I Ả I Chương 1.

Một số vấn đé cơ sờ của hoá học

61

Chương 2.

Chiêu hướng và mức độ diẻn biến của các quá trình hoá học.

Cơ sở của nhiệt động học hoá học

73

Chương 3.

Cân bằng hoá học

87

Chương 4.

Tốc độ và cơ c h ế của phản ứng hoá học

103

Chương 5.

Dung dịch

120

Chương 6.

Phản ứng 0X1 hoá - khử.

Hoá học và d òng điện

142

PHỤ LỤC

160

17 1

%