Giải bài tập Hóa lớp 10 Bài 18: Ôn tập chương 5

I. Hệ thống hóa kiến thức

Hệ thống hóa kiến thức trang 89 Hóa học 10: Hoàn thành các nội dung còn thiếu sau đây:

Chất phản ứng ⟶ Sản phẩm,         ${\Delta }_r{H}_{298}^o$ > 0 (phản ứng …?... nhiệt)

                                                      ${\Delta }_r{H}_{298}^o$< 0 (phản ứng …?... nhiệt)

Tính biến thiên enthalpy của phản ứng theo nhiệt tạo thành (ở điều kiện chuẩn):

${\Delta }_r{H}_{298}^o=\mathrm{................}?\mathrm{.................}$

Tính biến thiên enthalpy của phản ứng (mà các chất đều ở thể khí) theo năng lượng liên kết (ở điều kiện chuẩn):

${\Delta }_r{H}_{298}^o=\mathrm{....................}?\mathrm{......................}$

Lời giải:

Chất phản ứng ⟶ Sản phẩm,         ${\Delta }_r{H}_{298}^o$ > 0 (phản ứng thu nhiệt)

                                                      ${\Delta }_r{H}_{298}^o$< 0 (phản ứng tỏa nhiệt)

Tính biến thiên enthalpy của phản ứng theo nhiệt tạo thành (ở điều kiện chuẩn):

${\Delta }_r{H}_{298}^o=\sum {\Delta }_f{H}_{298}^o\left(sp\right)-\sum {\Delta }_f{H}_{298}^o\left(cd\right)$

Tính biến thiên enthalpy của phản ứng (mà các chất đều ở thể khí) theo năng lượng liên kết (ở điều kiện chuẩn):

${\Delta }_r{H}_{298}^o=\sum E_b\left(cd\right)-\sum E_b\left(sp\right)$

II. Luyện tập

Câu hỏi 1 trang 89 Hóa học 10: Phản ứng chuyển hoá giữa hai dạng đơn chất của phosphorus (P):

P (s, đỏ) ⟶ P (s, trắng)                  ${\Delta }_r{H}_{298}^o$ = 17,6 kJ

Điều này chứng tỏ phản ứng:

A. thu nhiệt, P đỏ bền hơn P trắng.

B. thu nhiệt, P trắng bền hơn P đỏ.

C. toả nhiệt, P đỏ bền hơn P trắng.

D. toả nhiệt, P trắng bền hơn P đỏ.

Lời giải:

Đáp án đúng là: A

${\Delta }_r{H}_{298}^o$> 0 ⇒ Phản ứng thu nhiệt.

${\Delta }_r{H}_{298}^o$= ${\Delta }_f{H}_{298}^o$(P, trắng) - ${\Delta }_f{H}_{298}^o$(P, đỏ) > 0

⇒ ${\Delta }_f{H}_{298}^o$(P, trắng) > ${\Delta }_f{H}_{298}^o$(P, đỏ)

⇒ P trắng có mức năng lượng cao hơn tức là kém bền hơn P đỏ.

Câu hỏi 2 trang 89 Hóa học 10: Cho biết biến thiên enthalpy của phản ứng sau ở điều kiện chuẩn:

CO (g) + $\frac{1}{2}$ O₂ (g) ⟶ CO₂ (g)       ${\Delta }_r{H}_{298}^o$ = -283,0 kJ

Biết nhiệt tạo thành chuẩn của CO₂: ${\Delta }_f{H}_{298}^o$ (CO₂ (g)) = –393,5 kJ/mol.

Nhiệt tạo thành chuẩn của CO là

A. –110,5 kJ.

B. +110,5 kJ.

C. –141,5 kJ.

D. –221,0 kJ.

Lời giải:

Đáp án đúng là: A

${\Delta }_r{H}_{298}^o$= ${\Delta }_f{H}_{298}^o$(CO₂(g)).1 – [${\Delta }_f{H}_{298}^o$(CO(g)) + ${\Delta }_f{H}_{298}^o$(O₂(g)).$\frac{1}{2}$]

⇒ - 283 = - 393,5.1 – [${\Delta }_f{H}_{298}^o$(CO(g)) + 0. $\frac{1}{2}$]

⇒ ${\Delta }_f{H}_{298}^o$(CO(g)) = - 110,5 kJ

Câu hỏi 3 trang 89 Hóa học 10: Dung dịch glucose (C₆H₁₂O₆) 5%, có khối lượng riêng là 1,02 g/mL, phản ứng oxi hoá 1 mol glucose tạo thành CO₂ (g) và H₂O (l) toả ra nhiệt lượng là 2 803,0 kJ.

Một người bệnh được truyền một chai chứa 500 mL dung dịch glucose 5%. Năng lượng tối đa từ phản ứng oxi hóa hoàn toàn glucose mà bệnh nhân đó có thể nhận được là

A. +397,09 kJ.

B. +381,67 kJ.    

C. +389,30 kJ.    

D. +416,02 kJ.

Lời giải:

Đáp án đúng là: A

Khối lượng của glucose trong 500 mL dung dịch glucose 5% là

m_glucose = $\frac{500.1,02.5}{100}$= 25,5 gam

Oxi hóa 180 gam (1mol) glucose toả ra nhiệt lượng là 2 803,0 kJ.

⇒ Oxi hóa 25,5 gam glucose toả ra nhiệt lượng là $\frac{25,5.2803}{180}=397,09$ kJ

Vậy năng lượng tối đa từ phản ứng oxi hóa hoàn toàn glucose mà bệnh nhân đó có thể nhận được là +397,09 kJ.

Câu hỏi 4 trang 90 Hóa học 10: Cho giá trị trung bình của các năng lượng liên kết ở điều kiện chuẩn:

Biến thiên enthalpy của phản ứng C₃H₈(g) ⟶ CH₄(g) + C₂H₄(g) có giá trị là

A. +103 kJ.       

B. – 103 kJ.       

C. +80 kJ.          

D. – 80 kJ.

Lời giải:

Đáp án đúng là: C

$\sum E_b\left(cd\right)=$2.E_b(C – C) + 8.E_b(C – H) = 2.346 + 8.418 = 4036 kJ

$\sum E_b\left(sp\right)=$1.E_b(C = C) + 8.E_b(C – H) = 1.612 + 8.418 = 3956 kJ

⇒ ${\Delta }_r{H}_{298}^o=\sum E_b\left(cd\right)-\sum E_b\left(sp\right)$= 4036 – 3956 = +80 kJ

Câu hỏi 5 trang 90 Hóa học 10: Methane là thành phần chính của khí thiên nhiên. Xét phản ứng đốt cháy methane:

CH₄(g) + 2O₂(g) ⟶ CO₂(g) + 2H₂O(l)         ${\Delta }_r{H}_{298}^o$ = – 890,3 kJ

Biết nhiệt tạo thành chuẩn của CO₂(g) và H₂O(l) tương ứng là – 393,5 và – 285,8 kJ/mol. Hãy tính nhiệt tạo thành chuẩn của khí methane.

Lời giải:

${\Delta }_r{H}_{298}^o$= $\text{[}{\Delta }_f{H}_{298}^o\left(C{O}_2\right(g\left)\right)+{\Delta }_f{H}_{298}^o\left(H_{2}O\right(l\left)\right).2\text{]}$ - $\text{[}{\Delta }_f{H}_{298}^o\left(C{H}_4\right(g\left)\right)+{\Delta }_f{H}_{298}^o\left(O_2\right(g\left)\right).2\text{]}$

⇒ – 890,3 = [(– 393,5) + (– 285,8.2)] – [${\Delta }_f{H}_{298}^o\left(C{H}_4\right(g\left)\right)$ + 0.2]

⇒ ${\Delta }_f{H}_{298}^o\left(C{H}_4\right(g\left)\right)$= – 74,8 kJ/mol

Câu hỏi 6 trang 90 Hóa học 10: So sánh nhiệt tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn 1 kg cồn (C₂H₅OH) và 1 kg tristearin (C₅₇H₁₁₀O₆, có trong mỡ lợn). Cho biết:

C₂H₅OH(l) + 3O₂(g) ⟶ 2CO₂(g) + 3H₂O(l) ${\Delta }_r{H}_{298}^o$ = – 1 365 kJ

C₅₇H₁₁₀O₆(s) + $\frac{163}{2}$ O₂(g) ⟶ 57 CO₂(g) + 55H₂O(l)        ${\Delta }_r{H}_{298}^o$ = – 35 807 kJ

Lời giải:

Đốt cháy 46 gam (1mol) C₂H₅OH tỏa ra lượng nhiệt là 1 365 kJ

⇒ Đốt cháy 1000 gam (1 kg) C₂H₅OH tỏa ra lượng nhiệt là $\frac{1000.1365}{46}=29674$ kJ.

Đốt cháy 890 gam (1mol) C₅₇H₁₁₀O₆ tỏa ra lượng nhiệt là 35 807 kJ.

⇒ Đốt cháy 1000 gam (1kg) C₅₇H₁₁₀O₆ tỏa ra lượng nhiệt là $\frac{1000.35807}{890}=40232,6$ kJ.

So sánh:

Nhiệt tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn 1 kg tristearin có trong mỡ lợn > khi đốt cháy hoàn toàn 1 kg cồn.

Câu hỏi 7 trang 90 Hóa học 10: Biết CH₃COCH₃ có công thức cấu tạo:

Từ số liệu năng lượng liên kết ở Bảng 12.2, hãy xác định biến thiên enthalpy của phản ứng đốt cháy acetone (CH₃COCH₃):

CH₃COCH₃(g) + 4O₂(g) ⟶ 3CO₂(g) + 3H₂O(g)

Lời giải:

$\sum E_b\left(cd\right)=$2.E_b(C – C) + 6.E_b(C – H) + 1.E_b(C = O) + 4.E_b(O = O)

= 2.346 + 6.418 + 1.732 + 4. 494 = 5908 kJ

$\sum E_b\left(sp\right)=$6.E_b(C = O) + 6.E_b(O – H) = 6.732 + 6.459 = 7146 kJ

⇒ ${\Delta }_r{H}_{298}^o=\sum E_b\left(cd\right)-\sum E_b\left(sp\right)$= 5908 – 7146 = - 1238 kJ

Câu hỏi 8 trang 90 Hóa học 10: Một bình gas (khí hoá lỏng) chứa hỗn hợp propane và butane với tỉ lệ số mol 1:2. Xác định nhiệt lượng toả ra khi đốt cháy hoàn toàn 12 kg khí gas trên ở điều kiện chuẩn.

Cho biết các phản ứng:

C₃H₈(g) + 5O₂(g) ⟶ 3CO₂(g) + 4H₂O(1)               ${\Delta }_r{H}_{298}^o$= –2 220 kJ

C₄H₁₀(g) + $\frac{13}{2}$O₂(g) ⟶ 4CO₂(g) + 5H₂O (1)                   ${\Delta }_r{H}_{298}^o$ = –2 874 kJ

Trung bình mỗi ngày, một hộ gia đình cần đốt gas để cung cấp 10 000 kJ nhiệt (hiệu suất hấp thụ nhiệt là 80%). Sau bao nhiêu ngày hộ gia đình trên sẽ sử dụng hết bình gas 12 kg?

Lời giải:

Gọi x là số mol của propane trong bình gas.

⇒ 2x là số mol của butane trong bình gas.

Khối lượng 12 kg khí gas bằng 44x + 58.2x = 12.1000 (gam) ⇒ x = 75 (mol)

1 mol propane cháy tỏa ra 2 220 kJ nhiệt lượng.

1 mol butane cháy tỏa ra 2 874 kJ nhiệt lượng.

Tổng nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn một bình gas 12kg là:

75.2220 + 2.75.2874 = 597600 kJ

Số ngày mà hộ gia đình sử dụng hết bình gas là

$\frac{597600.0,8}{10000}$ ≈ 48 ngày