Cho phản ứng nhiệt nhôm sau: 2Al(s) + Fe2O3(s) -> Al2O3(s) + 2Fe(s) Biết nhiệt tạo thành

Giải SBT Hóa học 10 Kết nối tri thức Bài 17. Biến thiên enthalpy trong phản ứng hóa học

Bài 17.13 trang 47 SBT Hóa học 10:Cho phản ứng nhiệt nhôm sau:

2Al(s) + Fe₂O₃(s) → Al₂O₃(s) + 2Fe(s)

Biết nhiệt tạo thành, nhiệt dung của các chất (nhiệt lượng cần cung cấp để 1 kg chất đó tăng lên 1 độ) được cho trong bảng sau:

Giả thiết phản ứng xảy ra vừa đủ, hiệu suất 100%; nhiệt độ ban đầu là 25^oC; nhiệt lượng tỏa ra bị thất thoát ngoài môi trường là 50%. Tính nhiệt độ đạt được trong lò phản ứng nhiệt nhôm.

Lời giải

Xét phản ứng giữa 2 mol Al với 1 mol Fe₂O₃ tạo ra 1 mol Al₂O₃ và 2 mol Fe.

Biến thiên enthalpy của phản ứng:

${\Delta }_r{H}_{298}^o$ = ${\Delta }_f{H}_{298}^o$(Al₂O₃) + 2. ${\Delta }_f{H}_{298}^o$(Fe) – 2. ${\Delta }_f{H}_{298}^o$(Al) - ${\Delta }_f{H}_{298}^o$(Fe₂O₃)

= 1. (-16,37) + 2.0 – 2.0 – 1.(-5,14) = -21,51 (kJ)

Nhiệt dung của sản phẩm: C = 102.0,84 + 2.56.0,67 = 160,72 (J.K^-1).

Áp dụng công thức Q = m.C. ∆T

⇒ Nhiệt độ tăng lên: ∆T = $\frac{{\mathrm{21,51.10}}^3.50\%}{\mathrm{160,72}}=\mathrm{66,92}\left(K\right)$

Nhiệt độ đạt được = (25 + 273) + 66,92 = 365 (K)