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

Với giải bài tập trang 33 Chuyên đề Hóa 10 trong Bài 4: Entropy và biến thiên năng lượng tự do Gibbs sách Chuyên đề Hóa lớp 10 Cánh diều hay nhất, chi tiết sẽ giúp học sinh dễ dàng trả lời các câu hỏi & làm bài tập Chuyên đề Hóa 10 trang 33.

1 2,212 23/08/2022

Trang trước

Trang sau

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

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

ZnCO₃(s) → ZnO(s) + CO₂(g)

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

a) 25^oC

b) 500^oC.

Biết rằng: $Δ_{r} H_{298}^{0}$ = 710 kJ, $Δ_{r} S_{298}^{0}$ = 174,8 J K^-1. Giải sử biến thiên enthalpy và biến thiên entropy của phản ứng không phụ thuộc vào nhiệt độ.

Trả lời:

a) Ở 25^oC tức 298 K

$Δ_{r} G_{298}^{0}$ = $Δ_{r} H_{298}^{0}$ - 298. $Δ_{r} S_{298}^{0}$ = 710.10³ – 298.174,8 = 657909,6 J > 0

⇒ Phản ứng không tự xảy ra ở 25^oC.

b) Ở 500^oC tức (500 + 273) K = 773 K

$Δ_{r} G_{298}^{0}$ = $Δ_{r} H_{298}^{0}$ - 773. $Δ_{r} S_{298}^{0}$ = 710.10³ – 773.174,8 = 574879,6 > 0

⇒ Phản ứng không tự xảy ra ở 500^oC

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

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

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

Trả lời:

$Δ_{r} S_{298}^{0}$ = $S_{298}^{0}$ (Na₂CO₃(s)) + $S_{298}^{0}$ (H₂O(l)) + $S_{298}^{0}$ (CO₂(g)) - 2. $S_{298}^{0}$ (NaHCO₃(s))

$Δ_{r} S_{298}^{0}$ = 135,0 + 70,0 + 213,8 – 2.101,7 = 215,4 J K^-1

Để phản ứng diễn ra cần có

$Δ_{r} G_{T}^{0}$ = $Δ_{r} H_{298}^{0}$ - T. $Δ_{r} S_{298}^{0}$ < 0

⇔ 9,16.10³ – T.215,4 < 0

⇔ T > 42,53 K hay T > -230,47^oC

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

Trả lời:

4Fe(s) + 3O₂(g) → 2Fe₂O₃(s)

$Δ_{r} H_{298}^{0}$ = 2. $Δ_{f} H_{298}^{0}$ (Fe₂O₃(s)) - 3. $Δ_{f} H_{298}^{0}$ (O₂(g)) – 4. $Δ_{f} H_{298}^{0}$ (Fe(s))

$Δ_{r} H_{298}^{0}$ = 2.(-824,2) – 3.0 – 4.0 = -1648,4 kJ

$Δ_{r} S_{298}^{0}$ = 2. $S_{298}^{0}$ (Fe₂O₃(s)) - 3. $S_{298}^{0}$ (O₂(g)) – 4. $S_{298}^{0}$ (Fe(s))

$Δ_{r} S_{298}^{0}$ = 2.87,4 – 3.205,2 – 4.27,3 = -550 J K^-1

$Δ_{r} G_{298}^{0}$ = $Δ_{r} H_{298}^{0}$ - T. $Δ_{r} S_{298}^{0}$ = -1648,4.10³– 298.(-550) = -1484500 J < 0

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

Bài tập 7* trang 33 Chuyên đề Hóa 10: Để dự đoán khả năng tự xảy ra phản ứng cần sử dụng $Δ_{r} H_{}^{0}$ và $Δ_{r} G_{}^{0}$ . Giải thích.

Trả lời:

Tại một nhiệt độ T:

∆_rG⁰ = ∆_rH⁰ - T∆S⁰

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

Vậy để dự đoán khả năng tự xảy ra phản ứng cần sử dụng $Δ_{r} H_{}^{0}$ và $Δ_{r} G_{}^{0}$ .