Giải bài tập trang 47 Chuyên đề Hóa 10 Bài 6 - Cánh diều

Giải bài tập trang 47 Chuyên đề Hóa 10 - Cánh diều

Bài tập 1 trang 47 Chuyên đề Hóa 10: Hỗn hợp bột Al và NH₄ClO₄ được dùng làm nhiên liệu rắn cho tên lửa. Hỗn hợp bột Al và Fe₂O₃ được dùng để hàn kim loại. Phản ứng xảy ra khi sử dụng các hỗn hợp bột này như sau:

3Al(s) + 3NH₄ClO₄(s) → Al₂O₃(s) + AlCl₃(s) + 3NO(g) + 6H₂O(g) (1)

2Al(s) + Fe₂O₃(s) → Al₂O₃(s) + 2Fe(l)         (2)

Các giá trị ${\Delta }_f{H}_{298}^0$ (kJ mol^-1) tra ở Phụ lục 2.

a) Bằng tính toán hãy cho biết: 1 gam hỗn hợp bột nào (trộn theo đúng tỉ lệ phản ứng) tỏa ra nhiều nhiệt hơn. Từ đó dự đoán phản ứng nào xảy ra mãnh liệt hơn.

b) Có thể dùng hỗn hợp bột Al và Fe₂O₃ làm nhiên liệu trong động cơ tên lửa được không?

Trả lời:

a) Xét phản ứng (1):

∆_r$H_{298}^o$ = ${\Delta }_f{H}_{298}^0$(Al₂O₃(s)) + ${\Delta }_f{H}_{298}^0$(AlCl₃(s)) + 3.${\Delta }_f{H}_{298}^0$(NO(g)) + 6.${\Delta }_f{H}_{298}^0$(H₂O(g)) - 3.${\Delta }_f{H}_{298}^0$(Al(s)) - 3.${\Delta }_f{H}_{298}^0$(NH₄ClO₄(s))

∆_r$H_{298}^o$ = (-1675,7) + (-704,2) + 3.91,3 + 6.(-241,8) – 3.0 – 3.(-295,3) = -2670,9 kJ

Đốt cháy 3 mol Al(s) và 3 mol NH₄ClO₄(s)  (hay m_hh = 433,5 gam)  tỏa ra 2670,9 kJ nhiệt lượng

⇒ Đốt cháy 1 gam hỗn hợp Al và NH₄ClO₄ tỏa ra $\frac{1.2670,9}{433,5}=$ 6,16 kJ nhiệt lượng

Xét phản ứng (2):

∆_r$H_{298}^0$ = ${\Delta }_f{H}_{298}^0$(Al₂O₃(s)) + 2.${\Delta }_f{H}_{298}^0$(Fe(l)) – 2. ${\Delta }_f{H}_{298}^0$(Al(s)) - ${\Delta }_f{H}_{298}^0$(Fe₂O₃(s))

∆_r$H_{298}^0$ = (-1675,7) + 2.13,1 – 2.0 – (-824,2) = -825,24 kJ

Đốt cháy hỗn hợp gồm 2 mol Al(s) và 1 mol  Fe₂O₃(s) (hay m_hh = 214 gam) tỏa ra 825,24 kJ nhiệt lượng

⇒ Đốt cháy 1 gam hỗn hợp trên tỏa ra $\frac{1.825,24}{214}$ = 3,86 kJ nhiệt lượng

Như vậy ta thấy nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy 1 gam hỗn hợp Al(s) và NH₄ClO₄(s) là lớn hơn ⇒ Phản ứng (1) xảy ra mãnh liệt hơn.

Chú ý: Đề bài đã cho 1 gam hỗn hợp xảy ra theo đúng tỉ lệ phản ứng.

b) Nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cùng một lượng hỗn hợp bột Al (s) và Fe₂O₃ (s) chỉ bằng một nửa so với Al(s) và NH₄ClO₄(s) nên không dùng được Al và Fe₂O₃ cho động cơ tên lửa.

Bài tập 2 trang 47 Chuyên đề Hóa 10: Hexachlorobenzene rắn (C₆Cl₆) là chất cực kì độc hại với con người nên được bảo quản rất kĩ lưỡng. Nếu xảy ra hỏa hoạn nhà kho có chứa C₆Cl₆ thì chất này có dễ dàng bị tiêu hủy bởi phản ứng cháy với oxygen hay không? Hãy dự đoán bằng cách tính biến thiên enthalpy của phản ứng. Biết rằng phản ứng cháy sinh ra CO₂ và Cl₂.

Trả lời:

C₆Cl₆(s) + 6O₂(g) →  6CO₂(g) + 3Cl₂(g)

∆_r$H_{298}^0$ = 6.${\Delta }_f{H}_{298}^0$(CO₂(g)) + 3.${\Delta }_f{H}_{298}^0$(Cl₂(g)) - ${\Delta }_f{H}_{298}^0$(C₆Cl₆(s)) – 6.${\Delta }_f{H}_{298}^0$(O₂(g))

∆_r$H_{298}^0$ = 6.(-393,5) + 3.0 – (-127,6) – 6.0 = -2233,4 kJ

Biến thiên enthalpy của phản ứng là rất âm ⇒ Nếu xảy ra hỏa hoạn nhà kho có chứa C₆Cl₆ thì chất này dễ dàng bị tiêu hủy bởi phản ứng cháy với oxygen.

Bài tập 3 trang 47 Chuyên đề Hóa 10: Cho phản ứng đốt cháy hoàn toàn khí propane:

C₃H₈(g) + 5O₂(g) → 3CO₂(g) + 4H₂O(g)

Tốc độ của phản ứng sẽ thay đổi như thế nào nếu nồng độ oxygen trong không khí giảm từ 21% xuống 15% (theo thể tích)? Các yếu tố khác coi như không đổi.

Trả lời:

Biểu thức tốc độ phản ứng:

v = k.$C_{C_3{H}_8}^{}{C}_{O_2}^5$

Gọi nồng độ ban đầu của các chất: $C_{C_3{H}_8}$= x M; $C_{O_2}$= y M

Khi đó ta có: v_t = k.x.y⁵     (1)

Nồng độ oxygen trong không khí giảm từ 21% xuống 15% (theo thể tích) tức là giảm xuống 1,4 lần.

Biểu thức tốc độ phản ứng sau khi giảm nồng độ oxygen là

 v_s = k.x.($\frac{y}{1,4}$ )⁵    (2)

Chia từng vế của (2) cho (1) ta được:

$\frac{v_s}{v_t}=\frac{{\left(\frac{y}{1,4}\right)}^5}{y^5}$ = 0,19

Vậy tốc độ phản ứng giảm 0,19 lần nếu nồng độ oxygen trong không khí giảm từ 21% xuống 15% (theo thể tích).

Bài tập 4 trang 47 Chuyên đề Hóa 10:Cho phản ứng giữa Hb với O₂ ở phổi:

Hb + O₂ → HbO₂

Giả sử lượng oxygen cung cấp cho cơ thể chỉ phụ thuộc vào tốc độ phản ứng; tần số nhịp thở trung bình của một người là 16 nhịp/ phút. Hỏi nếu nồng độ oxygen trong không khí giảm từ 21% xuống 18% (theo thể tích) thì tần số nhịp thở trung bình là bao nhiêu để đảm bảo lượng oxygen cung cấp cho cơ thể không thay đổi?

Trả lời:

Hb + O₂ → HbO₂  

Biểu thức tính tốc độ phản ứng:

v = k.$C_{Hb}$. $C_{O_2}$

Từ biểu thức, tốc độ phản ứng tỉ lệ bậc nhất với nồng độ O₂ nên:

$\frac{v_{18\%}}{v_{21\%}}=\frac{18}{21}$ = 0,86

⇒ Tốc độ phản ứng giảm chỉ còn bằng 0,86 lần tốc độ ban đầu.

Như vậy tần số nhịp thở phải tăng lên $\frac{1}{0,86}$ lần tần số ban đầu để đảm bảo lượng oxygen cung cấp cho cơ thể là không đổi.

⇒ Tần số nhịp thở là 16. $\frac{1}{0,86}$ = 19 nhịp/phút.

Xem thêm lời giải bài tập Chuyên đề Hóa lớp 10 Cánh diều với cuộc sống hay, chi tiết khác:

Giải bài tập trang 41 Chuyên đề Hóa 10 Bài 6

Giải bài tập trang 42 Chuyên đề Hóa 10 Bài 6

Giải bài tập trang 44 Chuyên đề Hóa 10 Bài 6

Giải bài tập trang 45 Chuyên đề Hóa 10 Bài 6

Giải bài tập trang 46 Chuyên đề Hóa 10 Bài 6