Giải Hóa 10 Bài 18 (Kết nối tri thức): Ôn tập chương 5

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

Lý thuyết Ôn tập chương 5

I. Phản ứng tỏa nhiệt, phản ứng thu nhiệt

Phản ứng tỏa nhiệt là phản ứng giải phóng năng lượng dưới dạng nhiệt.

Phản ứng thu nhiệt là phản ứng hấp thụ năng lượng dưới dạng nhiệt.

Ví dụ: Khi nung vôi, người ta sử dụng phản ứng đốt than để cung cấp nhiệt cho phản ứng phân hủy đá vôi. Phản ứng đốt than là phản ứng tỏa nhiệt, phản ứng phân hủy đá vôi là phản ứng thu nhiệt.

II. Tính biến thiên enthalpy của phản ứng theo nhiệt tạo thành

Biến thiên enthalpy của phản ứng được xác định bằng hiệu số giữa tổng nhiệt tạo thành các chất sản phẩm (sp) và tổng nhiệt tạo thành của các chất đầu (cđ).

Ở điều kiện chuẩn: ${\Delta }_r{H}_{298}^o=\sum {\Delta }_f{H}_{298}^o\left(sp\right)-\sum {\Delta }_f{H}_{298}^o$(cđ).

Trong tính toán cần lưu ý đến hệ số của các chất trong phương trình hóa học.

Ví dụ: Xác định biến thiên enthalpy của phản ứng sau ở điều kiện chuẩn

CO(g) + $\frac{1}{2}$O₂(g) $\stackrel{}{\to }$ CO₂(g)

biết nhiệt tạo thành chuẩn ${\Delta }_f{H}_{298}^o$ của CO₂(g) là –393,5 kJ/mol, của CO(g) là –110,5 kJ/mol.

Hướng dẫn giải:

${\Delta }_r{H}_{298}^o={\Delta }_f{H}_{298}^o\left(C{O}_2\right(g\left)\right)-\left[{\Delta }_f{H}_{298}^o\right(CO\left)\right(g\left)\right)+\frac{1}{2}{\Delta }_f{H}_{298}^o\left(O_2\right(g\left)\right)$

= –393,5 – (–110,5 + 0×) = –283 (kJ).

III. Tính biến thiên enthalpy của phản ứng theo năng lượng liên kết

Biến thiên enthalpy của phản ứng (mà các chất đều ở thể khí), bằng hiệu số giữa tổng năng lượng liên kết của các chất đầu và tổng năng lượng liên kết của các sản phẩm (ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất).

Ở điều kiện chuẩn: ${\Delta }_r{H}_{298}^o$= $\sum E_b$(cđ) – $\sum E_b\left(sp\right)$.

Ví dụ: Tính biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng

C₃H₈(g) $\stackrel{}{\to }$ CH₄(g) + C₂H₄(g)

biết năng lượng liên kết (ở điều kiện chuẩn):

Hướng dẫn giải:

$\to$ ${\Delta }_r{H}_{298}^o$= 3E_b (C–C) + 8E_b (C–H) – 4E_b (C–H) – 2E_b (C=C) – 4E_b (C–H)

= 3×346 + 8×418 – 4×418 – 2×612 – 4×418 = –186 (kJ).

Xem thêm lời giải bài tập Hóa học lớp 10 Kết nối tri thức với cuộc sống hay, chi tiết khác:

Bài 19: Tốc độ phản ứng

Bài 20: Ôn tập chương 6

Bài 21: Nhóm halogen

Bài 22: Hydrogen halide. Muối halide

Bài 23: Ôn tập chương 7

Xem thêm tài liệu Hóa học lớp 10 Kết nối tri thức với cuộc sống hay, chi tiết khác:

Lý thuyết Bài 18: Ôn tập chương 5

Trắc nghiệm Bài 18: Ôn tập chương 5