Mở đầu
Dựa vào đại lượng nào để dự đoán phản ứng hóa học có thể xảy ra được hay không?
Lời giải chi tiết:
- Khi xét quá trình hóa học có tự xảy ra hay không phải xét đồng thời cả biến thiên enthalpy và biến thiên entropy, thông qua biến thiên năng lượng Gibbs (∆G) (ở nhiệt độ và áp suất không đổi)
+ ∆rGoT < 0 phản ứng sẽ tự xảy ra, giá trị ∆rGoT càng âm, phản ứng càng dễ xảy ra
+ ∆rGoT = 0 phản ứng đạt trạng thái cân bằng
+ ∆rGoT > 0 phản ứng không tự xảy ra
CH mục I CH1
1. Dãy nào dưới đây các chất sắp xếp theo chiều tăng giá trị entropy chuẩn?
A. CO2(s) < CO2(l) < CO2(g).
B. CO2(g) < CO2(l) < CO2(s).
C. CO2(s) < CO2(g) < CO2(l).
D. CO2(g) < CO2(s) < CO2(l).
Phương pháp giải:
Đối với một chất, entropy ở thể khí lớn hơn ở thể lỏng, ở thể lỏng lớn hơn ở thể rắn
Lời giải chi tiết:
Đối với một chất, entropy ở thể khí lớn hơn ở thể lỏng, ở thể lỏng lớn hơn ở thể rắn
=> CO2(s) < CO2(l) < CO2(g).
Đáp án A
CH mục I CH2
Phản ứng nào dưới đây xảy ra kèm theo sự giảm entropy?
A. N2(g) + O2(g) → 2NO(g).
B. N2O4 (g) → 2NO2(g)
C. 2CO(g) → C(s) + CO2(g)
D. 2HCl(aq) + Fe(s) → FeCl2(aq) + H2(g)
Phương pháp giải:
Phản ứng xảy ra có kèm theo sự giảm entropy => Có sự giảm số mol khí sau phản ứng
Lời giải chi tiết:
A. Trước phản ứng có 2 mol khí, sau phản ứng có 2 mol khí
B. Trước phản ứng có 1 mol khí, sau phản ứng có 2 mol khí
C. Trước phản ứng có 2 mol khí CO, sau phản ứng có 1 mol khí CO2 => Giảm số mol khí
D. Trước phản ứng không có khí, sau phản ứng có 1 mol khí
Đáp án C
CH mục I CH3
Biến thiên entropy chuẩn của phản ứng nào dưới đây có giá trị dương?
A. Ag+(aq) + Br-(aq) → AgBr(s)
B. 2C2H6(g) + 3O2(g) → 4CO2(g) + 6H2O(l)
C. N2(g) + 2H2(g) → N2H4(g)
D. 2H2O2(l) → 2H2O(l) + O2(g).
Phương pháp giải:
Phản ứng nào có sự tăng số mol khí sau phản ứng => Biến thiên entropy chuẩn của phản ứng dương
Lời giải chi tiết:
A. Ag+(aq) + Br-(aq) → AgBr(s): Chuyển các ion Ag+(aq), Br-(aq) từ trạng thái chuyển động tự do sang cố định trong tinh thể làm tăng tính trật tự của hệ => ∆So < 0
B. 2C2H6(g) + 3O2(g) → 4CO2(g) + 6H2O(l): Làm giảm mol khí (từ 5 mol => 4 mol) => ∆So < 0
C. N2(g) + 2H2(g) → N2H4(g): Làm giảm mol khí (từ 5 mol => 4 mol) => ∆So < 0
D. 2H2O2(l) → 2H2O(l) + O2(g): Làm tăng số mol khí (ban đầu không có khí => 1 mol khí O2) => ∆So > 0
Đáp án D
CH mục I CH4
Dựa vào dữ liệu ở Bảng 4.1, tính biến thiên entropy chuẩn của các phản ứng:
a) 4Fe(s) + 3O2(g) → 2Fe2O3(s)
b) SO2(g) + ½ O2(g) → SO3(g)
Phương pháp giải:
\({\Delta _r}S_{298}^0 = \sum {S_{298}^0(sp) - } \sum {S_{298}^0(cd)} \)
Lời giải chi tiết:
a) \({\Delta _r}S_{298}^0 = \sum {S_{298}^0(sp) - } \sum {S_{298}^0(cd)} \)
\( = 2S_{298,F{e_2}{O_3}(g)}^0 - (4S_{298,Fe(s)}^0 + 3S_{298,{O_2}(g)}^0)\)
\( = 2.87,4 - (4.27,3 + 3.205,0) = 549,0\) (J/K)
b) \({\Delta _r}S_{298}^0 = \sum {S_{298}^0(sp) - } \sum {S_{298}^0(cd)} \)
\( = 2S_{298,S{O_3}(g)}^0 - (S_{298,S{O_2}(g)}^0 + \frac{1}{2}S_{298,{O_2}(g)}^0)\)
\( = 256,7 - (248,1 + \frac{1}{2}205,0) = - 93,90\)(J/K)
CH mục II CH5
Phản ứng phân hủy của potassium chlorate:
KClO3(s) → KCl(s) + 3/2 O2(g)
Dựa vào các giá trị của \({\Delta _f}H_{298}^0,S_{298}^0\)ở Bảng 4.1 để tính toán và cho biết ở điều kiện chuẩn phản ứng có khả năng tự xảy ra không?
Phương pháp giải:
\(\begin{array}{l}{\Delta _r}H_{298}^0 = \sum {H_{298}^0(sp) - } \sum {H_{298}^0(cd)} \\{\Delta _r}S_{298}^0 = \sum {S_{298}^0(sp) - } \sum {S_{298}^0(cd)} \\{\Delta _r}G_{298}^0 = {\Delta _r}H_{298}^0 - T{\Delta _r}S_{298}^0\end{array}\)
Lời giải chi tiết:
Ta có:
\({\Delta _r}H_{298}^0 = \sum {H_{298}^0(sp) - } \sum {H_{298}^0(cd)} \)
\( = 436,7 + \frac{3}{2}.0 - ( - 397,7) = 39kJ\)
\({\Delta _r}S_{298}^0 = \sum {S_{298}^0(sp) - } \sum {S_{298}^0(cd)} \)
\( = (82,6 + \frac{3}{2}.205) - (143,1) = 247(J/K)\)
\({\Delta _r}G_{298}^0 = {\Delta _r}H_{298}^0 - T{\Delta _r}S_{298}^0\)
\(\begin{array}{l} = - 39 - 298.({247.10^{ - 3}})\\ = - 112,6(kJ) < 0\end{array}\)
=> phản ứng tự xảy ra
CH mục II CH6
Dựa vào các giá trị của \({\Delta _f}H_{298}^0,S_{298}^0\) ở Bảng 4.1, hãy cho biết có thể dùng C (graphite) để khử Fe2O3 thành Fe ở điều kiện chuẩn theo phương trình sau có được không?
3C (graphite) + 2Fe2O3(s) → 4Fe(s) + 3CO2(g)
Phương pháp giải:
\(\begin{array}{l}{\Delta _r}H_{298}^0 = \sum {H_{298}^0(sp) - } \sum {H_{298}^0(cd)} \\{\Delta _r}S_{298}^0 = \sum {S_{298}^0(sp) - } \sum {S_{298}^0(cd)} \\{\Delta _r}G_{298}^0 = {\Delta _r}H_{298}^0 - T{\Delta _r}S_{298}^0\end{array}\)
Lời giải chi tiết:
\({\Delta _r}H_{298}^0 = \sum {H_{298}^0(sp) - } \sum {H_{298}^0(cd)} \)
\(\begin{array}{l} = {\rm{(}}4.0 + 3( - 393,5){\rm{)}} - {\rm{(}}3.0 + 2( - 825,5){\rm{)}}\\ = 470,5(kJ)\end{array}\)
\({\Delta _r}S_{298}^0 = \sum {S_{298}^0(sp) - } \sum {S_{298}^0(cd)} \)
\(\begin{array}{l} = (27,3.4 + 3.213,7) - (5,7.3 + 87,4.2)\\ = 558,4(J/K)\end{array}\)
\({\Delta _r}G_{298}^0 = {\Delta _r}H_{298}^0 - T{\Delta _r}S_{298}^0\)
\(\begin{array}{l} = 470,5 - 298.(558,{4.10^{ - 3}})\\ = 304,1(kJ) > 0\end{array}\)
