Giải sách bài tập Hóa học lớp 10 Bài 13: Enthalpy tạo thành và biến thiên enthalpy của phản ứng hóa học - Chân trời sáng tạo

Bài 13.1 trang 52 SBT Hóa học 10. Cho phương trình nhiệt hóa học của phản ứng:

$2H_2\left(g\right)+O_2\left(g\right)\to 2H_{2}O\left(l\right)$     ${\Delta }_r{H}_{298}^o=-571,68kJ$

Phản ứng trên là phản ứng

A. thu nhiệt

B. tỏa nhiệt

C. không có sự thay đổi năng lượng

D. có sự hấp thụ nhiệt lượng từ môi trường xung quanh.

Lời giải:

Đáp án đúng là: B.

${\Delta }_r{H}_{298}^o=-571,68kJ<0$ 

Phản ứng trên là phản ứng tỏa nhiệt.

Bài 13.2 trang 52 SBT Hóa học 10. Cho phương trình nhiệt hóa học của phản ứng

$N_2\left(g\right)+O_2\left(g\right)\stackrel{t°}{\to }2NO\left(g\right)$  ${\Delta }_r{H}_{298}^o=+179,20kJ$

Phản ứng trên là phản ứng

A. thu nhiệt

B. không có sự thay đổi năng lượng

C. tỏa nhiệt

D. có sự giải phóng nhiệt lượng ra môi trường

Lời giải:

Đáp án đúng là: A.

${\Delta }_r{H}_{298}^o=+179,20kJ>0$

Phản ứng trên là phản ứng thu nhiệt.

Bài 13.3 trang 52 SBT Hóa học 10. Dựa vào phương trình nhiệt hóa học của phản ứng sau:

 $C{O}_2\left(g\right)\to CO\left(g\right)+\frac{1}{2}{O}_2\left(g\right){\Delta }_r{H}_{298}^0=+280kJ$

Giá trị ${\Delta }_r{H}_{298}^0$ của phản ứng $2C{O}_2\left(g\right)\to 2CO\left(g\right)+O_2\left(g\right)$ là

A. +140 kJ.

B. – 1120 kJ.

C. + 560 kJ.

D. – 420 kJ.

Lời giải:

Đáp án đúng là: C.

Theo phương trình nhiệt học, phản ứng phân hủy 1 mol CO₂ thu được 1 mol CO và 0,5 mol O₂ cần thu 280kJ nhiệt.

Vậy để phân hủy 2 mol CO₂ thu được 2 mol CO và 1 mol O₂ cần thu 280.2 = 560 kJ nhiệt.

Giá trị ${\Delta }_r{H}_{298}^0$ của phản ứng $2C{O}_2\left(g\right)\to 2CO\left(g\right)+O_2\left(g\right)$là +560 kJ.

Bài 13.4 trang 52 SBT Hóa học 10. Phương trình nhiệt hóa học:

$3H_2\left(g\right)+N_2\left(g\right)\stackrel{t°}{\to }2N{H}_3\left(g\right)$                  ${\Delta }_r{H}_{298}^o=-91,80kJ$

Lượng nhiệt tỏa ra khi dùng 9 g H₂(g) để tạo thành NH₃(g) là

A. – 275,40 kJ

B. – 137,70 kJ

C. – 45,90 kJ

D. – 183,60 kJ

Lời giải:

Đáp án đúng là: B.

9 gam H₂ tương đương với 4,5 mol.

Theo đề bài, phản ứng của 3 mol H₂ thể khí với 1 mol N₂ thể khí tạo 2 mol NH₃ thể khí giải phóng 91,8 kJ nhiệt.

Vậy phản ứng của 9 gam H₂ (tương đương với 4,5 mol) ở thể khí tạo thành NH₃ ở thể khí giải phóng: $4,5.\frac{91,8}{3}=137,7kJ$ nhiệt.

Bài 13.5 trang 53 SBT Hóa học 10. Điều kiện nào sau đây không phải là điều kiện chuẩn?

A. Áp suất 1 bar và nhiệt độ 25^oC hay 298K.

B. Áp suất 1 bar và nhiệt độ 298K

C. Áp suất 1 bar và nhiệt độ 25^oC

D. Áp suất 1 bar và nhiệt độ 25K

Lời giải:

Đáp án đúng là: D.

Chú ý: Điều kiện chuẩn là điều kiện ứng với áp suất 1 bar (đối với chất khí), nồng độ 1 mol L^-1 (đối với chất tan trong dung dịch) và nhiệt độ thường được chọn là 298 K (25^oC).

Bài 13.6 trang 53 SBT Hóa học 10. Dựa vào phương trình nhiệt hóa học của các phản ứng sau:

$C{S}_2\left(l\right)+3O_2\left(g\right)\stackrel{t°}{\to }C{O}_2\left(g\right)+2S{O}_2\left(g\right)$            ${\Delta }_r{H}_{298}^o=-1110,21kJ$     (1)

$C{O}_2\left(g\right)\to CO\left(g\right)+\frac{1}{2}{O}_2\left(g\right)$                                 ${\Delta }_r{H}_{298}^o=+280,00kJ$       (2)

$2Na\left(s\right)+2H_{2}O\left(l\right)\to 2NaOH\left(aq\right)+H_2\left(g\right)$            ${\Delta }_r{H}_{298}^o=-367,50kJ$       (3)

$ZnS{O}_4\left(s\right)\to ZnO\left(s\right)+S{O}_3\left(g\right)$                              ${\Delta }_r{H}_{298}^o=+235,21kJ$       (4)

Cặp phản ứng thu nhiệt là:

A. (1) và (2)

B. (3) và (4)

C. (1) và (3)

D. (2) và (4)

Lời giải:

Đáp án đúng là: D.

Phản ứng (2) và (4) có ${\Delta }_r{H}_{298}^o>0$ nên là phản ứng thu nhiệt.

Bài 13.7 trang 53 SBT Hóa học 10. Dựa vào phương trình nhiệt hóa học của phản ứng sau:

$3Fe\left(s\right)+4H_{2}O\left(l\right)\to F{e}_3{O}_4\left(s\right)+4H_2\left(g\right)$                ${\Delta }_r{H}_{298}^o=+26,32kJ$

Giá trị ${\Delta }_r{H}_{298}^o$ của phản ứng: $F{e}_3{O}_4\left(s\right)+4H_2\left(g\right)\to 3Fe\left(s\right)+4H_{2}O\left(l\right)$ là:

A. – 26,32 kJ

B. + 13,16 kJ

C. + 19,74 kJ

D. – 10,28 kJ

Lời giải:

Đáp án đúng là: A.

Do $3Fe\left(s\right)+4H_{2}O\left(l\right)\to F{e}_3{O}_4\left(s\right)+4H_2\left(g\right)$          ${\Delta }_r{H}_{298}^o=+26,32kJ$

Nên $F{e}_3{O}_4\left(s\right)+4H_2\left(g\right)\to 3Fe\left(s\right)+4H_{2}O\left(l\right)$         ${\Delta }_r{H}_{298}^o=-26,32kJ$

Bài 13.8 trang 53 SBT Hóa học 10.

a) Enthalpy tạo thành của hợp chất là gì?

b) Biến thiên enthalpy tạo thành trong các phản ứng hóa học là gì?

c) Enthalpy tạo thành khác với enthalpy tạo thành chuẩn ở điểm nào?

d) Tại sao enthalpy tạo thành chuẩn của đơn chất lại bằng không?

Lời giải:

a) Enthalpy tạo thành của một chất là lượng nhiệt kèm theo phản ứng tạo thành 1 mol

chất đó từ các đơn chất bền.

b) Biến thiên enthalpy tạo thành trong các phản ứng hoá học là lượng nhiệt toả ra hay thu vào của một phản ứng hoá học (${\Delta }_{r}H$ được tính theo đơn vị kJ hoặc kcal).

c) Enthalpy tạo thành được đo trong điều kiện chuẩn được gọi là enthalpy tạo thành chuẩn (hay nhiệt tạo thành chuẩn) và được kí hiệu là ${\Delta }_r{H}_{298}^0$

d) Enthalpy tạo thành chuẩn (hay nhiệt tạo thành chuẩn) của một chất là lượng nhiệt kèm theo của phản ứng tạo thành một mol chất đó từ các đơn chất ở dạng bền nhất trong điều kiện chuẩn. Đơn chất bền nên không có sự biến đổi, enthalpy tạo thành bằng 0.

Bài 13.9 trang 53 SBT Hóa học 10. Các quá trình sau đây là tỏa nhiệt hay thu nhiệt?

a) Nước hóa rắn

b) Sự tiêu hóa thức ăn

c) Quá trình chạy của con người

d) Khí CH₄ đốt ở trong lò

e. Hòa tan KBr vào nước làm cho nước trở nên lạnh

g) Sulfuric acid đặc khi thêm vào nước làm cho nước nóng lên.

Lời giải:

a) Nước hoá rắn là quá trình toả nhiệt.

b) Sự tiêu hoá thức ăn là quá trình thu nhiệt.

c) Quá trình chạy của con người là quá trình toả nhiệt.

d) Khí CH₄ đốt ở trong lò là quá trình toả nhiệt.

e) Hoà tan KBr vào nước làm cho nước trở nên lạnh là quá trình thu nhiệt.

g) Thêm sulfuric acid đặc vào nước, nước nóng lên là quá trình toả nhiệt.

Bài 13.10 trang 54 SBT Hóa học 10. Hãy nêu 1 phản ứng tỏa nhiệt và 1 phản ứng thu nhiệt mà em biết.

Lời giải:

- Cho kim loại iron (Fe) tác dụng với giấm (CH₃COOH – acetic acid). Phương trình nhiệt hoá học:

$Fe\left(s\right)+2C{H}_{3}COOH\left(aq\right)\to {\left(C{H}_{3}COO\right)}_{2}Fe\left(aq\right)+H_2\left(g\right){\Delta }_r{H}_{298}^0<0$

⇒ Phản ứng toả nhiệt.

- Cho NaHCO₃ tác dụng với acid. Phương trình nhiệt hoá học:

$2NaHC{O}_3\left(s\right)+H_{2}S{O}_4\left(aq\right)\to N{a}_{2}S{O}_4\left(aq\right)+2C{O}_2\left(g\right)+2H_{2}O\left(g\right){\Delta }_r{H}_{298}^0>0$

⇒ Phản ứng thu nhiệt.

Bài 13.11 trang 54 SBT Hóa học 10. Khi đun nóng muối ammonium nitrate bị nhiệt phân theo phương trình:

$N{H}_{4}N{O}_3\stackrel{t°}{\to }{N}_{2}O+2H_{2}O$

Hãy dự đoán phản ứng trên là tỏa nhiệt hay thu nhiệt.

Lời giải:

$N{H}_{4}N{O}_3\stackrel{t^0}{\to }{N}_{2}O+2H_{2}O$

Phản ứng nhiệt phân ammonium nitrate là phản ứng thu nhiệt do phải cung cấp nhiệt năng.

Bài 13.12 trang 54 SBT Hóa học 10. Một phản ứng mà giá trị của ${\Delta }_r{H}_{298}^o$ > 0 thì phản ứng đó không xảy ra ở điều kiện chuẩn nếu không cung cấp năng lượng. Giải thích.

Lời giải:

Phản ứng có ${\Delta }_r{H}_{298}^0>0$ thì không tự xảy ra do cần phải được cung cấp nhiệt từ bên ngoài. Do vậy, nếu chỉ có hỗn hợp phản ứng mà không có nguồn nhiệt khác thì phản ứng không tự xảy ra.

Bài 13.13 trang 54 SBT Hóa học 10. Cho các đơn chất sau đây: C (graphite, s), Br₂(l), Br₂(g), Na(s), Na(g), Hg(l), Hg(s). Đơn chất nào có ${\Delta }_r{H}_{298}^0$ = 0?

Lời giải:

Các đơn chất C (graphite, s), Br₂ (l), Na (s), Hg(l), bền có ${\Delta }_r{H}_{298}^0=0$.

Bài 13.14 trang 54 SBT Hóa học 10. Cho 2 sơ đồ biểu diễn sự thay đổi nhiệt độ theo thời gian của phản ứng (1) và (2). Sơ đồ nào chỉ quá trình thu nhiệt và sơ đồ nào chỉ quá trình tỏa nhiệt. Giải thích.

Lời giải:

- Sơ đồ (1) chỉ quá trình toả nhiệt, do nhiệt độ phản ứng tăng so với nhiệt độ ban đầu (nhiệt độ phòng).

- Sơ đồ (2) chỉ quá trình thu nhiệt, do nhiệt độ phản ứng giảm so với nhiệt độ ban đầu (nhiệt độ phòng).

Bài 13.15 trang 54 SBT Hóa học 10. Dựa vào Bảng 13.1, SGK trang 84, viết phương trình nhiệt hóa học của 2 phản ứng sau đây:

a. Phản ứng tạo thành Al₂O₃

b. Phản ứng tạo thành NO.

Lời giải:

Phương trình nhiệt hoá học của các phản ứng:

a. Phản ứng tạo thành Al₂O₃

$4Al\left(s\right)+3O_2\left(g\right)\to 2A{l}_2{O}_3\left(s\right){\Delta }_r{H}_{298}^0=-1676,00kJ$

b. Phản ứng tạo thành NO.

$N_2\left(g\right)+O_2\left(g\right)\to 2NO\left(g\right){\Delta }_r{H}_{298}^0=+90,29kJ$

Bài 13.16 trang 54 SBT Hóa học 10. Viết phương trình nhiệt hóa học ứng với sơ đồ biểu diễn biến thiên enthalpy của hai phản ứng sau:

Lời giải:

Phương trình nhiệt hoá học ứng với sơ đồ:

$2Cl{F}_3\left(g\right)+2O_2\left(g\right)\to C{l}_{2}O\left(g\right)+3F_{2}O\left(g\right){\Delta }_r{H}_{298}^0=+394,10kJ$

$2C{H}_{3}OH\left(l\right)+3O_2\left(g\right)\to 2C{O}_2\left(g\right)+4H_{2}O\left(l\right){\Delta }_r{H}_{298}^0=-1450kJ$

Bài 13.17 trang 55 SBT Hóa học 10. Cho phản ứng:

$2ZnS\left(s\right)+3O_2\left(g\right)\stackrel{t°}{\to }2ZnO\left(s\right)+2S{O}_2\left(g\right)$

${\Delta }_r{H}_{298}^o=-285,66kJ$

Xác định giá trị của ${\Delta }_r{H}_{298}^o$ khi:

a. Lấy gấp 3 lần khối lượng của các chất phản ứng.

b. Lấy một nửa khối lượng của các chất phản ứng

c. Đảo chiều của phản ứng.

Lời giải:

a) Lấy gấp 3 lần khối lượng của các chất phản ứng:

${\Delta }_r{H}_{298}^0=-285,66\times 3=-856,98kJ$

b) Lấy một nửa khối lượng của các chất phản ứng:

${\Delta }_r{H}_{298}^0=\frac{-285,66}{2}=-142,83kJ$

c) Đảo chiều của phản ứng:

${\Delta }_r{H}_{298}^0=+285,66kJ$

Bài 13.18* trang 55 SBT Hóa học 10. Điều chế NH₃ từ N₂(g) và H₂(g) làm nguồn chất tải nhiệt, nguồn để điều chế nitric acid và sản xuất phân urea.

Viết phương trình nhiệt hóa học của phản ứng tạo thành NH₃, biết khi sử dụng 7 g khí N₂ sinh ra 22,95 kJ nhiệt.

Lời giải:

Số mol N₂: $n_{N_2}=\frac{7}{28}=0,25mol$.

Để tạo 1 mol NH₃ cần 0,5 mol N₂.

${\Delta }_r{H}_{298}^0=-22,95\times 2=-45,9kJ$

Phương trình nhiệt hoá học:

$N_2\left(g\right)+3H_2\left(g\right)\rightleftarrows 2N{H}_3\left(g\right)$         ${\Delta }_r{H}_{298}^0=-91,8kJ$

Bài 13.19 trang 55 SBT Hóa học 10. Viết phương trình nhiệt hóa học của các quá trình tạo thành những chất dưới đây từ đơn chất:

a) Nước ở trạng thái khí, biết rằng khi tạo thành 1 mol hơi nước tỏa ra 214,6 kJ nhiệt.

b) Nước lỏng, biết rằng sự tạo thành 1 mol nước lỏng tỏa ra 285,49 kJ nhiệt.

c) Ammonia (NH₃), biết rằng sự tạo thành 2,5 g ammonia tỏa ra 22,99 kJ nhiệt.

d) Phản ứng nhiệt phân đá vôi (CaCO₃), biết rằng để thu được 11,2 g vôi (CaO) phải cung cấp 6,94 kcal.

Lời giải:

a) Khi tạo thành 1 mol hơi nước tỏa ra 214,6 kJ nhiệt, phương trình nhiệt hóa học của quá trình là:

$H_2\left(g\right)+\frac{1}{2}{O}_2\left(g\right)\to H_{2}O\left(g\right)$            ${\Delta }_f{H}_{298}^0=-214,6kJ/mol$

b) Sự tạo thành 1 mol nước lỏng tỏa ra 285,49 kJ nhiệt, phương trình nhiệt hóa học của quá trình là:

 $H_2\left(g\right)+\frac{1}{2}{O}_2\left(g\right)\to H_{2}O\left(l\right)$            ${\Delta }_f{H}_{298}^0=-285,49kJ/mol$

c) Sự tạo thành 2,5 g ammonia tỏa ra 22,99 kJ nhiệt:

Số mol ammonia =$\frac{5}{34}mol.$

Sự tạo thành 1 mol ammonia toả ra $\frac{34}{5}.22,99=$156,33 kJ nhiệt.

Tạo thành 2 mol ammonia toả ra 156,33.2 = 312,66 kJ nhiệt.

Phương trình nhiệt hóa học của quá trình là:

$3H_2\left(g\right)+N_2\left(g\right)\to 2N{H}_3\left(g\right)$                     ${\Delta }_f{H}_{298}^0=-312,66kJ/mol$

d) Để thu được 11,2 g vôi (CaO) phải cung cấp 6,94 kcal:

Số mol vôi bằng 0,2 mol, vậy để thu được 1 mol vôi cần cung cấp 6,94.5 = 34,7 kcal.

Phương trình nhiệt hóa học của quá trình là:

$CaC{O}_3\left(s\right)\stackrel{t^0}{\to }C{O}_2\left(g\right)+CaO\left(s\right)$          ${\Delta }_f{H}_{298}^0=+34,7kcal/mol$

Bài 13.20 trang 55 SBT Hóa học 10. Dựa vào Bảng 13.1, SGK trang 84, sắp xếp các oxide sau đây: Fe₂O₃(s), Cr₂O₃(s), Al₂O₃(s) theo thứ tự giảm dần độ bền nhiệt.

Lời giải:

$F{e}_2{O}_3\left(s\right)có{\Delta }_f{H}_{298}^0=-825,50kJ/mol;C{r}_2{O}_3\left(s\right)có{\Delta }_f{H}_{298}^0=-1128,60kJ/mol;$

$A{l}_2{O}_3\left(s\right)có{\Delta }_f{H}_{298}^0=-1676,00kJ/mol$. Thứ tự giảm dần độ bền nhiệt là

$A{l}_2{O}_3\left(s\right),C{r}_2{O}_3\left(s\right),F{e}_2{O}_3\left(s\right).$