Giải Chuyên đề Hoá học 10 Cánh diều bài 4 Entropy và biến thiên năng lượng tự do Gibbs

Hướng dẫn giải chuyên đề bài 4 Entropy và biến thiên năng lượng tự do Gibbs trang 28, sách chuyên đề Hóa học 10 Cánh diều. Bộ sách được biên soạn nhằm góp phần phát triển năng lực vận dụng tri thức cho các em. Hi vọng, với cách hướng dẫn cụ thể và giải chi tiết học sinh sẽ nắm bài học tốt hơn.

B. Bài tập và hướng dẫn giải

Câu hỏi khởi động

Hình 4.1 mô tả trật tự sắp xếp của các phân tử nước ở ba thể: rắn, lỏng và khí. Em hãy cho biết mức độ “mất trật tự” của hệ tăng hay giảm theo chiều từ nước đá tới hơi nước.

I. Entropy

Câu hỏi 1: Khi đun nóng chảy tinh thể NaCl, độ mất trật tự của các ion tăng hay giảm? Tại sao?

1. Ý nghĩa của entropy

2. Tính biến thiên entropy của một phản ứng hoặc một quá trình

Câu hỏi 2: Tính biến thiên entropy chuẩn cho phản ứng đốt cháy 1 mol CH3OH(l) bằng O2(g), thu được CO2(g) và H2O(g)

Luyện tập 1: Tính $\Delta _{r}S_{298}^{o}$ của các phản ứng sau:

a) 2Ca(s) + O2(g) → 2CaO(s)

b) CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(g)

c) NH3(g) + HCl(g) → NH4Cl(s)

Luyện tập 2: Tại sao $S_{298}^{o}$ của quá trình (1) lại dương?

II. Biến thiên năng lượng tự do Gibbs và khả năng xảy ra của phản ứng hóa học

Luyện tập 3: Tính $\Delta _{r}G_{298}^{o}$ của các phản ứng sau và cho biết ở điều kiện chuẩn các phản ứng có tự xảy ra hay không.

a) H2(g) + Cl2(g) → 2HCl(g)    $\Delta _{r}H_{298}^{o}$ = -184,6 kJ

b) CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l) $\Delta _{r}H_{298}^{o}$= -890,3 kJ

c) 2Na(s) + O2(g) → Na2O2(s) $\Delta _{r}H_{298}^{o}$ = -510,9 kJ

Vận dụng 1: Từ giá trị $\Delta _{r}H_{T}^{o}$của phản ứng (2) ở nhiệt độ 298 K và 203 K, hãy cho biết ở nhiệt độ thấp hơn hay cao hơn thì phản ứng diễn ra thuận lợi hơn?

Vận dụng 2: Phản ứng (3) trong thực tế còn gọi là phản ứng gì?

Vận dụng 3: Mặc dù phản ứng (3) có thể xảy ra ở nhiệt độ 848oC, nhưng trong thực tế người ta thường nung nóng CaCO3 tới nhiệt độ 1 000oC. Giải thích vì sao?

Bài tập

Bài 1: Thả một vài tinh thể patassium dichromate K2Cr2O7 màu cam đỏ vào nước (Hình 4.3). Entropy của quá trình hòa tan này tăng hay giảm? Giải thích.

Bài 2: Hãy đánh giá khả năng tự xảy ra của phản ứng sau ở nhiệt độ chuẩn:

2Al(s) + 3H2O(l) → Al2O3(s) + 3H2(g)

Biết rằng: $\Delta _{r}H_{298}^{o}$ = - 818,3 kJ, $\Delta _{r}S_{298}^{o}$ được tính theo số liệu cho trong Phụ lục 1. Từ kết quả này hãy đưa ra một số lí do giải thích cho việc vì sao các đồ vật bằng nhôm được sử dụng rất phổ biến.

Bài 3: Hãy xác định nhiệt độ sôi của CHCl3(l) ở 1 bar và so sánh với giá trị đo được từ thực nghiệm (61,2oC). Giả thiết biến thiên enthalpy và entropy của quá trình không thay đổi theo nhiệt độ.

Biết rằng:

 

$\Delta _{f}H_{298}^{o}$(kJ mol-1)

$S_{298}^{o}$ (J mol-1K-1)

CHCl3(l)

-134,1

201,7

CHCl3(g)

-102,7

295,7

Bài 4: ZnCO3(s) → ZnO(s) + CO2(g)

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

a) 25oC

b) 500oC.

Biết rằng: $\Delta _{f}H_{298}^{o}$ = 710 kJ, $\Delta _{f}S_{298}^{o}$ = 174,8 J K-1. Giả sử biến thiên enthalpy và biến thiên entropy của phản ứng không phụ thuộc vào nhiệt độ.

Bài 5: 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: $\Delta _{f}H_{298}^{o}$ = 9,16 kJ, $\Delta _{f}S_{298}^{o}$ 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.

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

Bài 7*: Để dự đoán khả năng tự xảy ra phản ứng cần sử dụng ∆rG0, ∆rHGiải thích.

Từ khóa tìm kiếm: Giải chuyên đề hóa học 10 Cánh diều, giải CĐ hóa học 10 CD, giải CĐ hóa học 10 Cánh diều bài 4 Entropy và biến thiên năng lượng tự do Gibbs

Bình luận

Giải bài tập những môn khác