Sáng kiến kinh nghiệm Giúp học tốt chương Năng lượng hóa học – Hóa học 10

Nội dung text: Sáng kiến kinh nghiệm Giúp học tốt chương Năng lượng hóa học – Hóa học 10

1. DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT HS Học sinh GV Giáo viên TNTHPT Tốt nghiệp Trung học phổ thông TN Thí nghiệm BT Bảo toàn BT e Bảo toàn electron SGK Sách giáo khoa BT C Bảo toàn cacbon BT H Bảo toàn hidro BTNT Bảo toàn nguyên tố BTĐT Bảo toàn điện tích KSCL Khảo sát chất lượng BTKL Bảo toàn khối lượng 1
2. PHẦN MỞ ĐẦU I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Đối với môn Hóa học, bài tập đóng vai trò quan trọng trong việc củng cố, khắc sâu kiến thức đã học. Nội dung môn hóa ở trường phổ thông rất phong phú, đa dạng và đối với học sinh thì môn hóa là một môn học khó. Vì thế các em rất e ngại khi giải bài tập, kĩ năng giải bài tập của các em còn yếu do thời gian học tập trên lớp còn hạn chế ( 02 tiết/tuần đối với ban cơ bản), chủ yếu thiên về lí thuyết. Do đó, nếu học sinh nắm vững các dạng bài tập, biết cách giải chúng thì việc học môn hóa trở nên đơn giản và dễ dàng hơn. Sử dụng bài tập để luyện tập là một biện pháp hết sức quan trọng để nâng cao chất lượng dạy và học. Bài tập hóa học có ý nghĩa tác dụng to lớn về nhiều mặt như: - Ý nghĩa trí dục: + Ôn tập hệ thống hóa kiến thức một cách tích cực nhất. + Rèn luyện các kỹ năng hóa học như: tính toán, - Ý nghĩa phát triển: Phát triển ở học sinh ở năng lực tư duy logic, biện chứng, khái quát, độc lập, thông minh và sáng tạo. - Ý nghĩa giáo dục: Rèn luyện đức tính kiên nhẫn, trung thực và lòng say mê khoa học hóa học. Mục tiêu của chương trình giáo dục phổ thông 2018 là giúp học sinh phát triển toàn diện về năng lực, phẩm chất. Để thực hiện mục tiêu đó cần đổi mới nội dung, phương pháp dạy học và kiểm tra đánh giá. Trong chương trình Hóa học lớp 10 có nhiều nội dung mới, nhất là chương Năng lượng hóa học. Vì đây là chương học mới, nguồn tài liệu chưa nhiều, hệ thống câu hỏi và bài tập còn ít, gây nhiều khó khăn trong việc dạy và học. Xuất phát từ tình hình thực tiễn nêu trên, tôi viết sáng kiến kinh nghiệm với đề tài ‘Giúp học tốt chương Năng lượng hóa học – Hóa học 10’ nhằm giúp học sinh học tốt chương học này. Trong đề tài này, tôi hệ thống hóa các nội dung lí thuyết liên quan, giúp học sinh nắm chắc các nội dung kiến thức cơ bản, sau mỗi nội dung có các ví dụ để 2
3. học sinh hiểu sâu sắc hơn về những nội dung kiến thức cần nhớ. Bên cạnh đó, tôi còn tổng hợp, phân loại hệ thống hóa các dạng bài tập về chương năng lượng hóa học, giúp các em có cái nhìn tổng quát hơn các dạng toán thường gặp trong chương, giúp các em rèn luyện các kĩ năng giải các dạng bài tập liên quan. Trong đề tài này, tôi có tổng hợp các dạng bài tập liên quan đến thực tiễn, nhằm kích thích sự hứng thú trong học tập, giúp các em yêu thích bộ môn Hóa học hơn, đồng thời tiếp cận với phương pháp kiểm tra đánh giá mới. Trong đề minh họa TNTHPT năm 2023, có một số dạng bài tập liên quan đến thực tiện, đặc biệt có dạng bài tập liên quan đến năng lượng hóa học, dao vậy tôi cũng đã tổng hợp các câu hỏi trong đề thi thử TNTHPT 2023 để các em làm quen. II. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU. - Hệ thống hóa các kiến thức liên quan đến chương năng lượng hóa học, các dạng bài tập liên quan - Rèn cho học sinh kĩ năng tự học, tự nghiên cứu, nắm vững lý thuyết, kĩ năng giải các dạng bài tập liên quan - Trao đổi kinh nghiệm về giảng dạy chương Năng lượng hóa học - Giới thiệu một số dạng bài tập để các thầy cô đóng góp ý kiến. III. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU. - Nghiên cứu chương trình hóa học THPT. - Tuyển chọn, xây dựng các dạng bài tập về năng lượng hóa học IV. KHÁCH THỂ VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU. - Khách thể nghiên cứu: Quá trình dạy học hoá học ở trường THPT. - Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống lý thuyết và bài tập về năng lượng hóa học ở cấp THPT V. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC. - Nếu tuyển chọn và xây dựng được hệ thống lí thuyết và bài tập về năng lượng hóa học sẽ là nguồn tư liệu quí để giáo viên và học sinh tham khảo. 3
4. VI. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. - Phương pháp nghiên cứu lí thuyết - Phương pháp nghiên cứu thực tiễn 4
5. PHẦN NỘI DUNG CHƯƠNG 1: LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM CẦN NHỚ I. CÁC KHÁI NIỆM 1. Điều kiện chuẩn: 2. Kí hiệu: • g (gas): Chất khí. s (solid): Chất rắn. • l (liquid): Chất lỏng. aq (aquecous): Chất tan trong nước. 3. Phản ứng tỏa nhiệt, thu nhiệt a. Phản ứng tỏa nhiệt là phản ứng hóa học giải phóng năng lượng ra môi trường dưới dạng nhiệt. Biến thiên enthalpy của phản ứng có giá trị âm. Biến thiên enthalpy càng âm, phản ứng càng tỏa ra nhiều nhiệt. 5
6. b. Phản ứng thu nhiệt là phản ứng hóa học hấp thụ năng lượng từ môi trường dưới dạng nhiệt. Biến thiên enthalpy của phản ứng có giá trị dương. Biến thiên enthalpy càng dương, phản ứng càng thu nhiệt. Ví dụ: Các quá trình sau thu nhiệt hay tỏa nhiệt? Giải thích ngắn gọn. - đốt một ngọn nến. - nước đóng băng. - hòa tan muối ăn vào nước thấy cốc nước trở nên mát. - luộc chín quả trứng. Hướng dẫn giải - Phản ứng tỏa nhiệt vì nến (parafin) bị đốt cháy đã giải phóng năng lượng, cung cấp cho việc phát sáng và tỏa nhiệt. 6
7. - Phản ứng tỏa nhiệt vì nước hạ nhiệt (hay giải phóng nhiệt) để tạo khối băng. - Phản ứng thu nhiệt vì muối hấp thu nhiệt từ nước để hòa tan, nước giảm nhiệt độ và cốc nước trở nên mát. - Phản ứng thu nhiệt vì trứng hấp thu nhiệt khiến các phân tử protein kết dính với nhau và làm trứng chín. 4. Biến thiên enthalpy (hay nhiệt phản ứng) là nhiệt lượng tỏa ra hoặc thu vào của phản ứng trong điều kiện áp suất không đổi. - Kí hiệu: Δ r H; đơn vị: kJ hoặc kcal (1 J = 0,239 cal) - Biến thiên enthalpy chuẩn ( ) là nhiệt lượng tỏa ra hoặc thu vào của phản ứng ở điều kiện chuẩn. 5. Enthalpy tạo thành hay nhiệt tạo thành (ΔfH) của một chất là biến thiên enthalpy của phản ứng tạo thành 1 mol chất đó từ các đơn chất ở trạng thái bền vững, ở một điều kiện xác định. - Nếu phản ứng thực hiện ở điều kiện chuẩn được gọi là enthalpy tạo thành chuẩn ( ) Vi dụ: Nhiệt tạo thanh của khi CO2 la hiệu ứng nhiệt của phản ứng: 0 C(s) + O2 (g) → CO2(g) ΔfH 298 = -393,5 kJ/mol Nhiệt của phản ứng kết hợp giữa H2 va O2 tạo thanh nước: 0 2H2(g) + O2(g) → 2H2O(l) ΔfH 298 = -571,66 kJ/mol Nhiệt tạo thanh chuẩn của nước lỏng từ các đơn chất la: -571,66 : 2 = -285,83 kJ/mol 6. Nhiệt đốt cháy Nhiệt đốt cháy là nhiệt của phản ứng dốt cháy 1 mol chất bằng khi oxi (O 2) để tạo thành sản phẩm cháy ở áp suất không đổi. sản phẩm cháy của các nguyên tố C,H, N,S,Cl tương ứng la CO2(g), H2O(l), N2(g), SO2(g) va HCl(g) Vi dụ: C2H6 (g) + 7/2 O2(g → 2CO2(g) ΔH=-372.82 kcal → Nhiệt đốt cháy của C2H6 là -372.82 kcal 7. Ái lực điện tử a) Khái niệm: 7
8. Ái lực đối với electron là năng lượng tỏa ra (hay thu vào) khi một nguyên tử kết hợp với electron để trở thành ion âm. - X + 1e → X + A1 ( A1: là ái lực đối với electron thứ nhất.) b) Qui luật: Ái lực đối với electron của một nguyên tố càng lớn thì nguyên tố đó càng dễ chuyển thành ion âm. 8. Năng lượng ion hóa a) Khái niệm: Năng lượng ion hoá là năng lượng cần thiết để tách một electron ra khỏi nguyên tử ở trạng thái cơ bản (trạng thái không kích thích) tạo ra cation ở trạng thái khí. + M + I1 → M + 1e + 2+ M + I2 → M + 1e 2+ 3+ M + I3 → M + 1e ...... (n - 1)+ n+ M + In → M + 1e Các giá trị I1, I2, I3, , In là năng lượng ion hoá thứ nhất, thứ 2, thứ 3, và thứ n. b) Qui luật: + I1 < I2 < I3 < < In + Những nguyên tử có năng lượng ion hoá càng nhỏ càng dễ biến thành ion dương. 9. Năng lượng mạng lưới. a) Khái niệm: Năng lượng mạng lưới là năng lượng toả ra khi các ion kết hợp với nhau(khí) để tạo thành mạng lưới tinh thể. b) Qui luật: Năng lượng mạng lưới càng lớn thì hợp chất ion được tạo nên càng bền. 10. Năng lượng liên kết Năng lượng liên kết A-B là năng lượng cần cung cấp để phá vỡ hoàn toàn liên kết A-B (thường được qui về 1 mol liên kết - kJ/mol hoặc kcal/mol). Eb(H-H) = 103 kcal/mol : H2 → 2H Δ H = 103 kcal/mol 8
9. Năng lượng liên kết (năng lượng phân li liên kết), về trị tuyệt đối, chính bằng năng lượng hình thành liên kết nhưng ngược dấu. Tổng năng lượng các liên kết trong phân tử bằng năng lượng phân li của phân tử đó. - Năng lượng liên kết giữa 2 nguyên tử tăng cùng bậc liên kết ( đơn < đôi < ba) II. PHƯƠNG TRÌNH NHIỆT HÓA HỌC Phương trình nhiệt hóa học là phương trình hóa học kèm theo trạng thái các chất và nhiệt phản ứng. Phương trình nhiệt hóa học cho biết: chất phản ứng, sản phẩm, tỉ lệ phản ứng, điều kiện phản ứng, trạng thái các chất và nhiệt phản ứng. Ví dụ: 0 C( r) + O2 (g)→ CO2 (g)Δ rH 298 =-395.41 kJ Kim cương (tinh thể) 0 C( s) +O2 (g)→CO 2 (g)Δ rH 298 =-393.51 kJ Graphit(than chì ) Khi viết phương trình nhiệt hóa học ta cần lưu ý : ￿ Hệ số của phương trình: 0 H2(g) +1/2O 2(g)→H 2O(l) ΔrH 298 =-285.84kJ 0 2H2(g) +O2(g)→ 2H 2O(l)Δ rH 298 =-571.68 kJ ￿ Cần nêu áp suất và nhiệt độ tại đó xác định giá trị enthalpy. Thông thường áp suất 1 bar dược ghi bàng chỉ số trên 0, nhiệt độ 25oC được ghi bằng chỉ số dưới 298 (g) của kí hiệu ΔH: 0 H2(g) +1/2O2(g)→H 2O(l) ΔrH 298 =-285.84 kJ Áp suất 1 bar , nhiệt độ 2980K k là áp suất chuẩn và nhiệt đ chuẩn nhiệt động lực học. ￿ Phản ứng thuận và phản ứng nghịch có cùng giá trị ΔH nheng trái dấu 0 Ví dụ: N2 + 3H2 → 2NH3 ΔrH 298 = -92kJ 0 2NH3 → N2 + 3H2 ΔrH 298 = 92kJ III. ĐỊNH LUẬT HESS 9
10. 1. Định luật Hess(1812-1850). Hiệu ứng nhiệt của phản ứng hóa học chỉ phụ thuộc vào trong trạng thái đầu và trạng thái cuối chứ không phụ thuộc vào các giai đoạn trung gian.[1] Ví dụ: Có rất nhiều cách để chuyển 1 mol Na, 0,5 mol H 2, 0,5 mol O2, thành một mol NaOH và biến thiên enthalpy tổng cộng của cách nào cũng bằng: -102.0 kcal Cách 1: Na(s) + 1/2O2(g) → 1/2Na2O2(s) ΔH1=-60,3 kcal 1/2H2(g) + 1/4O2(g) → 1/2H2O(l) ΔH2 =-34,1 kcal 1/2Na2O2 + 1/2H2O(l) → NaOH(s) + 1/4O2(g) ΔH3 = -7,6kcal Tổng cộng: Na(s) + 1/2O2(g) + 1/2H2(g)￿ NaOH(s) ΔH = ?? Thì ta có: ΔH = -60,3 - 34,1 - -7,6 =-102,0 kcal Cách 2: H2(g) + 1/2O2(g) → H2O(l) ΔH1=-68,3 kcal Na (s) + H2O(l) → NaOH + 1/2H2 ΔH2=-33,7kcal Tổng cộng: Na(s) + 1/2H2(g) + 1/2O2(g) → NaOH (s) ΔH=?? Ta có: ΔH=-68,3-33,7=-102,0kcal 2. Hệ quả của định luật Hess. a. Biến thiên enthalpy t của một phản ứng bằng tổng nhiệt tạo thành của các sản phẩm trừ tổng nhiệt tao thành của các chất ban đầu (có kể cả hệ số ) 0 0 0 ΔrH 298 = ΣΔfH 298 (sản phẩm)- ΣΔfH 298 (tác chất) 0 Ví dụ: CaCO3(s)→ CaO(s) +CO2 (g) ΔrH 298 = ? Giải 0 0 0 0 ΔrH 298 = ΣΔfH 298(CaO) + Σ ΔfH 298 (CO2 ) - ΣΔfH 298 (CaCO3) = -151,9 - 91,4 + 288,5 = 42,5 kcal => Nung vôi là quá trình thu nhiệt b. Hiệu ứng nhiệt phản ứng bằng tổng nhiệt đốt cháy các chất đầu trừ đi tổng nhiệt đốt cháy của các chất sản phẩm (có kể cả hệ số ) ΔH =ΣΔHđc(tác chất ) - ΣΔHđc(sản phẩm ) 10
11. Ví dụ: CH3COOH(l)+C2H5OH(l) → CH3COOC2H5 + H2O ΔH = ? 0 ΔrH 298 = ΔHđc(CH3COOH) + ΔHđc(C2H5OH) -ΔHđc(CH3COOC2H5) = -208,2 - 326,7 + 545,9 = 11 kcal 3.Ứng dụng của định luật Hess. a. Tìm hiểu biến thiên enthalpy chuẩn của một số phản ứng không thể xác định bằng thực nghiệm. Ví dụ: C(s) + 1/2O2(g) → CO(g) ΔH1 = ? (Than chì ) Biết rằng: 0 C(s) + O2(g) → CO2 (g) ΔH = ΔrH 298= -94,1 kcal Than chì 0 CO (g) + 1/2 O2(g) → CO2(g) ΔH2 = ΔrH 298 = -67,7 kcal Giải Theo định luật Hess ta có: ΔH - ΔH2 = ΔH1 Vậy ΔH1=-94,1+67,7 = -26,4 kcal. b. Tìm nhiệt tạo thành của một chất Ví dụ: Tìm nhiệt tạo thành của rượu etylic từ các dữ kiện: C2H5OH(l) + 3O2(g) → CO2 (g) + H2O(l) ΔH = -327 kcal 0 -94 kcal -63,8 kcal ΔHtt = ? Giải: Áp dụng hệ quả 1 của định luật Hess ta có: ΔH = 2 x (-94) + 3 x (-68,3) - ΔHtt (C2H5OH) = -327 kcal Rút ra: ΔHtt (C2H5OH) = 2 x (-94) + 3 x (-68,3) – (-327) = -65,9 kcal c. Định năng lượng liên kết 0 ΔrH 298 = Eb (tác chất )- Eb (sản phẩm) Ví dụ: : Định năng lượng trung bình của các liên kết O-H trong phan tử nước, biết rằng năng lượng liên kết H-H và O-O tương ứng lần lượt là 435,9 và 498 kJ 11
12. Giải: 0 H2(g) + O2(g) → H2O(g) ΔrH 298 = -483,68 kJ ==> - 483,68 = 2(+435,9) + 498,7 - 4×ΔHlk(O-H ) ==>Eb (O-H ) = ¼(2×435,9 + 498,7 + 483,68 ) = 463,545 kJ d. Xác định năng lượng mạng lưới của tinh thể Năng lượng mang ion là năng lượng tạo thành mạng tinh thể hợp chất từ các ion của trạng thái khí Ví dụ: Năng lượng mang ion của tinh thể NaCl chính là hiệu ứng nhiệt của phản ứng: Na+ + Cl- → NaCl (s) ΔH = ? Từ các dữ kiện sau,ta có thể tính được năng lượng mạng ion của tinh thể NaCl: Nhiệt thăng hoa của Na: Na(s) → Na(g) ΔH 1 = 20,64 kcal Năng lượng liên kết của Cl2: ½ Cl2(g) → Cl(g) ΔH 2 = ½ ×58 kcal Ái lực electron của Clo: - Cl(g) - e→ Cl (g)ΔH 3 = -83,17kcal Năng lượng ion hóa Na: + Na(g) - e→ Na (g) ΔH 4 = +119,98 kcal Năng lượng mạng ion: + - Na (g) + Cl (g)→ NaCl (s) ΔH 0 = ? Hiệu ứng nhiệt của phản ứng: Na (s) + ½ Cl2 (g) ￿ NaCl (s) ΔH = -98,23 kcal Theo định luật Hess ta có: ΔH1 + ΔH2 + ΔH 3 + ΔH0 = ΔH 20,64 + ½ ×58 + (-83,17) + 119,98 + ΔH0 =-98,23 Từ đó ta có năng lượng mạng tinh thể ion muối ăn: ΔH0 = -184,68 kcal 12
13. CHƯƠNG 2. CÁC DẠNG BÀI TẬP THƯỜNG GẶP DẠNG 1. BÀI TOÁN TÍNH THEO PHƯƠNG TRÌNH NHIỆT HÓA HỌC I. MỘT SỐ ĐIỂM CẦN LƯU Ý. - Phương trình nhiệt hóa học là phương trình hóa học kèm theo trạng thái các chất và nhiệt phản ứng. - Biến thiên enthalpy trong phương trình nhiệt hóa học tỉ lệ với hệ số các chất trong phương trình. - Có thể xử lý các phương trình nhiệt hóa như những phương trình đại số (cộng, trừ, nhân với một hệ số, đổi chiều ...thì cũng chịu cùng cách xử lý). II. CÁC VÍ DỤ Câu 1. Cho phương trình nhiệt hoá học sau: SO2(g) + O2(g) SO3(g) = - 98,5 kJ (a) Tính lượng nhiệt giải phóng ra khi chuyển 74,6 g SO2 thành SO3. (b) Giá trị của phản ứng: SO3(g) SO2(g) + O2(g) là bao nhiêu? Hướng dẫn giải (a) Số mol SO2:1,125 mol. Lượng nhiệt giải phóng: -98,5 1,125 = -110,81 kJ (b) Giá trị của phản ứng: SO3(g) SO2(g) + O2(g) là 98,5 Kj Câu 2. Đốt cháy hoàn toàn 1 gam ở điều kiện chuẩn, thu được và giải phóng 49,98 kJ. Tính biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng đốt cháy 1 mol Hướng dẫn giải 13
14. Theo đề bài đốt cháy hoàn toàn 1 gam ở điều kiện chuẩn, thu được và giải phóng 49,98 kJ. Mà 1 mol có khối lượng 26 gam nhiệt lượng giải phóng khi đốt cháy 1 mol (do đây là phản ứng tỏa nhiệt nên giá trị enthalpy mang giá trị âm) Câu 3. Đường sucrose (C12H22O11) là một đường đôi. Trong môi trường acid ở dạ dày và nhiệt độ cơ thể, sucrose bị thủy phân thành đường glucose và fructose, sau đó bị oxi hóa bởi oxygen tạo thành CO2 và H2O. Sơ đồ thay đổi năng lượng hóa học của phản ứng được cho hình dưới đây: (a) Dựa theo đồ thị, hãy cho biết phản ứng trong đó là tỏa nhiệt hay thu nhiệt.Vì sao? (b) Viết phương trình hóa học của phản ứng thủy phân sucrose. Phản ứng trong sơ đồ có phải là phản ứng oxi hóa – khử không? Nếu có, hãy chỉ ra chất oxi hóa và chất khử trong phản ứng và cân bằng phương trình hóa học của phản ứng theo phương pháp thằng bằng electron? (c) Khi 1 mol đường sucrose bị đốt cháy hoàn toàn với một lượng vừa đủ oxygen ở điều kiện chuẩn tỏa ra một lượng nhiệt là 5645kJ. Xác định biến thiến enthalpy chuẩn của phản ứng oxi hóa sucrose (d) Nếu 5,00 gam đường sucrose được đốt cháy hoàn toàn ở điều kiện như trên thì biến thiên enthalpy quá trình bằng bao nhiêu? (e) Vì sao để duy trì một cơ thể khỏe mạnh, cần một chế độ dinh dưỡng đầy đủ và luyện tập thể dục hợp lí? Hướng dẫn giải 14
15. (a) Phản ứng đó tỏa nhiệt vì có biến thiên enthalpy âm (b) Phản ứng thủy phân đường sucrose môi trường acid và đun nóng: C12H22O11 + H2O → C6H12O6 (glucose) + C6H12O6 (fructose) Phản ứng trong sơ đồ là phản ứng oxi hóa- khử, oxygen là chất oxi hóa, đường glucose và fructose là chất khử C6H12O6(s) + 6 O2(g) → 6 CO2(g) + 6 H2O(l) (c) Phản ứng đố cháy đường sucrose: C12H22O11(s) + 12O2(g) → 12 CO2(g) + 11 H2O(l) Biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng là -5645kJ. (d) Biến thiên enthalpy của quá trình = (e) Cơ thể cần năng lượng để hoạt động nên phải có chế độ dinh dưỡng đầy đủ. Luyện tập thể dục, thể thao hợp lí giúp đốt cháy năng lượng dư thừa trong cơ thể. Câu 4. Ethanol sôi ở Để làm 1 gam ethanol nóng thêm cần một nhiệt lượng là 1,44 J; để 1 gam ethanol hóa hơi (ở ) cần một nhiệt lượng là 855 J. Hãy tính lượng nhiệt cung cấp để làm nóng 1kg ethanol từ đến nhiệt độ sôi và hóa hơi hoàn toàn ở nhiệt độ đó. Hướng dẫn giải - Lượng nhiệt cần để đưa 1 gam ethanol từ 20oC đến 78,29oC là Q = 1,44(78,29 - 20) = 83,9376 J. - Lượng nhiệt cần để hóa hóa hơi 1 gam ethanol là 855 J. ⇒ Lượng nhiệt cần để đưa 1 kg ethanol từ 20oC đến nhiệt độ sôi và hóa hơi hoàn toàn là (83,9376 + 855).103 = 9,39.105 J Câu 5: Một hộ gia đình mua than đá làm nhiên liệu đun nấu và trung bình mỗi ngày dùng hết 1,8 kg than. Giả thiết loại than đá trên chứa 90% carbon và 1,2% sulfur về khối lượng, còn lại là các tạp chất trơ. Cho các phản ứng: 15
16. Nhiệt lượng cung cấp cho hộ gia đình từ quá trình đốt than trong một ngày tương đương bao nhiêu số điện (1 số điện = 1 kWh = 3600 kJ)? Hướng dẫn giải Trong 1800 g than đá chứa 1620 gam (135 mol) carbon và 21,6 g (0,675 mol) sulfur. Nhiệt lượng giải phóng ra khi đốt cháy 1800 gam than đá: Nhiệt lượng trên tương đương với số điện: số. Câu 6. Biết phản ứng đốt cháy khí carbon monoxide (CO) như sau: (a) Ở điều kiện chuẩn, nếu đốt cháy hoàn toàn 2,479 L khí CO thì nhiệt lượng toả ra là bao nhiêu? (b) Ở điều kiện chuẩn, nếu nhiệt lượng tỏa ra 1277,25 kJ thì thể tích khí CO đã dùng là bao nhiêu L? Hướng dẫn giải Theo phương trình nhiệt hóa học ta có: Cứ đốt cháy 1 mol CO thì nhiệt lượng tỏa ra là 851,15 kJ. (a) Ta có: ⇒ Nhiệt lượng toả ra là: 0,1.851,5 = 85,15 kJ (b) Ta có: ⇒ Thể tích CO đã dùng ở đkc là (enthalpy có giá trị âm vì đây là phản ứng tỏa nhiệt) Câu 7. Cho phản ứng: 2ZnS(s) + 3O2(g) 2ZnO(s) + 2SO2(g) = -285,66 kJ Xác định giá trị của khi: (a) Lấy gấp 3 lần khối lượng của các chất phản ứng. (b) Lấy một nửa khối lượng của các chất phản ứng. 16
17. (c) Đảo chiều của phản ứng. Hướng dẫn giải (a) Nhân phương trình của phản ứng với 3: = -285,66 x 3 = -856,98 kJ (b) Chia phương trình của phản ứng với 2: = -285,66 : 2 = -142,83 kJ (c) Đảo chiều của phản ứng: = +285,66 Kj Câu 8. Lactic acid hay acid sữa là hợp chất hoá học đóng vai trò quan trọng trong nhiều quá trình sinh hoá, lần đầu tiên được phân tách vào năm 1780 bởi nhà hoá học Thuỵ Điền Carl Wilhelm Scheele. Lactic acid có công thức phân tử C3H6O3, công A thức câu tạo CH3-CH(OH)-COOH. Khi vận động mạnh cơ thề không đủ cung cấp oxygen, thì cơ thề sẽ chuyền hoá glucose thành lactic acid từ các tế bào để cung cấp năng lượng cho cơ thề (lactic acid tạo thành từ quá trình này sẽ gây mỏi cơ) theo phương trình sau: C6H12O6(aq) 2C3H6O3(aq) =-150 kJ Biết rằng cơ thề chỉ cung cấp 98% năng lượng nhờ oxygen, năng lượng còn lại nhờ vào sự chuyền hoá glucose thành lactic acid. Giả sử một người chạy bộ trong một thời gian tiêu tốn 300 kcal. Tính khối lượng lactic acid tạo ra từ quá trình chuyền hoá đó (biết 1 cal = 4,184 J). Hướng dẫn giải Tính khối lượng lactic acid tạo ra từ quá trình chạy bộ. Năng lượng cùa sự chuyển hoá glucose thành lactic acid trong quá trình chạy bộ chiếm 2% 300 kcal = 6 kcal = 6 000 cal 25 104 J = 25,104 kJ. C6H12O6 2C3H6O3 = -150 kJ 0,335 mol -25,104 kJ Khối lượng lactic acid được tạo ra trong quá trình chuyển hoá: 0,335 90 = 30,15 g. 17
18. Câu 9. Nhiệt tỏa ra khi đốt cháy 1 gam một mẫu than là 23,0 kJ. Giả thiết rằng toàn bộ lượng nhiệt của quá trình đốt than tỏa ra đều dùng để làm nóng nước, không có sự thất thoát nhiệt, hãy tính lượng than cần phải đốt để làm nóng 500 gam nước từ tới Biết để làm nóng 1 mol nước thêm cần một nhiệt lượng là 75,4 J. Hướng dẫn giải Lượng nhiệt cần dùng để đun nóng 500 gam nước từ lên là Vậy lượng than đá cần dùng là: Câu 10: Một mẫu khí gas X chứa hỗn hợp propane và butane. Cho các phản ứng: Đốt cháy hoàn toàn 12 gam mẫu khí gas X tỏa ra nhiệt lượng 597,6 kJ. Xác định tỉ lệ số mol của propane và butane trong X. Hướng dẫn giải Gọi 12 gam X tỏa ra lượng nhiệt là: (2) Từ (1) và (2) ta có hệ phương trình: Câu 11. Ở một lò nung vôi công nghiệp, cứ sản xuất được 1000 kg vôi sống cần dùng m kg than đá (chứa 80% carbon) làm nhiên liệu cung cấp nhiệt. Cho các phản ứng: Biết hiệu suất hấp thụ ở quá trình phân hủy đá vôi là 60%. Tính giá trị của m. 18
19. Hướng dẫn giải Để thu được 1000 kg CaO thì nhiệt lượng cần cung cấp (với hiệu suất là 60%) Ta có: Câu 12. Một xe máy chạy 70 km thì tiêu thụ hết 1 kg xăng. Giả sử xăng có thành phần là octane (C 8H18) và sản phẩm của sự đốt cháy xăng bao gồm khí carbon dioxide và nước. a. Tính lượng nhiệt tỏa ra môi trường khi tiêu thụ lượng xăng trên, biết rằng có 30% năng lượng giải phóng khi đốt cháy nhiên liệu chuyển thành nhiệt, còn lại chuyển thành cơ năng. -1 Cho của C8H18 (l), CO2 (k) và H2O (l) lần lượt là –250 kJ mol ; – 393,51 kJ mol-1-1 và –285,83 kJ mol-1. b. Giả thiết các khí được đo ở điều kiện tiêu chuẩn. Thể tích khí carbon dioxide đã thải ra môi trường là bao nhiêu? Em có nhận xét gì về sự ảnh hưởng của khí thải từ xe cộ đối với môi trường. Từ đó, đề xuất một số biện pháp mà con người cần thực hiện để giảm thiểu sự ảnh hưởng đó. Hướng dẫn giải a. noctane = = 8,77 mol C8H18 (l) + O2 (g) 8CO2 (g) + 9H2O (l) = 8 + 9 – = 8 (–393,51) + 9 (–285,83) –250 = –5970,55 kJ Lượng nhiệt tỏa ra môi trường khi tiêu thụ 1 kg xăng có giá trị là: Qtỏa = noctane 30% = 8,77 (–5970,55) 30% = –15708,51 kJ. b. = 8 noctane = 8 8,77 = 70,16 mol 19
20. = 70,16 22,4 = 1571,58 lít. - Từ kết quả trên, ta nhận thấy lượng khí CO 2 thải ra từ xe cộ là rất lớn. Ngoài CO2, còn có các khí thải độc hại khác từ khói xe, gây ô nhiễm không khí, mật độ khói bụi trong môi trường tăng cao và con người dễ mắc các bệnh về đường hô hấp, bệnh ngoài da, các vấn đề về mắt, các bệnh nguy hiểm như ung thư, tim mạch, ... - Một số biện pháp giảm thiểu lượng khí thải từ xe cộ: + Tham gia các phương tiện giao thông công cộng giảm lượng khói bụi hoặc sử dụng nhiên liệu, công nghệ thân thiện với môi trường. + Trồng cây xanh gần các khu vực có nhiều phương tiện giao thông qua lại. + Tuyên truyền, nâng cao nhận thức của người dân, chung tay bảo vệ môi trường. Câu 13: Lẩu tự sôi là trào lưu gây sốt với giới trẻ Việt trong vài năm trở lại đây. Chức năng làm nóng, chín thực phẩm bên trong mà không cần sử dụng nguồn nhiệt như bếp gas hay bếp điện là nhờ gói tạo nhiệt trong hộp thực phẩm. Các gói thường có thành phần là vôi sống (CaO), được FDA công nhận là an toàn. a. Giải thích khả năng làm nóng của gói tạo nhiệt. Biết rằng gói hoạt động khi cho thêm nước. Cho của CaO (s), H2O (l) và Ca(OH)2 (aq) lần lượt là –635,09 kJ mol-1, –285,83 kJ mol-1 và –1002,82 kJ mol-1. b. Sử dụng gói tạo nhiệt chứa 112 gam vôi sống với lượng nước vừa đủ, có thể đun sôi 500 mL nước để nấu lẩu ở 25°C không? Giải thích. Hướng dẫn giải a. Gói tạo nhiệt hoạt động thông qua phản ứng giữa vôi sống với nước: CaO (s) + H2O (l) Ca(OH)2 (aq) Ta có: = – ( + ) = –1002,82 – (–285,83 –635,09) = –81,9 kJ < 0 (phản ứng tỏa nhiệt). 20