Bài tập Entropy và biến thiên năng lượng tự do Gibbs có đáp án
16 câu hỏi
Hình 4.1 dưới đây 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.
Mức độ “mất trật tự” của hệ tăng theo chiều từ nước đá tới hơi nước.
Khi đun nóng chảy tinh thể NaCl, độ mất trật tự của các ion tăng hay giảm? Tại sao?
Khi đun nóng chảy tinh thể NaCl, độ mất trật tự của các ion tăng vì muối ăn đã chuyển từ trạng thái tinh thể sang trạng thái lỏng.
Tính biến thiên entropy chuẩn cho phản ứng đốt cháy 1 mol CH3OH(l) bằng O2(g), thu được CO2(g) và H2O(g)
CH3OH(l) + 32O2(g) → CO2(g) + 2H2O(g)
∆rS2980 = S2980(CO2(g)) + 2. S2980(H2O(g)) - S2980(CH3OH(l)) - 32.S2980(O2(g))
∆rS2980 = 213,8 + 2.188,7 – 126,8 - 32.205,2 = 156,6 J K-1
Tính ΔrS2980 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)
Tại sao ΔS2980 của quá trình (1) lại dương?
Độ “mất trật tự” của phân tử hơi nước là lớn hơn các phân tử nước lỏng
⇒ Entropy của hơn nước (H2O(g)) lớn hơn entropy của nước lỏng (H2O(l))
⇒ ΔS2980 của quá trình (1) dương.
Tính ΔrG2980 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)
ΔrH2980 = -184,6 kJ
b) CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l)
ΔrH2980 = -890,3 kJ
c) 2Na(s) + O2(g) → Na2O2(s)
ΔrH2980 = -510,9 kJ
Từ giá trị ΔrGT0 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?
Trong phản ứng (2), ΔrG2730= - 79 050 J có giá trị âm hơn ΔrG2980 = -75 300 J vì thế ở nhiệt độ thấp hơn thì phản ứng diễn ra thuận lợi hơn
Phản ứng (3) trong thực tế còn gọi là phản ứng gì?
Phản ứng (3) trong thực tế còn gọi là phản ứng nung vôi.
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?
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 vì ở nhiệt độ khoảng 1 000oC thì phản ứng xảy ra mãnh liệt và ào ạt làm tăng năng suất sản xuất vôi sống từ đá vôi.
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.
Thả một vài tinh thể patassium dichromate K2Cr2O7 màu cam đỏ vào nước, tinh thể patassium dichromate K2Cr2O7 tan trong nước ⇒ Độ mất trật tự của các ion trong tinh thể tăng ⇒ Entropy của quá trình hòa tan này tăng.
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: ΔrH2980 = - 818,3 kJ, ΔrH2980 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.
Các đồ vật bằng nhôm được sử dụng rất phổ biến vì Al phản ứng dễ dàng với H2O ở điều kiện chuẩn để tạo thành lớp màng nhôm oxide Al2O3 bền vững. Lớp màng này bảo vệ cho nhôm kim loại chống lại các tác động ăn mòn của môi trường
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:
| ΔfH2980 (kJ mol-1) | S2980 (J mol-1K-1) |
CHCl3(l) | -134,1 | 201,7 |
CHCl3(g) | -102,7 | 295,7 |
Cho phản ứng:
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: ΔrH2980 = 710 kJ, ΔrS2980 = 174,8 J K-1. Giải sử biến thiên enthalpy và biến thiên entropy của phản ứng không phụ thuộc vào nhiệt độ.
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: ΔrH2980= 9,16 kJ, ΔrS2980 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.
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?
Để dự đoán khả năng tự xảy ra phản ứng cần sử dụng ΔrH0 và ΔrG0. Giải thích.
Biến thiên năng lượng tự do Gibbs, ∆rG0 là tiêu chuẩn để đánh giá khả năng tự diễn biến của quá trình hoặc phản ứng hóa học ở nhiệt độ T và các yếu tố khác ở điều kiện chuẩn.
Tại một nhiệt độ T:
∆rG0 = ∆rH0 - T∆S0
Vậy để dự đoán khả năng tự xảy ra phản ứng cần sử dụng ΔrH0 và ΔrG0.