Toptailieu biên soạn và giới thiệu giải sách bài tập Hóa học 10 Bài 17: Biến thiên Enthalpy trong phản ứng hóa học sách Kết nối tri thức hay nhất, chi tiết sẽ giúp học sinh dễ dàng làm các bài tập từ đó nâng cao kiến thức và biết cách vận dụng phương pháp giải vào các bài tập trong SBT Hóa học 10 Bài 17.

SBT Hóa học 10 Kết nối tri thức Bài 17: Biến thiên Enthalpy trong phản ứng hóa học

Câu hỏi trang 45 SBT Hóa học 10

Bài 17.1 trang 45 SBT Hóa học 10: Phản ứng nào sau đây là phản ứng toả nhiệt?

A. Phản ứng nhiệt phân muối KNO3. 

B. Phản ứng phân huỷ khí NH3.

C. Phản ứng oxi hoá glucose trong cơ thể.

D. Phản ứng hoà tan NH4Cl trong nước.

Lời giải:

- Đáp án: C

Bài 17.2 trang 45 SBT Hóa học 10: Phản ứng nào sau đây có thể tự xảy ra ở điều kiện thưởng?

A. Phản ứng nhiệt phân Cu(OH)2.

B. Phản ứng giữa H2 và O2 trong hỗn hợp khí.

C. Phản ứng giữa Zn và dung dịch H2SO4.

D. Phản ứng đốt cháy cồn.

Lời giải:

- Đáp án: C

- Giải thích: Do các phản ứng khác đều cần xúc tác nhiệt độ mới có thể xảy ra

Bài 17.3 trang 45 SBT Hóa học 10: Cho phản ứng hoá học xảy ra ở điều kiện chuẩn sau:

2NO2(g) (đỏ nâu) " N2O4(g) (không màu)

          Biết NO2 và N2O4 có ${\mathrm{\Delta }}_f{H}_{298}^0$, tương ứng là 33,18 kJ/mol và 9,16 kJ/mol. Điều này chứng tỏ phản ứng

A. toả nhiệt, NO2 bền vững hơn N2O4.

B. thu nhiệt, NO2 bền vững hơn N2O4.

C. toả nhiệt, N2O4 bền vững hơn NO2.

D. thu nhiệt, N2O4 bền vững hơn NO2.

Phương pháp giải:

Dựa vào

- ${\mathrm{\Delta }}_r{H}_{298}^0$ < 0 => Phản ứng tỏa nhiệt

- ${\mathrm{\Delta }}_r{H}_{298}^0$ > 0 => Phản ứng thu nhiệt

- Năng lượng của chất nào thấp hơn thì bền hơn.   

Lời giải:

- Có ${\mathrm{\Delta }}_r{H}_{298}^0={\mathrm{\Delta }}_f{H}_{298}^0(N_2{O}_4)-2.{\mathrm{\Delta }}_f{H}_{298}^0(N{O}_2)=9,16-2.33,18=-57,2kJ/mol$< 0

-> Phản ứng tỏa nhiệt

- Năng lượng của N2O4 thấp hơn NO2 => N2O4 bền hơn NO2

=> Đáp án: C

Bài 17.4 trang 45 SBT Hóa học 10: Nung KNO3 lên 550 °C xảy ra phản ứng:

KNO3(s) → KNO2(s) + $\frac{1}{2}$O2 $\mathrm{\Delta }H$

          Phản ứng nhiệt phân KNO3 là

A. toả nhiệt, có $\mathrm{\Delta }H$< 0.                              B. thu nhiệt, có $\mathrm{\Delta }H$> 0.

C. toả nhiệt, có $\mathrm{\Delta }H$> 0.                    D. thu nhiệt, có $\mathrm{\Delta }H$< 0.

Phương pháp giải:

Dựa vào:

- Phản ứng cần cung cấp thêm năng lượng =>phản ứng thu nhiệt (${\mathrm{\Delta }}_r{H}_{298}^0$ < 0)

- Phản ứng tỏa ra năng lượng => phản ứng tỏa nhiệt ( ${\mathrm{\Delta }}_r{H}_{298}^0$ > 0)

Lời giải:

- Đáp án: B

Câu hỏi trang 46 SBT Hóa học 10

Bài 17.5 trang 46 SBT Hóa học 10: Nung nóng hai ống nghiệm chứa NaHCO3 và P, xảy ra các phản ứng sau:

2NaHCO3(s) => Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(g) (1)

4P(s) + 5O2(g) => 2P2O5(s) (2)

          Khi ngừng đun nóng, phản ứng (1) dừng lại còn phản ứng (2) tiếp tục xảy ra, chứng tỏ

A. phản ứng (1) toả nhiệt, phản ứng (2) thu nhiệt.

B. phản ứng (1) thu nhiệt, phản ứng (2) toả nhiệt.

C. cả 2 phản ứng đều toả nhiệt.

D. cả 2 phản ứng đều thu nhiệt.

Phương pháp giải:

- Phản ứng cần cung cấp thêm năng lượng -> phản ứng thu nhiệt (${\mathrm{\Delta }}_r{H}_{298}^0$ < 0)

- Phản ứng tỏa ra năng lượng -> phản ứng tỏa nhiệt ( ${\mathrm{\Delta }}_r{H}_{298}^0$ > 0)

Lời giải:

- Đáp án: B

Bài 17.6 trang 46 SBT Hóa học 10: Tiến hành quá trình ozone hóa 100 g oxygen theo phản ứng sau:

3O2(g) (oxygen) -> 2O3(g) (ozone)

          Hỗn hợp thu được có chứa 24% ozone về khối lượng, tiêu tốn 71,2 kJ. Nhiệt tạo thành ${\mathrm{\Delta }}_f{H}_{298}^0$ của ozone (kJ/mol) có giá trị là

A. 142,4.               B. 284,8.               C. -142,4.              D. -284,8.

Phương pháp giải:

Dựa vào

- Định luật bảo toàn khối lượng

- Cách tính enthalpy của phản ứng hóa học dựa vào enthalpy tạo thành của các chất

${\mathrm{\Delta }}_r{H}_{298}^0=\sum {\mathrm{\Delta }}_r{H}_{298}^0(sp)-\sum {\mathrm{\Delta }}_r{H}_{298}^0(cd)$

          Trong đó: $\sum {\mathrm{\Delta }}_r{H}_{298}^0(sp)$ và $\sum {\mathrm{\Delta }}_r{H}_{298}^0(cd)$ là tổng enthalpy tạo thành ở điều kiện chuẩn của sản phẩm và chất đầu của phản ứng

Lời giải:

- Dựa vào định luật bảo toàn khối lượng -> msau = mtrước = 100g

- Có $n_{O_3}=\frac{100.24\mathrm{\%}}{48}=0,5$mol

=> Enthalpy của 1 mol O3 là ${\mathrm{\Delta }}_f{H}_{298}^0=\frac{71,2.1}{0,5}=142,4$

-> ${\mathrm{\Delta }}_r{H}_{298}^0=2.{\mathrm{\Delta }}_f{H}_{298}^0(O_3)-3.{\mathrm{\Delta }}_f{H}_{298}^0(O_2)=2.142,4-3.0=284,8kJ$

-> Nhiệt tạo thành ${\mathrm{\Delta }}_f{H}_{298}^0$ của ozone (kJ/mol) có giá trị là ${\mathrm{\Delta }}_f{H}_{298}^0(O_3)=142,4kJ/mol$

=> Đáp án: A

Bài 17.7 trang 46 SBT Hóa học 10: Cho phản ứng hydrogen hóa ethylene sau:

H2C=CH2(g) + H2(g) -> H3C-CH3(g)

          Biết năng lượng liên kết trong các chất cho trong bảng sau:

          Biến thiên enthalpy (kJ) của phản ứng có giá trị là

A. 134.                 B. -134.                C. 478.                 D. 284.

Phương pháp giải:

- Cách tính enthalpy của phản ứng hóa học dựa vào năng lượng liên kết

${\mathrm{\Delta }}_r{H}_{298}^0=\sum E_b(cd)-\sum E_b(sp)$

          Trong đó: $\sum E_b(cd)$ và $\sum E_b(sp)$ là tổng năng lượng liên kết trong phân tử các chất đầu và các chất sản phẩm

Lời giải:

- Có ${\mathrm{\Delta }}_r{H}_{298}^0=(E_b(C=C)+4E_b(C-H)+E_b(H-H))-(E_b(C-C)+6.E_b(C-H))$

-> ${\mathrm{\Delta }}_r{H}_{298}^0=(612+4.418+436)-(346+6.418)=-134\mathrm{k}\mathrm{J}$

=> Đáp án: B

Bài 17.8 trang 46 SBT Hóa học 10: Tính biến thiên enthalpy theo các phương trình phản ứng sau:

2H2(g) + O2(g) -> 2H2O(l)          $\mathrm{\Delta }H=-572kJ$

          Khi cho 2 g khí H2 tác dụng hoàn toàn với 32 g khí O2 thì phản ứng

A. tỏa ra nhiệt lượng 286 kJ.              B. thu vào nhiệt lượng 286 kJ.

C. tỏa ra nhiệt lượng 572 kJ.               D. thu vào nhiệt lượng 572 kJ.

Phương pháp giải:

- Tính theo mol chất hết

- So sánh số lần chênh lệch giữa mol chất hết đề cho với phương trình phản ứng ban đầu

Lời giải:

- Có $n_{H_2}=1$mol, $n_{O_2}=1$mol -> H2 hết, O2 dư

-> $Q=\frac{1}{2}\mathrm{\Delta }H=-286kJ$

=> Đáp án: A

Câu hỏi trang 47 SBT Hóa học 10

Bài 17.9 trang 47 SBT Hóa học 10: Tính biến thiên enthalpy theo các phương trình phản ứng sau, biết nhiệt sinh của NH3 bằng -46 kJ/mol.

N2(g) + 3H2(g) -> 2NH3(g) (1)

$\frac{1}{2}$N2(g) + $\frac{3}{2}$H2(g) -> NH3 (g) (2)

          So sánh $\mathrm{\Delta }H$ (1) và $\mathrm{\Delta }H$ (2). Khi tổng hợp được 1 tấn NH3 thì nhiệt lượng toả ra hay thu vào là bao nhiêu? Tính theo hai phương trình phản ứng trên thì kết quả thu được giống nhau hay khác nhau.

Phương pháp giải:

Dựa vào

- ${\mathrm{\Delta }}_r{H}_{298}^0$ < 0 -> Phản ứng tỏa nhiệt

- ${\mathrm{\Delta }}_r{H}_{298}^0$ > 0 -> Phản ứng thu nhiệt

- Cách tính enthalpy của phản ứng hóa học dựa vào enthalpy tạo thành của các chất

${\mathrm{\Delta }}_r{H}_{298}^0=\sum {\mathrm{\Delta }}_r{H}_{298}^0(sp)-\sum {\mathrm{\Delta }}_r{H}_{298}^0(cd)$

          Trong đó: $\sum {\mathrm{\Delta }}_r{H}_{298}^0(sp)$ và $\sum {\mathrm{\Delta }}_r{H}_{298}^0(cd)$ là tổng enthalpy tạo thành ở điều kiện chuẩn của sản phẩm và chất đầu của phản ứng   

Lời giải:

- Có ${\mathrm{\Delta }}_r{H}_{298}^0(1)=2.{\mathrm{\Delta }}_f{H}_{298}^0(N{H}_3)-1.{\mathrm{\Delta }}_f{H}_{298}^0(N_2)-3.{\mathrm{\Delta }}_f{H}_{298}^0(H_2)=2.(-46)-1.0-3.0=-92kJ$

${\mathrm{\Delta }}_r{H}_{298}^0(2)={\mathrm{\Delta }}_f{H}_{298}^0(N{H}_3)-\frac{1}{2}.{\mathrm{\Delta }}_f{H}_{298}^0(N_2)-\frac{3}{2}.{\mathrm{\Delta }}_f{H}_{298}^0(H_2)=-46-\frac{1}{2}.0-\frac{3}{2}.0=-46kJ$

-> Phản ứng tỏa nhiệt và $\mathrm{\Delta }H(1)=2.\mathrm{\Delta }H(2)$

- Khi tổng hợp được 1 tấn NH3 thì lượng nhiệt tỏa ra = $\frac{{10}^6}{17}.46=2,{71.10}^{6}kJ$

- Tính theo 2 phương trình phản ứng đều ra kết quả giống nhau

Bài 17.10 trang 47 SBT Hóa học 10: Cho các phản ứng sau:

CaCO3(s) -> CaO(s) + CO2(g) (1)

C(graphite) + O2(g) -> CO2(g) (2)

          Tính biến thiên enthalpy của các phản ứng trên. (Biết nhiệt sinh (kJ/mol) của CaCO3, CaO và CO2 lần lượt là -1207, -635 và -393,5)

Phương pháp giải:

- Cách tính enthalpy của phản ứng hóa học dựa vào enthalpy tạo thành của các chất

${\mathrm{\Delta }}_r{H}_{298}^0=\sum {\mathrm{\Delta }}_r{H}_{298}^0(sp)-\sum {\mathrm{\Delta }}_r{H}_{298}^0(cd)$

          Trong đó: $\sum {\mathrm{\Delta }}_r{H}_{298}^0(sp)$ và $\sum {\mathrm{\Delta }}_r{H}_{298}^0(cd)$ là tổng enthalpy tạo thành ở điều kiện chuẩn của sản phẩm và chất đầu của phản ứng   

Lời giải:

- Phản ứng (1) có:

${\mathrm{\Delta }}_r{H}_{298}^0={\mathrm{\Delta }}_f{H}_{298}^0(CaO)+{\mathrm{\Delta }}_f{H}_{298}^0(C{O}_2)-{\mathrm{\Delta }}_f{H}_{298}^0(CaC{O}_3)=-635+(-393,5)-(-1207)=+178,5kJ$- Phản ứng (2) có:

${\mathrm{\Delta }}_r{H}_{298}^0={\mathrm{\Delta }}_f{H}_{298}^0(C{O}_2)-{\mathrm{\Delta }}_f{H}_{298}^0(C)-{\mathrm{\Delta }}_f{H}_{298}^0(O_2)=-393,5-0-0=-393,5kJ$

Bài 17.11 trang 47 SBT Hóa học 10: Cho các phản ứng sau và biến thiên enthalpy chuẩn:

(1) 2NaHCO3(s) -> Na2CO3(s) + H2O(l) + CO2(g) ${\mathrm{\Delta }}_r{H}_{298}^0=+20,33kJ$

(2) 4NH3(g) + 3O2(g) -> 2N2(g) + 6H2O(l) ${\mathrm{\Delta }}_r{H}_{298}^0=-1531kJ$

          Phản ứng nào toả nhiệt? Phản ứng nào thu nhiệt?

Phương pháp giải:

- ${\mathrm{\Delta }}_r{H}_{298}^0$ < 0 -> Phản ứng tỏa nhiệt

- ${\mathrm{\Delta }}_r{H}_{298}^0$ > 0 -> Phản ứng thu nhiệt

Lời giải:

- Phản ứng (1) có ${\mathrm{\Delta }}_r{H}_{298}^0=+20,33kJ$-> phản ứng thu nhiệt

- Phản ứng (2) có ${\mathrm{\Delta }}_r{H}_{298}^0=-1531kJ$-> phản ứng tỏa nhiệ->

Bài 17.12 trang 47 SBT Hóa học 10: Phản ứng giữa khi nitrogen và oxygen chỉ xảy ra ở nhiệt độ cao (3000 °C) hoặc nhờ tia lửa điện: N2(g) + O2(g) -> 2NO(g)

a) Phản ứng trên toả nhiệt hay thu nhiệt?

b) Bằng kiến thức về năng lượng liên kết trong phân tử các chất, hãy giải thích vì sao phản ứng trên khó xảy ra.

Phương pháp giải:

Dựa vào:

- Phản ứng cần cung cấp thêm năng lượng -> phản ứng thu nhiệt (${\mathrm{\Delta }}_r{H}_{298}^0$ < 0)

- Phản ứng tỏa ra năng lượng -> phản ứng tỏa nhiệt ( ${\mathrm{\Delta }}_r{H}_{298}^0$ > 0)

- Dựa vào năng lượng liên kết trong chất tham gia và sản phẩm để giải thích: Năng lượng liên kết của chất tham gia càng cao " phản ứng càng khó xảy ra và ngược lại

Lời giải:

a) Phản ứng cần cung cấp thêm năng lượng -> phản ứng thu nhiệt (${\mathrm{\Delta }}_r{H}_{298}^0$ < 0)

b) Do năng lượng liên kết trong phân tử các chất tham gia rất lớn (N2: 945 kJ/mol và O2: 494 kJ/mol) so với sản phẩm (NO: 607 kJ/mol) -> phản ứng này khó xảy ra

Bài 17.13 trang 47 SBT Hóa học 10: Cho phản ứng nhiệt nhôm sau:

2Al(s) + Fe2O3(s) → Al2O3(s) + 2Fe(s)

          Biết nhiệt tạo thành, nhiệt dung của các chất (nhiệt lượng cần cung cấp để 1 kg chất đó tăng lên 1 độ) được cho trong bảng sau:

          Giả thiết phản ứng xảy ra vừa đủ, hiệu suất 100%, nhiệt độ ban đầu là 25 °C, nhiệt lượng toả ra bị thất thoát ra ngoài môi trường là 50%. Tính nhiệt độ đạt được trong lò phản ứng nhiệt nhôm.

Phương pháp giải:

- Tính biến thiên enthalpy của phản ứng: ${\mathrm{\Delta }}_r{H}_{298}^0=\sum {\mathrm{\Delta }}_r{H}_{298}^0(sp)-\sum {\mathrm{\Delta }}_r{H}_{298}^0(cd)$

          Trong đó: $\sum {\mathrm{\Delta }}_r{H}_{298}^0(sp)$ và $\sum {\mathrm{\Delta }}_r{H}_{298}^0(cd)$ là tổng enthalpy tạo thành ở điều kiện chuẩn của sản phẩm và chất đầu của phản ứng   

- Tính nhiệt dung của sản phẩm

- Tính nhiệt độ tăng lên -> Nhiệt độ đạt được

Lời giải:

- Có ${\mathrm{\Delta }}_r{H}_{298}^0={\mathrm{\Delta }}_f{H}_{298}^0(A{l}_2{O}_3)+2.{\mathrm{\Delta }}_f{H}_{298}^0(Fe)-2.{\mathrm{\Delta }}_f{H}_{298}^0(Al)-{\mathrm{\Delta }}_f{H}_{298}^0(F{e}_2{O}_3)$

-> ${\mathrm{\Delta }}_r{H}_{298}^0=(-16,37)+2.0-2.0-(-5,14)=-11,23kJ$

- Nhiệt dung của sản phẩm là: C = 0,84 + 0,67.2 = 2,18 J/g.K

- Nhiệt độ tăng lên của phản ứng là: $\mathrm{\Delta }T=\frac{11,{23.10}^3.50\mathrm{\%}}{2,18}=2575,69(K)$K

-> Nhiệt độ đạt được sau phản ứng = 25 + 273 + 2575,69 = 2873,69 K

Bài 17.14 trang 48 SBT Hóa học 10: Cho phản ứng đốt cháy butane sau:

C4H10(g) + O2(g) -> CO2(g) + H2O(g) (1)

          Biết năng lượng liên kết trong các hợp chất cho trong bảng sau:

a) Cân bằng phương trình phản ứng (1).

b) Xác định biến thiên enthalpy (${\mathrm{\Delta }}_r{H}_{298}^0$) của phản ứng (1).

c) Một bình gas chứa 12 kg butane có thể đun sôi bao nhiêu ấm nước? (Giả thiết mỗi ấm nước chứa 2L nước ở 25 °C, nhiệt dung của nước là 4,2J/g.K, có 40% nhiệt đốt cháy butane bị thất thoát ra ngoài môi trường)

Phương pháp giải:

- Cách tính enthalpy của phản ứng hóa học dựa vào năng lượng liên kết

${\mathrm{\Delta }}_r{H}_{298}^0=\sum E_b(cd)-\sum E_b(sp)$

          Trong đó: $\sum E_b(cd)$ và $\sum E_b(sp)$ là tổng năng lượng liên kết trong phân tử các chất đầu và các chất sản phẩm

Lời giải:

a)  C4H10(g) + $\frac{13}{2}$O2(g) " 4CO2(g) + 5H2O(g) (1)

b) - Có ${\mathrm{\Delta }}_r{H}_{298}^0=(3.E_b(C-C)+10.E_b(C-H)+\frac{13}{2}.E_b(O=O))-(8.E_b(C=O)+10.E_b(O-H))$

" ${\mathrm{\Delta }}_r{H}_{298}^0=(3.346+10.418+\frac{13}{2}.495)-(8.799+10.467)=-2626,5kJ$

c) - Nhiệt lượng khi đốt cháy 12kg butane là $Q=\frac{{12.10}^3}{58}.2626,5=543413,79kJ$

- Nhiệt lượng cần để đun sôi 1 ấm nước là $C={2.10}^3.4,2.(100-25)=630000J=630kJ$

- Số ấm nước có thể đun sôi là: $\frac{543413,79}{630}.60\mathrm{\%}=517,5$(ấm nước)