Bài Tập Trắc Nghiệm Chuyên Đề: Tính biến thiên enthalpy (Hóa học Lớp 10)

Trong quy trình Ostwald để sản xuất nitric acid, khí ammonia (NH${}_3$) được oxy hóa để tạo ra khí NO theo phản ứng (1):

$$4{\text{NH}}_3+5{\text{O}}_2\underset{\text{Pt}}{\overset{800-900^{\circ }\text{C}}{\to }}4\text{NO}+6{\text{H}}_2\text{O}(1)$$

Phản ứng này là phản ứng tỏa nhiệt mạnh, nhiệt lượng tỏa ra một phần được sử dụng để duy trì nhiệt độ cao cho giai đoạn tiếp theo của quy trình sản xuất. Tuy nhiên để khởi mào cho phản ứng này, nhà máy đã sử dụng nguồn nhiệt từ quá trình oxy hóa không hoàn toàn khí methane (CH${}_4$) để gia nhiệt hỗn hợp NH${}_3$ và O${}_2$ từ 30°C lên 800°C. Lượng nhiệt này được xác định thông qua phương trình:

$$Q=m\times C\times (t_2-t_1).$$

Trong đó: m là khối lượng của hỗn hợp NH${}_3$ và O${}_2$ phản ứng, (g); C là nhiệt dung riêng của hỗn hợp khí và có giá trị 1,49 J/(g.K); t${}_1$, t${}_2$ là nhiệt độ ban đầu và lúc sau của hỗn hợp, (°K).

Biết phản ứng oxy hóa không hoàn toàn xảy ra như sau:

$$2C{H}_4+3O_2\to 2CO+4H_{2}O(2)$$

Hiệu suất của phản ứng (1) là 92\% và của phản ứng (2) là 85\%. Các giá trị nhiệt tạo thành ${\Delta }_{\mathrm{f}}{H}_{298}^0$ của các chất ở điều kiện chuẩn được cho trong bảng sau:



Để thu được 3 tấn khí NO cần x tấn khí methane cho giai đoạn khởi mào của quy trình trên. Giá trị của x là bao nhiêu? (Kết quả các phép tính trung gian không được làm tròn, chỉ kết quả cuối cùng cũng được làm tròn đến hàng phần trăm).

Để hàn một vết nứt đường ray tàu hoả có thể tích 12,6 cm³, người ta phải dùng tối thiểu m gam hỗn hợp termite (Al và Fe₂O₃ theo tỉ lệ mol tương ứng 2 : 1). Giả thiết chỉ xảy ra phản ứng hoá học sau với hiệu suất bằng 62,5\%.

$$2Al(s)+F{e}_2{O}_3(s)\stackrel{t^0}{\to }A{l}_2{O}_3(s)+2Fe(s)(\ast )$$

Biết lượng iron (Fe) cần hàn cho vết nứt bằng 75\% lượng iron sinh ra trong phản ứng (*). Khối lượng riêng của iron là 7,86 g/cm³. Các giá trị nhiệt tạo thành (Δ_fH°₂₉₈) của các chất ở điều kiện chuẩn được cho trong bảng sau:



Cho các phát biểu sau:
(1) Theo phản ứng (*) tách được kim loại iron (sắt) bằng phương pháp nhiệt luyện.
(2) Giá trị của m là 80,25 (kết quả làm tròn đến hàng phần trăm).
(3) Biến thiên enthalpy của phản ứng sau (*) ở điều kiện chuẩn là -849,8 kJ.
(4) Nhiệt lượng toả ra của phản ứng (*) ở điều kiện chuẩn khi có 2,7 kg Al phản ứng hết là 42490 kJ. Liệt kê các phát biểu đúng theo thứ tự tăng dần.

Một bình gas (khí hoá lỏng) chứa hỗn hợp propane và butane với tỉ lệ số mol 1 : 2. Khi bị đốt cháy, khí gas tạo sản phẩm theo sơ đồ sau:
$$C_3{H}_8(g)+O_2(g)\to C{O}_2(g)+H_{2}O(g)$$
$$C_4{H}_{10}(g)+O_2(g)\to C{O}_2(g)+H_{2}O(g)$$

Cho biết giá trị trung bình của các năng lượng liên kết ở điều kiện chuẩn:



Trung bình mỗi ngày, một hộ gia đình cần 10000 kJ nhiệt để phục vụ sinh hoạt. Với 12 kg khí gas thì một hộ gia đình sẽ sử dụng được trong bao nhiêu ngày? (Kết quả các phép tính trung gian không được làm tròn, chỉ kết quả cuối cùng được làm tròn đến số nguyên).

Sản phẩm của quá trình nung vôi có nhiều ứng dụng trong thực tế, CaO sinh ra được sử dụng trong công nghiệp luyện kim và làm nguyên liệu cho công nghiệp hoá học, được dùng để khử chua đất trồng trọt, xử lí nước thải công nghiệp, khử độc môi trường. Còn CO${}_2$ được dùng sản xuất CO${}_2$ lỏng phục vụ cho nhu cầu công nghiệp và dân sinh. Quá trình nung vôi xảy ra theo phương trình hóa học (1) như sau:
$$\mathrm{CaC}{\mathrm{O}}_3(\mathrm{s})\stackrel{t^0}{\to }\mathrm{CaO}(\mathrm{s})+\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2(\mathrm{g})(1)$$
Phản ứng (1) là phản ứng thu nhiệt mạnh. Lượng nhiệt này được cung cấp từ quá trình đốt cháy hoàn toàn khí thiên nhiên hóa lỏng (chứa 96% methane, 4% ethane về thể tích) theo phương trình hóa học (2) và (3):
$$\mathrm{C}{\mathrm{H}}_4(\mathrm{g})+2{\mathrm{O}}_2(\mathrm{g})\stackrel{t^0}{\to }\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2(\mathrm{g})+2{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}(\mathrm{g})(2)$$
$${\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_6(\mathrm{g})+3,5{\mathrm{O}}_2(\mathrm{g})\stackrel{t^0}{\to }2\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2(\mathrm{g})+3{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}(\mathrm{g})(3)$$
Xét các phản ứng ở điều kiện chuẩn và hiệu suất chuyển hóa của CaCO${}_3$ là 100%. Khối lượng khí thiên nhiên hóa lỏng là m tấn cần thiết để sản xuất 560 tấn CaO(s) trong giai đoạn trên. Biết 92% tổng lượng nhiệt tỏa ra từ phản ứng (2), (3) được cung cấp cho phản ứng (1) và các giá trị nhiệt tạo thành (${\Delta }_f{H}_{298}^0$) của các chất, năng lượng liên kết trung bình của một số liên kết hóa học ở điều kiện chuẩn được cho trong bảng sau:
Nhiệt tạo thành chuẩn của các chất:

Năng lượng liên kết trung bình của một số liên kết hóa học ở điều kiện chuẩn:

Giá trị của m (theo tấn) là bao nhiêu? (Không làm tròn kết quả các phép tính trung gian, chỉ làm tròn kết quả cuối cùng đến hàng đơn vị).

Ammonia có nhiều ứng dụng quan trọng như sản xuất phân đạm, nitric acid, làm dung môi. Hiện nay người ta sản xuất ammonia bằng cách chuyển hoá có xúc tác một hỗn hợp gồm không khí, hơi nước và khí methane (thành phần chính của khí thiên nhiên) theo quy trình Haber.
Phản ứng điều chế H${}_2$: $\mathrm{C}{\mathrm{H}}_4(\mathrm{g})+2{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}(\mathrm{g})\stackrel{\mathrm{xt},{\mathrm{t}}^{\mathrm{o}}}{\to }\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2(\mathrm{g})+4{\mathrm{H}}_2(\mathrm{g})$ (1)
Phản ứng loại O${}_2$ để thu N${}_2$: $\mathrm{C}{\mathrm{H}}_4(\mathrm{g})+2{\mathrm{O}}_2(\mathrm{g})\stackrel{{\mathrm{t}}^{\mathrm{o}}}{\to }\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2(\mathrm{g})+2{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}(\mathrm{g})$ (2)
Phản ứng tổng hợp NH${}_3$: ${\mathrm{N}}_2(\mathrm{g})+3{\mathrm{H}}_2(\mathrm{g})\underset{\mathrm{xt},{\mathrm{t}}^{\mathrm{o}}}{\rightleftharpoons }2N{\mathrm{H}}_3(\mathrm{g})$ ${\Delta }_{\mathrm{r}}{\mathrm{H}}_{298}^o=-92\mathrm{kJ}$ (3)
Phản ứng (1) là phản ứng thu nhiệt mạnh. Lượng nhiệt này được cung cấp từ quá trình đốt cháy hoàn toàn khí methane theo phương trình hóa học (2). Xét các phản ứng ở điều kiện chuẩn và hiệu suất chuyển hóa của methane là 100%. Biết 80% lượng nhiệt tỏa ra từ phản ứng (2) được cung cấp cho phản ứng (1) và các giá trị nhiệt tạo thành (${\Delta }_{\mathrm{f}}{\mathrm{H}}_{298}^o$) của các chất ở điều kiện chuẩn được cho trong bảng sau:

Để sản xuất được 0,36 tấn khí hydrogen trong giai đoạn trên cần dùng m tấn khí methane. Giá trị của m là? (Không làm tròn kết quả các phép tính trung gian, chỉ làm tròn kết quả cuối cùng đến hàng phần mười)

Khí thiên nhiên được sử dụng làm nhiên liệu để thắp sáng, đun nấu, chạy máy phát điện,… Một loại khí thiên nhiên X (đã qua xử lí để loại bỏ một số khí vô cơ như nitrogen, carbon dioxide, hydrogen sulfide, hydrogen,…) có thành phần phần trăm về thể tích các khí như sau: 90\% methane, 5\% ethane, 4\% propane và 1\% butane. Giả thiết, khi đốt cháy hoàn toàn X ở điều kiện chuẩn chỉ xảy ra các phản ứng hoá học sau:
(1) $C{H}_4(g)+2O_2(g)\stackrel{t^o}{\to }C{O}_2(g)+2H_{2}O(l)$
(2) $2C_2{H}_6(g)+7O_2(g)\stackrel{t^o}{\to }4C{O}_2(g)+6H_{2}O(l)$
(3) $C_3{H}_8(g)+5O_2(g)\stackrel{t^o}{\to }3C{O}_2(g)+4H_{2}O(l)$
(4) $2C_4{H}_{10}(g)+13O_2(g)\stackrel{t^o}{\to }8C{O}_2(g)+10H_{2}O(l)$
Một nhà máy nhiệt điện có công suất 2400 kW (không đổi trong quá trình hoạt động), sử dụng khí thiên nhiên X làm nhiên liệu. Sau z ngày thì nhà máy nhiệt điện trên tiêu thụ hết (đốt cháy hoàn toàn) 364,8 tấn khí thiên nhiên X ở điều kiện chuẩn. Xác định giá trị của z. (Không làm tròn kết quả các phép tính trung gian, chỉ làm tròn kết quả cuối cùng đến hàng đơn vị).
Cho biết: Có 25\% nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn khí thiên nhiên X chuyển hóa thành điện năng và 1 kW = 1 kJ/s; nhiệt tạo thành chuẩn (kJ/mol) của các chất được cho trong bảng sau:

Sản phẩm của quá trình nung vôi có nhiều ứng dụng trong thực tế, CaO sinh ra được sử dụng trong công nghiệp luyện kim và làm nguyên liệu cho công nghiệp hóa học, được dùng để khử chua đất trồng trọt, xử lí nước thải công nghiệp, khử độc môi trường. Còn $C{O}_2$ được dùng sản xuất $C{O}_2$ lỏng phục vụ cho nhu cầu công nghiệp và dân sinh. Quá trình nung vôi xảy ra theo phương trình hóa học như sau:
$$CaC{O}_3(s)\to CaO(s)+C{O}_2(g)(1)$$
Phản ứng (1) là phản ứng thu nhiệt mạnh. Lượng nhiệt này được cung cấp từ quá trình đốt cháy hoàn toàn than đá (chứa 98% là carbon graphite và 2% tạp chất tro):
$$C(graphite)+O_2(g)\to C{O}_2(g)(2)$$
Xét các phản ứng ở điều kiện chuẩn và hiệu suất chuyển hóa của $CaC{O}_3$ là 100%. Tính khối lượng than đá (theo tấn, làm tròn đến hàng đơn vị) cần thiết để sản xuất 420 tấn CaO(s) trong giai đoạn trên. Biết 95% tổng lượng nhiệt tỏa ra từ phản ứng (2) được cung cấp cho phản ứng (1) và các giá trị nhiệt tạo thành của các chất ở điều kiện chuẩn được cho trong bảng sau:
Nhiệt tạo thành chuẩn của các chất:

Nescafe đã sản xuất thành công lon coffee tự làm nóng. Để làm nóng coffee, chỉ cần ấn nút (trên lon) để trộn nguyên liệu gồm dung dịch KOH hoặc NaOH rất loãng và CaO; 250 mL coffee trong lon sẽ được hâm nóng đến khoảng 40°C. Giả sử nhiệt dung riêng của coffee là 4,18 J/g.K (Nhiệt dung riêng là nhiệt lượng cần cung cấp để 1 gam chất tăng lên 1°C). Cho ${\Delta }_{\mathrm{f}}{H}_{298}^0$ (kJ.mol${}^{-1}$) của CaO, H${}_2$O(l), Ca(OH)${}_2$ lần lượt là -635; -286; -985; các giá trị này không đổi trong khoảng nhiệt độ đang xét. Nhiệt tỏa ra từ phản ứng thất thoát vào sản phẩm, vỏ hộp và môi trường là 20\%. Tính khối lượng CaO theo gam cần cung cấp để làm nóng 250 mL coffee từ 10°C đến 40°C (d = 1,0 g/ml). (làm tròn kết quả đến hàng đơn vị)

Sản phẩm của quá trình nung vôi có nhiều ứng dụng trong thực tế, CaO sinh ra được sử dụng trong công nghiệp luyện kim và làm nguyên liệu cho công nghiệp hoá học, được dùng để khử chua đất trồng trọt, xử lí nước thải công nghiệp, khử độc môi trường. Còn CO${}_2$ được dùng sản xuất CO${}_2$ lỏng phục vụ cho nhu cầu công nghiệp và dân sinh. Quá trình nung vôi xảy ra theo phương trình hóa học (1) như sau:

$$CaC{O}_3(s)\stackrel{t^0}{\to }CaO(s)+C{O}_2(g)(1)$$

Phản ứng (1) là phản ứng thu nhiệt mạnh. Lượng nhiệt này được cung cấp từ quá trình đốt cháy hoàn toàn khí thiên nhiên hóa lỏng (chứa 96\% methane, 4\% ethane về thể tích) theo phương trình hóa học (2) và (3):

$$C{H}_4(g)+2O_2(g)\stackrel{t^0}{\to }C{O}_2(g)+2H_{2}O(g)(2)$$

$$C_2{H}_6(g)+3,5O_2(g)\stackrel{t^0}{\to }2C{O}_2(g)+3H_{2}O(g)(3)$$

Xét các phản ứng ở điều kiện chuẩn và hiệu suất chuyển hóa của CaCO${}_3$ là 100\%. Khối lượng khí thiên nhiên hóa lỏng là m tấn cần thiết để sản xuất 560 tấn CaO(s) trong giai đoạn trên. Biết 92\% tổng lượng nhiệt tỏa ra từ phản ứng (2), (3) được cung cấp cho phản ứng (1) và các giá trị nhiệt tạo thành (${\Delta }_f{H}_{298}^0$) của các chất, năng lượng liên kết trung bình của một số liên kết hóa học ở điều kiện chuẩn được cho trong bảng sau:

Nhiệt tạo thành chuẩn của các chất:



Năng lượng liên kết trung bình của một số liên kết hóa học ở điều kiện chuẩn:



Giá trị của m (theo tấn) là bao nhiêu? (Không làm tròn kết quả các phép tính trung gian, chỉ làm tròn kết quả cuối cùng đến hàng đơn vị).

Ammonia có nhiều ứng dụng quan trọng như sản xuất phân đạm, nitric acid, làm dung môi. Hiện nay người ta sản xuất ammonia bằng cách chuyển hoá có xúc tác một hỗn hợp gồm không khí, hơi nước và khí methane (thành phần chính của khí thiên nhiên) theo quy trình Haber.

Phản ứng điều chế H₂: $C{H}_4(g)+2H_{2}O(g)\stackrel{xt,t^o}{\to }C{O}_2(g)+4H_2(g)$ (1)

Phản ứng loại O₂ để thu N₂: $C{H}_4(g)+2O_2(g)\stackrel{t^o}{\to }C{O}_2(g)+2H_{2}O(g)$ (2)

Phản ứng tổng hợp NH₃: $N_2(g)+3H_2(g){\rightleftharpoons }^{xt,t^o}2N{H}_3(g)$ ${\Delta }_r{H}_{298}^0=-92\text{kJ}$

Phản ứng (1) là phản ứng thu nhiệt mạnh. Lượng nhiệt này được cung cấp từ quá trình đốt cháy hoàn toàn khí methane theo phương trình hóa học (2). Xét các phản ứng ở điều kiện chuẩn và hiệu suất chuyển hóa của methane là 100%. Biết 80% lượng nhiệt tỏa ra từ phản ứng (2) được cung cấp cho phản ứng (1) và các giá trị nhiệt tạo thành $\left({\Delta }_f{H}_{298}^0\right)$ của các chất ở điều kiện chuẩn được cho trong bảng sau:



Để sản xuất được 0,36 tấn khí hydrogen trong giai đoạn trên cần dùng m tấn khí methane. Giá trị của m là?
*(Không làm tròn kết quả các phép tính trung gian, chỉ làm tròn kết quả cuối cùng đến hàng phần mười)*