Bài Tập Trắc Nghiệm Chuyên Đề: Tính nhiệt phản ứng từ enthalpy tạo thành (Hóa học Lớp 10)

(AI giải đề cho tôi)
Câu 2 (đề 6, trang 77): Nhiệt tạo thành chuẩn của một chất là nhiệt kèm theo phản ứng tạo thành 1 mol chất đó từ các đơn chất bền ở điều kiện chuẩn. Theo quy ước, nhiệt tạo thành chuẩn của đơn chất bền nhất ở điều kiện chuẩn bằng 0. Trong các đáp án, N₂(g) là đơn chất bền của nitơ ở điều kiện thường (CH₄, CO₂, CaCO₃ đều là hợp chất có nhiệt tạo thành chuẩn khác 0). Vậy chất có nhiệt tạo thành chuẩn bằng 0 là N₂(g).

ĐS. 292
ΔHpư=ΣΔ_f H°₂₉₈ (sản phẩm)−Σ Δ_f H°₂₉₈ (chất tham gia) = 4x90,3 + 6x(-285,8)- 4x(-46,1) = -1169,2 kJ
Lượng nhiệt tỏa ra khi đốt 1 mol NH3 = -1169,2/4 = 292,3 kJ

(AI giải đề cho tôi)
Xét số oxi hóa: Fe trong Fe2O3 là +3 giảm xuống 0 trong Fe (bị khử); C trong CO là +2 tăng lên +4 trong CO2 (bị oxi hóa). Vậy phản ứng (1) là phản ứng oxi hóa – khử và CO là chất bị oxi hóa → phát biểu (1) ĐÚNG.
Tính enthalpy phản ứng: ΔH°298 = ΣΔfH°(sản phẩm) − ΣΔfH°(chất phản ứng) = [2·0 + 3·(−393,5)] − [(−824,4) + 3·(−110,5)] = (−1180,5) − (−1155,9) = −24,6 kJ/mol.
Vì ΔH°298 < 0 nên phản ứng (1) là phản ứng toả nhiệt, không phải thu nhiệt → phát biểu (2) SAI.

${\Delta }_{\mathrm{r}}{H}_{298}^0=-24,6\mathrm{kJ}$
(1) đúng
(2) sai, vì phản ứng tỏa nhiệt
(3) sai, vì ${\Delta }_{\mathrm{r}}{H}_{298}^0=-24,6\mathrm{kJ}$
(4) sai, vì giải phóng 8,2 kJ

ĐÁP ÁN: -852

(AI giải đề cho tôi)
Enthalpy tạo thành chuẩn của CO(g) là enthalpy của phản ứng tạo ra 1 mol CO từ các đơn chất bền ở điều kiện chuẩn: C (graphite) và O2(g). Do đó phương trình phải là C (graphite) + 1/2 O2(g) → CO(g). Kiểm tra các phương án: A tạo 2 mol CO (không phải 1 mol); B dùng O nguyên tử (không phải đơn chất bền O2); D không phải phản ứng tạo thành từ đơn chất. Vậy đáp án C, khớp với đáp án nguồn ở trang 25.

C${}_4$H${}_{10}$ (g) + 6,5O${}_2$ (g) → 4CO${}_2$ (g) + 5H${}_2$O (g) (1)
C${}_8$H${}_{18}$ (l) + 12,5O${}_2$ (g) → 8CO${}_2$ (g) + 9H${}_2$O (g) (2)
C${}_3$H${}_8$ (g) + 5O${}_2$ (g) → 3CO${}_2$ (g) + 4H${}_2$O (g) (3)
CH${}_4$ (g) + 2O${}_2$ (g) → CO${}_2$ (g) + 2H${}_2$O (g) (4)

Δ${}_r$H${}_{298}^o$ (1) = -393,5*4 +5*(-241,8) – (-162,5) = -2656,85 kJ
Δ${}_r$H${}_{298}^o$ (2) = -393,5*8 +9*(-241,8) – (-250,1) = -5074,1 kJ
Δ${}_r$H${}_{298}^o$ (3) = -393,5*3 +4*(-241,8) – (-103,8) = -2043,9 kJ
Δ${}_r$H${}_{298}^o$ (4) = -393,5 +2*(-241,8) – (-74,87) = -802,23 kJ

Số mol CO${}_2$ thải ra khi TDP NQĐ đã sử dụng 2,5.10${}^{12}$ kJ năng lượng là

n${}_{C{O}_2}$ (1) = (2,5*10${}^{12}$ * 4)/2656,85 = 3763855694 mol
n${}_{C{O}_2}$ (2) = (2,5*10${}^{12}$ * 8)/5074,1 = 3941585700 mol
n${}_{C{O}_2}$ (3) = (2,5*10${}^{12}$ * 3)/2043,9 = 3669455453 mol
n${}_{C{O}_2}$ (4) = (2,5*10${}^{12}$ * 1)/802,23 = 3116313277 mol

Thứ tự phát thải CO${}_2$ tăng dần theo thứ tự lần lượt là 4<3<1<2

PTHH: $CaC{O}_3\stackrel{t^o}{\to }CaO+C{O}_2$ (1)
Lượng nhiệt cần dùng để thu được 1 mol CaO
= (-635,1) + (-393,5) – (-1206,9) = 178,3 (kJ)
Lượng nhiệt cần dùng để thu được 11,2 tấn CaO
= $\frac{11,2.10^6}{56}.178,3$ = 35,66.10${}^6$ (kJ)
PTHH: $CaC{O}_3\stackrel{t^o}{\to }CaO+C{O}_2$ (1)
0,2.10${}^6$ 0,2.10${}^6$
PTHH: $C+O_2\stackrel{t^o}{\to }C{O}_2$ (2)
Lượng nhiệt tỏa ra từ phản ứng (2) = 2. 35,66.10${}^6$ = 71,32.10${}^6$ (kJ)
Số mol CO${}_2$ (2) = 71,32.10${}^6$ : 393,5 = 0,18.10${}^6$ (mol)
Tổng số mol CO${}_2$ = 0,2.10${}^6$ + 0,18.10${}^6$ = 0,38.10${}^6$ (mol)

(AI giải đề cho tôi)
Phản ứng phân hủy đá vôi: CaCO₃(s) → CaO(s) + CO₂(g).
${\Delta }_r{H}_{298}^o=[(-635,1)+(-393,5)]-(-1206,9)=+178,3$ kJ/mol (phản ứng thu nhiệt).
Số mol CaO thu được: $n_{CaO}=\frac{11,2.10^6\text{ g}}{56\text{ g/mol}}=2.10^5$ mol → phân hủy $2.10^5$ mol CaCO₃, đồng thời tạo ra $2.10^5$ mol CO₂ từ phản ứng phân hủy.
Nhiệt cần để phân hủy: $Q=2.10^5\times 178,3=3,566.10^7$ kJ.
Vì chỉ 50% nhiệt từ nhiên liệu được hấp thụ, tổng nhiệt nhiên liệu tỏa ra: $\frac{3,566.10^7}{0,5}=7,132.10^7$ kJ.
Đốt than: C + O₂ → CO₂, mỗi mol C tỏa $|{\Delta }_f{H}_{C{O}_2}^o|=393,5$ kJ, nên số mol CO₂ từ nhiên liệu: $n=\frac{7,132.10^7}{393,5}\approx 1,812.10^5$ mol.
Tổng CO₂ thải ra môi trường: $2.10^5+1,812.10^5\approx 3,81.10^5=0,38.10^6$ mol.
Vậy $a\approx 0,38$. (Đáp án do AI giải và kiểm chứng, nguồn không có đáp án chính thức.)

${\Delta }_r{H}_{298}^{\circ }$ = -928,4 – 2(-285,8) = -356,8 kJ
nMg = 8.90%/24 = 0,3 ⟶ Nhiệt lượng tỏa ra = 0,3.356,8 = 107,04 kJ = 107040 J
Lượng nước tối đa được đun sôi là x mL (nặng x gam)
Q = x.4,2.(100 – 25) = 107040.50%
⟶ x = 170 mL

Nguồn (trang 43) gạch chân/tô sáng đáp án B: ${\Delta }_r{H}_{298}^0$ = - 44,26 kJ. Biến thiên enthalpy theo nhiệt tạo thành chuẩn: ${\Delta }_r{H}_{298}^0={\Delta }_f{H}_{298}^0({\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_5\mathrm{OH},l)-\left[{\Delta }_f{H}_{298}^0({\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_4,g)+{\Delta }_f{H}_{298}^0({\mathrm{H}}_2\mathrm{O},l)\right]=(-277,63)-\left[52,47+(-285,84)\right]=-44,26$ kJ.

(AI giải đề cho tôi)
Enthalpy tạo thành chuẩn ΔH°f là biến thiên enthalpy khi tạo thành 1 mol hợp chất từ các đơn chất bền ở điều kiện chuẩn, nên đơn vị là kJ/mol. Đáp án A, khớp đáp án nguồn (15 - A).

X: C${}_2$H${}_2$; Y: C${}_2$H${}_4$; Z: C${}_2$H${}_6$. a) Đúng vì $CH\equiv CH+C{H}_{3}COOH\stackrel{xt,t^0}{\to }C{H}_{3}COOCH=C{H}_2$. b) Sai vì C${}_2$H${}_6$ không làm mất màu dung dịch nước bromine. c) Sai: đốt cháy 1 mol C${}_2$H${}_2$ sinh CO${}_2$(g) và H${}_2$O(g) có ${\Delta }_r{H}_{298}^0=[2(-393,5)+(-241,82)]-(+227,0)=-1255,82$ kJ. d) Sai: đốt cháy 1 mol C${}_2$H${}_6$ có ${\Delta }_r{H}_{298}^0=[2(-393,5)+3(-241,82)]-(-84,67)=-1427,79$ kJ.
a) Đúng vì $CH\equiv CH+C{H}_{3}COOH\stackrel{xt,t^0}{\to }C{H}_{3}COOCH=C{H}_2$
b) Sai vì C₂H₆ không làm mất màu dung dịch nước bromine.
c) Sai. X là C₂H₂: $C_2{H}_2(g)+\frac{5}{2}{O}_2(g)\to 2C{O}_2(g)+H_{2}O(g)$. Theo định luật Hess: ${\Delta }_r{H}_{298}^0=[2{\Delta }_f{H}^0(C{O}_2)+{\Delta }_f{H}^0(H_{2}O)]-{\Delta }_f{H}^0(C_2{H}_2)=[2(-393,5)+(-241,82)]-(+227,0)=-1255,82$ kJ/mol, khác -2855,58 kJ.
d) Sai. Z là C₂H₆: $C_2{H}_6(g)+\frac{7}{2}{O}_2(g)\to 2C{O}_2(g)+3H_{2}O(g)$. Theo định luật Hess: ${\Delta }_r{H}_{298}^0=[2{\Delta }_f{H}^0(C{O}_2)+3{\Delta }_f{H}^0(H_{2}O)]-{\Delta }_f{H}^0(C_2{H}_6)=[2(-393,5)+3(-241,82)]-(-84,67)=-1427,79$ kJ/mol, khác 1323,11 kJ.

V_ethanol = 500 × 70\% = 350 mL; m_ethanol = 350 × 0,8 = 280 g; n_ethanol = 280/46 = 6,087 mol;
$${\Delta }_r{H}_{298}^0=2\times {\Delta }_f{H}_{298}^0(C{O}_2)+3\times {\Delta }_f{H}_{298}^0(H_{2}O)-2\times {\Delta }_f{H}_{298}^0(C_2{H}_{5}OH)$$
$$=2\times (-393,51)+3\times (-241,82)-(-277,69)=-1234,79\text{ kJ}.$$
→ Lượng nhiệt toả ra khi bình xịt khuẩn 500 mL dung dịch cồn 70⁰ bốc cháy là:
$$Q=(-1234,79)\times 6,087=-7516,167\text{ kJ}.$$

Hướng dẫn giải

a) Sai
Mg (s) + 2H${}_2$O (l) → Mg(OH)${}_2$ (s) + H${}_2$ (g) (1)
${\Delta }_r{H}_{298}^0$ = -928,4 - (-285,8) = -642,6 kJ
$n_{Mg}=\frac{8\cdot \frac{90}{100}}{24}$ = 0,3 mol → Q_tỏa = 0,3.642,6 = 192,78 kJ

b) Đúng
Để làm nóng 300 g súp từ 30 °C lên 100 °C: Q_thu = 300.(100-30).4,2/1000 = 88,2 kJ
Vì thất thoát nhiệt 50\% nên thực tế Q_cần = 88,2.2 = 176,4 kJ
So sánh Q_tỏa > Q_cần nên gói FRH trên đủ làm nóng 300 g súp từ 30 °C lên 100 °C.

c) Đúng
Magnesium phản ứng chậm với nước ở nhiệt độ thường do các bọt khí hydrogen bám trên bề mặt magnesium ngăn cản magnesium tiếp xúc với nước. Trong gói FRH, magnesium lại có thể phản ứng nhanh chóng với nước do có mặt Fe tạo thành pin Galvani (trong dung dịch chất điện ly NaCl). Khi đó, hydrogen thoát ra trên bề mặt Fe nên diện tích tiếp xúc của Mg với nước tăng lên.

d) Đúng
Nếu dùng lượng nước nhiều hơn 30 mL thì nhiệt tỏa ra cần cung cấp cho lượng nước dư nóng lên nên nhiệt độ của đồ ăn giảm đi, giảm hiệu quả đun nóng của gói FRH.
a) Sai. Mg (s) + 2H${}_2$O (l) → Mg(OH)${}_2$ (s) + H${}_2$ (g) (1)
${\Delta }_r{H}_{298}^0$ = -928,4 - (-285,8) = -642,6 kJ
$n_{Mg}=\frac{8\cdot \frac{90}{100}}{24}$ = 0,3 mol → Q_tỏa = 0,3.642,6 = 192,78 kJ
b) Đúng. Để làm nóng 300 g súp từ 30 °C lên 100 °C: Q_thu = 300.(100-30).4,2/1000 = 88,2 kJ
Vì thất thoát nhiệt 50\% nên thực tế Q_cần = 88,2.2 = 176,4 kJ
So sánh Q_tỏa > Q_cần nên gói FRH trên đủ làm nóng 300 g súp từ 30 °C lên 100 °C.
c) Đúng. Magnesium phản ứng chậm với nước ở nhiệt độ thường do các bọt khí hydrogen bám trên bề mặt magnesium ngăn cản magnesium tiếp xúc với nước. Trong gói FRH, magnesium lại có thể phản ứng nhanh chóng với nước do có mặt Fe tạo thành pin Galvani (trong dung dịch chất điện ly NaCl). Khi đó, hydrogen thoát ra trên bề mặt Fe nên diện tích tiếp xúc của Mg với nước tăng lên.
d) Đúng. Nếu dùng lượng nước nhiều hơn 30 mL thì nhiệt tỏa ra cần cung cấp cho lượng nước dư nóng lên nên nhiệt độ của đồ ăn giảm đi, giảm hiệu quả đun nóng của gói FRH.

(AI giải đề cho tôi)
Theo định luật Hess, với phản ứng $2NaHC{O}_3(s)\to N{a}_{2}C{O}_3(s)+H_{2}O(l)+C{O}_2(g)$:
$${\Delta }_r{H}_{298}^{°}=[{\Delta }_f{H}^{°}(N{a}_{2}C{O}_3)+{\Delta }_f{H}^{°}(H_{2}O)+{\Delta }_f{H}^{°}(C{O}_2)]-2{\Delta }_f{H}^{°}(NaHC{O}_3)$$
$$=[(-1130,70)+(-285,83)+(-393,51)]-2(-950,81)=-1810,04+1901,62=+91,58\text{ kJ}$$
Phản ứng phân hủy $NaHC{O}_3$ thu nhiệt (${\Delta }_r{H}^{°}>0$), nên phát biểu B cho giá trị $-91,28$ kJ là SAI (đáp án cần tìm).

Kiểm tra các phát biểu còn lại:
- A đúng: ${\Delta }_f{H}^{°}(NaHC{O}_3)=-950,81$ kJ/mol ít âm hơn ${\Delta }_f{H}^{°}(N{a}_{2}C{O}_3)=-1130,70$ kJ/mol, quá trình tạo $NaHC{O}_3$ từ đơn chất thuận lợi về năng lượng hơn.
- C đúng: ${\Delta }_r{H}^{°}$ của $N{a}_{2}C{O}_3(s)\to N{a}_{2}O(s)+C{O}_2(g)$ là $(-414,20-393,51)-(-1130,70)=+322,99$ kJ, khá dương nên phản ứng không diễn ra ở điều kiện thường.
- D đúng: $NaHC{O}_3$ bị phân hủy khi đun nóng nhẹ còn $N{a}_{2}C{O}_3$ bền với nhiệt hơn.

Khớp với đáp án nguồn: Câu 13 – B.

(AI giải đề cho tôi)
Nhiệt đốt cháy tiêu chuẩn của CH${}_4$ tính theo định luật Hess:
$$\Delta H_{298}^o=\sum \Delta H_{f,sảnphẩm}^o-\sum \Delta H_{f,ch\acute{\hat{a}}tđ\grave{\hat{a}}u}^o$$
$$=[\Delta H_f^o(C{O}_2)+2\Delta H_f^o(H_{2}O)]-\Delta H_f^o(C{H}_4)$$
$$=[-393,51+2(-285,84)]-(-74,85)$$
$$=-393,51-571,68+74,85=-890,34\text{ kJ/mol}$$
(O${}_2$ có nhiệt tạo thành tiêu chuẩn bằng 0.) Làm tròn đến hàng đơn vị: $\Delta H_c^o(C{H}_4)\approx -890$ kJ/mol. Kết quả trùng với đáp án nguồn (-890).

Phản ứng đốt cháy gas:
C₃H₈(g) + 5O₂(g) → 3CO₂(g) + 4H₂O(g) Δ_rH₁⁰ = -2043,8 kJ/mol
C₄H₁₀(g) + 13/2 O₂(g) → 4CO₂(g) + 5H₂O(g) Δ_rH₂⁰ = -2656,8 kJ/mol
m_hỗn hợp = 0,547·86,7·10³ = 47,4249·10³ (gam)
Hỗn hợp khí có:
$$V_{hh}=\frac{47,4249.10^3}{4,03}=11,768.10^3\text{ (lit)}$$
$$n_{hh}=\frac{11,768.10^3.2}{293.0,082}=9,796.10^2\text{ (mol)}$$
Ta có: $\{\begin{array}{l}{n}_{C_3{H}_8}+n_{C_4{H}_{10}}=9,796.10^2\\ 44.n_{C_3{H}_8}+58.n_{C_4{H}_{10}}=47,4249.10^3\end{array}\Rightarrow \{\begin{array}{l}{n}_{C_3{H}_8}=6,7085.10^2\text{ (mol)}\\ n_{C_4{H}_{10}}=3,0875.10^2\text{ (mol)}\end{array}$
Lượng nhiệt toả ra khi đốt cháy gas trong bồn đầy:
$$Q=n_{C_3{H}_8}.{\Delta }_r{H}_1^0+n_{C_4{H}_{10}}.{\Delta }_r{H}_2^0=-2,191.10^6\text{ (kJ)}=-2191\text{ MJ}$$

(AI giải đề cho tôi)
Tính enthalpy chuẩn của hai phản ứng từ nhiệt tạo thành:
$$\Delta H_1^{\circ }=[{\Delta }_f{H}^{\circ }(CO)+3{\Delta }_f{H}^{\circ }(H_2)]-[{\Delta }_f{H}^{\circ }(C{H}_4)+{\Delta }_f{H}^{\circ }(H_{2}O)]=(-110,5+0)-(-74,6-241,8)=+205,9\text{ kJ/mol}$$
$$\Delta H_2^{\circ }=[{\Delta }_f{H}^{\circ }(C{O}_2)+2{\Delta }_f{H}^{\circ }(H_{2}O)]-{\Delta }_f{H}^{\circ }(C{H}_4)=(-393,5-483,6)-(-74,6)=-802,5\text{ kJ/mol}$$

Số mol $H_2$ cần sản xuất: $n_{H_2}=\frac{0,30\times 10^6}{2}=150000$ mol.

Theo phản ứng (1), mỗi mol $C{H}_4$ tạo 3 mol $H_2$:
$$n_{C{H}_4}^{(1)}=\frac{150000}{3}=50000\text{ mol}\Rightarrow m_{C{H}_4}^{(1)}=50000\times 16=0,80\text{ taˆˊn}$$

Nhiệt cần cho phản ứng (1): $Q=50000\times 205,9=1,0295\times 10^7$ kJ.

Mỗi mol $C{H}_4$ đốt cháy cung cấp thực tế $0,9\times 802,5=722,25$ kJ, nên:
$$n_{C{H}_4}^{(2)}=\frac{1,0295\times 10^7}{722,25}\approx 14254,6\text{ mol}\Rightarrow m_{C{H}_4}^{(2)}\approx 0,23\text{ taˆˊn}$$

Tổng: $m=0,80+0,23\approx 1,03$ tấn, khớp đáp án B.