Câu hỏi Vận dụng & Vận dụng cao môn Hóa học

Các nhiên liệu hóa thạch thường chứa sulfur với hàm lượng khác nhau (0,05- 6,0% với dầu thô, 0,5 -3% với than và khoảng 10 ppm với khí thiên nhiên, về khối lượng). Dù đã trải qua quá trình loại bỏ sulfur khỏi các nhiên liệu hóa thạch nhưng vẫn sulfur còn lại (tối đa là 10 ppm sulfur trong xăng và dầu diesel theo tiêu chuẩn Châu Âu V) và gây ra nhiều vấn đề vì sản phẩm cháy của nó chứa SO₂, là chất làm ô nhiễm không khí chính. Người ta đã ước tính tổng mức tiêu thụ năng lượng toàn cầu hàng năm 4,8.10²² J, trong đó 30,6% đến từ các sản phẩm dầu. Lượng SO₂ sinh ra từ các sản phẩm dầu trong một năm là a triệu tấn. Giả sử rằng thành phần chính các sản phẩm dầu là Octane (C₈H₁₈) và hàm lượng sulfur là 8 ppm. Biết 90% năng lượng từ sự đốt cháy hoàn toàn octane đã được sử dụng và lượng sulfur trong dầu chuyển hết thành SO₂. Biết 1ppm = 10⁻⁶, một số giá trị năng lượng liên kết (E, tính theo kJ.mol⁻¹) dưới đây:

Xác định giá trị của a. (Kết quả các phép tính trung gian không được làm tròn, chỉ kết quả cuối cùng được làm tròn tới hàng phần trăm)

Xăng sinh học E5 (chứa 5\% ethanol về thể tích, còn lại là xăng, giả thiết chỉ là octane). Khi được đốt cháy hoàn toàn, 1 mol ethanol tỏa ra lượng nhiệt là 1365,0 kJ và 1 mol octane tỏa ra lượng nhiệt là 5928,7 kJ. Trung bình, một chiếc xe máy di chuyển được 1km thì cần một nhiệt lượng chuyển thành công cơ học có độ lớn là 211,8 kJ. Nếu xe máy đó đã sử dụng 2,3 lít xăng E5 ở trên thì quãng đường di chuyển được là bao nhiêu km, biết hiệu suất sử dụng nhiên liệu của động cơ là 25\%; khối lượng riêng của etanol là 0,8 g/mL, của octan là 0,7 g/mL (đáp án làm tròn đến số nguyên)

Xăng E5 là một loại xăng sinh học, được tạo thành khi trộn 5 thể tích $C_2{H}_{5}OH$ (D = 0,8 g/mL) với 95 thể tích xăng truyền thống. Giả sử xăng truyền thống chỉ chứa hai alkane $C_8{H}_{18}$ và $C_9{H}_{20}$ (tỷ lệ mol tương ứng 3: 4, D = 0,7 g/mL). Biết nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy các chất trong xăng E5 như sau:

Trung bình, một chiếc xe máy di chuyển được 1 km thì cần một nhiệt lượng chuyển thành công cơ học có độ lớn là 211,8 kJ. Nếu chiếc xe máy đó di chuyển từ phường Thành Vinh, Nghệ An đến phường Thành Sen, Hà Tĩnh với quãng đường là 55 km thì hết khoảng bao nhiêu lít xăng? (biết hiệu suất sử dụng nhiên liệu của động cơ xe máy là 30\%). *(làm tròn đáp án đến hàng phần trăm)*.

Mối liên hệ của hệ số Van't Hoff với tốc độ và nhiệt độ như sau:
$$\frac{v_2}{v_1}={\gamma }^{\left(\frac{T_2-T_1}{10}\right)}$$
Trong đó v${}_1$, v${}_2$ là tốc độ phản ứng ở nhiệt độ T${}_1$ và T${}_2$ tương ứng.
Ở vùng đồng bằng (độ cao gần mực nước biển), nước sôi ở 100°C. Trên đỉnh núi Fansipan (cao 3200m so với mực nước biển), nước sôi ở 90°C. Khi luộc chín một miếng thịt trong nước sôi, ở vùng đồng bằng mất 3,2 phút (min), trong khi trên đỉnh núi Fansipan mất 3,8 phút. Nếu luộc miếng thịt trên đỉnh núi cao hơn, tại đó nước sôi ở 80°C thì mất bao nhiêu phút để luộc chín miếng thịt? (Làm tròn kết quả đến hàng phần mười)

Xăng RON95 (chỉ số octane bằng 95) có khả năng chịu nén và chống kích nổ tương đương với hỗn hợp hơi xăng gồm 5\% heptane (C${}_7$H${}_{16}$) và 95\% iso-octane (C${}_8$H${}_{18}$) về thể tích. Năng suất tỏa nhiệt của một loại xăng RON95 là a.10${}^3$ kJ/kg, giả thiết loại xăng này có tỉ lệ hơi xăng gồm 5\% heptane và 95\% iso-octane về thể tích. Biến thiên enthalpy hình thành chuẩn của các chất được cho ở bảng dưới đây, hãy tính giá trị của a. (Không làm tròn kết quả các phép tính trung gian, chỉ làm tròn kết quả cuối cùng đến hàng đơn vị).

Ion Ca${}^{2+}$ cần thiết cho máu của người hoạt động bình thường. Nồng độ ion calcium không bình thường là dấu hiệu của bệnh. Để xác định nồng độ ion calcium, người ta lấy mẫu máu, sau đó kết tủa ion calcium dưới dạng calcium oxalate (CaC${}_2$O${}_4$) rồi cho calcium oxalate tác dụng với dung dịch potassium permanganate trong môi trường acid theo sơ đồ phản ứng sau:

$$KMn{O}_4+Ca{C}_2{O}_4+H_{2}S{O}_4\to CaS{O}_4+K_{2}S{O}_4+MnS{O}_4+C{O}_2+H_{2}O$$

Giả sử calcium oxalate kết tủa từ 1 mL máu một người tác dụng vừa hết với 2,05 mL dung dịch potassium permanganate (KMnO${}_4$) 4,88.10${}^{-4}$M. Xác định nồng độ ion calcium trong máu người đó bằng đơn vị mg Ca${}^{2+}$/100 mL máu.

Có các nhận xét sau về chlorine và hợp chất của Chlorine
(a) Nước Gia-ven có khả năng tẩy màu và sát khuẩn.
(b) Cho giấy quì tím vào dung dịch nước Chlorine thì quì tím chuyển màu hồng sau đó lại mất màu.
(c) Trong phản ứng của HCl với MnO${}_2$ thì HCl đóng vai trò vừa là chất bị khử vừa là môi trường.
(d) Trong công nghiệp, Cl${}_2$ được điều chế bằng cách điện phân dung dịch NaCl (màng ngăn, điện cực trơ).
Trong các nhận xét trên, số nhận xét đúng là

Formaldehyde là một hoá chất quan trọng, có thể điều chế bằng phương pháp dehydrogen hoá methanol:

$$C{H}_{3}OH(g)\stackrel{(700^{\circ }C,xt)}{\to }HCH=O(g)+H_2(g){\Delta }_r{H}_{298}^o=84,2\text{ kJ}(1)$$

Không khí được dẫn vào hệ và sau phản ứng (1) xảy ra phản ứng sau:

$$H_2(g)+\frac{1}{2}{O}_2(g)\to H_{2}O(g){\Delta }_r{H}_{298}^o=-241,8\text{ kJ}(2)$$

Tính tỉ lệ mol (methanol : oxygen) đưa vào để nhiệt độ hệ phản ứng được duy trì ở 700°C. (chỉ làm tròn kết quả cuối cùng đến hàng phần trăm).

Một nhóm nghiên cứu về tốc độ phản ứng đã tiến hành hai thí nghiệm với vụn đá hoa (thành phần chính là Calcium carbonate) và dung dịch hydrochloric acid. Thí nghiệm 1: Dùng 0,5 gam vụn đá hoa và 50mL dung dịch hydrochloric acid 1M. Thí nghiệm 2: Dùng 0,5 gam vụn đá hoa đã được nghiền nhỏ và 50mL dung dịch hydrochloric acid 1M. Sau đó, nhóm nghiên cứu đã đo thể tích khí sinh ra theo thời gian và xây dựng đồ thị như hình dưới.

Cần đốt cháy bao nhiêu kg than đá chứa 80\% C để tạo ra lượng nhiệt bằng năng lượng giải phóng ra khi 1 gam ${}_{92}^{235}\text{U}$ phân hạch. Biết khi phân hạch 1 mol ${}_{92}^{235}\text{U}$ tỏa ra năng lượng là $1,8.10^{10}$ kJ, đốt cháy hoàn toàn 1 mol C tỏa ra năng lượng 393,5 kJ. (Làm tròn kết quả đến hàng đơn vị)

Xăng sinh học E5 (chứa $5\%$ ethanol về thể tích, còn lại là xăng, giả thiết chỉ là octane). Khi được đốt cháy hoàn toàn, 1 mol ethanol tỏa ra lượng nhiệt là 1365,0 kJ và 1 mol octane tỏa ra lượng nhiệt là 5928,7 kJ. Trung bình, một chiếc xe máy di chuyển được 1 km thì cần một nhiệt lượng chuyển thành công cơ học có độ lớn là $211,8\text{kJ}$. Nếu xe máy đó đã sử dụng 4,6 lít xăng E5 ở trên thì quãng đường di chuyển được là bao nhiêu km, biết hiệu suất sử dụng nhiên liệu của động cơ là $25\%$; khối lượng riêng của ethanol là $0,8\text{g/mL}$, của octane là $0,7\text{g/mL}$ (chỉ làm tròn ở phép tính cuối cùng, đáp án làm tròn đến số nguyên).

Xăng E5 là một loại xăng sinh học, được tạo thành khi trộn 5 thể tích C${}_2$H${}_5$OH (D = 0,8 g/mL) với 95 thể tích xăng truyền thống. Giả sử xăng truyền thống chỉ chứa hai alkane C${}_8$H${}_{18}$ và C${}_9$H${}_{20}$ (tỷ lệ mol tương ứng 3 : 4, D = 0,7 g/mL). Biết nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy 1 mol các chất trong xăng E5 như sau:

Trung bình, một chiếc xe máy di chuyển được 1 km thì cần một nhiệt lượng chuyển thành công cơ học có độ lớn là 211,8 kJ. Nếu chiếc xe máy đó di chuyển từ Đà Nẵng đến Huế với quãng đường là 100 km thì hết khoảng bao nhiêu lít xăng? (biết hiệu suất sử dụng nhiên liệu của động cơ xe máy là 30%).

Để đánh giá mức độ tự diễn biến của một phản ứng tại nhiệt độ T, người ta dựa vào đại lượng biến thiên năng lượng tự do Gibbs (${\Delta }_r{G}_T^0$). Nếu ${\Delta }_r{G}_T^0>0$: phản ứng không tự xảy ra; ${\Delta }_r{G}_T^0<0$: phản ứng tự xảy ra. Giá trị của đại lượng này được tính theo biểu thức:

$${\Delta }_r{G}_T^0={\Delta }_r{H}_T^0-T{\Delta }_r{S}_T^0$$

Trong đó:

- T: nhiệt độ tính theo thang Kelvin (K);
- ${\Delta }_r{H}_T^0$: Biến thiên enthalpy của phản ứng;
- ${\Delta }_r{S}_T^0$: Biến thiên entropy của phản ứng (đại lượng đặc trưng cho độ mất trật tự của hệ ở một trạng thái và điều kiện xác định).

Tính giá trị thấp nhất của T (làm tròn đến hàng đơn vị) để phản ứng sau tự xảy ra:

$$CaC{O}_3(r)\to CaO(r)+C{O}_2(k)$$

Cho biết: ${\Delta }_r{S}_T^0=159,26J/mo{\mathrm{l}}^{-1}.{\mathrm{K}}^{-1}$ và nhiệt tạo thành chuẩn của các chất như sau:



Giả sử ${\Delta }_r{H}_T^0$ và ${\Delta }_r{S}_T^0$ của quá trình không phụ thuộc vào nhiệt độ.

Đáp số:....................

Cho Fe (hạt) phản ứng với dung dịch HCl 1M. Thay đổi các yếu tố sau:
(1) Thêm vào hệ một lượng nhỏ dung dịch CuSO${}_4$.
(2) Thêm dung dịch HCl 1M lên thể tích gấp đôi.
(3) Nghiền nhỏ hạt sắt thành bột sắt.
(4) Pha loãng dung dịch HCl bằng nước cất lên thể tích gấp đôi.
Hãy sắp xếp các yếu tố làm thay đổi tốc độ phản ứng theo số thứ tự tăng dần (ví dụ: 12, 134, ...)

Khi học về tốc độ phản ứng hóa học, một nhóm học sinh đã đưa ra giả thiết sau: “Tốc độ phản ứng tỉ lệ thuận với nồng độ (mol/L) của các chất (ion) tham gia phản ứng với số mũ là hệ số tỉ lượng của các chất (ion) đó trong phương trình hóa học”. Để kiểm định giả thuyết đó học sinh làm thí nghiệm đo tốc độ phản ứng: $3I^{-}(aq)+S_2{O}_8^{2-}(aq)\to I_3^{-}(aq)+2S{O}_4^{2-}(aq)$ với kết quả ghi ở bảng sau:

Biểu thức tính tốc độ tức thời v = k. [I${}^{-}$]${}^m$ [S${}_2$O${}_8^{2-}$]${}^n$, k là hằng số tốc độ phụ thuộc vào nhiệt độ và bản chất phản ứng. Giá trị của (m + n) bằng bao nhiêu?

Phản ứng nhiệt nhôm tỏa rất nhiều nhiệt nên có thể làm nóng chảy kim loại sinh ra sau phản ứng. Người ta dùng hỗn hợp gồm Al và Fe₃O₄ (hỗn hợp thermite) để hàn đường ray tàu hỏa, phản ứng sinh ra sắt ở dạng nóng chảy nên lượng sắt này dùng để hàn gắn đường ray và Al₂O₃ sinh ra nổi lên trên bảo vệ bề mặt trong lúc hàn, hạn chế sự oxi hóa sắt.

Cho biết ${\Delta }_f{H}_{298}^0\left(A{l}_2{O}_3(s)\right)=-1675,7$ kJ/mol; ${\Delta }_f{H}_{298}^0\left(F{e}_3{O}_4(s)\right)=-1121,0$ kJ/mol.

Khi cho 45,6 gam hỗn hợp Al và Fe₃O₄ (có tỉ lệ số mol tương ứng 8 : 3) phản ứng hoàn toàn thì lượng nhiệt tỏa ra bằng bao nhiêu kJ? (làm tròn đến hàng đơn vị).

Một nhà máy nhiệt điện khí có sản lượng điện 10${}^6$ kWh/ngày (1kWh = 3600 kJ) đã sử dụng khí thiên nhiên hóa lỏng LNG (chứa 96\% CH${}_4$, 4\% C${}_2$H${}_6$ về thể tích) làm nhiên liệu. Các nhiên liệu bị đốt cháy hoàn toàn tạo ra sản phẩm khí (biết 64\% nhiệt lượng tỏa ra của quá trình đốt cháy được chuyển hóa thành điện năng). Khối lượng khí CO${}_2$ mà nhà máy này thải ra trong 1 ngày là m tấn (làm tròn kết quả đến hàng phần trăm). Biết nhiệt bay hơi của H${}_2$O(l) ở 25°C và 1 bar là 44 kJ/mol; coi enthalpy của phản ứng không thay đổi theo nhiệt độ; CH${}_4$ và C${}_2$H${}_6$ cháy theo các phương trình nhiệt hóa học
CH${}_4$(g) + 2O${}_2$(g) → CO${}_2$(g) + 2H${}_2$O(l) Δ${}_r$H${}_{298}^0$ = -893 kJ
C${}_2$H${}_6$(g) + 3,5O${}_2$(g) → 2CO${}_2$(g) + 3H${}_2$O(l) Δ${}_r$H${}_{298}^0$ = -1560 kJ
Giá trị của m là

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 chất, 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:

CaCO${}_3$(s) → CaO(s) + CO${}_2$(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):

CH${}_4$(g) + 2O${}_2$(g) → CO${}_2$(g) + 2H${}_2$O(g) (2)

C${}_2$H${}_6$(g) + 3,5O${}_2$(g) → 2CO${}_2$(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 280 tấn CaO(s) trong giai đoạn trên. Biết 95% tổng lượng nhiệt tỏa ra từ phản ứng (2), (3) được cung cấp cho phản ứng (1) và các giá trị nhiệt tạo thành 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 (làm tròn đến hàng phần mười)?

Hình dưới đây là sơ đồ mô tả sự di truyền gene ngoài nhân trong thí nghiệm của Correns trên cây hoa bón giò.

Nhận định nào không đúng về sự di truyền gene ngoài nhân trong thí nghiệm của Correns?

(Hóa 10 - Chương 5 Năng lượng hóa học) Trong công nghiệp, thạch cao nung ($CaS{O}_4\cdot H_{2}O$) được sản xuất bằng cách loại nước một phần thạch cao sống ($CaS{O}_4\cdot 2H_{2}O$) trong lò nung ở 400 K, theo phản ứng sau:

$$CaS{O}_4\cdot 2H_{2}O(s)\to CaS{O}_4\cdot H_{2}O(s)+H_{2}O(g){\Delta }_r{H}_{400}^0=450\text{kJ}(1)$$

$$C{H}_4(g)+2O_2(g)\to C{O}_2(g)+2H_{2}O(g){\Delta }_r{H}_{400}^0=-880\text{kJ}(2)$$

Trong đó 60% lượng nhiệt đốt cháy từ methane dùng để cung cấp cho phản ứng nung thạch cao sống. Hỏi khi đốt cháy 1 tấn khí methane thì lượng nhiệt tạo ra đủ sản xuất được bao nhiêu tấn thạch cao nung? (Làm tròn kết quả đến hàng phần mười).