Bài 4. Entropy và biến thiên năng lượng tự do Gibbs - Chuyên đề học tập Hóa 10 Kết nối tri thức


Dựa vào đại lượng nào để dự đoán phản ứng hóa học có thể xảy ra được hay không? Dãy nào dưới đây các chất sắp xếp theo chiều tăng giá trị entropy chuẩn?

Lựa chọn câu để xem lời giải nhanh hơn

Mở đầu

Dựa vào đại lượng nào để dự đoán phản ứng hóa học có thể xảy ra được hay không?

Lời giải chi tiết:

- Khi xét quá trình hóa học có tự xảy ra hay không phải xét đồng thời cả biến thiên enthalpy và biến thiên entropy, thông qua biến thiên năng lượng Gibbs (∆G) (ở nhiệt độ và áp suất không đổi)

   + ∆rGoT < 0 phản ứng sẽ tự xảy ra, giá trị ∆rGoT càng âm, phản ứng càng dễ xảy ra

   + ∆rGoT = 0 phản ứng đạt trạng thái cân bằng

   + ∆rGoT > 0 phản ứng không tự xảy ra

CH mục I CH1

1. Dãy nào dưới đây các chất sắp xếp theo chiều tăng giá trị entropy chuẩn?

A. CO2(s) < CO2(l) < CO2(g).

B. CO2(g) < CO2(l) < CO2(s).

C. CO2(s) < CO2(g) < CO2(l).

D. CO2(g) < CO2(s) < CO2(l).

Phương pháp giải:

Đối với một chất, entropy ở thể khí lớn hơn ở thể lỏng, ở thể lỏng lớn hơn ở thể rắn

Lời giải chi tiết:

Đối với một chất, entropy ở thể khí lớn hơn ở thể lỏng, ở thể lỏng lớn hơn ở thể rắn

=> CO2(s) < CO2(l) < CO2(g).

Đáp án A

CH mục I CH2

Phản ứng nào dưới đây xảy ra kèm theo sự giảm entropy?

A. N2(g) + O2(g) → 2NO(g).

B. N2O4 (g) → 2NO2(g)

C. 2CO(g) → C(s) + CO2(g)

D. 2HCl(aq) + Fe(s) → FeCl2(aq) + H2(g)

Phương pháp giải:

Phản ứng xảy ra có kèm theo sự giảm entropy => Có sự giảm số mol khí sau phản ứng

Lời giải chi tiết:

A. Trước phản ứng có 2 mol khí, sau phản ứng có 2 mol khí

B. Trước phản ứng có 1 mol khí, sau phản ứng có 2 mol khí

C. Trước phản ứng có 2 mol khí CO, sau phản ứng có 1 mol khí CO2 => Giảm số mol khí

D. Trước phản ứng không có khí, sau phản ứng có 1 mol khí

Đáp án C

CH mục I CH3

 Biến thiên entropy chuẩn của phản ứng nào dưới đây có giá trị dương?

A. Ag+(aq) + Br-(aq) → AgBr(s)

B. 2C2H6(g) + 3O2(g) → 4CO2(g) + 6H2O(l)

C. N2(g) + 2H2(g) → N2H4(g)

D. 2H2O2(l) → 2H2O(l) + O2(g).

Phương pháp giải:

Phản ứng nào có sự tăng số mol khí sau phản ứng => Biến thiên entropy chuẩn của phản ứng dương

Lời giải chi tiết:

A. Ag+(aq) + Br-(aq) → AgBr(s): Chuyển các ion Ag+(aq), Br-(aq) từ trạng thái chuyển động tự do sang cố định trong tinh thể làm tăng tính trật tự của hệ => ∆So < 0

B. 2C2H6(g) + 3O2(g) → 4CO2(g) + 6H2O(l): Làm giảm mol khí (từ 5 mol => 4 mol) => ∆So < 0

C. N2(g) + 2H2(g) → N2H4(g): Làm giảm mol khí (từ 5 mol => 4 mol) => ∆So < 0

D. 2H2O2(l) → 2H2O(l) + O2(g): Làm tăng số mol khí (ban đầu không có khí => 1 mol khí O2) => ∆So > 0

Đáp án D

CH mục I CH4

Dựa vào dữ liệu ở Bảng 4.1, tính biến thiên entropy chuẩn của các phản ứng:

a) 4Fe(s) + 3O2(g) → 2Fe2O3(s)

b) SO2(g) + ½ O2(g) → SO3(g)

Phương pháp giải:

\({\Delta _r}S_{298}^0 = \sum {S_{298}^0(sp) - } \sum {S_{298}^0(cd)} \)

Lời giải chi tiết:

a) \({\Delta _r}S_{298}^0 = \sum {S_{298}^0(sp) - } \sum {S_{298}^0(cd)} \)

\( = 2S_{298,F{e_2}{O_3}(g)}^0 - (4S_{298,Fe(s)}^0 + 3S_{298,{O_2}(g)}^0)\)

\( = 2.87,4 - (4.27,3 + 3.205,0) = 549,0\) (J/K)

b) \({\Delta _r}S_{298}^0 = \sum {S_{298}^0(sp) - } \sum {S_{298}^0(cd)} \)

\( = 2S_{298,S{O_3}(g)}^0 - (S_{298,S{O_2}(g)}^0 + \frac{1}{2}S_{298,{O_2}(g)}^0)\)

\( = 256,7 - (248,1 + \frac{1}{2}205,0) =  - 93,90\)(J/K)

CH mục II CH5

Phản ứng phân hủy của potassium chlorate:

KClO3(s) → KCl(s) + 3/2 O2(g)

Dựa vào các giá trị của \({\Delta _f}H_{298}^0,S_{298}^0\)ở Bảng 4.1 để tính toán và cho biết ở điều kiện chuẩn phản ứng có khả năng tự xảy ra không?

Phương pháp giải:

\(\begin{array}{l}{\Delta _r}H_{298}^0 = \sum {H_{298}^0(sp) - } \sum {H_{298}^0(cd)} \\{\Delta _r}S_{298}^0 = \sum {S_{298}^0(sp) - } \sum {S_{298}^0(cd)} \\{\Delta _r}G_{298}^0 = {\Delta _r}H_{298}^0 - T{\Delta _r}S_{298}^0\end{array}\)

Lời giải chi tiết:

Ta có:

\({\Delta _r}H_{298}^0 = \sum {H_{298}^0(sp) - } \sum {H_{298}^0(cd)} \)

\( = 436,7 + \frac{3}{2}.0 - ( - 397,7) = 39kJ\)

\({\Delta _r}S_{298}^0 = \sum {S_{298}^0(sp) - } \sum {S_{298}^0(cd)} \)

\( = (82,6 + \frac{3}{2}.205) - (143,1) = 247(J/K)\)

\({\Delta _r}G_{298}^0 = {\Delta _r}H_{298}^0 - T{\Delta _r}S_{298}^0\)

\(\begin{array}{l} =  - 39 - 298.({247.10^{ - 3}})\\ =  - 112,6(kJ) < 0\end{array}\)

=> phản ứng tự xảy ra

CH mục II CH6

Dựa vào các giá trị của \({\Delta _f}H_{298}^0,S_{298}^0\) ở Bảng 4.1, hãy cho biết có thể dùng C (graphite) để khử Fe2O3 thành Fe ở điều kiện chuẩn theo phương trình sau có được không?

3C (graphite) + 2Fe2O3(s) → 4Fe(s) + 3CO2(g)

Phương pháp giải:

\(\begin{array}{l}{\Delta _r}H_{298}^0 = \sum {H_{298}^0(sp) - } \sum {H_{298}^0(cd)} \\{\Delta _r}S_{298}^0 = \sum {S_{298}^0(sp) - } \sum {S_{298}^0(cd)} \\{\Delta _r}G_{298}^0 = {\Delta _r}H_{298}^0 - T{\Delta _r}S_{298}^0\end{array}\)

Lời giải chi tiết:

\({\Delta _r}H_{298}^0 = \sum {H_{298}^0(sp) - } \sum {H_{298}^0(cd)} \)

\(\begin{array}{l} = {\rm{(}}4.0 + 3( - 393,5){\rm{)}} - {\rm{(}}3.0 + 2( - 825,5){\rm{)}}\\ = 470,5(kJ)\end{array}\)

\({\Delta _r}S_{298}^0 = \sum {S_{298}^0(sp) - } \sum {S_{298}^0(cd)} \)

\(\begin{array}{l} = (27,3.4 + 3.213,7) - (5,7.3 + 87,4.2)\\ = 558,4(J/K)\end{array}\)

\({\Delta _r}G_{298}^0 = {\Delta _r}H_{298}^0 - T{\Delta _r}S_{298}^0\)

\(\begin{array}{l} = 470,5 - 298.(558,{4.10^{ - 3}})\\ = 304,1(kJ) > 0\end{array}\)


Bình chọn:
4.9 trên 7 phiếu

Luyện Bài Tập Trắc nghiệm Hóa 10 - Kết nối tri thức - Xem ngay

Tham Gia Group Dành Cho 2K9 Chia Sẻ, Trao Đổi Tài Liệu Miễn Phí