Bài tập hóa lý 1 có lời giải năm 2024

Bài t

ậ

p hóa lý

cơ sở

rút g

ọ

n

S

ưu

t

ầ

m và trình bày: Doãn Tr

ọng Cơ

BÀI T ẬP HOÁ LÝ CƠ SỞ

MỤC LỤCChương 1:

Nguyên lý I nhi

ệt động học………………………..2Chương 2:

Nguyên lý II nhi

ệt động học……………………..

7

Chương 3:

Cân b

ằng hóa học………………………………..

13

Chương 4:

Cân b

ằng pha……………………………………..

22

Chương 5:

Dung d

ịch v

à cân b

ằng dung dịch

-

hơi………..

27

Chương 6:

Cân b

ằng giữa dung dịch lỏng v

à pha r

ắn

34

Chương 7: Điện hóa học……………………………………...

40

Chương 8: Động hóa học……………………………………1

18

Chương 9:

H

ấp phụ v

à hóa keo

........................................

58

1

Bài t

ậ

p hóa lý

cơ sở

rút g

ọ

n

S

ưu

t

ầ

m và trình bày: Doãn Tr

ọng Cơ

Chương 1NGUYÊN LÝ I NHI

ỆT ĐỘNG HỌC

1.1.

Nguyên lý I nhiệt động học

1.1.1.

Nhiệt và công

Nhi

ệt v

à công là hai hình th

ức truyền năng lượng của hệ. Công ký

hi

ệu l

à A và nhi

ệt ký hiệu l

à Q.

Quy ước dấu

Công A

Nhi

ệt Q

H

ệ sinh

\> 0< 0

H

ệ nhận

< 0\> 0

1.1.2. Nguyên lý I nhiệt động học

Bi

ểu thức của nguy

ên lý I nhi

ệt động học:

U=Q-AKhi áp d

ụng cho một quá tr

ình vô cùng nh

ỏ:

dU = Q - A

Ở dạng tích phân

nguyên lý I có th

ể được viết:

ΔU

Q

V

2

PdV

V

1

1.1.3.Áp d ụng nguyên lý I cho một số quá trình.1.1.3.1.Quá trìnhđẳng tích:

V = const, dV = 0.

A

v

V

2

PdV 0

T

ừ đó ta có:

Q

V

\=

V

1

U

1.1.3.2.Quá trìnhđẳng áp:

P = const, dP = 0. A

p

\= P.(V

2

- V

1

) = P. V

Do đó

:Q

p

\=U+P V= (U+PV)= H

1.1.3.3. Quá trìnhđẳng áp của khí lý tưởng

T

ừ phương tr

ình tr

ạng thái khí lý tưởng:

PV = nRT

Ta có: A

p

\= P V = nR T

U

p

\= Q

p

– nR T

1.1.3.4.Quá trình dãn nở đẳng nhiệt của khí lý tưởng

Bi

ến thi

ên n

ội năng khi d

ãn n

ở đẳng nhiệt (T = const)

khí lý t

ưởng l

à

b

ằng không n

ên:

A

T

nRTlnnRTln

Q

T

V

2

P

1

V

1

P

2

Trong đó:

P

1

: áp su

ất ở trạng thái đầu

.P

2

: áp su

ất ở trạng thái cuối

.

1.1.3.5.

Nhiệt chuyển pha

Q

cp

T

Trong đó:

cp

: nhi

ệt

chuy

ển pha (cal hoặc J)

nc

\= -

đđ

,

hh

\= -

ngt

ụ

Ghi chú:R là h

ằng số khí lý tưở

ng và có các giá tr

ị sau:

R = 1,987 cal/mol.K = 8,314 J/mol.KR = 0,082 lit.atm/mol.K1 cal = 4,18 J; 1 l.atm = 101,3 J = 24,2 cal

1.2.

Định luật Hess

1.2.1.

Nội dung định luật

Trong quá trình

đẳng áp hoặc đẳng tích, nhiệt phản ứng chỉ phụ thuộc

vào tr

ạng thái đầu v

à tr

ạng thái cuối m

à không ph

ụ thuộc v

ào các tr

ạng thái

trung gian.Bi

ểu thức của định luật Hess:

Q

V

\=U và Q

p

\=H

Trong đó:

U: nhi

ệt phản ứng đẳng tích.H:

nhi

ệt

ph

ản ứng đẳng áp.

Khi quá trình x

ảy ra ở điều kiện ti

êu chu

ẩn ta có nhiệt phản ứng ti

êu

chu

ẩn:

H

0298

,

U

0298

.

Đối với các quá tr

ình x

ảy ra khi có mặt các chất khí (được xem l

àkhí

lý t

ưởng), ta có:

H = U + RT n V

ới

n là bi

ến thi

ên s

ố mol khí của

quá trình.

1.2.2.

Các hệ quả của định luật Hess

Nhi

ệt phản ứng nghịch bằng nhưng trái dấu với nhiệt phản ứng thuận

.

ΔH

ngh

ịch

\= -

ΔH

thu

ận

2

Bài t

ậ

p hóa lý

cơ sở

rút g

ọ

n

S

ưu

t

ầ

m và trình bày: Doãn Tr

ọng Cơ

Nhi

ệt phản ứng bằng

t

ổng

nhi

ệt sinh của các chất tạo th

ành tr

ừ đi

t

ổng

nhi

ệt sinh

c

ủa các chất tham gia phản ứng

.

ΔH

ph

ản ứng

\=

∑ΔH

ssp

-

∑ ΔH

stc

Nhi

ệt phản ứng bằng tổng nhiệt cháy của các chất tham gia

ph

ảnứng

tr

ừ đi tổng nh

i

ệt cháy của các chất tạo th

ành.

ΔH

ph

ản ứng

\=

∑ΔH

chtc

-

∑ ΔH

chsp

Ghi chú: Nhi

ệt tạo th

ành tiêu chu

ẩn (

H

0298, tt

), nhi

ệt đốt cháy ti

êuchu

ẩn (

H

0298,

đc

)

được cho sẵn trong sổ tay hóa lý.1.3.Nhiệt dung1.3.1.

Định nghĩa

δQ

H

dP

P

T

P

Nhi

ệt dung đẳng áp:

C

p

δQ

U

dT

V

T

V

Nhi

ệt dung đẳng tích:

C

v

M

ối li

ên h

ệ:

C

p

- C

v

\= R

Nhi

ệt lượng Q được tính:

Q m

T

2

CdT

ho

ặc

Q n

T

2

CdT

T

1

T

1

1.3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến nhiệt dung

S

ự phụ thuộc v

ào nhi

ệt độ của nhiệt dung được biểu diễn bằng các

công th

ức thực nghiệm dưới dạng các h

àm s

ố:

C

p

\= a

0

+ a

1

.T + a

2

.T

2

Ho

ặc

C

p

\= a

0

+ a

1

.T + a

-2

.T

-2

Trong đó: a

0

, a

1

, a

2

, a

-2

là các h

ệ số thực nghiệm có thể tra giá trị của

chúng trong s

ổ tay hóa lý.1.2.2.

Định luật Kirchhoff

Hi

ệu ứng nhiệt của phản ứng phụ thuộc v

ào nhi

ệt độ được biểu diễn

b

ởi định luật Kirchhoff:

ΔHΔC

p

T

P

ΔU

T

V

Ho

ặc

ΔC

v

Sau khi l

ấy tích phân ta được:

ΔH

T

ΔH

0

T

ΔC

p

dT

0

N

ếu lấy tích phân từ T

1

đến T

2

ta được:

ΔH

T

2

ΔH

T

1

T

2

ΔC

p

dT

T

1

1.4.

Bài t ập mẫu

Ví dụ 1: Tính biến thiên n ội năng khi làm bay hơi 10g nước ở 20

0

C.Chấp nhận hơi nước như khí lý t ưởng và bỏ qua thể tích nước lỏng.Nhiệt hóa hơi của nước ở 20

0

C b

ằng 2451,824 J/g.

Gi

ải

Nhi

ệt lượng cần cung cấp để làm hóa hơi 10g nước l

à:

Q = m. \= 10. 2451,824 = 24518,24 (J)

Công sinh ra c

ủa quá tr

ình hóa h

ơi là:

A = P. V = P(V

h

- V

l

) = PV

h

\=

nRT

10

8,314 2931353,33

(J)

18

Bi

ến thi

ên n

ội năng l

à:

U=Q–A=23165(J)Ví d

ụ 2: Cho 450g hơi nước ngưng tụ ở 100

0

C dưới áp suất không đổi1

atm. Nhi

ệt hóa hơi của nước ở nhiệt độ n

ày b

ằng 539

cal/g. Tính A, Qvà

ΔU

c

ủa quá tr

ình.Gi

ải

Nhi

ệt lượng tỏa ra khi ngưng tụ l

à:Q = m.

ng. t

ụ

\= 450. (- 539) = - 242550 (cal)Công c

ủa quá tr

ình:

A = P. V = P. (V - V ) = - P.V \= - nRT

450

lh

h

\=

1,987 373 18529(cal)18

Bi

ến thi

ên n

ội năng của quá tr

ình là:U = Q – A = - 224021 (cal)Ví d

ụ 3:

Cho ph

ản ứng xảy ra ở áp suất không đổi:

2H

2

+ CO\=

CH

3

OH(k)

3