Cho biết số e độc thân có trong các cấu hình e hóa trị của các nguyên tử sau (theo thứ tự từ trái sang phải): 27Co(4s23d7). 24Cr(4s13d5). 44Ru(5s14d7). 58Ce(6s25d14f1).

Khi tăng nhiệt độ, các phân tử chuyển động nhanh hơn, dẫn đến động năng của chúng tăng lên. Điều này có nghĩa là có nhiều phân tử có đủ năng lượng hoạt hóa để tham gia vào phản ứng hơn. Số lượng các tiểu phân có đủ năng lượng hoạt hóa (các tiểu phân hoạt động) tăng lên đáng kể khi nhiệt độ tăng. Do đó, vận tốc phản ứng tăng lên chủ yếu do sự tăng số lượng tiểu phân hoạt động chứ không chỉ là sự tăng số lần va chạm giữa các phân tử. Va chạm chỉ là điều kiện cần, còn năng lượng hoạt hóa mới là điều kiện đủ để phản ứng xảy ra.

Phản ứng tạo thành là phản ứng trong đó 1 mol chất được tạo thành từ các đơn chất bền nhất ở điều kiện chuẩn.

(1) N (k) + 2O (k) = NO2 (k) : N và O không phải là dạng đơn chất bền nhất ở điều kiện thường (N2 và O2 mới là bền nhất).

(2) ½ N2 (k) + ½ O2 (k) = NO (k) : Đúng, NO được tạo thành từ các đơn chất bền là N2 và O2.

(3) CaO (r) + CO2 (k) = CaCO3 (r) : Sai, CaCO3 được tạo thành từ hợp chất CaO và CO2, không phải từ đơn chất.

(4) Na (ℓ) + ½ Cl2 (k) = NaCl (r) : Sai, Na ở trạng thái lỏng (ℓ) không phải là trạng thái bền vững ở điều kiện thường. Na ở trạng thái rắn (s) mới là bền nhất.

(5) ½ H2 (k) + ½ I2 (r) = HI (k) : Đúng, HI được tạo thành từ các đơn chất bền là H2 và I2 (ở trạng thái rắn).

Vậy, các phản ứng (2) và (5) là phản ứng tạo thành.

Ta có công thức liên hệ giữa biến thiên enthalpy (∆H) và biến thiên nội năng (∆U) như sau:

∆H = ∆U + ∆(PV) = ∆U + ∆n(RT)

Trong đó, ∆n là độ biến thiên số mol khí của phản ứng.

Theo đề bài, ∆H – ∆U = 3741,3 J và T = 27°C = 300 K.

Ta có: ∆H – ∆U = ∆n(RT)

3741,3 = ∆n * 8,314 * 300

=> ∆n = 3741,3 / (8,314 * 300) = 1,5

Phương trình phản ứng: C6H6 + 15/2 O2(k) → 6CO2(k) + 3H2O

∆n = (số mol khí sản phẩm) – (số mol khí phản ứng) = (6 + số mol H2O ở thể khí) – 15/2

1,5 = (6 + số mol H2O ở thể khí) – 7,5

=> Số mol H2O ở thể khí = 1,5 – 6 + 7,5 = 3

Vì số mol H2O trong phương trình là 3, và ∆n = 1.5 chỉ đúng khi nước ở trạng thái khí, suy ra H2O ở trạng thái khí.

Để ∆n = 1.5 thì C6H6 phải ở trạng thái lỏng (vì nếu C6H6 ở trạng thái khí thì ∆n = (6+3) - (15/2 + 1) = 9 - 8.5 = 0.5, không thỏa mãn).

Vậy, C6H6 ở trạng thái lỏng và H2O ở trạng thái khí.

Để xác định trạng thái của hệ, ta cần tính thương số phản ứng Q_c. Thương số phản ứng được tính tương tự như hằng số cân bằng K_c, nhưng sử dụng nồng độ tại thời điểm bất kỳ chứ không phải ở trạng thái cân bằng.

Công thức tính Q_c cho phản ứng A + B ⇄ 2C + D là:

Q_c = ([C]²[D]) / ([A][B])

Thay số vào, ta có:

Q_c = (0,01² * 0,01) / (10^-3 * 10^-3) = (10^-6) / (10^-6) = 10

So sánh Q_c với K_c:

Q_c = 10 < K_c = 50

Vì Q_c < K_c, phản ứng sẽ dịch chuyển theo chiều thuận để đạt đến trạng thái cân bằng. Do đó, hệ đang dịch chuyển theo chiều thuận.