Chọn phương án đúng: Cho phản ứng: C6H6 + \frac{{15}}{2} O2(k) ® 6CO2(k) + 3H2O. Ở 270C phản ứng có ∆H – ∆U = 3741,3 J. Hỏi C6H6 và H2O trong phản ứng ở trạng thái lỏng hay khí? Cho biết R = 8,314 J/mol.K.
Đáp án đúng: C
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.
