Chọn phương án đúng: Cho phản ứng trao đổi ion: NH4Cl(dd) + Na2S(dd) + H2O ⇄ NH3.H2O(dd) + NaHS(dd) + NaCl(dd). Phương trình ion-phân tử của phản ứng trên là:

Ái lực proton là thước đo khả năng nhận proton của một chất.

* NH3 (amoniac): Là một base mạnh, có ái lực proton cao. Do đó, rượu (ROH) có thể nhường proton cho NH3, thể hiện tính acid trong dung môi NH3.
* HCl (axit clohydric): Là một axit mạnh, có ái lực proton thấp (khả năng nhường proton cao). Do đó, rượu (ROH) có thể nhận proton từ HCl, thể hiện tính base trong dung môi HCl.

Vậy, rượu thể hiện tính base trong HCl và tính acid trong NH3.

H3PO4 là một axit yếu ba nấc, nghĩa là nó phân li từng nấc một trong dung dịch nước. Nấc phân li đầu tiên diễn ra mạnh nhất, sau đó đến nấc thứ hai và cuối cùng là nấc thứ ba. Do đó, nồng độ các ion và phân tử sẽ giảm dần theo thứ tự sau: H3PO4 > H2PO4- > HPO42- > PO43-. Đồng thời, nồng độ H+ sẽ lớn hơn nồng độ các anion phosphate do H+ được tạo ra từ cả ba nấc phân li.

Vậy, ta có thể sắp xếp nồng độ các tiểu phân tăng dần như sau: PO43- < HPO42- < H2PO4- < H+ < H3PO4. Tuy nhiên, đề bài yêu cầu sắp xếp H3PO4 ở đầu, nên ta cần chỉnh sửa lại một chút. Nhận thấy H3PO4 có nồng độ lớn nhất, và H+ có nồng độ lớn hơn các ion phosphate, nên đáp án C là đáp án phù hợp nhất.

Vậy đáp án đúng là C. PO43- < HPO42- < H2PO4- < H+< H3PO4

Để tính thế khử chuẩn \(\varphi^0_{Fe^{3+}/Fe^{2+}}\) ta sử dụng sơ đồ thế như sau:

\(Fe^{3+} \xrightarrow{\varphi^0_{1}} Fe_3O_4 \xrightarrow{\varphi^0_{2}} Fe^{2+}\)

\(Fe^{3+} \xrightarrow{\varphi^0} Fe^{2+}\)

Ta có:

* \(Fe^{3+} + \dfrac{1}{3}H_2O + e \rightleftharpoons \dfrac{1}{3}Fe_3O_4 + 2H^+\); \(\varphi^0_1 = 0.353V\)
* \(\dfrac{1}{3}Fe_3O_4 + 2H^+ + \dfrac{2}{3}e \rightleftharpoons Fe^{2+} + \dfrac{1}{3}H_2O \); \(\varphi^0_2 = 0.980V\)
* \(Fe^{3+} + e \rightleftharpoons Fe^{2+}\); \(\varphi^0 = ?\)

Áp dụng công thức tính thế khử chuẩn theo sơ đồ thế:

\(n\varphi^0 = n_1\varphi^0_1 + n_2\varphi^0_2\)

Trong đó:

* n là số electron trao đổi trong quá trình khử \(Fe^{3+}\) thành \(Fe^{2+}\) (n = 1).
* \(n_1\) là số electron trao đổi trong quá trình khử \(Fe^{3+}\) thành \(Fe_3O_4\) (\(n_1 = 1\)).
* \(n_2\) là số electron trao đổi trong quá trình khử \(Fe_3O_4\) thành \(Fe^{2+}\) (\(n_2 = \dfrac{2}{3}\)).

Thay số vào công thức:

\(1.\varphi^0 = 1 * 0.353 + \dfrac{2}{3} * 0.980 \Rightarrow \varphi^0 = 0.353 + 0.653 = 1.006V\)

Tuy nhiên, có lẽ có một sự nhầm lẫn trong đề bài, vì giá trị thu được không khớp với bất kỳ đáp án nào. Nếu ta sử dụng phương pháp khác, ta có thể tính số oxy hóa của Fe trong Fe3O4 là +8/3. Ta xét quá trình:

Fe3+ + e --> Fe2+ φ0 = ?

Fe3+ + 1/3 H2O + e --> 1/3 Fe3O4 + 2H+ φ01 = 0.353V

1/3 Fe3O4 + 2H+ + 2/3 e --> Fe2+ + 1/3 H2O φ02 = 0.980V

Khi đó: ΔG0 = -nFφ0

-1*F*φ0 = -1*F*0.353 - 2/3*F*0.980

φ0 = 0.353 + 2/3 * 0.980 = 0.353 + 0.653 = 1.006 V

Nếu đề bài cho \(\varphi^0_{Fe_3O_4/Fe^{2+}} = 0.490V\) thì kết quả mới ra 0.353 + 0.327 = 0.68V, gần với đáp án B.

Vì không có đáp án nào chính xác, tôi sẽ chọn đáp án gần đúng nhất nếu buộc phải chọn.

Gọi t là thời gian phản ứng ở nhiệt độ T (°C) và t' là thời gian phản ứng ở nhiệt độ T' (°C).
Ta có công thức Van't Hoff: t/t' = γ^((T'-T)/10) trong đó γ là hệ số nhiệt độ.

Theo đề bài, t = 3 giờ = 180 phút, t' = 20 phút, T = 20°C, γ = 3.
Ta có: 180/20 = 3^((T'-20)/10)
=> 9 = 3^((T'-20)/10)
=> 3^2 = 3^((T'-20)/10)
=> 2 = (T'-20)/10
=> 20 = T' - 20
=> T' = 40°C

Vậy, ở 40°C phản ứng sẽ kết thúc sau 20 phút.