Theo định nghĩa của nhiệt tạo thành, trong các phản ứng sau, phản ứng nào được xem là phản ứng tạo thành ở 298K. (1) N (k) + 2O (k) = NO2 (k) ; (2) ½ N2 (k) + ½ O2 (k) = NO (k) ; (3) CaO (r) + CO2 (k) = CaCO3 (r) ; 4) Na (ℓ) + ½ Cl2 (k) = NaCl (r) ; (5) ½ H2 (k) + ½ I2 (r) = HI (k).

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.

Để xác định chiều phản ứng, ta so sánh tỷ số phản ứng (Qp) với hằng số cân bằng (Kp). Qp được tính bằng công thức: Qp = p(N2O4) / [p(NO2)]^2.

1. Trường hợp 1: p(N2O4) = 0,90 atm; p(NO2) = 0,10 atm. Qp = 0,90 / (0,10)^2 = 90. Vì Qp > Kp (90 > 9,2), phản ứng diễn ra theo chiều nghịch để giảm Qp về Kp.
2. Trường hợp 2: p(N2O4) = 0,72 atm; p(NO2) = 0,28 atm. Qp = 0,72 / (0,28)^2 ≈ 9,18. Vì Qp ≈ Kp (9,18 ≈ 9,2), phản ứng ở trạng thái cân bằng.
3. Trường hợp 3: p(N2O4) = 0,10 atm; p(NO2) = 0,90 atm. Qp = 0,10 / (0,90)^2 ≈ 0,123. Vì Qp < Kp (0,123 < 9,2), phản ứng diễn ra theo chiều thuận để tăng Qp về Kp.
4. Trường hợp 4: p(N2O4) = 0,90 atm; p(NO2) = 0,10 atm. Qp = 0,90 / (0,10)^2 = 90. Vì Qp > Kp (90 > 9,2), phản ứng diễn ra theo chiều nghịch để giảm Qp về Kp. Phát biểu này sai.
5. Trường hợp 5: p(N2O4) = 0,72 atm; p(NO2) = 0,28 atm. Qp = 0,72 / (0,28)^2 ≈ 9,18. Vì Qp ≈ Kp (9,18 ≈ 9,2), phản ứng ở trạng thái cân bằng. Phát biểu này sai.

Vậy, các phát biểu đúng là 1, 2, 3.