Trong một bình kín dung tích 1 lít người ta nạp vào 1,0 mol khí A, 1,4 mol khí B và 0,5 mol khí C. Sau khi cân bằng Ak + Bk ⇌ 2Ck được thiết lập, nồng độ cuối cùng của C là 0,75 mol/l. Tính hằng số cân bằng.

Chọn phương án đúng: Xác định quá trình nào sau đây có DS < 0.

</>

Lời giải:

Đáp án đúng: A

Để xác định quá trình có ΔS < 0, ta cần xem xét sự thay đổi về trạng thái và số lượng các hạt (phân tử, nguyên tử) trong hệ. Entropy (S) là thước đo sự hỗn loạn của hệ. ΔS < 0 có nghĩa là độ hỗn loạn của hệ giảm, hệ trở nên trật tự hơn.

A. N2(k, 25oC, 1atm) ® N2 (k, 0oC, 1atm): Khí nitơ được làm lạnh. Khi nhiệt độ giảm, các phân tử chuyển động chậm hơn, giảm độ hỗn loạn. Do đó, ΔS < 0. Đây là đáp án đúng.

B. O2 (k) ® 2O (k): Một phân tử oxy phân ly thành hai nguyên tử oxy. Số lượng hạt tăng lên, độ hỗn loạn tăng. Do đó, ΔS > 0.

C. 2CH4(k) + 3O2(k) ® 2CO(k) + 4H2O(k): Số mol khí từ 5 mol giảm xuống 6 mol. Số mol khí tăng, độ hỗn loạn có thể tăng hoặc giảm tùy thuộc vào các yếu tố khác, nhưng ở đây có sự tăng về số lượng phân tử khí nên khả năng cao ΔS > 0. Trong trường hợp này, số mol khí tăng từ 5 lên 6, nên entropy tăng.

D. NH4Cl (r) ® NH3 (k) + HCl (k): Một chất rắn phân hủy thành hai chất khí. Độ hỗn loạn tăng đáng kể. Do đó, ΔS > 0.

Câu 37:

Chọn phương án đúng: Cho các phản ứng xảy ra ở điều kiện tiêu chuẩn:

1) 3O2(k) ® 2O3(k), DH° > 0, phản ứng không xảy ra tự phát ở mọi nhiệt độ.

2) C4H8(k) + 6O2(k) ® 4CO2(k) + 4H2O(k), DH° < 0, phản ứng xảy ra tự phát ở mọi nhiệt độ.

3) CaCO3(r) ® CaO(r) + CO2(k), DH° > 0, phản ứng xảy ra tự phát ở nhiệt độ cao.

4) SO2(k) + ½ O2(k) ® SO3(k), DH° < 0, phản ứng xảy ra tự phát ở nhiệt độ thấp.

Lời giải:

Đáp án đúng: C

Để xét tính tự phát của phản ứng, ta dựa vào năng lượng Gibbs tự do (ΔG). Phản ứng tự phát khi ΔG < 0.

* ΔG = ΔH - TΔS

* ΔH < 0 và ΔS > 0: phản ứng tự phát ở mọi nhiệt độ.

* ΔH > 0 và ΔS < 0: phản ứng không tự phát ở mọi nhiệt độ.

* ΔH < 0 và ΔS < 0: phản ứng tự phát ở nhiệt độ thấp.

* ΔH > 0 và ΔS > 0: phản ứng tự phát ở nhiệt độ cao.

Xét từng phản ứng:

1) 3O2(k) → 2O3(k), ΔH° > 0. Phản ứng tạo ra ít mol khí hơn, do đó ΔS < 0. Vì ΔH > 0 và ΔS < 0, phản ứng không xảy ra tự phát ở mọi nhiệt độ. => Đúng

2) C4H8(k) + 6O2(k) → 4CO2(k) + 4H2O(k), ΔH° < 0. Phản ứng tạo ra nhiều mol khí hơn (8 mol so với 7 mol), do đó ΔS > 0. Vì ΔH < 0 và ΔS > 0, phản ứng xảy ra tự phát ở mọi nhiệt độ. => Đúng

3) CaCO3(r) → CaO(r) + CO2(k), ΔH° > 0. Phản ứng tạo ra khí, do đó ΔS > 0. Vì ΔH > 0 và ΔS > 0, phản ứng xảy ra tự phát ở nhiệt độ cao. => Đúng

4) SO2(k) + ½ O2(k) → SO3(k), ΔH° < 0. Phản ứng tạo ra ít mol khí hơn (1 mol so với 1.5 mol), do đó ΔS < 0. Vì ΔH < 0 và ΔS < 0, phản ứng xảy ra tự phát ở nhiệt độ thấp. => Đúng

Vậy cả 4 phát biểu đều đúng.

Câu 38:

Chọn đáp án đúng và đầy đủ nhất: Một phản ứng có DG298 > 0. Những biện pháp nào khi áp dụng có thể làm phản ứng xảy ra được:

(1) Dùng xúc tác ;

(2) Thay đổi nhiệt độ ;

(3) Tăng nồng độ tác chất ;

(4) Nghiền nhỏ các tác chất rắn.

Lời giải:

Đáp án đúng: C

Câu hỏi này kiểm tra kiến thức về các yếu tố ảnh hưởng đến chiều của phản ứng hóa học, đặc biệt khi ΔG > 0 (phản ứng không tự xảy ra theo chiều thuận ở điều kiện tiêu chuẩn).

* (1) Dùng xúc tác: Xúc tác làm giảm năng lượng hoạt hóa, giúp phản ứng xảy ra nhanh hơn, nhưng không làm thay đổi ΔG của phản ứng. Do đó, xúc tác không thể làm một phản ứng không tự xảy ra trở nên tự xảy ra.

* (2) Thay đổi nhiệt độ: Thay đổi nhiệt độ có thể ảnh hưởng đến ΔG của phản ứng thông qua phương trình ΔG = ΔH - TΔS. Nếu ΔS > 0, tăng nhiệt độ có thể làm ΔG giảm xuống (trở nên âm hơn), khiến phản ứng có thể xảy ra. Nếu ΔS < 0, giảm nhiệt độ có thể khiến ΔG giảm xuống. Vì vậy, thay đổi nhiệt độ là một biện pháp khả thi.

* (3) Tăng nồng độ tác chất: Tăng nồng độ tác chất (hoặc tăng áp suất đối với chất khí) có thể làm thay đổi ΔG của phản ứng thông qua biểu thức liên hệ giữa ΔG và hằng số cân bằng K. Cụ thể, việc tăng nồng độ tác chất (hoặc áp suất) có thể làm cho ΔG trở nên âm hơn, từ đó giúp phản ứng xảy ra theo chiều thuận.

* (4) Nghiền nhỏ các tác chất rắn: Nghiền nhỏ tác chất rắn làm tăng diện tích bề mặt tiếp xúc giữa các chất phản ứng, từ đó tăng tốc độ phản ứng. Tuy nhiên, giống như xúc tác, việc này không làm thay đổi ΔG của phản ứng.

Vậy, các biện pháp có thể làm phản ứng xảy ra (khi ΔG > 0) là thay đổi nhiệt độ và tăng nồng độ tác chất.

Câu 39:

Trong giản đồ trạng thái của một hợp chất được biểu diễn theo nhiệt độ và áp suất có xuất hiện điểm ba. Bậc tự do của hệ tại vị trí điểm ba này bằng:

Lời giải:

Đáp án đúng: A

Điểm ba là điểm mà tại đó ba pha của một chất (rắn, lỏng, khí) cùng tồn tại ở trạng thái cân bằng. Theo quy tắc pha Gibbs, bậc tự do F = C - P + n, trong đó:
- C là số cấu tử (trong trường hợp này là 1, vì chỉ có một chất duy nhất).
- P là số pha (tại điểm ba, P = 3).
- n là số yếu tố ảnh hưởng (trong trường hợp này là 2, nhiệt độ và áp suất).
Vậy, F = 1 - 3 + 2 = 0. Do đó, bậc tự do của hệ tại điểm ba bằng 0.

Câu 40:

Chọn phát biểu đúng:

1) Cho đến nay người ta mới chỉ phát hiện 4 trạng thái tập hợp các chất.

2) Các chất ở trạng thái khí luôn có phân tử lượng nhỏ hơn chất ở trạng thái lỏng ở cùng điều kiện.

3) Hai chất A và B khi kết hợp với nhau sẽ có nhiệt độ đông đặc nằm trong khoảng nhiệt độ đông đặc của A và B.

Lời giải:

Đáp án đúng: A

Phân tích câu hỏi:

Câu hỏi này yêu cầu xác định phát biểu đúng trong ba phát biểu liên quan đến trạng thái tập hợp của chất và tính chất của chúng.

Đánh giá các phát biểu:

1) Sai. Hiện nay, người ta đã biết nhiều hơn 4 trạng thái tập hợp của chất, bao gồm: rắn, lỏng, khí, plasma, ngưng tụ Bose-Einstein, trạng thái siêu rắn, và nhiều trạng thái khác trong điều kiện cực đoan.

2) Sai. Phân tử lượng không phải là yếu tố duy nhất quyết định trạng thái của chất. Ở cùng điều kiện (nhiệt độ, áp suất), các chất có lực tương tác giữa các phân tử mạnh hơn có xu hướng ở trạng thái lỏng hoặc rắn, bất kể phân tử lượng. Ví dụ, nước (H2O) có phân tử lượng nhỏ hơn nhiều so với nhiều chất khí khác, nhưng lại ở trạng thái lỏng ở điều kiện thường do liên kết hydro mạnh mẽ.

3) Sai. Khi hai chất A và B kết hợp với nhau tạo thành một hỗn hợp, nhiệt độ đông đặc của hỗn hợp thường không nằm trong khoảng nhiệt độ đông đặc của A và B. Nó có thể thấp hơn cả nhiệt độ đông đặc của chất A hoặc B, đặc biệt khi tạo thành dung dịch eutecti. Nhiệt độ đông đặc của hỗn hợp phụ thuộc vào thành phần và tương tác giữa các chất.

Kết luận:

Vì cả ba phát biểu đều sai, đáp án đúng là A.

Câu 41:

Chọn phương án đúng: Trong một chu trình, công hệ nhận là 2 kcal. Tính nhiệt mà hệ trao đổi:

Lời giải: