Lời giải Câu hỏi trang 42 Luyện tập 1: Bài 6. Hóa học về phản ứng cháy nổ – Chuyên đề học tập Hóa 10 Cánh diều. Hướng dẫn: Áp dụng công thức.
Câu hỏi/Đề bài:
Đốt cháy hoàn toàn 1 gam (ở thể hơi) mỗi chất trong dãy CH4, CH3Cl, CH2Cl2, CHCl3, CCl4 sẽ tỏa ra bao nhiêu kilôJun nhiệt lượng trong điều kiện chuẩn? Biết sản phẩm phản ứng là CO2, H2O, HCl, Cl2 đều ở thể khí. Năng lượng của một số liên kết được cho ở Phụ lục 3.
Hướng dẫn:
Áp dụng công thức:
\({\Delta _r}H_{298}^0 = a \times {E_b}(A) + b{E_b}(B) – m{E_b}(M) – n{E_b}(N)\)
Lời giải:
CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(g)
\(\begin{array}{l}{\Delta _r}H_{298}^0 = {E_b}(C{H_4}) + 2{E_b}({O_2}) – {E_b}(C{O_2}) – 2{E_b}({H_2}O)\\ = > {\Delta _r}H_{298}^0 = 4{E_{C – H}} + 2.{E_{O = O}} – 2.{E_{C = O}} – 2.2{E_{H – O}}\\ = > {\Delta _r}H_{298}^0 = 4.414 + 2.498 – 2.736 – 2.2.464 = – 676(kJ)\end{array}\)
=> Đốt cháy 1 mol CH4(g) tỏa ra 676 kJ nhiệt lượng
⇒ Đốt cháy 1 gam (ứng với \(\frac{1}{{16}}\)mol) CH4 tỏa ra: \(676.\frac{1}{{16}} = 42,25(kJ)\)
2CH3Cl(g) + 3O2(g) → 2CO2(g) + 2H2O(g) + 2HCl(g)
\({\Delta _r}H_{298}^0 = 2{E_b}(C{H_3}Cl) + 3{E_b}({O_2}) – 2{E_b}(C{O_2}) – 2{E_b}({H_2}O) – 2{E_b}(HCl)\)
\( = > {\Delta _r}H_{298}^0 = 2.(3{E_{C – H}} + {E_{C – Cl}}) + 3.{E_{O = O}} – 2.2.{E_{C = O}} – 2.2{E_{H – O}} + 2.{E_{H – Cl}}\)
\( = > {\Delta _r}H_{298}^0 = 2(3.414 + 339) + 3.498 – 2.2.736 – 2.2.464 – 2.431 = – 1006(kJ)\)
=> Đốt cháy 2 mol CH3Cl(g) tỏa ra 1006 kJ nhiệt lượng
=> Đốt cháy 1g CH3Cl(g) ứng với \(\frac{1}{{50,5}}\)mol CH3Cl(g) tỏa ra \(\frac{{1006}}{{50,5 \times 2}} = 9,96\) (kJ)
2CH2Cl2(g) + 3O2(g) → 2CO2(g) + 2H2O(g) + 2Cl2(g)
\(\begin{array}{l}{\Delta _r}H_{298}^0 = 2{E_b}(C{H_2}C{l_2}) + 3{E_b}({O_2}) – 2{E_b}(C{O_2}) – 2{E_b}({H_2}O) – 2{E_b}(C{l_2})\\ = > {\Delta _r}H_{298}^0 = 2.(2{E_{Cl – Cl}} + 2{E_{C – H}}) + 3.{E_{O = O}} – 2.2.{E_{C = O}} – 2.2{E_{O – H}} – 2{E_{Cl – Cl}}\\ = > {\Delta _r}H_{298}^0 = 2.(2.339 + 2.414) + 3.498 – 2.2.736 – 2.2.464 – 2.243 = – 780(kJ)\end{array}\)
=> Đốt cháy 2 mol CH2Cl2(g) tỏa ra 780 kJ nhiệt lượng
=> Đốt cháy 1g CH2Cl2 (g) ứng với \(\frac{1}{{85}}\)mol CH2Cl2 (g) tỏa ra \(\frac{{780}}{{2 \times 85}} = 4,59(kJ)\)
4CHCl3(g) + 5O2(g) → 4CO2(g) + 2H2O(g) + 6Cl2(g)
\(\begin{array}{l}{\Delta _r}H_{298}^0 = 4{E_b}(CHC{l_3}) + 5{E_b}({O_2}) – 4{E_b}(C{O_2}) – 2{E_b}({H_2}O) – 6{E_b}(C{l_2})\\ = > {\Delta _r}H_{298}^0 = 4.(3{E_{C – Cl}} + {E_{C – H}}) + 5.{E_{O = O}} – 4.2.{E_{C = O}} – 2.2{E_{O – H}} – 6{E_{Cl – Cl}}\\ = > {\Delta _r}H_{298}^0 = 4.(3.339 + 414) + 5.498 – 4.2.736 – 2.2.464 – 6.243 = \\ = > {\Delta _r}H_{298}^0 = – 988(kJ)\end{array}\)
=> Đốt cháy 4 mol CHCl3(g) tỏa ra 988 kJ nhiệt lượng
=> Đốt cháy 1g CHCl3(g) ứng với \(\frac{1}{{119,5}}\)mol CHCl3 (g) tỏa ra \(\frac{{988}}{{4.119,5}} = 2,07(kJ)\)
CCl4(g) + O2(g) → CO2(g) + 2Cl2(g)
\(\begin{array}{l}{\Delta _r}H_{298}^0 = {E_b}(CC{l_4}) + {E_b}({O_2}) – {E_b}(C{O_2}) – 2{E_b}(C{l_2})\\ = > {\Delta _r}H_{298}^0 = (4{E_{C – Cl}}) + {E_{O = O}} – 2.{E_{C = O}} – 2{E_{Cl – Cl}}\\ = > {\Delta _r}H_{298}^0 = 4.339 + 498 – 2.736 – 2.243 = – 104(kJ)\end{array}\)
=> Đốt cháy 1 mol CCl4(g) tỏa ra 104 kJ nhiệt lượng
=> Đốt cháy 1g CCl4 (g) ứng với \(\frac{1}{{154}}\)mol CCl4 (g) tỏa ra \(\frac{{104}}{{154}} = 0,68(kJ)\)