Đáp án Câu hỏi trang 47 Bài 1: Bài 6. Hóa học về phản ứng cháy nổ – Chuyên đề học tập Hóa 10 Cánh diều. Tham khảo: \({\Delta _r}H_{298}^0 = \sum {{\Delta _f}H_{298}^0} (sp) – \sum {{\Delta _f}H_{298}^0} (cd)\.
Câu hỏi/Đề bài:
Hỗn hợp bột Al và NH4ClO4 được dùng làm nhiên liệu rắn cho tên lửa. Hỗn hợp bột Al và Fe2O3 được dùng để hàn kim loại. Phản ứng xảy ra khi sử dụng các hỗn hợp bột này như sau:
3Al(s) + 3NH4ClO4(s) → Al2O3(s) + AlCl3(s) + 3NO(g) + 6H2O(g) (1)
2Al(s) + Fe2O3(s) → Al2O3(s) + 2Fe(l) (2)
Các giá trị \({\Delta _f}H_{298}^0\)(kJ/mol) tra ở Phụ lục 2.
a) Bằng tính toán hãy cho biết: 1 gam hỗn hợp bột nào (trộn theo đúng tỉ lệ phản ứng) tỏa ra nhiều nhiệt hơn. Từ đó dự đoán phản ứng nào xảy ra mãnh liệt hơn.
b) Có thể dùng hỗn hợp bột Al và Fe2O3 làm nhiên liệu trong động cơ tên lửa được không?
Hướng dẫn:
\({\Delta _r}H_{298}^0 = \sum {{\Delta _f}H_{298}^0} (sp) – \sum {{\Delta _f}H_{298}^0} (cd)\)
Lời giải:
a) Xét phản ứng (1)
\(\begin{array}{l}{\Delta _r}H_{298}^0 = {\Delta _f}H_{298}^0(A{l_2}{O_3}) + {\Delta _f}H_{298}^0(AlC{l_3}) + 3{\Delta _f}H_{298}^0(NO) + 6{\Delta _f}H_{298}^0({H_2}O) – 3{\Delta _f}H_{298}^0(Al) – 3{\Delta _f}H_{298}^0(N{H_4}Cl{O_4})\\ = > {\Delta _r}H_{298}^0 = ( – 1675,7) + ( – 704,2) + 3.91,3 + 6.( – 241,8) – 3.0 – 3.( – 295,3) = – 2670,9(kJ)\end{array}\)
=> Đốt cháy 3 mol Al(s) và 3 mol NH4ClO4(s) (ứng với mhh = mAl + mNH4ClO4 = 433,5 gam) tỏa ra 2670,9 kJ nhiệt lượng
⇒ Đốt cháy 1 gam hỗn hợp Al và NH4ClO4 tỏa ra nhiệt lượng là:
\(\frac{{1.2670,9}}{{433,5}} = 6,16(kJ)\)
b) Xét phản ứng (2):
\(\) \(\begin{array}{l}{\Delta _r}H_{298}^0 = {\Delta _f}H_{298}^0(A{l_2}{O_3}) + 2{\Delta _f}H_{298}^0(Fe) – 2{\Delta _f}H_{298}^0(Al) – {\Delta _f}H_{298}^0(F{e_2}{O_3})\\ = > {\Delta _r}H_{298}^0 = ( – 1675,7) + 2.13,1 – 2.0 – ( – 824,2) = – 825,24(kJ)\end{array}\)
=> Đốt cháy 32mol Al(s) và 1 mol Fe2O3(s) (ứng với mhh = mAl + mAl2O3 = 214 gam) tỏa ra 825,24 kJ nhiệt lượng
⇒ Đốt cháy 1 gam hỗn hợp trên tỏa ra nhiệt lượng là:
\(\frac{{1.825,24}}{{214}} = 3,86kJ\)
=> nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy 1 gam hỗn hợp Al(s) và NH4ClO4(s) là lớn hơn ⇒ Phản ứng (1) xảy ra mãnh liệt hơn.
b) Nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cùng một lượng hỗn hợp bột Al (s) và Fe2O3 (s) chỉ bằng một nửa so với Al(s) và NH4ClO4(s) nên không dùng được Al và Fe2O3 cho động cơ tên lửa.