Đáp án Câu 4.22 Bài 4. Nitrogen (trang 15, 16, 17, 18) – SBT Hóa 11 Kết nối tri thức. Gợi ý: Biểu thức tính biến thiên enthalpy ở điều kiện chuẩn theo năng lượng liên kết (các chất đều ở.
Câu hỏi/Đề bài:
Trong công nghiệp, ammonia được sản xuất theo phản ứng pha khí:
\({{\rm{N}}_{\rm{2}}}(g) + 3{{\rm{H}}_2}(g) \to 2{\rm{N}}{{\rm{H}}_3}(g){\rm{ }}{\Delta _r}{\rm{H}}^\circ \)
Cho biết các giá trị năng lượng liên kết Eb (kJ.mol-1):
|
Liên kết |
N≡N |
H-H |
N-H |
|
Eb |
945 |
436 |
386 |
a) Tính nhiệt phản ứng ∆rH° của phản ứng ở điều kiện chuẩn, nhận xét về dấu và độ lớn của giá trị tìm được.
b) Tính nhiệt tạo thành ∆fH° (kJ.mol-1) của NH3 (g).
Hướng dẫn:
a) Biểu thức tính biến thiên enthalpy ở điều kiện chuẩn theo năng lượng liên kết (các chất đều ở thể khí) là:
\({\Delta _{\rm{r}}}{\rm{H}}_{298}^0 = \sum {{\rm{E}}_{\rm{b}}}{\rm{(cd) }} – \sum {{\rm{E}}_{\rm{b}}}{\rm{(sp) }}\)
b) Biểu thức tính biến thiên enthalpy ở điều kiện chuẩn theo enthalpy tạo thành:
\({\Delta _{\rm{r}}}{\rm{H}}_{298}^0 = \sum {\Delta _{\rm{f}}}{\rm{H}}_{298}^0{\rm{(sp)}} – \sum {\Delta _{\rm{f}}}{\rm{H}}_{298}^0{\rm{(cd) }}\)
Nhiệt tạo thành của đơn chất bằng 0.
Lời giải:
a) \({\Delta _{\rm{r}}}{\rm{H}}_{298}^0 = \sum {{\rm{E}}_{\rm{b}}}{\rm{(cd) }} – \sum {{\rm{E}}_{\rm{b}}}{\rm{(sp) }}\)
\(\begin{array}{l}{\rm{ = }}{{\rm{E}}_{\rm{b}}}{\rm{(}}{{\rm{N}}_{\rm{2}}}{\rm{) + 3}}{{\rm{E}}_{\rm{b}}}{\rm{(}}{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{) – 2}}{{\rm{E}}_{\rm{b}}}{\rm{(N}}{{\rm{H}}_3}{\rm{)}}\\ = {{\rm{E}}_{\rm{b}}}_{{\rm{(N}} \equiv {\rm{N)}}}{\rm{ + 3}}{{\rm{E}}_{\rm{b}}}_{{\rm{(H – H)}}}{\rm{ – 2}}{\rm{.3}}{\rm{.}}{{\rm{E}}_{\rm{b}}}{}_{{\rm{(N – H)}}}\\ = 1.945 + 3.436 – 6.386 = – 63{\rm{ (kJ)}}\end{array}\)
\({\Delta _{\rm{r}}}{\rm{H}}_{298}^0\)< 0 \( \Rightarrow \)Phản ứng trên là phản ứng tỏa nhiệt.
b) \({\Delta _{\rm{r}}}{\rm{H}}_{298}^0 = \sum {\Delta _{\rm{f}}}{\rm{H}}_{298}^0{\rm{(sp)}} – \sum {\Delta _{\rm{f}}}{\rm{H}}_{298}^0{\rm{(cd) }}\)
\(\begin{array}{l} \Leftrightarrow {\Delta _{\rm{r}}}{\rm{H}}_{298}^0 = 2{\Delta _{\rm{f}}}{\rm{H}}_{298}^0{\rm{(N}}{{\rm{H}}_3}{\rm{)}} – [{\Delta _{\rm{f}}}{\rm{H}}_{298}^0{\rm{(}}{{\rm{N}}_{\rm{2}}}{\rm{) + 3}}{\Delta _{\rm{f}}}{\rm{H}}_{298}^0{\rm{(}}{{\rm{H}}_2}{\rm{)]}}\\ \Leftrightarrow – 63 = 2{\Delta _{\rm{f}}}{\rm{H}}_{298}^0{\rm{(N}}{{\rm{H}}_3}{\rm{)}} – (0 + 3.0)\\ \Rightarrow {\Delta _{\rm{f}}}{\rm{H}}_{298}^0{\rm{(N}}{{\rm{H}}_3}{\rm{)}} = \frac{{ – 63}}{2} = – 31,5{\rm{ (kJ/mol)}}\end{array}\)