Dữ kiện bài toán

 

Nhiệt tạo thành chuẩn của Al₂O₃:

 

 

\Delta H_f^\circ = -1676 \text{ kJ/mol}

 

Thể tích mol khí ở đktc: 22,4 L/mol

 

Phương trình phản ứng tạo thành Al₂O₃ từ đơn chất:

 

 

2Al (r) + \frac{3}{2} O_2 (k) \rightarrow Al_2O_3 (r) \quad \Delta H = -1676 \text{ kJ}

 

 

---

 

a) Viết phương trình nhiệt hóa học

 

2Al (r) + \frac{3}{2} O_2 (k) \rightarrow Al_2O_3 (r) \quad \Delta H = -1676 \text{ kJ}

 

 

---

 

b) Tính lượng nhiệt tỏa ra hoặc thu vào khi dùng 7,437 L khí O₂

 

Bước 1: Tính số mol O₂

 

n_{O_2} = \frac{V}{22,4} = \frac{7,437}{22,4} = 0,332 \text{ mol}

 

Bước 2: Xác định nhiệt lượng phản ứng

 

Từ phương trình phản ứng: 1,5 mol O₂ tạo ra -1676 kJ.

 

Vậy 0,332 mol O₂ sẽ tạo ra:

 

 

Q = \frac{-1676 \times 0,332}{1,5} = -371,2 \text{ kJ}

 

 

---

 

Kết quả

 

Lượng nhiệt phản ứng tỏa ra: 371,2 kJ (vì ΔH âm, đây là phản ứng tỏa nhiệt).

 

 

 

Giải thích các hiện tượng

 

a) Khi ở nơi đông người trong không gian kín, ta cảm thấy khó thở và phải thở nhanh hơn

 

Trong không gian kín, khi có nhiều người cùng hô hấp, lượng oxy (O₂) trong không khí giảm và lượng khí carbon dioxide (CO₂) tăng.

 

Khi nồng độ O₂ giảm, cơ thể không nhận đủ oxy để cung cấp cho các tế bào, gây cảm giác khó thở.

 

Khi CO₂ tăng, máu bị toan hóa nhẹ (pH giảm), kích thích trung tâm hô hấp ở não, khiến ta thở nhanh hơn để đào thải CO₂ và tăng lượng O₂ hấp thụ vào cơ thể.

 

 

 

---

 

b) Tàn đóm đỏ bùng lên khi cho vào bình oxygen nguyên chất

 

Than hồng (tàn đóm) cháy là do carbon (C) trong than phản ứng với oxy (O₂) trong không khí tạo ra CO₂ và tỏa nhiệt:

 

 

C + O_2 → CO_2 + \text{nhiệt}

 

Khi đặt tàn đóm vào bình oxygen nguyên chất (100% O₂), nồng độ O₂ cao hơn, làm phản ứng cháy diễn ra mạnh hơn, nhanh hơn, giải phóng nhiều nhiệt hơn → tàn đóm bùng sáng rực lên.

 

 

 

 

 

Phản ứng hóa học:

 

 

Fe + 2H_2SO_4 (đặc) \rightarrow FeSO_4 + SO_2 + 2H_2O

 

Sản phẩm khử duy nhất: SO₂

 

Số mol khí ở đktc:

 

 

n_{SO_2} = \frac{V}{22,4} = \frac{3,36}{22,4} = 0,15 \text{ mol}

 

 

---

 

a. Tính khối lượng Fe (m)

 

Theo phương trình:

1 mol Fe phản ứng tạo ra 1 mol SO₂.

Vậy số mol Fe tham gia phản ứng cũng là 0,15 mol.

 

Khối lượng Fe:

 

m_{Fe} = n_{Fe} \times M_{Fe} = 0,15 \times 56 = 8,4 \text{ g}

 

 

---

 

b. Tính khối lượng muối FeSO₄ thu được

 

Theo phương trình:

1 mol Fe tạo ra 1 mol FeSO₄.

Vậy số mol FeSO₄ thu được cũng là 0,15 mol.

 

Khối lượng FeSO₄:

 

m_{FeSO_4} = n_{FeSO_4} \times M_{FeSO_4} = 0,15 \times 152 = 22,8 \text{ g}

 

 

---

 

Kết quả cuối cùng:

 

a. m=8,4g

 

b. Khối lượng muối thu được: 22,8g

 

 

 

Cân bằng phương trình hóa học bằng phương pháp thăng bằng electron

 

 

---

 

1. NH₃ + O₂ → NO + H₂O

 

Bước 1: Xác định số oxi hóa

 

N trong NH₃: -3 → +2 trong NO (oxi hóa).

 

O trong O₂: 0 → -2 trong H₂O (khử).

 

 

Bước 2: Viết quá trình oxi hóa - khử

 

Quá trình oxi hóa (N tăng số oxi hóa):

 

 

NH_3 \rightarrow NO + 5e

 

O_2 + 4e \rightarrow 2H_2O

 

Bước 3: Cân bằng electron

 

Bội số chung nhỏ nhất của 5 và 4 là 20 → Nhân hệ số:

 

 NH₃ → NO + e

 

 O₂ + e → H₂O

 

 

 

Bước 4: Cân bằng phương trình

 

4NH_3 + 5O_2 \rightarrow 4NO + 6H_2O

 

 

---

 

2. Cu + HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + NO + H₂O

 

Bước 1: Xác định số oxi hóa

 

Cu: 0 → +2 trong Cu(NO₃)₂ (oxi hóa).

 

N trong HNO₃: +5 → +2 trong NO (khử).

 

 

Bước 2: Viết quá trình oxi hóa - khử

 

Quá trình oxi hóa:

 

 

Cu \rightarrow Cu^{2+} + 2e

 

NO_3^- + 3e + 4H^+ \rightarrow NO + 2H_2O

 

Bước 3: Cân bằng electron

 

Bội số chung của 2 và 3 là 6 → Nhân hệ số:

 

 Cu → Cu²⁺ + e

 

 NO₃⁻ + e + H⁺ → NO + H₂O

 

 

Bước 4: Cân bằng phương trình

 

3Cu + 8HNO_3 \rightarrow 3Cu(NO_3)_2 + 2NO + 4H_2O

 

 

---

 

3. Mg + HNO₃ → Mg(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + H₂O

 

Bước 1: Xác định số oxi hóa

 

Mg: 0 → +2 trong Mg(NO₃)₂ (oxi hóa).

 

N trong HNO₃: +5 → -3 trong NH₄⁺ (khử).

 

 

Bước 2: Viết quá trình oxi hóa - khử

 

Quá trình oxi hóa:

 

 

Mg \rightarrow Mg^{2+} + 2e

 

NO_3^- + 8e + 10H^+ \rightarrow NH_4^+ + 3H_2O

 

Bước 3: Cân bằng electron

 

Bội số chung của 2 và 8 là 8 → Nhân hệ số:

 

 Mg → Mg²⁺ + e

 

 + e + H⁺ → + H₂O

 

 

Bước 4: Cân bằng phương trình

 

4Mg + 10HNO_3 \rightarrow 4Mg(NO_3)_2 + NH_4NO_3 + 3H_2O

 

 

---

 

4. Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂S + H₂O

 

Bước 1: Xác định số oxi hóa

 

Zn: 0 → +2 trong ZnSO₄ (oxi hóa).

 

S trong H₂SO₄: +6 → -2 trong H₂S (khử).

 

 

Bước 2: Viết quá trình oxi hóa - khử

 

Quá trình oxi hóa:

 

 

Zn \rightarrow Zn^{2+} + 2e

 

SO_4^{2-} + 8H^+ + 8e \rightarrow H_2S + 4H_2O

 

Bước 3: Cân bằng electron

 

Bội số chung của 2 và 8 là 8 → Nhân hệ số:

 

 Zn → Zn²⁺ + e

 

 + e + H⁺ → + H₂O

 

 

Bước 4: Cân bằng phương trình

 

4Zn + 10H_2SO_4 \rightarrow 4ZnSO_4 + H_2S + 4H_2O

 

 

---

 

Kết quả cuối cùng:

 

1. NH₃ + O₂ → NO + H₂O

 

 

 

4NH_3 + 5O_2 \rightarrow 4NO + 6H_2O

 

3Cu + 8HNO_3 \rightarrow 3Cu(NO_3)_2 + 2NO + 4H_2O

 

4Mg + 10HNO_3 \rightarrow 4Mg(NO_3)_2 + NH_4NO_3 + 3H_2O

 

4Zn + 10H_2SO_4 \rightarrow 4ZnSO_4 + H_2S + 4H_2O

 

 

(a) Cân bằng phương trình phản ứng

 

Trước tiên, xác định số oxi hóa của các nguyên tố:

 

Mn trong KMnO₄ có số oxi hóa +7 → +2 trong MnSO₄ (bị khử).

 

C trong (oxalate) có số oxi hóa +3 → +4 trong CO₂ (bị oxi hóa).

 

 

Viết các quá trình oxi hóa và khử:

 

Oxi hóa:

 

 

C_2O_4^{2-} \rightarrow 2CO_2 + 2e

 

MnO_4^- + 5e + 8H^+ \rightarrow Mn^{2+} + 4H_2O

 

Tìm hệ số để cân bằng electron:

 

Tỉ lệ e trao đổi: 2e từ oxalate và 5e từ MnO₄⁻ → Bội số chung là 10, nên nhân hệ số:

 

5 CaC₂O₄

 

2 KMnO₄

 

 

 

Cân bằng các thành phần còn lại:

 

5CaC_2O_4 + 2KMnO_4 + 8H_2SO_4 \rightarrow 5CaSO_4 + K_2SO_4 + 2MnSO_4 + 10CO_2 + 8H_2O

 

 

---

 

(b) Tính nồng độ ion trong máu

 

Bước 1: Tính số mol đã phản ứng

 

Thể tích dung dịch : mL = L.

 

Nồng độ : M.

 

Số mol :

 

 

n_{KMnO_4} = C \times V = (4,88 \times 10^{-4}) \times (2,05 \times 10^{-3})

 

= 9,994 \times 10^{-7} \text{ mol} ]

 

Bước 2: Tính số mol 

 

Từ phương trình phản ứng: 2 mol phản ứng với 5 mol .

 

n_{CaC_2O_4} = \frac{5}{2} \times n_{KMnO_4} = \frac{5}{2} \times 9,994 \times 10^{-7}

 

= 2,4985 \times 10^{-6} \text{ mol} ]

 

Bước 3: Tính số mol trong máu

 

Mỗi mol chứa 1 mol , nên:

 

n_{Ca^{2+}} = n_{CaC_2O_4} = 2,4985 \times 10^{-6} \text{ mol}

 

Bước 4: Tính nồng độ theo mg/100 mL

 

Khối lượng mol của Ca: g/mol.

 

Khối lượng trong 1 mL máu:

 

 

m_{Ca^{2+}} = n_{Ca^{2+}} \times M_{Ca} = (2,4985 \times 10^{-6}) \times 40,08

 

= 0,1001 \text{ mg} ]

 

Nồng độ trong 100 mL máu:

 

 

C_{Ca^{2+}} = 0,1001 \times 100 = 10,01 \text{ mg/100 mL}

 

Kết quả:

 

Phương trình phản ứng đã cân bằng:

 

 

5CaC_2O_4 + 2KMnO_4 + 8H_2SO_4 \rightarrow 5CaSO_4 + K_2SO_4 + 2MnSO_4 + 10CO_2 + 8H_2O

 

\mathbf{10,01 \text{ mg/100 mL}}

 

 

Tính biến thiên enthalpy () của quá trình hòa tan CaCl₂ trong nước

 

Bước 1: Công thức tính 

 

Biến thiên enthalpy của phản ứng được tính theo công thức:

 

\Delta_r H^\circ = \sum \Delta_f H^\circ_{\text{sản phẩm}} - \sum \Delta_f H^\circ_{\text{chất phản ứng}}

 

Bước 2: Thay giá trị vào công thức

 

Chất phản ứng: , kJ/mol

 

Sản phẩm:

 

, kJ/mol

 

 (có 2 ion), kJ/mol

 

 

 

Tính tổng enthalpy tạo thành của sản phẩm:

 

(-542,83) + 2 \times (-167,16) = -542,83 - 334,32 = -877,15 \text{ kJ/mol}

 

Bước 3: Tính 

 

\Delta_r H^\circ = (-877,15) - (-795,0)

 

= -877,15 + 795,0 ]

 

= -82,15 \text{ kJ/mol}

 

Kết quả:

 

\mathbf{\Delta_r H^\circ_{298} = -82,15 \text{ kJ/mol}}

 

 

Cân bằng phương trình theo phương pháp thăng bằng electron

 

 

---

 

Phản ứng a: Fe + HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + NO + H₂O

 

Bước 1: Xác định số oxi hóa và quá trình oxi hóa - khử

 

Fe từ 0 → +3 trong Fe(NO₃)₃ (mất 3e, bị oxi hóa).

 

N trong HNO₃ từ +5 → +2 trong NO (nhận 3e, bị khử).

 

 

Bước 2: Viết quá trình oxi hóa và khử

 

Quá trình oxi hóa:

 

 

Fe^0 \rightarrow Fe^{3+} + 3e

 

N^{+5} + 3e \rightarrow N^{+2}

 

=> Tỉ lệ e trao đổi 1:1, nên không cần nhân hệ số.

 

Bước 3: Cân bằng phương trình

 

Fe + 4HNO_3 \rightarrow Fe(NO_3)_3 + NO + 2H_2O

 

Bước 4: Xác định chất oxi hóa, chất khử

 

Chất khử: Fe (bị oxi hóa, mất electron).

 

Chất oxi hóa: HNO₃ (ion chứa N bị khử).

 

 

 

---

 

Phản ứng b: KMnO₄ + FeSO₄ + H₂SO₄ → Fe₂(SO₄)₃ + MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂O

 

Bước 1: Xác định số oxi hóa và quá trình oxi hóa - khử

 

Mn trong KMnO₄ từ +7 → +2 trong MnSO₄ (nhận 5e, bị khử).

 

Fe trong FeSO₄ từ +2 → +3 trong Fe₂(SO₄)₃ (mất 1e, bị oxi hóa).

 

 

Bước 2: Viết quá trình oxi hóa và khử

 

Quá trình oxi hóa:

 

 

Fe^{2+} \rightarrow Fe^{3+} + 1e

 

Mn^{+7} + 5e \rightarrow Mn^{+2}

 

Bước 3: Cân bằng electron

 

Tỉ lệ e trao đổi là 1:5, nên nhân hệ số FeSO₄ là 5 và KMnO₄ là 1.

 

 

Bước 4: Cân bằng phương trình

 

2KMnO_4 + 10FeSO_4 + 8H_2SO_4 \rightarrow 5Fe_2(SO_4)_3 + 2MnSO_4 + K_2SO_4 + 8H_2O

 

Bước 5: Xác định chất oxi hóa, chất khử

 

Chất khử: FeSO₄ (Fe²⁺ bị oxi hóa thành Fe³⁺).

 

Chất oxi hóa: KMnO₄ (Mn⁷⁺ bị khử xuống Mn²⁺).