Bài 4. Entropy và biến thiên năng lượng tự do Gibbs

TÊN BÀI DẠY: ENTROPY VÀ BIẾN THIÊN NĂNG LƯỢNG TỰ DO GIBBS

BỘ SÁCH: KẾT NỐI TRI THỨC   

SỐ TIẾT: 4

I. MỤC TIÊU

          1. Kiến thức:

– Nêu được khái niệm về Entropy S (đại lượng đặc trưng cho độ mất trật tự của hệ).

– Nêu được ý nghĩa của dấu và trị số của biến thiên năng lượng tự do Gibbs (không cần giải thích Δ_rG là gì, chỉ cần nêu: Để xác định chiều hướng phản ứng, người ta dựa vào biến thiên năng lượng tự do Δ_rG) của phản ứng (ΔG) để dự đoán hoặc giải thích chiều hướng của một phản ứng hoá học.

– Tính được Δ_rG^o theo công thức Δ_rG^o = Δ_rH^o – T.Δ_rS^o từ bảng cho sẵn các giá trị Δ_fH^o và S^o của các chất.    2. Về năng lực

·        Năng lực chung

– Năng lực tự chủ và tự học: Tìm kiếm thông tin, đọc sách giáo khoa, quan sát mô hình, video để tìm hiểu về liên kết cộng hóa trị.

 – Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo: Học sinh tiếp cận tình huống có vấn đề được gợi ý; Đề xuất giả thuyết, đưa ra các phương án và lập kế hoạch giải quyết vấn đề; đánh giá việc thực hiện kế hoạch giải quyết vấn đề và rút ra kết luận.

– Năng lực giao tiếp và hợp tác: Tham gia đóng góp ý kiến trong nhóm và tiếp thu sự góp ý, hỗ trợ của các thành viên trong nhóm;

·        Năng lực hóa học

a) Nhận thức hóa học:

– Trình bày được khái niệm entropy và ý nghĩa của dấu cùng trị số của biến thiên năng lượng tự do Gibbs( )

b) Tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ hoá học:

– Xác định được  từ bảng cho sẵn các giá trị  và S⁰ của các chất.

c) Vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học:

– Xác định của phản ứng hóa học và cho biết phản ứng có xảy ra được không.

2. Về phẩm chất

– Yêu nước: Nhận biết được vẻ đẹp của tự nhiên, của đất nước thông qua bộ môn Hóa học.

– Nhân ái: Quan tâm, giúp đỡ, chia sẻ những khó khăn trong việc thực hiện nhiệm vụ học tập.

– Chăm chỉ: Chăm học, chịu khó đọc sách giáo khoa ,tài liệu và thực hiện các nhiệm vụ cá nhân nhằm tìm hiểu về liên kết cộng hoá trị

– Trung thực: Thành thật trong việc thu thập các tài liệu, viết báo cáo và các bài tập.

– Trách nhiệm: Có trách nhiệm trong hoạt động nhóm, chủ động nhận và thực hiện nhiệm vụ đúng tiến độ

        II. THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU

1. Thiết bị:

– Máy tính, máy chiếu, phiếu học tập

            2. Học liệu:

       –  Video về sự

III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC

Tiết	Hoạt động	Phương pháp/Kỹ thuật dạy học	Phương pháp/Công cụ đánh giá
1	1: Mở đầu (10’)	+ Phương pháp hỏi đáp  + Phương pháp nêu và giải quyết vấn đề	Câu hỏi
2: Hình thành kiến thức mới 2.1. Entropy (35 phút)	– PPDH hợp tác – Kĩ thuật: thảo luận cặp đôi, nhóm	– Bảng kiểm đánh giá kĩ năng hợp tác (được đánh giá chung sau hoạt động 4) – Câu hỏi thảo luận
2	2.2: Năng lượng tự do Gibbs( 45 phút)	– PPDH hợp tác – Kĩ thuật: thảo luận cặp đôi, nhóm	– Bảng kiểm đánh giá kĩ năng hợp tác (được đánh giá chung sau hoạt động 4) – Câu hỏi thảo luận
3+4	3 : Luyện tập củng cố (80 phút )	Phương pháp hợp tác – Kỹ thuật dạy học: Thảo luận nhóm – Kĩ thuật Think – Pair – Share	– Bảng kiểm đánh giá kĩ năng hợp tác (được đánh giá chung sau hoạt động 4)
4 : Vận dụng(10’)	– KT giao nhiệm vụ, KT đặt câu hỏi	Phiếu học tập

Hoạt động 1: Mở đầu

Hoạt động 1: Mở đầu

a. Mục tiêu – Kích thích hứng thú, tạo tư thế sẵn sàng học tập và tiếp cận nội dung bài học. b. Nội dung – Dẫn dắt vào nội dung bài học. c. Sản phẩm – Có những phản ứng tự xảy ra, có những phản ứng không tự xảy ra ( cần điều kiện nhiệt độ, áp suất, xúc tác…). d. Tổ chức hoạt động học HOẠT ĐỘNG CỦA GV HOẠT ĐỘNG CỦA HS – Ổn định lớp. – Dẫn dắt vào nội dung: 1. Viết phương trình hóa học của phản ứng xảy ra trong các trường hợp sau: a. Chohydrochloric acid (HCl) phản ứng với  sodium hydroxide (NaOH). b. Nung calcium carbonate ở 1000oC 2. Trong hai phản ứng trên, phản ứng nào tự xảy ra, phản ứng nào không tự xảy ra ở điều kiện chuẩn ( 298K, 1bar)? => Phát biểu 1 1.  HCl  + NaOH   ®  NaCl  +  H2O 2. CaCO3      CaO   +  CO2 => Phát biểu 2 Phản ứng 1 tự xảy ra ở điều kiện chuẩn. Phản ứng 2 không tự xảy ra ở điều kiện chuẩn.   – Mời HS trả lời câu hỏi. – Nhận xét và chốt đáp án. – GV dẫn dắt vào bài: có những phản ứng tự xảy ra ở điều kiện chuẩn, có những phản ứng không tự xảy ra ở điều kiện chuẩn. Vậy dựa vào đại lượng nào để dự đoán phản ứng hóa học có thể xảy ra được hay không?   – HS quan sát và lắng nghe câu hỏi.                               – HS trả lời câu hỏi. – HS lắng nghe.

Hoạt động 2: Hình thành kiến thức

Hoạt động 2.1. Entropy

a. Mục tiêu – Nêu được khái niệm về Entropy S ( đại lượng đặc trưng cho độ mất trật tự của hệ). b. Nội dung – Sử dụng phương pháp đàm thoại gợi mở và thảo luận nhóm để tìm hiểu về khái niệm entropy. c. Sản phẩm -HS hoàn thành hai phiếu học tập số 1 và số 2 PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1 Câu 1: – Entropy (kí hiệu…S.) là thước đo mức độ…hỗn loạn… (…mất trật tự….) của hệ chứa số lượng lớn hạt như…nguyên tử..., phân tử hoặc ……ion……… – Độ tự do trong chuyển động của các phân tử càng cao thì entropy càng……lớn….. – Entropy ở thể khí…lớn…..hơn, ở thể lỏng…lớn…hơn thể rắn. Khi chuyển chất từ thể khí sang thể lỏng và sang thể rắn, entropy…giảm….. – Quy ước một chất rắn lý tưởng ở độ không tuyệt đối (0 K) có entropy bằng…0….. – Entropy cho các chất thông dụng ở điều kiện chuẩn: 298K và 1 bar, được kí hiệu là… ……(đơn vị thường là…J.mol-1.K-1……..) Câu 2 a. Tại sao khi tăng nhiệt độ lại làm tăng entropy của hệ? Trả lời: Khi tăng nhiệt độ thì các phân tử chuyển động hỗn loạn hơn, mức độ mất trật tự của hệ tăng lên làm tăng entropy của hệ.   b. Khi chuyển thể của chất từ trạng thái khí rắn sang lỏng và khí thì entropy của chất tăng hay giảm? Giải thích. Trả lời: Chuyển thể của chất từ trạng thái rắn sang lỏng và khí thì entropy của chất tăng. Giải thích: khi chất chuyển từ trạng thái rắn sang lỏng và khí, liên kết giữa các hạt càng yếu, dao động của các hạt càng mạnh dẫn đến độ mất trật tự càng cao và làm entropy của chất tăng.   c. So sánh entropy của nước đá, nước lỏng và hơi nước. Trả lời: Entropy: nước đá < nước lỏng < hơi nước.   d. Hãy cho biết các quá trình sau làm tăng hay giảm entropy? Giải thích. a) Bình đựng Br2 (l) đang bay hơi. b) Bình đựng I­2 (s) đang thăng hoa. Trả lời: Các quá trình treo làm tăng entropy vì quá trình bay hơi của bromine hay quá trình thăng hoa của iodine làm các phân tử chất chuyển động hỗn loạn hơn, mức độ mất trật tự của hệ tăng nên entropy tăng.   PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2 Câu 1: Viết công thức tính biến thiên entropy ( ) của phản ứng hóa học? Giải thích các đại lượng trong công thức? Trả lời (Biến thiên entropy của phản ứng  được tính bằng tổng entropy của các chất sản phẩm phản ứng (kí hiệu là S (sp) trừ đi tổng entropy của các chất tham gia phản ứng (kí hiệu là S(cđ) )  Ở điều kiện chuẩn và nhiệt độ 298K, ta có: . Xét phản ứng: aA + bB → cC + dD Câu 2: Điền  vào dấu “……………..”   + Các phản ứng hóa học làm tăng số mol khí thường có   dương ( …>0…).( lớn hay nhỏ hơn 0) + Các phản ứng hóa học làm giảm số mol khí thường có   …âm (…<0…) ( lớn hay nhỏ hơn 0) + Các phản ứng hóa học không làm thay đổi số mol khí hoặc phản ứng không có chất khí thường có biến thiên entropy   …nhỏ…….. Câu 3: a) ΔS > 0, do số mol chất khí tăng. b) ΔS < 0, do số mol chất khí giảm. c) và d) ΔS ≈ 0, do số mol chất khí trước và sau phản ứng không đổi. e) ΔS > 0, do ban đầu không có chất khí, sau phản ứng tạo thành chất khí. Câu 4 a) Áp dụng công thức tính biến thiên entropy, ta có: b) Áp dụng công thức tính biến thiên entropy, ta có: Nhận xét; Biến thiên entropy chuẩn của phản ứng này bằng biến thiên entropy chuẩn của câu a nhưng ngược dấu. Giải thích: phản ứng này xảy ra làm số phân tử khí tăng lên, chuyển động các phân tử hỗn loạn hơn nên entropy của hệ tăng.   d. Tổ chức hoạt động học HOẠT ĐỘNG CỦA GV HOẠT ĐỘNG CỦA HS – GV chia lớp thành 4 nhóm. Nhóm 1 và 3 thảo luận phiếu học tập số 1; nhóm 2 và 4 thảo luận phiếu học tập số 2. PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1 (tìm hiểu về entropy và mức độ trật tự trong hệ vĩ mô) Câu 1: Điền  vào dấu “……………..” – Entropy (kí hiệu….) là thước đo mức độ…………… (………………….) của hệ chứa số lượng lớn hạt như …………., phân tử hoặc …………… – Độ tự do trong chuyển động của các phân tử càng cao thì entropy càng……….. – Entropy ở thể khí……..hơn, ở thể lỏng……hơn thể rắn. Khi chuyển chất từ thể khí sang thể lỏng và sang thể rắn, entropy…….. – Quy ước một chất rắn lý tưởng ở độ không tuyệt đối (0 K) có entropy bằng…….. – Entropy cho các chất thông dụng ở điều kiện chuẩn: 298K và 1 bar, được kí hiệu là………(đơn vị thường là………..) Câu 2: Em hãy trả lời các câu hỏi sau : a. Tại sao khi tăng nhiệt độ lại làm tăng entropy của hệ? Giải thích. b. Khi chuyển thể của chất từ trạng thái khí rắn sang lỏng và khí thì entropy của chất tăng hay giảm? Giải thích. c. So sánh entropy của nước đá, nước lỏng và hơi nước. d. Hãy cho biết các quá trình sau làm tăng hay giảm entropy? Giải thích. a) Bình đựng Br2 (l) đang bay hơi. b) Bình đựng I­2 (s) đang thăng hoa     PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2 (tìm hiểu về biến thiên entropy trong phản ứng hóa học) Câu 1: Viết công thức tính biến thiên entropy ( ) của phản ứng hóa học? Giải thích các đại lượng trong công thức? Câu 2: Điền  vào dấu “……………..” + Các phản ứng hóa học làm tăng số mol khí thường có   ………..( lớn hay nhỏ hơn 0) + Các phản ứng hóa học làm giảm số mol khí thường có   ………..( lớn hay nhỏ hơn 0) + Các phản ứng hóa học không làm thay đổi số mol khí hoặc phản ứng không có chất khí thường có   ……….. Câu 3. Hãy dự đoán trong các phản ứng sau, phản ứng nào có ΔS > 0, ΔS < 0 và ΔS ≈ 0? Giải thích? a) C (s) + CO2 (g) → 2CO (g) b) CO (g) + ½ O2 (g) → CO2 (g) c) H2 (g) + Cl2 (g) → 2 HCl (g) d) S (s) + O2 (g) → SO2 (g) e) Zn (s) + 2HCl (aq) → ZnCl2 (aq) + H2 (g) Câu 4. Cho biết các số liệu sau: Chất SO2 (g) O2 (g) SO3 (g)  (J/mol·K) 248,10 205,03 256,66 a) Tính  của phản ứng sau: SO2 (g) + ½ O2 (g) → SO3 (g). b) Tính  của phản ứng sau: SO3 (g) → SO2 (g) + ½ O2 (g)  và so sánh giá trị  của phản ứng này với phản ứng ở câu a). Giải thích.     – Mời đại diện một số nhóm lên trình bày bài làm. Các nhóm còn lại theo dõi và nhận xét. – GV nhận xét và chốt đáp án – Lắng nghe và ghi chép kiến thức.         – Lắng nghe và ghi bài vào vở.     – HS trả lời câu hỏi.                 – HS nhận nhiệm vụ và tiến hành làm việc nhóm.                         – HS trình bày kết quả làm việc nhóm. – HS lắng nghe và chỉnh sửa.

* Hoạt động 2.2: Năng lượng tự do Gibbs

1. Mục tiêu:
2. Nêu được ý nghĩa của dấu và trị số của biến thiên năng lượng tự do Gibbs

– Tính được Δ_rG^o theo công thức Δ_rG^o = Δ_rH^o – T.Δ_rS^o từ bảng cho sẵn các giá trị Δ_fH^o và S^o của các chất.   

b) Nội dung:

  – Hoàn thành các phiếu học tập.

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 3 Nêu công thức xác định biến thiên năng lượng Gibbs.Dựa vào ΔrGo  dự đoán hoặc giải thích được chiều hướng của một phản ứng hóa học ở nhiệt độ T.

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 4  Cho phản ứng hóa học: KClO3 (s) → KCl (s) + O2 (g) và các dữ kiện: Chất KClO3 (s) KCl (s) O2 (g)  (J/mol·K) 143,1 82,6 205,0  (kJ/mol) -397,7 -436,7 0 Ở điều kiện chuẩn và 25℃ phản ứng trên có tự xảy ra được không?

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 5  Xét phản ứng nung vôi: CaCO3 (s) à CaO (s) + CO2 (g). Biết các số liệu sau: Chất CaCO3 (s) CaO (s) CO2 (g)  (J/mol·K) 92,9 38,2 213,70  (kJ/mol) -1206,9 -635,1 -393,5 a) Hãy cho biết ở điều kiện chuẩn và 25 , phản ứng nung vôi có tự xảy ra không? Tại sao? b) Ở nhiệt độ nào thì phản ứng trên có thể tự xảy ra trong điều kiện chuẩn? Giả sử  và  không thay đổi theo nhiệt độ.

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 6  Cho phản ứng hóa học: 3C (graphite, s) + 2Fe2O3 (s) → 4Fe (s) + 3CO2 (g) và các dữ kiện: Chất C (graphite, s) Fe2O3 (s) Fe (s) CO2 (g)  (J/mol·K) 5,7 87,4 27,3 213,7  (kJ/mol) 0 -825,5 0 -393,5 Ở điều kiện chuẩn và 25℃ phản ứng trên có tự xảy ra được không?

c) Sản phẩm:

  – Học sinh tính được Δ_rG^o theo công thức Δ_rG^o = Δ_rH^o – T.Δ_rS^o từ ý nghĩa dấu và trị số của Δ_rG^o dự đoán xu hướng tự xảy ra của các phản ứng hóa học.

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 3

1. Công thức biến thiên năng lượng tự do Gibbs:

Trong đó :  là biến thiên năng lượng tự do gibbs chuẩn của phản ứng ở nhiệt độ T

                     là biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng ở nhiệt độ T

                      là biến thiên entropy chuẩn của phản ứng ở nhiệt độ T

                      T là nhiệt độ tạo đó xảy ra phản ứng ( theo thang Kelvin)

• Chiều hướng của một phản ứng

 < 0  phản ứng sẽ tự xảy ra, giá trị  càng âm phản ứng càng dễ xảy ra

 = 0 phản ứng đạt trạng thái cân bằng.

 > 0 phản ứng không tự xảy ra.

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 4

=> Phản ứng tự xảy ra ở điều kiện chuẩn và 25℃.

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 5

a) Ta có:

=> Phản ứng nung vôi ở điều kiện chuẩn, 25℃ không thể xảy ra được.

b) Muốn phản ứng trên xảy ra, ta phải có:

Như vậy, muốn phản ứng nung vôi tự xảy ra ở điều kiện chuẩn phải duy trì ở nhiệt độ lớn hơn 1123K (hay 850℃).

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 6

=> Phản ứng không tự xảy ra ở điều kiện chuẩn và 25℃.

d) Tổ chức thực hiện:

Giao nhiệm vụ học tập: + Nghiên cứu SGK nêu công thức xác định biến thiên năng lượng Gibbs ΔrGo + Xác định dấu của ΔrGo từ đó dự đoán hoặc giải thích được chiều hướng của một phản ứng hóa học ở nhiệt độ T. + Chia lớp thành 4 nhóm nhỏ hoàn thành phiếu học tập . Thực hiện nhiệm vụ: Hoàn thành phiếu học tập . Báo cáo, thảo luận: Đại diện 1 số nhóm HS báo cáo nội dung kết quả thảo luận của nhóm. Kết luận, nhận định:        GV nhận xét, đưa ra kết luận: Công thức biến thiên năng lượng tự do Gibbs:  < 0  phản ứng sẽ tự xảy ra, giá trị  càng âm phản ứng càng dễ xảy ra  = 0 phản ứng đạt trạng thái cân bằng.  > 0 phản ứng không tự xảy ra.

Hoạt động 3: Luyện tập (thời gian 35 phút)

a) Mục tiêu:

    – Củng cố kiến thức về entropy và biến thiên năng lượng tự do Gibbs.

b) Nội dung:

    HS tự tổng kết kiến thức trong bài học và làm được các bài tập tương tự

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 7

Câu 1. Đại lượng đặc trưng cho độ mất trật tự của một hệ ở trạng thái và điều kiện xác định gọi là

     A. Enthalpy.                                                                  B. Năng lượng tự do Gibbs.

     C. Entropy.                                                                   D. Năng lượng hoạt hóa.

Câu 2. Khi so sánh entropy của cùng một chất ở ba trạng thái khác nhau, cùng điều kiện, kết quả nào dưới đây là đúng?

     A. S (khí) < S (rắn) < S (lỏng).                                  B. S (rắn) < S (lỏng) < S (khí).

     C. S (lỏng) < S (rắn) < S (khí).                                  D. S (khí) < S (lỏng) < S (rắn).

Câu 3. Phát biểu nào sau đây đúng?

     A. Entropy càng lớn thì hệ càng ổn định.

     B. Khi tăng nhiệt độ thì entropy của chất tăng.

     C. Một phản ứng có ΔH < 0 thì ΔS > 0.

     D. Entropy của chất lỏng lớn hơn entropy của chất khí.

Câu 4. Quá trình nào sau đây có biến thiên entropy âm?

     A. Quá trình ngưng tụ hơi nước thành nước mưa.

     B. Quá trình nấu chảy sắt thép phế liệu.

     C. Nước đá tan ra ở nhiệt độ thường.

     D. Quá trình tiêu hóa thức ăn ở dạ dày.

Câu 5. Dãy nào sau đây các chất sắp xếp theo chiều tăng giá trị entropy chuẩn?

     A. CO₂ (s) < CO₂ (l) < CO₂ (g).                                 B. CO₂ (g) < CO₂ (l) < CO₂ (s).

     C. CO₂ (s) < CO₂ (g) < CO₂ (l).                                 D. CO₂ (g) < CO₂ (s) < CO₂ (l).

Câu 6. Phản ứng nào dưới đây xảy ra kèm theo sự giảm entropy?

     A. N₂ (g) + O₂ (g) → 2NO (g).

     B. N₂O₄ (g) → 2NO₂ (g).

     C. 2CO (g) → C (s) + CO₂ (g).

     D. 2HCl (aq) + Fe (s) → FeCl₂ (aq) + H₂ (g).

Câu 7. Biến thiên entropy chuẩn của phản ứng nào dưới đây có giá trị dương?

     A. Ag⁺ (aq) + Br^– (aq) → AgBr (s).

     B. 2C₂H₆ (g) + 3O₂ (g) → 4CO₂ (g) + 6H₂O (l).

     C. N₂ (g) + 2H₂ (g) → N₂H₄ (g).

     D. 2H₂O₂ (l) → 2H₂O (l) + O₂ (g).

Câu 8. Biến thiên entropy chuẩn của phản ứng nào dưới đây có giá trị âm?

     A. C (s) + CO₂ (g) → 2CO (g).

     B. Zn (s) + 2HCl (aq) → ZnCl₂ (aq) + H₂ (g).

     C. CaCO₃ (s) → CaO (s) + CO₂ (g).

     D. 2H₂ (g) + O₂ (g) → 2H₂O (g).

Câu 9. Cho phản ứng có dạng: A → 2B + C. Biến thiên entropy chuẩn của phản ứng được tính bằng biểu thức nào sau đây?

     A. (A) – (B) – (C).                                            B. (B) + (C) – (A).

     C. (A) – 2 (B) – (C).                                          D. 2 (B) + (C) – (A).

Câu 10. Đại lượng nào sau đây được dùng để dự đoán hoặc giải thích chiều của một phản ứng phù hợp nhất ở điều kiện nhiệt độ, áp suất không đổi?

     A. Biến thiên entropy.                                                 B. Biến thiên enthalpy.

     C. Biến thiên năng lượng tự do Gibbs.                     D. Năng lượng hoạt hóa.

Câu 11. Biến thiên năng lượng tự do Gibbs được tính theo biểu thức nào dưới đây?

     A. ΔG = TΔH – ΔS.         B. ΔG = ΔS – TΔH.          C. ΔG = ΔH – TΔS.          D. ΔG = TΔS – ΔH.

Câu 12. Một phản ứng hóa học ΔH < 0, ΔS > 0 và ΔG < 0. Phát biểu nào sau đây đúng?

     A. Phản ứng trên tự xảy ra ở điều kiện đã cho.

     B. Phản ứng trên là phản ứng thu nhiệt.

     C. Độ mất trật tự của hệ phản ứng giảm xuống.

     D. Phản ứng trên đạt trạng thái cân bằng.

Câu 13. Trường hợp nào sau đây có entropy lớn nhất?

     A. 01 mol C (s) ở 25℃.                                               B. 01 mol CH₃Cl (l) ở 25℃.

     C. 01 mol C₂H₆ (g) ở 25℃.                                        D. 01 mol C₆H₆ (l) ở 25℃.

Câu 14. Một phản ứng thu nhiệt và không tự xảy ra ở một điều kiện xác định. Ở điều kiện đó, mệnh đề nào sau đây đúng?

     A. ΔS > 0.                          B. ΔH > 0.                         C. ΔG = 0.                         D. ΔS < 0.

Câu 15. Cho phản ứng hóa học sau: Cu (s) + ½ O₂ (g) → CuO (s). Biết rằng entropy chuẩn của các chất ở 298K như sau: (Cu,s) = 33,15 J/mol·K; (O₂,g) = 205,14 J/mol·K; (CuO,s) = 42,63 J/mol·K. Biến thiên entropy của phản ứng trên là

     A. 195,66 J/K.                   B. 93,09 J/K.                     C. -195,66 J/K.                 D. -93,09 J/K.

Câu 16. Một phản ứng hóa học có ΔH = 119 kJ và ΔS = 263 J/K. Ở nhiệt độ nào sau đây thì phản ứng trên tự xảy ra?

     A. 500K.                            B. 382K.                            C. 363K.                            D. 200K.

Câu 17. Cho phản ứng hóa học sau xảy ra ở 25℃: SnCl₄ (l) + 2H₂O (l) → SnO₂ (s) + 4HCl (g) có  = 133,0 kJ;  = 401,5 J/K. Biến thiên năng lượng tự do Gibbs ( ) của phản ứng trên là

     A. -252,6 kJ.                      B. -13,4 kJ.                        C. 13,4 kJ.                         D. 252,6 kJ.

Câu 18. Cho phản ứng hóa học: CO₂ (g) → CO (g) + ½ O₂ và các dữ kiện:

Chất	H2O2 (l)	H2O (l)	O2 (g)
(J/mol·K)	109,6	69,9	205,1
(kJ/mol)	-187,8	-285,8	0

Biến thiên năng lượng tự do Gibbs chuẩn của phản ứng ở 25℃ là

     A. -37700 kJ.                    B. -342,6 kJ.                      C. -233,5 kJ.                      D. -157,9 kJ.

Câu 19. Hydrogen phản ứng với nitrogen tạo thành ammonia (NH₃) theo phương trình sau: 3H₂ (g) + N₂ (g) → 2NH₃ (g) có  = -92,38 kJ/mol;  = -198,2 J/mol·K. Biến thiên năng lượng tự do Gibbs của phản ứng trên ở 25℃ là

     A. 5897 kJ/mol.                B. 297,8 kJ/mol.               C. -33,32 kJ/mol.              D. -16,66 kJ/mol.

Câu 20. Dinitrogen tetraoxide (N₂O₄) phân hủy tạo thành nitrogen dioxide (NO₂). Cho biết  = 58,02 kJ/mol;  = 176,1 J/mol·K. Ở nhiệt độ nào sau đây thì phản ứng trên đạt trạng thái cân bằng?

     A. 329,5℃.                        B. 56,5℃.                          C. 25,0℃.                          D. 98,5℃.

Câu 21. Hãy dự đoán trong các phản ứng sau, phản ứng nào có ΔS > 0, ΔS < 0 và ΔS ≈ 0. Giải thích.

a) AgNO₃ (aq) + NaCl (aq) → AgCl (s) + NaNO₃ (aq)

b) Na₂CO₃ (aq) + 2HCl (aq) → 2NaCl (aq) + CO₂ (g) + H₂O (l)

c) CaCO₃ (s) → CaO (s) + CO₂ (g)

d) 2H₂ (g) + O₂ (g) → 2H₂O (g)

e) CO₂ (g) + C (s) → 2CO (g)

Câu 22. Cho biết các số liệu sau:

Chất	C (graphite, s)	CO2 (g)	CO (g)
(J/mol·K)	5,74	213,68	197,54

Tính  của phản ứng sau: C (graphite, s) + CO₂ (g) → 2CO (g).

Câu 23. Cho biết các số liệu sau:

Chất	(J/mol·K)	Chất	(J/mol·K)
Ca (s)	41,4	H2O (g)	188,7
CaO (s)	38,1	NH3 (g)	192,8
O2 (g)	205,0	HCl (g)	186,9
CH4 (g)	186,2	NH4Cl (s)	94,6
CO2 (g)	213,6

Tính  của các phản ứng sau:

a) 2Ca (s) + O₂ (g) → 2CaO (s)

b) CH₄ (g) + 2O₂ (g) → CO₂ (g) + 2H₂O (g)

c) NH₃ (g) + HCl (g) → NH₄Cl (s)

c) Sản phẩm:

   HS tổng kết, hệ thống hóa kiến thức.

Câu 1:C

Câu 2:B

Câu 3:B

Câu 4:A

Câu 5: A

Câu 6: C

Câu 7:D

Câu 8:  D

Câu 9: D

Câu 10: C

Câu 11: C

Câu 12: A

Câu 13: C

Câu 14: D

Câu 15: D

Câu 16: A

Câu 17: C

Câu 18: C

Câu 19: C

Câu 20:  B

Câu 21:

a) ΔS < 0, do phản ứng tạo thành chất rắn.

b) ΔS > 0, do ban đầu không có chất khí, sau phản ứng tạo thành chất khí.

c) ΔS > 0, do ban đầu không có chất khí, sau phản ứng tạo thành chất khí.

d) ΔS < 0, do số mol chất khí giảm.

e) ΔS > 0, do số mol chất khí tăng.

Câu 22:

 Câu 23:   a) Áp dụng công thức tính biến thiên entropy, ta có:

b) Áp dụng công thức tính biến thiên entropy, ta có:

c) Áp dụng công thức tính biến thiên entropy, ta có:

d, Tổ chức thực hiện

  Giao nhiệm vụ học tập:

  HS hoạt động cá nhân, hợp tác nhóm 2 HS hoàn thành phiếu học tập.

Thực hiện nhiệm vụ:

Hoàn thành phiếu học tập .

Báo cáo, thảo luận:

GV gọi bất kì 1 nhóm HS nào chiếu sản phẩm của mình để báo cáo trước lớp, những nhóm HS khác nhận xét bổ sung.

7. Hoạt động 7: Vận dụng (thời gian 10 phút)

a) Mục tiêu:

– Xác định của phản ứng hóa học và cho biết phản ứng có xảy ra được không.

b) Nội dung:

      HS tự vận dụng kiến thức trong bài học làm được các bài tập tương tự

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 8

Câu 1. Tính  của các phản ứng sau và cho biết điều kiện chuẩn của các phản ứng đó có tự xảy ra hay không. Cho biết các số liệu sau:

Chất	(J/mol·K)	Chất	(J/mol·K)
Na (s)	51,3	H2O (l)	70,0
Na2O2 (s)	95,0	H2 (g)	130,7
O2 (g)	205,2	HCl (g)	186,9
CH4 (g)	186,3	Cl2 (s)	223,1
CO2 (g)	213,8

a) H₂ (g) + Cl₂ (g) → 2HCl (g)  = -184,6 kJ

b) CH₄ (g) + 2O₂ (g) → CO₂ (g) + 2H₂O (l)  = -890,3 kJ

c) 2Na (s) + O₂ (g) → Na₂O₂ (s)  = -510,9 kJ

Câu 2. Cho phản ứng: 2NO (g) + O₂ (g) → 2NO₂ (g).

a) Phản ứng trên có tự xảy ra ở 25℃, điều kiện chuẩn hay không?

b) Phản ứng trên có tự xảy ra ở 0℃, điều kiện chuẩn hay không?

Biết rằng  = -120 kJ,  = -150 J/K. Giả sử biến thiên enthalpy và biến thiên entropy của phản ứng không phụ thuộc vào nhiệt độ.

c) Từ giá trị  tính được, hãy cho biết ở nhiệt độ thấp hơn hay cao hơn thì phản ứng xảy ra thuận lợi hơn?

c) Sản phẩm:

 HS hoàn thành PHIẾU HỌC TẬP SỐ 8

Câu 1:

a) Tính biến thiên entropy của phản ứng:

Tính biến thiên năng lượng tự do Gibbs của phản ứng:

 < 0 => phản ứng tự xảy ra ở điều kiện chuẩn, T = 298K.

b) Tính biến thiên entropy của phản ứng:

Tính biến thiên năng lượng tự do Gibbs của phản ứng:

 < 0 => phản ứng tự xảy ra ở điều kiện chuẩn, T = 298K.

c) Tính biến thiên entropy của phản ứng:

Tính biến thiên năng lượng tự do Gibbs của phản ứng:

 < 0 => phản ứng tự xảy ra ở điều kiện chuẩn, T = 298K.

Câu 2:

a) T = 25 + 273 = 298K, thay vào công thức, ta có

Vậy ở điều kiện chuẩn, 25℃ phản ứng tự xảy ra.

b) T = 0 + 273 = 273K, thay vào công thức, ta có

Vậy ở điều kiện chuẩn, 0℃ phản ứng tự xảy ra.

c) Ở nhiệt độ cao phản ứng xảy ra thuận lợi hơn do giá trị  âm hơn.

  d) Tổ chức thực hiện:

  Giao nhiệm vụ học tập:

  HS hoạt động cá nhân hoàn thành phiếu học tập.

Thực hiện nhiệm vụ:

Hoàn thành phiếu học tập .

Báo cáo, thảo luận:

GV thu bài, chấm đại diện và nhận xét một số bài. Những bài còn lại sẽ trả ở tiết sau..

BẢNG KIỂM

ENTROPY .

STT	YÊU CẦU CẦN ĐẠT	XÁC NHẬN
CÓ	KHÔNG
1	Có nêu được khái niệm entropy
2	Có viết được công thức tính biến thiên entropy ( )
3	Có dự đoán được phản ứng nào có ΔS > 0, ΔS < 0 và ΔS ≈ 0?
4	Có giải thích được phản ứng nào có ΔS > 0, ΔS < 0 và ΔS ≈ 0?

BẢNG KIỂM

NĂNG LƯỢNG TỰ DO GIBBS .

STT	YÊU CẦU CẦN ĐẠT	XÁC NHẬN
CÓ	KHÔNG
1	Có viết được công thức tính biến thiên năng lượng Gibbs
2	Có dự đoán hoặc giải thích được chiều hướng của một phản ứng hóa học ở nhiệt độ T
3	Có vận dụng được công thức tính biến thiên năng lượng Gibbs vào phản ứng hóa học cụ thể.
4	Thảo luận cặp đôi có hiệu quả không?
5	Bản thân em có tích cực tham gia hoạt động nhóm không?

BÀI TẬP CHO CHUYÊN ĐỀ

I. MỤC TIÊU

1. Yêu cầu cần đạt theo chương trình 2018

+ Nêu được khái niệm về Entropy S (đại lượng đặc trưng cho độ mất trật tự của hệ).

+ Nêu được ý nghĩa của dấu và trị số của biến thiên năng lượng tự do Gibbs (không cần giải thích Δ_rG là gì, chỉ cần nêu: Để xác định chiều hướng phản ứng, người ta dựa vào biến thiên năng lượng tự do Δ_rG) của phản ứng (ΔG) để dự đoán hoặc giải thích chiều hướng của một phản ứng hoá học.

+ Tính được Δ_rG^o theo công thức Δ_rG^o = Δ_rH^o – T.Δ_rS^o từ bảng cho sẵn các giá trị Δ_fH^o và S^o của các chất.

3. Đặc tả theo mức độ nhận thức

a) Nhận biết

+ Nêu được khái niệm về Entropy S (đại lượng đặc trưng cho độ mất trật tự của hệ).

+ Nêu được ý nghĩa của dấu và trị số của biến thiên năng lượng tự do Gibbs (không cần giải thích Δ_rG là gì, chỉ cần nêu: Để xác định chiều hướng phản ứng, người ta dựa vào biến thiên năng lượng tự do Δ_rG) của phản ứng (ΔG) để dự đoán hoặc giải thích chiều hướng của một phản ứng hoá học.

b) Thông hiểu

+ Tính được Δ_rG^o theo công thức Δ_rG^o = Δ_rH^o – T.Δ_rS^o từ bảng cho sẵn các giá trị Δ_fH^o và S^o của các chất.

+ Dự đoán hoặc giải thích chiều hướng của một phản ứng hoá học dựa trên giá trị của ΔG.

c) Vận dụng

+ Vận dụng công thức tính ΔG dự đoán hoặc giải thích chiều hướng của một phản ứng hoá học.

II. NỘI DUNG TRỌNG TÂM BÀI HỌC

1. Các kiến thức cần nhớ

+ Entropy (S) là đại lượng đặc trưng cho độ mất trật tự của một hệ ở một trạng thái và điều kiện xác định. Entropy càng lớn hệ càng mất trật tự.

+ Đối cới cùng một chất, khi chuyển từ thể rắn, lỏng sang khí hoặc tăng nhiệt độ thì entropy của chất sẽ tăng.

+ Đơn vị của entropy thường là J/mol·K. Giá trị entropy S của một chất xác định ở điều kiện chuẩn (298K, 1 bar) gọi là entropy chuẩn và kí hiệu là  (J/mol·K).

+ Tính biến thiên entropy của phản ứng hóa học: .

Ở điều kiện chuẩn và nhiệt độ 298K, ta có: .

Xét phản ứng: aA + bB → cC + dD

+ Biến thiên năng lượng tự do Gibbs: .

Trong đó:

T là nhiệt độ (theo thang Kelvin) tại đó phản ứng xảy ra;

 là biến thiên năng lượng tự do Gibbs chuẩn của phản ứng ở nhiệt độ T;

 là biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng ở nhiệt độ T;

 là biến thiên entropy chuẩn của phản ứng ở nhiệt độ T.

Lưu ý: Đơn vị ΔG là kJ/mol thì ΔH là kJ/mol và ΔS kJ/mol·K.

Dựa vào dấu của  có thể dự đoán được hoặc giải thích được chiều hướng của một phản ứng hóa học ở nhiệt độ T như sau:

 < 0: phản ứng tự xảy ra ở điều kiện chuẩn, nhiệt độ T.

 > 0: phản ứng không tự xảy ra ở điều kiện chuẩn, nhiệt độ T.

 = 0: phản ứng đạt trạng thái cân bằng.

+ Ở nhiệt độ T, một phản ứng có  càng âm thì phản ứng tự xảy ra ở điều kiện chuẩn càng thuận lợi và ngược lại.

2. Các kĩ năng cần nắm

+ Tính được biến thiên entropy.

+ Tính được biến thiên năng lượng tự do Gibbs và dự đoán/giải thích chiều của phản ứng hóa học.

III. CÂU HỎI – BÀI TẬP LUYỆN TẬP

TỰ LUẬN

Dạng bài về entropy

Câu 1. Tại sao khi tăng nhiệt độ lại làm tăng entropy của hệ?

Trả lời:

Khi tăng nhiệt độ thì các phân tử chuyển động hỗn loạn hơn, mức độ mất trật tự của hệ tăng lên làm tăng entropy của hệ.

Câu 2. Khi chuyển thể của chất từ trạng thái khí rắn sang lỏng và khí thì entropy của chất tăng hay giảm? Giải thích.

Trả lời:

Chuyển thể của chất từ trạng thái rắn sang lỏng và khí thì entropy của chất tăng. Giải thích: khi chất chuyển từ trạng thái rắn sang lỏng và khí, liên kết giữa các hạt càng yếu, dao động của các hạt càng mạnh dẫn đến độ mất trật tự càng cao và làm entropy của chất tăng.

Câu 3. So sánh entropy của nước đá, nước lỏng và hơi nước.

Trả lời:

Entropy: nước đá < nước lỏng < hơi nước.

Câu 4. Hãy cho biết các quá trình sau làm tăng hay giảm entropy? Giải thích.

a) Bình đựng Br₂ (l) đang bay hơi.

b) Bình đựng I_­2 (s) đang thăng hoa.

Trả lời:

Các quá trình treo làm tăng entropy vì quá trình bay hơi của bromine hay quá trình thăng hoa của iodine làm các phân tử chất chuyển động hỗn loạn hơn, mức độ mất trật tự của hệ tăng nên entropy tăng.

Câu 5. Hãy cho biết các quá trình sau làm tăng hay giảm entropy:

a) Trộn nước và propanol thu được dung dịch propanol.

b) Hòa tan muối ăn NaCl vào nước thu được dung dịch NaCl.

c) Đun nóng chảy tinh thể NaCl.

Trả lời:

a) Quá trình này làm tăng mức độ hỗn loạn của hệ nên entropy tăng.

b) Ở trạng thái hòa tan, mức độ hỗn lộn của các ion Na⁺ và Cl^– cao hơn trong tinh thể nên entropy tăng.

c) Khi đun nóng thì các ion dao động mạnh hơn dẫn đến entropy tăng.

Câu 6. Hãy dự đoán trong các phản ứng sau, phản ứng nào có ΔS > 0, ΔS < 0 và ΔS ≈ 0. Giải thích.

a) C (s) + CO₂ (g) → 2CO (g)

b) CO (g) + ½ O₂ (g) → CO₂ (g)

c) H₂ (g) + Cl₂ (g) → 2 HCl (g)

d) S (s) + O₂ (g) → SO₂ (g)

e) Zn (s) + 2HCl (aq) → ZnCl₂ (aq) + H₂ (g)

Trả lời:

a) ΔS > 0, do số mol chất khí tăng.

b) ΔS < 0, do số mol chất khí giảm.

c) và d) ΔS ≈ 0, do số mol chất khí trước và sau phản ứng không đổi.

e) ΔS > 0, do ban đầu không có chất khí, sau phản ứng tạo thành chất khí.

Câu 7. Hãy dự đoán trong các phản ứng sau, phản ứng nào có ΔS > 0, ΔS < 0 và ΔS ≈ 0. Giải thích.

a) AgNO₃ (aq) + NaCl (aq) → AgCl (s) + NaNO₃ (aq)

b) Na₂CO₃ (aq) + 2HCl (aq) → 2NaCl (aq) + CO₂ (g) + H₂O (l)

c) CaCO₃ (s) → CaO (s) + CO₂ (g)

d) 2H₂ (g) + O₂ (g) → 2H₂O (g)

e) CO₂ (g) + C (s) → 2CO (g)

Trả lời:

a) ΔS < 0, do phản ứng tạo thành chất rắn.

b) ΔS > 0, do ban đầu không có chất khí, sau phản ứng tạo thành chất khí.

c) ΔS > 0, do ban đầu không có chất khí, sau phản ứng tạo thành chất khí.

d) ΔS < 0, do số mol chất khí giảm.

e) ΔS > 0, do số mol chất khí tăng.

Câu 8. So sánh entropy chuẩn của các cặp chất sau:

a) NaCl (s) và NaCl (aq)

b) CH₄ (g) và CH₃CH₂CH₃ (g)

c) HCl (aq) và HCl (g)

d) PCl₃ (g) và PCl₅ (g)

Trả lời:

Dựa vào tính chất của entropy: S (chất rắn) < S (chất lỏng) < S (chất khí) và phân tử càng phức tạp thì entropy càng lớn.

a) (NaCl (s)) <  (NaCl (aq))

b) (CH₄ (g)) < (CH₃CH₂CH₃ (g))

c) (HCl (g)) > (HCl (aq))

d) (PCl₃ (g))  < (PCl₅ (g))

Câu 9. Cho biết các số liệu sau:

Chất	SO2 (g)	O2 (g)	SO3 (g)
(J/mol·K)	248,10	205,03	256,66

a) Tính  của phản ứng sau: SO₂ (g) + ½ O₂ (g) → SO₃ (g).

b) Tính  của phản ứng sau: SO₃ (g) → SO₂ (g) + ½ O₂ (g)  và so sánh giá trị  của phản ứng này với phản ứng ở câu a). Giải thích.

Trả lời:

a) Áp dụng công thức tính biến thiên entropy, ta có:

b) Áp dụng công thức tính biến thiên entropy, ta có:

Nhận xét; Biến thiên entropy chuẩn của phản ứng này bằng biến thiên entropy chuẩn của câu a nhưng ngược dấu. Giải thích: phản ứng này xảy ra làm số phân tử khí tăng lên, chuyển động các phân tử hỗn loạn hơn nên entropy của hệ tăng.

Câu 10. Cho biết các số liệu sau:

Chất	C (graphite, s)	O2 (g)	CO2 (g)
(J/mol·K)	5,69	205,03	213,70

Tính  của phản ứng sau: C (graphite, s) + O₂ (g) → CO₂ (g). Giải thích tại sao giá trị này lại lớn hơn 0 không đáng kể.

Trả lời:

Nhận xét; Giá trị này lớn hơn 0 không đáng kể vì khi 1 mol C (graphite, s) phản ứng với 1 mol O₂ (g) sinh ra 1 mol CO₂ thì mức độ hỗn loạn các phân tử không tăng lên đáng kể, số mol khí trước và sau phản ứng bằng nhau.

Câu 11. Cho biết các số liệu sau:

Chất	C (graphite, s)	CO2 (g)	CO (g)
(J/mol·K)	5,74	213,68	197,54

Tính  của phản ứng sau: C (graphite, s) + CO₂ (g) → 2CO (g).

Trả lời:

Câu 12. Cho biết các số liệu sau:

Chất	H2 (g)	O2 (g)	H2O (g)
(J/mol·K)	130,52	205,04	188,72

Tính  của phản ứng sau: 2H₂ (g) + O₂ (g) → 2H₂O (g).

Trả lời:

Câu 13. Cho biết các số liệu sau:

Chất	C (graphite, s)	CO2 (g)	CO (g)
(J/mol·K)	5,74	213,68	197,54

Tính  của phản ứng sau: C (graphite, s) + CO₂ (g) → 2CO (g).

Trả lời:

Câu 14. Cho biết các số liệu sau:

Chất	Fe (s)	Fe2O3 (s)	O2 (g)	SO2 (g)	SO3 (g)
(J/mol·K)	27,3	87,6	205,0	248,1	256,7

Tính  của các phản ứng sau:

a) 4Fe (s) + 3O₂ (g) → 2Fe₂O₃ (s)

b) SO₂ (g) + ½ O₂ (g) → SO₃ (g)

Trả lời:

a) Áp dụng công thức tính biến thiên entropy, ta có:

b) Áp dụng công thức tính biến thiên entropy, ta có:

Câu 15. Cho biết các số liệu sau:

Chất	CH3OH (l)	O2 (g)	CO2 (g)	H2O (g)
(J/mol·K)	126,8	205,2	213,7	188,7

Tính  của phản ứng đốt cháy 1 mol CH₃OH (l) bằng O₂ (g), thu được CO₂ (g) và H₂O (g).

Trả lời:

Phương trình hóa học: CH₃OH (l) + O₂ (g) → CO₂ (g) + 2H₂O (g)

Câu 16. Cho biết các số liệu sau:

Chất	(J/mol·K)	Chất	(J/mol·K)
Ca (s)	41,4	H2O (g)	188,7
CaO (s)	38,1	NH3 (g)	192,8
O2 (g)	205,0	HCl (g)	186,9
CH4 (g)	186,2	NH4Cl (s)	94,6
CO2 (g)	213,6

Tính  của các phản ứng sau:

a) 2Ca (s) + O₂ (g) → 2CaO (s)

b) CH₄ (g) + 2O₂ (g) → CO₂ (g) + 2H₂O (g)

c) NH₃ (g) + HCl (g) → NH₄Cl (s)

Trả lời

a) Áp dụng công thức tính biến thiên entropy, ta có:

b) Áp dụng công thức tính biến thiên entropy, ta có:

c) Áp dụng công thức tính biến thiên entropy, ta có:

Dạng bài về năng lượng tự do Gibbs

Câu 17. Tính  của các phản ứng sau và cho biết điều kiện chuẩn của các phản ứng đó có tự xảy ra hay không. Cho biết các số liệu sau:

Chất	(J/mol·K)	Chất	(J/mol·K)
Na (s)	51,3	H2O (l)	70,0
Na2O2 (s)	95,0	H2 (g)	130,7
O2 (g)	205,2	HCl (g)	186,9
CH4 (g)	186,3	Cl2 (s)	223,1
CO2 (g)	213,8

a) H₂ (g) + Cl₂ (g) → 2HCl (g)  = -184,6 kJ

b) CH₄ (g) + 2O₂ (g) → CO₂ (g) + 2H₂O (l)  = -890,3 kJ

c) 2Na (s) + O₂ (g) → Na₂O₂ (s)  = -510,9 kJ

Trả lời:

a) Tính biến thiên entropy của phản ứng:

Tính biến thiên năng lượng tự do Gibbs của phản ứng:

 < 0 => phản ứng tự xảy ra ở điều kiện chuẩn, T = 298K.

b) Tính biến thiên entropy của phản ứng:

Tính biến thiên năng lượng tự do Gibbs của phản ứng:

 < 0 => phản ứng tự xảy ra ở điều kiện chuẩn, T = 298K.

c) Tính biến thiên entropy của phản ứng:

Tính biến thiên năng lượng tự do Gibbs của phản ứng:

 < 0 => phản ứng tự xảy ra ở điều kiện chuẩn, T = 298K.

Câu 18. Cho phản ứng: 2NO (g) + O₂ (g) → 2NO₂ (g).

a) Phản ứng trên có tự xảy ra ở 25℃, điều kiện chuẩn hay không?

b) Phản ứng trên có tự xảy ra ở 0℃, điều kiện chuẩn hay không?

Biết rằng  = -120 kJ,  = -150 J/K. Giả sử biến thiên enthalpy và biến thiên entropy của phản ứng không phụ thuộc vào nhiệt độ.

c) Từ giá trị  tính được, hãy cho biết ở nhiệt độ thấp hơn hay cao hơn thì phản ứng xảy ra thuận lợi hơn?

Trả lời:

a) T = 25 + 273 = 298K, thay vào công thức, ta có

Vậy ở điều kiện chuẩn, 25℃ phản ứng tự xảy ra.

b) T = 0 + 273 = 273K, thay vào công thức, ta có

Vậy ở điều kiện chuẩn, 0℃ phản ứng tự xảy ra.

c) Ở nhiệt độ cao phản ứng xảy ra thuận lợi hơn do giá trị  âm hơn.

Câu 19.  Xét phản ứng nung vôi: CaCO₃ (s) à CaO (s) + CO₂ (g).

Biết các số liệu sau:

Chất	CaCO3 (s)	CaO (s)	CO2 (g)
(J/mol·K)	92,9	38,2	213,70
(kJ/mol)	-1206,9	-635,1	-393,5

a) Hãy cho biết ở điều kiện chuẩn và 25, phản ứng nung vôi có tự xảy ra không? Tại sao?

b) Ở nhiệt độ nào thì phản ứng trên có thể tự xảy ra trong điều kiện chuẩn? Giả sử  và  không thay đổi theo nhiệt độ.

Trả lời:

a) Ta có:

=> Phản ứng nung vôi ở điều kiện chuẩn, 25℃ không thể xảy ra được.

b) Muốn phản ứng trên xảy ra, ta phải có:

Như vậy, muốn phản ứng nung vôi tự xảy ra ở điều kiện chuẩn phải duy trì ở nhiệt độ lớn hơn 1123K (hay 850℃).

Câu 20. Cho phản ứng hóa học: CO₂ (g) → CO (g) + ½ O₂ và các dữ kiện:

Chất	O2 (g)	CO2 (g)	CO (g)
(J/mol·K)	205,03	213,69	-197,50
(kJ/mol)	0	-393,51	-110,05

a) Ở điều kiện chuẩn và 25℃ phản ứng trên có tự xảy ra được không?

b) Nếu coi  và  không phụ thuộc vào nhiệt độ, hãy cho biết ở nhiệt độ nào phản ứng trên có thể tự xảy ra ở điều kiện chuẩn?

Trả lời:

a) Ta có:

=> Phản ứng trên ở điều kiện chuẩn, 25℃ không tự xảy ra được.

b) Muốn phản ứng trên xảy ra, ta phải có:

Câu 21. Cho phản ứng hóa học: 2NO (g) + O₂ (g) → 2NO₂ (g) và các dữ kiện:

Chất	O2 (g)	NO2 (g)	NO (g)
(J/mol·K)	205,0	239,9	210,7
(kJ/mol)	0	33,2	90,3

Ở điều kiện chuẩn và 25℃ phản ứng trên có tự xảy ra được không?

Trả lời:

=> Phản ứng tự xảy ra ở điều kiện chuẩn và 25℃.

Câu 22. Cho phản ứng hóa học: KClO₃ (s) → KCl (s) + O₂ (g) và các dữ kiện:

Chất	KClO3 (s)	KCl (s)	O2 (g)
(J/mol·K)	143,1	82,6	205,0
(kJ/mol)	-397,7	-436,7	0

Ở điều kiện chuẩn và 25℃ phản ứng trên có tự xảy ra được không?

Trả lời:

=> Phản ứng tự xảy ra ở điều kiện chuẩn và 25℃.

Câu 23. Cho phản ứng hóa học: 3C (graphite, s) + 2Fe₂O₃ (s) → 4Fe (s) + 3CO₂ (g) và các dữ kiện:

Chất	C (graphite, s)	Fe2O3 (s)	Fe (s)	CO2 (g)
(J/mol·K)	5,7	87,4	27,3	213,7
(kJ/mol)	0	-825,5	0	-393,5

Ở điều kiện chuẩn và 25℃ phản ứng trên có tự xảy ra được không?

Trả lời:

=> Phản ứng không tự xảy ra ở điều kiện chuẩn và 25℃.

Câu 24. Cho phản ứng hóa học: 3C (graphite, s) + 2Fe₂O₃ (s) → 4Fe (s) + 3CO₂ (g) và các dữ kiện:

Chất	C2H4 (g)	H2O (g)	C2H5OH (g)
(J/mol·K)	219,6	188,72	282,0
(kJ/mol)	52,28	-241,82	-235,30

a) Phản ứng trên là tỏa nhiệt hay thu nhiệt?

b) Ở điều kiện chuẩn và 25℃ phản ứng trên có tự xảy ra được không?

Trả lời:

a) Áp dụng công thức tính biến thiên enthalpy, ta có:

=> Phản ứng tỏa nhiệt.

b) Áp dụng công thức tính biến thiên entropy, ta có:

=> Phản ứng tự xảy ra ở điều kiện chuẩn và 25℃.

TRẮC NGHIỆM (21 câu)

Câu 1. Đại lượng đặc trưng cho độ mất trật tự của một hệ ở trạng thái và điều kiện xác định gọi là

     A. Enthalpy.                                                                   B. Năng lượng tự do Gibbs.

     C. Entropy.                                                                     D. Năng lượng hoạt hóa.

Câu 2. Khi so sánh entropy của cùng một chất ở ba trạng thái khác nhau, cùng điều kiện, kết quả nào dưới đây là đúng?

     A. S (khí) < S (rắn) < S (lỏng).                                       B. S (rắn) < S (lỏng) < S (khí).

     C. S (lỏng) < S (rắn) < S (khí).                                       D. S (khí) < S (lỏng) < S (rắn).

Câu 3. Phát biểu nào sau đây đúng?

     A. Entropy càng lớn thì hệ càng ổn định.

     B. Khi tăng nhiệt độ thì entropy của chất tăng.

     C. Một phản ứng có ΔH < 0 thì ΔS > 0.

     D. Entropy của chất lỏng lớn hơn entropy của chất khí.

Câu 4. Quá trình nào sau đây có biến thiên entropy âm?

     A. Quá trình ngưng tụ hơi nước thành nước mưa.

     B. Quá trình nấu chảy sắt thép phế liệu.

     C. Nước đá tan ra ở nhiệt độ thường.

     D. Quá trình tiêu hóa thức ăn ở dạ dày.

Câu 5. Dãy nào sau đây các chất sắp xếp theo chiều tăng giá trị entropy chuẩn?

     A. CO₂ (s) < CO₂ (l) < CO₂ (g).                                     B. CO₂ (g) < CO₂ (l) < CO₂ (s).

     C. CO₂ (s) < CO₂ (g) < CO₂ (l).                                     D. CO₂ (g) < CO₂ (s) < CO₂ (l).

Câu 6. Phản ứng nào dưới đây xảy ra kèm theo sự giảm entropy?

     A. N₂ (g) + O₂ (g) → 2NO (g).

     B. N₂O₄ (g) → 2NO₂ (g).

     C. 2CO (g) → C (s) + CO₂ (g).

     D. 2HCl (aq) + Fe (s) → FeCl₂ (aq) + H₂ (g).

Câu 7. Biến thiên entropy chuẩn của phản ứng nào dưới đây có giá trị dương?

     A. Ag⁺ (aq) + Br^– (aq) → AgBr (s).

     B. 2C₂H₆ (g) + 3O₂ (g) → 4CO₂ (g) + 6H₂O (l).

     C. N₂ (g) + 2H₂ (g) → N₂H₄ (g).

     D. 2H₂O₂ (l) → 2H₂O (l) + O₂ (g).

Câu 8. Biến thiên entropy chuẩn của phản ứng nào dưới đây có giá trị âm?

     A. C (s) + CO₂ (g) → 2CO (g).

     B. Zn (s) + 2HCl (aq) → ZnCl₂ (aq) + H₂ (g).

     C. CaCO₃ (s) → CaO (s) + CO₂ (g).

     D. 2H₂ (g) + O₂ (g) → 2H₂O (g).

Câu 9. Cho phản ứng có dạng: A → 2B + C. Biến thiên entropy chuẩn của phản ứng được tính bằng biểu thức nào sau đây?

     A. (A) – (B) – (C).                                              B. (B) + (C) – (A).

     C. (A) – 2(B) – (C).                                            D. 2(B) + (C) – (A).

Câu 10. Đại lượng nào sau đây được dùng để dự đoán hoặc giải thích chiều của một phản ứng phù hợp nhất ở điều kiện nhiệt độ, áp suất không đổi?

     A. Biến thiên entropy.                                                    B. Biến thiên enthalpy.

     C. Biến thiên năng lượng tự do Gibbs.                          D. Năng lượng hoạt hóa.

Câu 11. Biến thiên năng lượng tự do Gibbs được tính theo biểu thức nào dưới đây?

     A. ΔG = TΔH – ΔS.            B. ΔG = ΔS – TΔH.            C. ΔG = ΔH – TΔS.            D. ΔG = TΔS – ΔH.

Câu 12. Một phản ứng hóa học ΔH < 0, ΔS > 0 và ΔG < 0. Phát biểu nào sau đây đúng?

     A. Phản ứng trên tự xảy ra ở điều kiện đã cho.

     B. Phản ứng trên là phản ứng thu nhiệt.

     C. Độ mất trật tự của hệ phản ứng giảm xuống.

     D. Phản ứng trên đạt trạng thái cân bằng.

Câu 13. Trường hợp nào sau đây có entropy lớn nhất?

     A. 01 mol C (s) ở 25℃.                                                  B. 01 mol CH₃Cl (l) ở 25℃.

     C. 01 mol C₂H₆ (g) ở 25℃.                                            D. 01 mol C₆H₆ (l) ở 25℃.

Câu 14. Một phản ứng thu nhiệt và không tự xảy ra ở một điều kiện xác định. Ở điều kiện đó, mệnh đề nào sau đây đúng?

     A. ΔS > 0.                           B. ΔH > 0.                           C. ΔG = 0.                           D. ΔS < 0.

Câu 15. Cho phản ứng hóa học sau: Cu (s) + ½ O₂ (g) → CuO (s). Biết rằng entropy chuẩn của các chất ở 298K như sau: (Cu,s) = 33,15 J/mol·K; (O₂,g) = 205,14 J/mol·K; (CuO,s) = 42,63 J/mol·K. Biến thiên entropy của phản ứng trên là

     A. 195,66 J/K.                     B. 93,09 J/K.                       C. -195,66 J/K.                   D. -93,09 J/K.

Câu 16. Một phản ứng hóa học có ΔH = 119 kJ và ΔS = 263 J/K. Ở nhiệt độ nào sau đây thì phản ứng trên tự xảy ra?

     A. 500K.                             B. 382K.                             C. 363K.                             D. 200K.

Câu 17. Cho phản ứng hóa học sau xảy ra ở 25℃: SnCl₄ (l) + 2H₂O (l) → SnO₂ (s) + 4HCl (g) có  = 133,0 kJ;  = 401,5 J/K. Biến thiên năng lượng tự do Gibbs () của phản ứng trên là

     A. -252,6 kJ.                       B. -13,4 kJ.                         C. 13,4 kJ.                           D. 252,6 kJ.

Câu 18. Cho phản ứng hóa học: CO₂ (g) → CO (g) + ½ O₂ và các dữ kiện:

Chất	H2O2 (l)	H2O (l)	O2 (g)
(J/mol·K)	109,6	69,9	205,1
(kJ/mol)	-187,8	-285,8	0

Biến thiên năng lượng tự do Gibbs chuẩn của phản ứng ở 25℃ là

     A. -37700 kJ.                      B. -342,6 kJ.                       C. -233,5 kJ.                       D. -157,9 kJ.

Câu 19. Hydrogen phản ứng với nitrogen tạo thành ammonia (NH₃) theo phương trình sau: 3H₂ (g) + N₂ (g) → 2NH₃ (g) có  = -92,38 kJ/mol;  = -198,2 J/mol·K. Biến thiên năng lượng tự do Gibbs của phản ứng trên ở 25℃ là

     A. 5897 kJ/mol.                   B. 297,8 kJ/mol.                  C. -33,32 kJ/mol.                D. -16,66 kJ/mol.

Câu 20. Dinitrogen tetraoxide (N₂O₄) phân hủy tạo thành nitrogen dioxide (NO₂). Cho biết  = 58,02 kJ/mol;  = 176,1 J/mol·K. Ở nhiệt độ nào sau đây thì phản ứng trên đạt trạng thái cân bằng?

     A. 329,5℃.                         B. 56,5℃.                           C. 25,0℃.                           D. 98,5℃.

Câu 21. Hydrochloric acid (HCl) phản ứng với  sodium hydroxide (NaOH) tạo thành sodium chloride (NaCl) và nước. Biết rằng  = 56,13 kJ/mol;  = 79,11 J/mol·K. Cho các phát biểu sau:

(1) Phản ứng trên là phản ứng tỏa nhiệt.

(2) Ở 20℃, phản ứng trên có = -79,31 kJ/mol.

(3) Phản ứng trên tự xảy ra ở 25℃.

Những phát biểu đúng là

     A. Cả (1), (2) và (3).                                                       B. Chỉ (1) và (3).

     C. Chỉ (1) và (2).                                                            D. Chỉ (1).

O2 Education gửi các thầy cô link download giáo án

Hoặc xem thêm giáo án hoá 10 cả năm, chuyên đề học tập và các loại kế hoạch tại

Tổng hợp giáo án và các chuyên đề học tập hoá học 10