Vận dụng 17.13 trang 45, 46, 47 SBT Hóa 10 - Kết nối tri thức: Cho phản ứng nhiệt nhôm sau: 2Al(s) + Fe2O3(s) → Al2O3(s) + 2Fe(s) Biết nhiệt tạo thành...

Cho phản ứng nhiệt nhôm sau:

2Al(s) + Fe₂O₃(s) → Al₂O₃(s) + 2Fe(s)

Biết nhiệt tạo thành, nhiệt dung của các chất (nhiệt lượng cần cung cấp để 1 kg chất đó tăng lên 1 độ) được cho trong bảng sau:

Giả thiết phản ứng xảy ra vừa đủ, hiệu suất 100%, nhiệt độ ban đầu là 25 °C, nhiệt lượng toả ra bị thất thoát ra ngoài môi trường là 50%. Tính nhiệt độ đạt được trong lò phản ứng nhiệt nhôm.

Phương pháp giải :

- Tính biến thiên enthalpy của phản ứng: \({\Delta _r}H_{298}^0 = \sum {{\Delta _r}H_{298}^0(sp)} - \sum {{\Delta _r}H_{298}^0(cd)} \)

Trong đó: \(\sum {{\Delta _r}H_{298}^0(sp)} \) và \(\sum {{\Delta _r}H_{298}^0(cd)} \) là tổng enthalpy tạo thành ở điều kiện chuẩn của sản phẩm và chất đầu của phản ứng

- Tính nhiệt dung của sản phẩm

- Tính nhiệt độ tăng lên -> Nhiệt độ đạt được

Lời giải chi tiết:

- Có \({\Delta _r}H_{298}^0 = {\Delta _f}H_{298}^0(A{l_2}{O_3}) + 2.{\Delta _f}H_{298}^0(Fe) - 2.{\Delta _f}H_{298}^0(Al) - {\Delta _f}H_{298}^0(F{e_2}{O_3})\)

-> \({\Delta _r}H_{298}^0 = ( - 16,37) + 2.0 - 2.0 - ( - 5,14) = - 11,23kJ\)

- Nhiệt dung của sản phẩm là: C = 0,84 + 0,67.2 = 2,18 J/g.K

- Nhiệt độ tăng lên của phản ứng là: \(\Delta T = \frac{{11,{{23.10}^3}.50\% }}{{2,18}} = 2575,69(K)\)K

-> Nhiệt độ đạt được sau phản ứng = 25 + 273 + 2575,69 = 2873,69 K