Một gói làm nóng thức ăn (FRH) được sử dụng trong quân đội chứa 8 gam hỗn hợp (Mg 90%, Fe 4%, NaCl 6% về khối lượng), khi tiếp xúc với nước sẽ xảy ra phản ứng Mg(s) + 2H2O(l) → Mg(OH)2(s) + 2H2(g). Phản ứng này tỏa ra nhiều nhiệt và làm nóng phần thức ăn đi kèm.
a) Cho biết vai trò của các thành phần và viết các quá trình oxi hóa – khử xảy ra khi sử dụng gói FRH.
b) Nếu sử dụng gói FRH trên để làm nóng nước từ 25°C lên 100°C, thì lượng nước tối đa (theo mL) được làm nóng là bao nhiêu? (Làm tròn kết quả đến hàng đơn vị).
Cho biết:
– Ethalpy tạo thành chuẩn (kJ/mol) của Mg(OH)2(s) và H2O(l) lần lượt là –928,4 và –285,8.
– Nhiệt dung riêng của nước, C = 4,2 J/g/°C; Khối lượng riêng của nước là D = 1 g/cm³.
– Phần nước được làm nóng chỉ nhận được tối đa 50% lượng nhiệt tỏa ra.
– Lượng nhiệt mà nước nhận được để thay đổi Δt (°C) được tính theo công thức: Q = m.C.Δt
Câu trả lời tốt nhất
(a) Vai trò các thành phần:
+ NaCl: khi tan trong nước tạo môi trường điện li, thúc đẩy quá trình ăn mòn điện hóa.
+ Mg và Fe: cặp điện cực của quá trình ăn mòn điện hóa, trong đó Mg là cực âm, Fe là cực dương.
Các quá trình oxi hóa – khử:
+ Tại anode: Mg —> Mg2+ + 2e
+ Tại cathode: 2H2O + 2e —> H2 + 2OH-
(b)
= -928,4 – 2(-285,8) = -356,8 kJ
nMg = 8.90%/24 = 0,3 —> Nhiệt lượng tỏa ra = 0,3.356,8 = 107,04 kJ = 107040 J
Lượng nước tối đa được đun sôi là x mL (nặng x gam)
Q = x.4,2.(100 – 25) = 107040.50%
—> x = 170 mL