Một nhóm học sinh tiến hành thí nghiệm để tìm hiểu về biến thiên enthalpy của quá trình hòa tan NaOH, NH4NO3 theo các bước sau:
• Bước 1: Cân chính xác khoảng 4,0 gam NaOH và cho vào cốc cách nhiệt chứa 100,0 mL nước (khối lượng riêng của nước bằng 1,0 gam/mL) ở nhiệt độ ban đầu ổn định là t1°C.
• Bước 2: Khuấy đều và theo dõi sự thay đổi nhiệt độ trong quá trình hòa tan. Sau khi chất rắn tan hết và nhiệt độ dung dịch ổn định trong 30 giây thì ghi lại giá trị t2°C. Đổ dung dịch vào bình chứa, tráng rửa cốc.
Lặp lại bước 1 và bước 2, thay NaOH bằng NH4NO3. Kết quả thí nghiệm được trình bày trong bảng sau:
Chất….. Khối lượng, gam…. t1°C…. t2°C
NaOH…………. 4,052……… 25,0…… 39,0
NH4NO3……… 4,071……… 25,1……. 19,1
Coi lượng nhiệt (Q, theo J) kèm theo quá trình hòa tan chất rắn vào nước được tính gần đúng theo công thức: Q = 4,184 × m × |t2 – t1|, trong đó m là khối lượng dung dịch (theo gam).
a) Từ kết quả thí nghiệm, nhóm học sinh kết luận được: “khi hòa tan NaOH hoặc NH4NO3 thì khối lượng chất tan tỉ lệ thuận với lượng nhiệt tỏa ra”.
b) Quá trình hòa tan các hợp chất ion trong nước đều thu nhiệt do cần cung cấp năng lượng để phá vỡ liên kết trong thể ion.
c) Trong bước 2, kết quả phải ghi ở thời điểm được hướng dẫn vì nếu ghi sau thời điểm đó, kết quả có thể không chính xác do xảy ra sự trao đổi nhiệt của hệ với môi trường.
d) Giá trị Q ứng với quá trình hòa tan NH4NO3 trong thí nghiệm trên là 2612,6 J. (Các bước tính trung gian không làm tròn, làm tròn kết quả cuối cùng đến hàng phần mười).
Câu trả lời tốt nhất
(a) Sai, hòa tan NaOH thì tỏa nhiệt, hòa tan NH4NO3 thì thu nhiệt, vì vậy khối lượng chất tan tỉ lệ thuận với lượng nhiệt tỏa ra (với NaOH) hoặc nhiệt thu vào (với NH4NO3.
(b) Sai, quá trình hòa tan hợp chất ion gồm 2 giai đoạn:
+ Phá vỡ tinh thể ion: Quá trình này thu nhiệt.
+ Hydrate hóa các ion: Quá trình này tỏa nhiệt.
Tùy tương quan năng lượng của 2 quá trình trên nên khi hòa tan hợp chất ion có thể tỏa nhiệt hoặc thu nhiệt.
(c) Đúng, cần ghi nhiệt độ đúng thời điểm, ghi quá sớm thì nhiệt độ trong dung dịch chưa đồng đều (nóng lạnh cục bộ), ghi qua muộn thì nhiệt độ dung dịch có xu hướng dịch chuyển về nhiệt độ phòng (nguội đi hoặc nóng lên do tỏa nhiệt hoặc thu nhiệt).
(d) Đúng
Với m = 100.1 + 4,071 = 104,071 thì:
Q(NH4NO3) = 4,184 × m × |t2 – t1| = 2612,6 J
