18.17. Trong phòng thí nghiệm, hydrochloric acid đặc có thể được dùng để điều chế khí chlorine theo hai phản ứng sau:
16HCl(aq) + 2KMnO4 (s) → 2MnCl2(aq) + 2KCl(aq) + 8H2O(l) + 5Cl2(g) (1)
4HCl(aq) + MnO2(s) → MnCl2(aq) + 2H2O(l) + Cl2 (g) (2)
Cho bảng giá trị enthalpy tạo thành chuẩn (kJ mol-1) của các chất như dưới đây:
| HCl(aq) | KMnO4(s) | MnO2(s) | MnCl2(aq) | KCl(aq) | H2O(l) |
| -167 | -837 | -520 | -555 | -419 | -285 |
a) Hãy tính biến thiên enthalpy chuẩn của mỗi phản ứng.
b) Thực tế, không cần đun nóng, hai phản ứng trên vẫn diễn ra ở nhiệt độ phòng. Vậy phản ứng trên đã có thể thu nhiệt từ đâu?
Bài Làm:
a)
16HCl(aq) + 2KMnO4 (s) → 2MnCl2(aq) + 2KCl(aq) + 8H2O(l) + 5Cl2(g) (1)
$\Delta_{r}H_{298}^{o}$ =2$\Delta_{f}H_{298}^{o}$ (MnCl2(aq))+2$\Delta_{f}H_{298}^{o}$(KCl(aq))+ 8$\Delta_{f}H_{298}^{o}$(H2O(l)) + 5$\Delta_{f}H_{298}^{o}$ (Cl2(g) ) - 16.$\Delta_{f}H_{298}^{o}$(HCl(aq))- 2$\Delta_{f}H_{298}^{o}$(KMnO4 (s))
= 2.(-555)+ 2.(-419) + 8.(-285) + 5.0 - 16.(-167) - 2.(-837) = 118 (kJ)
4HCl(aq) + MnO2(s) → MnCl2(aq) + 2H2O(l) + Cl2 (g) (2)
$\Delta_{r}H_{298}^{o}$ =$\Delta_{f}H_{298}^{o}$ (MnCl2(aq))+ 2$\Delta_{f}H_{298}^{o}$(H2O(l)) + $\Delta_{f}H_{298}^{o}$ (Cl2(g) ) - 4.$\Delta_{f}H_{298}^{o}$(HCl(aq))- $\Delta_{f}H_{298}^{o}$(MnO2(s))
= -555) + 2.(-285) + 0 - 4.(-167) - (-520) = 63 (kJ)
b) Thực tế, không cần đun nóng, hai phản ứng trên vẫn diễn ra ở nhiệt độ phòng do các phản ứng này thu nhiệt từ môi trường.