Đề bài

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:

Chất	\({\Delta _f}H_{298}^0\) (kJ/mol)	C (J/g.K)	Chất	\({\Delta _f}H_{298}^0\) (kJ/mol)	C (J/g.K)
Al	0		Al2O3	-16,37	0,84
Fe2O3	-5,14		Fe	0	0,67

          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 của GV Loigiaihay.com

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

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

Giả sử dùng 1 mol Fe₂O₃ và 2 mol Al => sản phẩm có 1 mol Al₂O₃ và 2 mol 

Ta có công thức tính nhiệt lượng:

Q = mcΔT = (m_Al2O3.C_Al2O3 + m_Fe.C_Fe).ΔT 

=> 11,23.1000.50% = (102.1.0,84 + 2.56.0,67).ΔT 

=> 5615 = 160,72.ΔT 

=> ΔT ≈ 35 K 

=> Nhiệt độ trong lò là (25+273) + 35 = 333 K