1.1. Isosorbide được sử dụng làm chất giữ ẩm và thuốc lợi tiểu thẩm thấu (để điều trị

Câu hỏi số 970636:

Vận dụng

1.1. Isosorbide được sử dụng làm chất giữ ẩm và thuốc lợi tiểu thẩm thấu (để điều trị bệnh não úng thủy), đồng thời có vai trò trong điều trị cắt cơn glocom cấp tính. Ở nhiệt độ 150°C, quá trinh diều chế và sự thay đổi nồng độ của isosorbide cùng các chất liên quan theo thời gian được thể hiện ở sơ đồ dưới đây. Sau 15 giờ, nồng độ isosorbide gần như không đổi.

Đồ thị biểu diễn nồng độ các chất sorbitol, 1,4-anhydrosorbitol, isosorbide và sản phẩm khác được biểu diễn theo đồ thị sau:

a) Xác định các đường biểu diễn nồng độ các chất sorbitol, 1,4-anhydrosorbitol tương ứng với

đường (a), (b), (c) hay (d) và giải thích.

b) Biết rằng tại thời điểm 15 giờ, nồng độ của isosorbide lớn hơn nồng độ của sản phẩm khác. Tính tốc độ trung bình của quá trình điều chế isosorbide trong 3 giờ đầu (tính theo sản phẩm).

1.2. Hexogen (còn được gọi là RDX, cyclotrimethylenetrinitramine, cyclonite, T₄) là một loại thuốc nổ được sử dụng rộng rãi trong quân sự và ngành công nghiệp ứng dụng. Khi nổ hexogen đồng thời phân huỷ theo 2 sơ đồ sau:

C₃H₆N₆O₆(s)→ 3CO(g) + 3H₂O(g) + 3N₂(g) (1)

C₃H₆N₆O₆(s)→ 3CO₂(g) + 3H₂(g) + 3N₂(g) (2)

Biết:

Nhiệt tỏa ra khi phân hủy hoàn toàn 1 mol C₃H₆NO(s) theo phản ứng (1): 1123,9 kJ;

Nhiệt tỏa ra khi phân hủy hoàn toàn 1 mol C₃H₆NO(s) theo phản ứng (2): 1247,5 kJ;

(s) trạng thái rắn; (g) trạng thái khí.

Khi cho nổ hoàn toàn 1,776 kg thuốc nổ RDX tỏa ra 9238,4 kJ. Tính phần trăm RDX phân hủy theo sơ đồ (1).

1.3. Trong công nghiệp, copper(II) sulfate pentahydrate (CuSO₄.5H₂O) được sản xuất từ đồng phế liệu theo hai giai đoạn:

Giai đoạn 1: Ngâm đồng phế liệu trong dung dịch sulfuric acid loãng và sục khí oxygen liên tục để tạo dung dịch copper(II) sulfate:

Cu + O₂ + H₂SO₄ ⟶ CuSO₄ + H₂O (*)

Giai đoạn 2: Kết tinh CuSO₄.5H₂O từ dung dịch thu được sau phản ứng. Thực tế người ta không sản xuất CuSO₄ theo sơ đồ:

Cu + H₂SO₄(đặc) ⟶ CuSO₄ + SO₂ + H₂O (**)

a) Lập phương trình hóa học của phản ứng (*) và (**).

b) Giải thích vì sao trong công nghiệp người ta ưu tiên sử dụng phương pháp ngâm đồng phế liệu trong dung dịch sulfuric acid loãng và sục khí oxygen liên tục để tạo dung dịch copper(II) sulfate.

c) Một ao nuôi thuỷ sản có diện tích bề mặt nước là 2000 m², độ sâu trung bình của nước trong ao là 1,3 m đang bị tảo xanh. Để xử lí tảo xanh có trong ao, người dân cho copper(II) sulfate pentahydrate vào ao trong 3 ngày, mỗi ngày một lần, mỗi lần là 0,25 gam cho 1 m³ nước trong ao. Tính tổng khối lượng copper(II) sulfate pentahydrate người dân cần sử dụng cho ao nuôi thủy sản ở trên.

d) Một nhóm nghiên cứu khảo sát sự nhiệt phân của muối copper(II) sulfate pentahydrate (CuSO₄.5H₂O) bằng phương pháp phân tích nhiệt trọng lượng (TGA). Mẫu CuSO₄.5H₂O được đun nóng từ nhiệt độ phòng đến 400C. Trong quá trình nung, trên đồ thị TGA xuất hiện các giai đoạn giảm khối lượng tương ứng với sự tạo thành các chất rắn trung gian khác nhau, ki hiệu lần lượt là A, B và C. Dựa vào đồ thị TGA, hãy lập luận để xác định công thức của các chất A, B và C. Chú ý phần trăm khối lượng giảm chất rắn đều so với khối lượng CuSO₄.5H₂O ban đầu.

Quảng cáo

Xem lời giải

Câu hỏi:970636

Phương pháp giải

1.1

- Phân tích đồ thị nồng độ - thời gian: Chất phản ứng có nồng độ giảm dần theo thời gian; sản phẩm trung gian có nồng độ tăng rồi giảm; sản phẩm cuối cùng có nồng độ tăng dần.

- Dựa vào dữ kiện đề bài về nồng độ tại thời điểm 15 giờ để phân biệt các sản phẩm cuối.

- Công thức tính tốc độ trung bình của phản ứng theo sản phẩm: $\bar{v} = \dfrac{\Delta C}{\Delta t} = \dfrac{C_2 - C_1}{t_2 - t_1}$.

1.2

C₃H₆N₆O₆(s)→ 3CO(g) + 3H₂O(g) + 3N₂(g) (1) ∆H(1) = -1123,9 kJ/mol

a (mol)

C₃H₆N₆O₆(s)→ 3CO₂(g) + 3H₂(g) + 3N₂(g) (2) ∆H(2) = -1247,5 kJ/mol

b (mol)

Ta có hệ phương trình:

$\left. \left\{ \begin{array}{l} {\sum{m_{RDX} = 222a + 222b = 1,776.10^{3}}} \\ {\sum{Q = 1123,9.a + 1247,5.b = 9238,4}} \end{array} \right.\Rightarrow\left\{ \begin{array}{l} a \\ b \end{array} \right.\Rightarrow\% RDX(1) \right.$

1.3

a) Sử dụng phương pháp thăng bằng electron hoặc quan sát để cân bằng các phương trình phản ứng oxi hóa - khử.

b) Đánh giá hiệu quả kinh tế (lượng acid tiêu tốn), mức độ an toàn và tác động môi trường (khí thải độc hại) để giải thích sự lựa chọn quy trình công nghiệp.

c) Tính thể tích nước ao (V.S.h), sau đó tính tổng lượng hóa chất dựa trên định mức và số ngày sử dụng.

d) Độ giảm khối lượng bằng khối lượng H₂O bị tách ra khỏi muối ngậm nước.

Giải chi tiết

1.1

a) Xác định các đường biểu diễn:

- Đường (d) là sorbitol: Đây là chất phản ứng ban đầu, nồng độ giảm dần từ giá trị cực đại (0,10 mol.kg$^{-1}$) về 0 theo thời gian.

- Đường (c) là 1,4-anhydrosorbitol: Đây là sản phẩm trung gian trong chuỗi phản ứng (1) và (2). Nồng độ của nó tăng lên trong giai đoạn đầu và sau đó giảm dần do bị chuyển hóa thành isosorbide.

- Đường (a) và (b) là các sản phẩm cuối (isosorbide và sản phẩm khác). Theo đề bài, tại 15 giờ, nồng độ isosorbide lớn hơn sản phẩm khác, mà trên đồ thị tại t = 15h, đường (a) nằm trên đường (b). Vậy (a) là isosorbide và (b) là sản phẩm khác.

b) Tốc độ trung bình của quá trình điều chế isosorbide trong 3 giờ đầu là:

$$\bar{v} = \dfrac{C_2 - C_1}{t_2 - t_1} = \dfrac{0,042 - 0}{3 - 0} = 0,014 \text{ (mol.kg}^{-1}\text{.h}^{-1}\text{)}$$

1.2

C₃H₆N₆O₆(s)→ 3CO(g) + 3H₂O(g) + 3N₂(g) (1) ∆H(1) = -1123,9 kJ/mol

a (mol)

C₃H₆N₆O₆(s)→ 3CO₂(g) + 3H₂(g) + 3N₂(g) (2) ∆H(2) = -1247,5 kJ/mol

b (mol)

Ta có hệ phương trình:

$\left. \left\{ \begin{array}{l} {\sum{m_{RDX} = 222a + 222b = 1,776.10^{3}}} \\ {\sum{Q = 1123,9.a + 1247,5.b = 9238,4}} \end{array} \right.\Rightarrow\left\{ \begin{array}{l} {a = 6} \\ {b = 2} \end{array} \right.\Rightarrow\% RDX(1) = \dfrac{6}{6 + 2}.100\% = 75\% \right.$

1.3

a) Phương trình hoá học ở giai đoạn 1, 2:

2Cu + O₂ + 2H₂SO₄ ⟶ 2CuSO₄ + 2H₂O (*)

Cu + 2H₂SO₄(đặc) ⟶ CuSO₄ + SO₂ + 2H₂O (**)

b) Trong công nghiệp, phương pháp (1) được ưu tiên vì:

- Tiết kiệm nguyên liệu: Ở phản ứng (*), 1 mol Cu chỉ cần 1 mol H₂SO₄. Ở phản ứng (··), 1 mol Cu cần tới 2 mol H₂SO₄ (do một phần sulfur bị khử thành SO₂).

- Bảo vệ môi trường: Phản ứng (·) không sinh ra khí thải độc hại. Phản ứng (··) sinh ra khí SO₂ (sulfur dioxide) là khí độc, gây ô nhiễm không khí và là nguyên nhân gây mưa acid.

- An toàn và chi phí: Sử dụng H₂SO₄ loãng an toàn hơn, ít gây ăn mòn thiết bị và rẻ tiền hơn so với H₂SO₄ đặc.

c) - Thể tích nước trong ao là: $V = 2000 \cdot 1,3 = 2600$ ($m^3$).

- Khối lượng CuSO₄.5H₂O cần dùng cho toàn bộ ao trong 3 ngày là:

2600.0,25.3 = 1950 (g) = 1,95 (kg)

d) Độ giảm khối lượng bằng khối lượng H₂O bị tách ra khỏi muối ngậm nước.

Chất A: Độ giảm khối lượng 14,4%

⟹ $\Delta M = 14,4\%.M_{CuSO_{4}.5H_{2}O} = 36(amu)$

Số phân tử H₂O bị tách: $\dfrac{36}{18} = 2$

⟹ Công thức chất A: CuSO₄.3H₂O

Chất B: Tổng độ giảm khối lượng 14,4%x2 = 28,8% so với CuSO₄.5H₂O

⟹ $\Delta M = (14,4\% + 14,4\%).M_{CuSO_{4}.5H_{2}O} = 72(amu)$

Số phân tử H₂O bị tách: $\dfrac{72}{18} = 4$

⟹ Công thức chất B: CuSO₄.H₂O

Chất C: Tổng độ giảm khối lượng 14,4%x2 + 7,2% = 36% so với CuSO₄.5H₂O

⟹ $\Delta M = 36\%.M_{CuSO_{4}.5H_{2}O} = 90(amu)$

Số phân tử H₂O bị tách: $\dfrac{90}{18} = 5$

⟹ Công thức chất C: CuSO₄

Tham Gia Group Dành Cho Học Sinh Lớp 9 - Ôn Thi Vào Lớp 10

Câu hỏi trước Câu tiếp theo

>> Học trực tuyến lớp 9 và Lộ trình UP10 trên Tuyensinh247.com . Học online tại nhà cũng giáo viên giỏi từ trường TOP đầu cả nước. Lộ trình học tập 3 giai đoạn: Học nền tảng lớp 9, Ôn thi vào lớp 10, Luyện Đề. Bứt phá điểm lớp 9, thi vào lớp 10 kết quả cao. Hoàn trả học phí nếu học không hiệu quả. Phụ huynh và học sinh tham khảo chi tiết khoá học tại: Link