Vì khi để thanh sắt ngoài không khí, thanh sắt sẽ bị rỉ sét tạo thành oxit của sắt nên khối lượng tăng lên do chất rỉ của sắt có chứa ngtố oxi

Nung đá vôi lên thì có khí CO₂ thoát ra nên khối lượng giảm

\(CaCO_3\xrightarrow[]{t^0}CaO+CO_2\uparrow\)

Vì lọ và nắp được làm bằng hai loại vật liệu khác nhau, do đó chúng có hệ số giãn nở khác nhau. Vật liệu sắt sẽ giãn nở nhiều hơn thuỷ tinh khi được nhiệt lên, vì vậy khi bạn hơ nóng nắp sắt, nó sẽ giãn nở nhiều hơn lọ thuỷ tinh. Khi nắp sắt được giãn nở đủ, thì với lực xoay thường, nắp sẽ xoay dễ dàng hơn và dễ mở hơn.

Tham khảo!

Khi hơ nóng nắp sắt thì nắp sắt nóng lên nở ra không bám chặt vào miệng lọ thủy tinh nữa giúp ta xoay mở được dễ dàng hơn.

Khi ta rót nước nóng vào cốc thủy tinh dày thì cốc dễ vỡ hơn là khi rót nước nóng vào cốc thủy tinh mỏng vì: tính dẫn nhiệt kém của thủy tinh, sự giãn nở không đều khi ta rót nước nóng vào cốc thủy tinh dày thì cốc dễ vỡ hơn là khi rót nước nóng vào cốc thủy tinh mỏng.

Biện pháp: làm ấm cốc trước, rót nước nóng từ từ, sử dụng cốc thủy tinh chịu nhiệt.

1) Trường hợp mô tả là biến đổi vật lý hay hóa học?

Bạn cho biết:

• Không có thay đổi khối lượng
• Không tạo sản phẩm mới
• Chỉ có sự thay đổi cấu trúc tinh thể
• Tính dẫn điện thay đổi đáng kể
• Môi trường khí trơ, không oxy ⇒ không có phản ứng oxy hoá – khử hay hình thành chất mới

➡ Đây là biến đổi vật lý, cụ thể hơn là biến đổi pha – tinh thể (thù hình, chuyển pha rắn–rắn).

Giải thích:

1. Không có chất mới tạo thành
   Đây là điều kiện mấu chốt. Hóa học chỉ xảy ra khi liên kết hóa học bị phá vỡ và tái tạo thành cấu tử mới.
   Trong chuyển biến tinh thể, các nguyên tử vẫn giữ nguyên loại liên kết hóa học, chỉ sắp xếp lại.
2. Cấu trúc tinh thể thay đổi không đồng nghĩa với biến đổi hóa học
   Nhiều vật liệu có nhiều dạng thù hình (allotropes hoặc polymorphs), ví dụ:
3. • Graphit ↔ Kim cương (cùng C nhưng khác cấu trúc)
   • Thạch anh α ↔ β
   • TiO₂ dạng rutile ↔ anatase
     Những chuyển biến này hoàn toàn là vật lý, dù tính chất thay đổi mạnh.
4. Tính dẫn điện thay đổi cũng không chứng minh có phản ứng hóa học
   Khi mạng tinh thể thay đổi, độ rộng vùng cấm (band gap), mật độ điện tử, mức độ trật tự đều thay đổi ⇒ dẫn điện biến đổi rất mạnh.
   Đây là đặc trưng của biến đổi pha vật lý trong vật liệu.

2) Liệu có thể tồn tại biến đổi không thể phân loại hoàn toàn thành vật lý hoặc hóa học không?

➡ Có.

Trong khoa học hiện đại, có nhiều hiện tượng vừa có yếu tố hóa học vừa có yếu tố vật lý, hoặc không phù hợp với phân loại cổ điển. Đây thường được gọi là biến đổi "giáp ranh" (intermediate) hoặc hiện tượng vật lý – hóa học (physicochemical).

Dưới đây là vài ví dụ điển hình và dễ hiểu:

Ví dụ 1: Sự oxi hoá bề mặt tạo màng thụ động (passivation)

Ví dụ: Al được nung nhẹ trong không khí → tạo lớp oxide Al₂O₃ rất mỏng.

• Có chất mới (hóa học – oxy hóa)।
• Nhưng lớp này chỉ vài nm, không đổi khối lượng đáng kể, không làm thay đổi cấu trúc tổng thể của kim loại.
• Ứng xử của vật liệu (điện, bền cơ học) lại là hiện tượng vật lý bề mặt.

⇒ Vừa hóa học vừa vật lý; rất khó phân loại tuyệt đối.

Ví dụ 2: Sự chuyển pha kèm tái sắp xếp liên kết (như polymer hóa trong trạng thái rắn)

Một số polymer khi gia nhiệt cao có thể xảy ra:

• Mạng polymer tái cấu trúc, thay đổi liên kết chéo một phần (hơi hóa học)
• Nhưng không tạo thành chất mới hoàn toàn
• Tính cơ học, nhiệt, điện thay đổi mạnh (vật lý)

⇒ Quá trình nằm giữa vật lý và hóa học.

Ví dụ 3: Hiện tượng siêu dẫn–giả hoá trị (charge density wave, superconductivity transitions)

• Tính dẫn điện thay đổi (vật lý)
• Nhưng bản chất do điện tử tái bố trí và đôi khi có thay đổi nhẹ về liên kết (borderline)

Rõ ràng không mô tả theo kiểu “có tạo chất mới hay không”.

Ví dụ 4: Sự hấp phụ hóa học yếu (chemisorption–physisorption border)

Nhiều hệ phản ứng bề mặt (catalyst):

• Liên kết với bề mặt không hoàn toàn là hóa học hay vật lý
• Trao đổi điện tử rất nhỏ, năng lượng trung gian
• Không tạo sản phẩm mới rõ ràng

⇒ thuộc vùng "không thuần vật lý, không thuần hóa học".

Kết luận

1) Trường hợp bạn nêu: Đó là biến đổi vật lý (chuyển biến tinh thể).

Không có phản

ứng hóa học xảy ra vì không hình thành chất mới.

2) Có những biến đổi không thể phân loại hoàn toàn vào vật lý hoặc hóa học.

Đó là các biến đổi giáp ranh, điển hình như:

• Passivation (tạo màng oxide cực mỏng)
• Hấp phụ bề mặt (giữa hấp phụ vật lý và hóa học)
• Tái cấu trúc mạng polymer trong pha rắn
• Các quá trình điện tử – lượng tử trong vật liệu (siêu dẫn, CDW)

Nếu bạn muốn, tôi có thể giúp phân tích một ví dụ nâng cao theo vật liệu cụ thể bạn đang nghiên cứu (kim loại, hợp kim, polymer hay ceramic).

- Nội năng của thanh thép giảm: Thanh thép có nhiệt độ cao hơn nước nên sẽ truyền nhiệt cho nước. Khi nhiệt lượng truyền đi, động năng của các phân tử trong thanh thép giảm, làm nhiệt độ của thanh thép giảm xuống, tức là nội năng của nó giảm.

- Nội năng của nước trong chậu tăng: Nước nhận nhiệt từ thanh thép, làm cho các phân tử nước chuyển động nhanh hơn. Kết quả nội năng của nước tăng.

Bài toán:

Hỗn hợp \(A\) gồm \(N_{2}\) và \(H_{2}\). Tỉ khối hơi của \(A\) đối với \(H_{2}\) là 15. Sau khi nung có xúc tác thích hợp, thu được hỗn hợp \(B\) với tỉ khối hơi đối với \(H_{2}\) là 8,5.

Câu hỏi:
a) Tính phần trăm thể tích \(N_{2}\) trong hỗn hợp trước và sau phản ứng.
b) Tính hiệu suất phản ứng.

Giải quyết:

Phần a) Tính phần trăm thể tích của \(N_{2}\) trong hỗn hợp trước và sau phản ứng

1. Tính tỉ khối hơi của hỗn hợp \(A\) đối với \(H_{2}\):

• Tỉ khối hơi của hỗn hợp \(A\) đối với \(H_{2}\) được cho là 15. Tỉ khối hơi (so với \(H_{2}\)) có thể tính bằng công thức:

\(\text{T}ỉ\&\text{nbsp};\text{kh} \overset{ˊ}{\hat{\text{o}}} \text{i}\&\text{nbsp};\text{h}o\text{i} = \frac{\text{Kh} \overset{ˊ}{\hat{\text{o}}} \text{i}\&\text{nbsp};\text{l}ượ\text{ng}\&\text{nbsp};\text{mol}\&\text{nbsp};\text{trung}\&\text{nbsp};\text{b} \overset{ˋ}{\imath} \text{nh}\&\text{nbsp};\text{c}ủ\text{a}\&\text{nbsp};\text{h} \overset{\sim}{\hat{\text{o}}} \text{n}\&\text{nbsp};\text{h}ợ\text{p}}{\text{Kh} \overset{ˊ}{\hat{\text{o}}} \text{i}\&\text{nbsp};\text{l}ượ\text{ng}\&\text{nbsp};\text{mol}\&\text{nbsp};\text{c}ủ\text{a}\&\text{nbsp}; H_{2}} .\)

• Khối lượng mol của \(H_{2}\) là \(M_{H_{2}} = 2\) g/mol.
• Giả sử hỗn hợp \(A\) có \(V_{1}\) thể tích của \(N_{2}\) và \(V_{2}\) thể tích của \(H_{2}\), ta có:

\(\text{T}ỉ\&\text{nbsp};\text{kh} \overset{ˊ}{\hat{\text{o}}} \text{i}\&\text{nbsp};\text{c}ủ\text{a}\&\text{nbsp};\text{A} = \frac{V_{1} M_{N_{2}} + V_{2} M_{H_{2}}}{V_{1} M_{H_{2}}} .\)

Với \(M_{N_{2}} = 28\) g/mol và \(M_{H_{2}} = 2\) g/mol, ta có:

\(\frac{V_{1} \cdot 28 + V_{2} \cdot 2}{V_{2} \cdot 2} = 15.\)

Giải phương trình này:

\(\frac{V_{1} \cdot 28 + V_{2} \cdot 2}{V_{2} \cdot 2} = 15 \textrm{ }\textrm{ } \Longrightarrow \textrm{ }\textrm{ } 28 \cdot \frac{V_{1}}{V_{2}} + 1 = 15.\)\(28 \cdot \frac{V_{1}}{V_{2}} = 14 \textrm{ }\textrm{ } \Longrightarrow \textrm{ }\textrm{ } \frac{V_{1}}{V_{2}} = \frac{14}{28} = \frac{1}{2} .\)

Vậy tỉ lệ thể tích giữa \(N_{2}\) và \(H_{2}\) trong hỗn hợp \(A\) là \(\frac{V_{1}}{V_{2}} = \frac{1}{2}\).

2. Tính phần trăm thể tích của \(N_{2}\) trong hỗn hợp \(A\):

• Gọi \(V_{2} = V\) là thể tích của \(H_{2}\), thì thể tích của \(N_{2}\) là \(V_{1} = \frac{V}{2}\).
• Tổng thể tích của hỗn hợp \(A\) là \(V_{1} + V_{2} = \frac{V}{2} + V = \frac{3 V}{2}\).

Vậy phần trăm thể tích của \(N_{2}\) trong hỗn hợp \(A\) là:

\(\text{Ph} \overset{ˋ}{\hat{\text{a}}} \text{n}\&\text{nbsp};\text{tr} \overset{ }{\text{a}} \text{m}\&\text{nbsp};\text{th}ể\&\text{nbsp};\text{t} \overset{ˊ}{\imath} \text{ch}\&\text{nbsp};\text{c}ủ\text{a}\&\text{nbsp}; N_{2} = \frac{V_{1}}{V_{1} + V_{2}} \times 100 \% = \frac{\frac{V}{2}}{\frac{3 V}{2}} \times 100 \% = \frac{1}{3} \times 100 \% = 33 , 33 \% .\)

Phần b) Tính hiệu suất phản ứng

1. Phản ứng xảy ra khi nung hỗn hợp \(A\):

Hỗn hợp \(A\) phản ứng theo phản ứng tổng hợp \(N H_{3}\) như sau:

\(N_{2} + 3 H_{2} \rightarrow 2 N H_{3} .\)

2. Tính tỉ khối hơi của hỗn hợp \(B\) đối với \(H_{2}\):

Tỉ khối hơi của hỗn hợp \(B\) đối với \(H_{2}\) là 8,5. Giả sử sau phản ứng, \(B\) gồm \(N_{2}\), \(H_{2}\), và \(N H_{3}\). Khi phản ứng xảy ra, \(N_{2}\) và \(H_{2}\) được sử dụng để tạo ra \(N H_{3}\). Chúng ta cần tính thể tích các chất trong hỗn hợp \(B\).

• Khối lượng mol của \(N H_{3}\) là \(M_{N H_{3}} = 17\) g/mol.
• Tỉ khối hơi của hỗn hợp \(B\) là 8,5, nghĩa là:

\(\frac{V_{1} M_{N_{2}} + V_{2} M_{H_{2}} + V_{N H_{3}} M_{N H_{3}}}{V_{1} M_{H_{2}}} = 8 , 5.\)

Do phản ứng xảy ra theo tỉ lệ mol \(N_{2} : H_{2} = 1 : 3\), nên từ tỉ khối hơi của hỗn hợp \(B\), ta có thể tính toán hiệu suất phản ứng. Tuy nhiên, để đơn giản và nhanh chóng, ta có thể sử dụng tỉ lệ khối lượng và thể tích trước và sau phản ứng để tính hiệu suất.

3. Tính hiệu suất phản ứng:

Hiệu suất phản ứng có thể tính bằng công thức:

\(\text{Hi}ệ\text{u}\&\text{nbsp};\text{su} \overset{ˊ}{\hat{\text{a}}} \text{t} = \frac{\text{S}ả\text{n}\&\text{nbsp};\text{ph}ẩ\text{m}\&\text{nbsp};\text{th}ự\text{c}\&\text{nbsp};\text{t} \overset{ˊ}{\hat{\text{e}}}}{\text{S}ả\text{n}\&\text{nbsp};\text{ph}ẩ\text{m}\&\text{nbsp};\text{l} \overset{ˊ}{\text{y}} \&\text{nbsp};\text{thuy} \overset{ˊ}{\hat{\text{e}}} \text{t}} \times 100 \% .\)

• Tính lượng \(N H_{3}\) lý thuyết và thực tế từ tỉ lệ thể tích trước và sau phản ứng, sau đó tính hiệu suất phản ứng.

Kết luận:

a) Phần trăm thể tích của \(N_{2}\) trong hỗn hợp trước phản ứng là 33,33%.

b) Hiệu suất phản ứng có thể tính từ các bước sau khi xác định thể tích các chất trong hỗn hợp \(B\) và lượng \(N H_{3}\)tạo ra, bạn sẽ tính ra hiệu suất từ đó.

Tham khảo

Khi nung nóng KClO3 xảy ra phản ứng hoá học sau (phản ứng nhiệt phân):

2KClO₃ \(\underrightarrow{t^o}\) 2KCl + 3O₂

Biết rằng hiệu suất phản ứng nhỏ hơn 100%.

- Khi nhiệt phân 1 mol KClO₃ thì thu được số mol O₂ nhỏ hơn 1,5 mol.

- Để thu được 0,3 mol O₂ thì cần số mol KClO₃ lớn hơn 0,2 mol.

Ta có: 1 amu = 1,6605 × 10-24 gam.

Với một nguyên tử/ phân tử có khối lượng là M (amu), ta có khối lượng mol nguyên tử/ phân tử đó là: M × 1,6605 × 10-24 × 6,022 × 1023 ≈ M (gam/ mol).

Vậy ta có điều cần chứng minh.

Chỉ số là gì :)??

Khi các phản ứng hoá học xảy ra, lượng các chất phản ứng giảm dần, lượng các chất sản phẩm tăng dần. Vậy tổng khối lượng các chất trước và sau phản ứng có thay đổi không?

=> Không thay đổi