(Originais Teachy 2023) - Soalan Sederhana daripada Kimia

Dalam sebuah makmal penyelidikan, sampel isotop radioaktif mempunyai jisim awal 80 g, dengan separuh hayat 1.2 hari. Selepas 3.6 hari, berapakah jumlah yang tinggal dalam mol isotop tersebut, mengetahui bahawa jisim molar isotop adalah 40 g/mol?

Apabila merancang reaksi sintesis ammonia (NH3) daripada nitrogen (N2) dan hidrogen (H2), adalah penting untuk memahami jumlah tenaga yang tepat akan digunakan atau dibebaskan semasa proses tersebut. Reaksi global diwakili oleh: N2(g) + 3H2(g) -> 2NH3(g). Enthalpi pembentukan piawai untuk sebatian yang terlibat adalah: N2(g) = 0 kJ/mol, H2(g) = 0 kJ/mol, NH3(g) = -46.2 kJ/mol. Menggunakan Hukum Hess, yang menyatakan bahawa perubahan entalpi dalam reaksi kimia adalah sama, tanpa mengira laluan yang diambil, asalkan bahan awal dan akhir adalah sama, kira perubahan entalpi untuk reaksi sintesis ammonia.

Pertimbangkan reaksi pembentukan air dari unsur-unsurnya, H2 dan O2, yang diwakili oleh persamaan 2H2(g) + O2(g) -> 2H2O(g); deltaH = -483,7 kJ/mol. Selain itu, diketahui bahwa energi bebas Gibbs untuk reaksi tersebut diberikan oleh persamaan deltaG = deltaH - T*deltaS, di mana T adalah suhu dalam Kelvin dan deltaS adalah perubahan entropi sistem. Entropi molar standar pembentukan H2O(g) adalah 188,7 J/(mol*K). Dengan mempertimbangkan bahwa nilai deltaS untuk reaksi ini adalah 2,1 J/(mol*K), hitunglah energi bebas Gibbs untuk reaksi pembentukan air pada 298 K dan tentukan apakah reaksi tersebut spontan pada suhu ini. Justifikasikan jawaban Anda dengan menunjukkan perhitungan dan menjelaskan konsep spontanitas dalam hal energi bebas Gibbs.