Gói làm nóng thức ăn (FRH: Flameless Ration Heater) được phát minh nhằm hâm nóng các bữa ăn

Sách bài tập Hóa học 12 Cánh diều Bài 18: Nguyên tố nhóm IIA

Bài 18.13 trang 62 Sách bài tập Hóa học 12: Gói làm nóng thức ăn (FRH: Flameless Ration Heater) được phát minh nhằm hâm nóng các bữa ăn tiện lợi cho người lính trên chiến trường. Một số gói lẩu tự sôi cũng sử dụng công nghệ này. FRH có thành phần chính gồm bột kim loại Mg trộn với một lượng nhỏ bột Fe và NaCl. Khi sử dụng, chỉ cần cho khoảng 30 mL nước vào hỗn hợp FRH, hỗn hợp này phản ứng mãnh liệt theo phương trình Mg + 2H₂O → Mg(OH)₂ + H₂ và tỏa rất nhiều nhiệt, đủ để làm nóng thức ăn nhanh chóng.

a) Một gói FRH chứa khoảng 8 gam hỗn hợp (Mg 90%, Fe 4% và NaCl 4% về khối lượng) có thể tỏa ra tối đa bao nhiêu nhiệt để làm nóng? Biết rằng enthalpy tạo thành chuẩn (${\text{Δ}}_{\text{f}}{\text{H}}_{\text{298}}^{\text{0}}$) của Mg(OH)₂ (s) và H₂O (l) lần lượt là -928,4 kJ mol^-1 và-285,8 kJ mol^-1. Gói FRH trên có đủ làm nóng 300 g súp từ 30 ^oC lên 100 ^oC hay không? Biết nhiệt dung của súp khoảng 4,2 J g^-1 C^-1, giả sử gói súp chỉ nhận được 50% lượng nhiệt tối đa tỏa ra, phần nhiệt còn lại làm nóng các vật dụng khác và thất thoát vào môi trường.

b) Magnesium phản ứng chậm với nước ở nhiệt độ thường, giải thích vì sao magnesium trong gói FRH lại có thể phản ứng nhanh chóng với nước.

c) Vì sao người ta chỉ dùng khoảng 30 mL nước mà ko dùng lượng nước nhiều hơn?

Lời giải:

a) Mg (s) + 2H₂O (l) → Mg(OH)₂ (s) + H₂ (g)                                   (1)

${\text{Δ}}_{\text{r}}{\text{H}}_{\text{298}}^{\text{0}}=-928,4-\left(-285,8\right)=-642,6kJ$

n_Mg= $\frac{8.\frac{90}{100}}{24}$= 0,3 mol → Q _tỏa= 0,3.642,6 = 192,78 kJ

Để làm nóng 300 g súp từ 30 ^oC lên 100 ^oC:

${\mathrm{Q}}_{\mathrm{thu}}=\frac{300.\left(100-30\right).4,2}{1000}=88,2\mathrm{kJ}$

Vì thất thoát nhiệt 50% nên thực tế Q _cần = 88,2.2= 176,4 kJ

So sánh Q  _tỏa  > Q _cần nên gói FRH trên đủ làm nóng 300 g súp từ 30 ^oC lên 100 ^oC.

b) Magnesium phản ứng chậm với nước ở nhiệt độ thường do các bọt khí hydrogen bám trên bề mặt magnesium ngăn cản magnesium tiếp xúc với nước. Trong gói FRH, magnesium lại có thể phản ứng nhanh chóng với nước do có mặt Fe tạo thành pin Galvani (trong dung dịch chất điện li NaCl). Khi đó, hydrogen thoát ra trên bề mặt Fe nên diện tích tiếp xúc của Mg với nước tăng lên.

c) Nếu dùng lượng nước nhiều hơn 30 mL thì nhiệt tỏa ra cần cung cấp cho lượng nước dư nóng lên nên nhiệt độ của đồ ăn giảm đi, giảm hiệu quả đun nóng của gọi FRH.

Lời giải SBT Hóa 12 Bài 18: Nguyên tố nhóm IIA hay khác:

• Bài 18.1 trang 58 Sách bài tập Hóa học 12: Nguyên tố nhóm IIA được tìm thấy trong tự nhiên dưới dạng nào? ....

• Bài 18.2 trang 58 Sách bài tập Hóa học 12: Những phát biểu nào sau đây là đúng? (a) Số oxi hóa của các nguyên tố kim loại ....

• Bài 18.3 trang 59 Sách bài tập Hóa học 12: Dãy các kim loại nào sau đây tác dụng nhanh với nước ở điều kiện thường? ....

• Bài 18.4 trang 59 Sách bài tập Hóa học 12: Barium phản ứng với nước dễ dàng hơn so với magnesium ở điều kiện thường ....

• Bài 18.5 trang 59 Sách bài tập Hóa học 12: Thực hiện phản ứng giữa các dung dịch sau:(a) Potasium carbonate và calcium hydroxide ....

• Bài 18.6 trang 59 Sách bài tập Hóa học 12: Những phát biểu nào sau đây về ứng dụng của một số hợp chất của calcium là đúng? ....

• Bài 18.7 trang 60 Sách bài tập Hóa học 12: Tìm hiểu và cho biết vai trò của calcium đối với cơ thể người và các vấn đề sức khỏe ....

• Bài 18.8 trang 60 Sách bài tập Hóa học 12: Một học sinh thực hiện các thí nghiệm để nhận biết hai dung dịch chất X và chất Y ....

• Bài 18.9 trang 60 Sách bài tập Hóa học 12: Nhiệt độ phân hủy thành oxide của các muối carbonate của kim loại nhóm IIA giảm dần theo dãy ....

• Bài 18.10 trang 60 Sách bài tập Hóa học 12: Xét các phản ứng phân hủy sau: CaCO₃ (s)⇌ CaO (s) + CO₂ (g) ....

• Bài 18.11 trang 61 Sách bài tập Hóa học 12: Beryllium carbonate (BeCO3) khan là chất bột màu trắng, dễ phân hủy ngay trong điều kiện thường ....

• Bài 18.12 trang 61 Sách bài tập Hóa học 12: a) Barium nitrate là hợp chất cộng hóa trị hay hợp chất ion, là chất dễ tan hay ít tan trong nước? ....

Xem thêm các bài giải sách bài tập Hóa học lớp 12 Cánh diều hay, chi tiết khác:

• SBT Hóa 12 Bài 17: Nguyên tố nhóm IA

• SBT Hóa 12 Bài 19: Nước cứng và làm mềm nước cứng

• SBT Hóa 12 Bài 20: Sơ lược về kim lại chuyển tiếp dãy thứ nhất

• SBT Hóa 12 Bài 21: Sơ lược về phức chất

• SBT Hóa 12 Bài 22: Sơ lược về sự hình thành phức chất của ion kim loại chuyển tiếp trong dung dịch

Xem thêm các tài liệu học tốt lớp 12 hay khác:

• Giải sgk Hóa học 12 Cánh diều
• Giải Chuyên đề học tập Hóa 12 Cánh diều
• Giải SBT Hóa học 12 Cánh diều
• Giải lớp 12 Cánh diều (các môn học)
• Giải lớp 12 Kết nối tri thức (các môn học)
• Giải lớp 12 Chân trời sáng tạo (các môn học)

---