Bài giảng Hoá học đại cương chương 3 Cân bằng hóa học, cung cấp cho người học những kiến thức như: Khái niệm cân bằng hóa học; Sự chuyển dịch cân bằng - các yếu tố ảnh hưởng; Cách tính hằng số cân bằng hóa học. Mời các bạn cùng tham khảo!
Trang 1CHƯƠNG III CÂN BẰNG HÓA HỌC
§1 Khái niệm cân bằng hóa học
§2 Sự chuyển dịch cân bằng - các yếu tố ảnh
hưởng
§3 Cách tính hằng số cân bằng hóa học
Trang 2§1 KHÁI NIỆM VỀ CÂN BẰNG HÓA HỌC
I Phản ứng thuận nghịch và cân bằng hoá học
1 Phản ứng 1 chiều là phản
ứng hóa học xảy ra cho đến
khi chỉ còn lại một lượng
không đáng kể chất phản ứng
Khi viết phương trình phản
ứng ta chỉ dùng dấu mũi tên
một chiều thay cho dấu
bằng
VD:
NaOH + H2SO4 → Na2SO4 +H2O
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2
Trang 32 Phản ứng thuận nghịch (phản ứng 2 chiều) là phản ứng
mà ở trong cùng một điều kiện phản ứng có thể xảy ra theo hai chiều ngược nhau Khi viết phương trình phản ứng ta phải dùng 2 mũi tên ngược chiều thay cho dấu bằng
I Phản ứng thuận nghịch và cân bằng hoá học
3
Trang 43 Trạng thái cân bằng hóa học
Tất cả các phản ứng thuận nghịch đều diễn ra không đến cùng mà chỉ diễn ra cho đến khi đạt được trạng thái cân bằng hóa học
Ở trạng thái cân bằng hóa học, hàm lượng các chất phản ứng cũng như hàm lượng sản phẩm tồn tại không đổi
Cân bằng này là cân bằng động vì phản ứng ở cả hai chiều thuận và nghịch luôn diễn ra với vận tốc như nhau
I Phản ứng thuận nghịch và cân bằng hoá học
Trang 5
I Phản ứng thuận nghịch và cân bằng hóa học
Điều kiện nhiệt động để có cân bằng của phản ứng ở
nhiệt độ T
∆GT = ∑µi ni = 0
Trong đó: µi : Thế hóa học của chất i
ni : hệ số tỷ lượng của chất i trong phương trình phản ứng (với chất tham gia phản ứng ni < 0 với
chất sản phẩm ni > 0 )
Với các chất khí lý tưởng ta có
µi = µi0 + R.T.lnpi
5
Trang 6II Các hằng số cân bằng của phản ứng
Trang 7II Các hằng số cân bằng của phản ứng
Trang 8ΔG lnK = -
RT
Trang 12Các hằng số cân bằng đặc trưng cho phản ứng theo chiều thuận
- Các hằng số K đặc trưng cho phản ứng theo chiều thuận
- Nếu K càng lớn thì phản ứng theo chiều thuận càng hoàn
4 Ý nghĩa của các hằng số cân bằng
II Hằng số cân bằng của phản ứng
Trang 13§2 SỰ CHUYỂN DỊCH CÂN BẰNG – CÁC YẾU TỐ
Trang 14§2 SỰ CHUYỂN DỊCH CÂN BẰNG – CÁC YẾU TỐ
II Các yếu tố ảnh hưởng:
1 Ảnh hưởng của nồng độ tới chuyển dịch cân bằng
Trang 15II Các yếu tố ảnh hưởng
1 Ảnh hưởng của nồng độ đến chuyển dịch cân bằng
Khi cân bằng Vt = Vn
Vt = kt [A]a [B]b Vn = kn [E]e [F]f+ Nếu tăng [A]; tăng [B]
hoặc giảm [E]; giảm [F]
→ Vt > Vn cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận
+ Nếu giảm [A]; giảm [B]
hoặc tăng[E]; tăng [F]
→ Vt < Vn cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch
* Khi thay đổi nồng độ của một phản ứng thuận nghịch đang ở trạng thái cân bằng thì cân bằng chuyển dịch theo chiều chống lại sự thay
Trang 161 Ảnh hưởng của nồng độ tới chuyển dịch cân bằng
Trang 1717
1 Ảnh hưởng của nồng độ tới chuyển dịch cân bằng
Trang 182 Ảnh hưởng của nhiệt độ tới chuyển dịch cân bằng
Lấy đạo hàm cả hai vế theo T ta có
Trường hợp H > 0 phản ứng thu nhiệt → Kp và T đồng biến
+ Khi T tăng thì Kp tăng, cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận (thu nhiệt)
+ Khi giảm nhiệt độ hằng số Kp giảm nghĩa là cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch (tỏa nhiệt)
T
0 p
Trang 192 Ảnh hưởng của nhiệt độ tới chuyển dịch cân bằng
Trường hợp H < 0 phản ứng tỏa nhiệt→ Kp và T nghịch biến
19
Trang 203 Ảnh hưởng của áp suất tới sự chuyển dịch cân bằng
∆n > 0 → < 0 → KN và P nghịch biến
P↑ thì KN ↓ → CB chuyển dịch theo chiều nghịch (giảm số mol khí)
P ↓ thì KN ↑ → CB chuyển dịch theo chiều thuận (tăng số mol khí)
20
Xuất phát từ công thức KN = KP P -∆n
lnKN = ln KP- ∆n.lnP Đạo hàm theo P
∆n = 0 → → áp suất không ảnh hưởng đến CB
N
dlnk
dp
Trang 213 Ảnh hưởng của áp suất tới sự chuyển dịch cân bằng
∆n < 0 → > 0 → KN và P đồng biến
P↑ thì KN ↑ → CB chuyển dịch theo chiều thuận (giảm số mol khí)
P ↓ thì KN ↓ → CB chuyển dịch theo chiều nghịch (tăng số mol khí)
Khi tăng áp suất của hệ cân bằng, cân bằng sẽ dịch chuyển theo chiều giảm số phân tử khí của hệ và ngược lại khi giảm áp suất cân bằng sẽ dịch chuyển theo chiều tăng số phân tử khí
21
N
dlnk
dp
Trang 233 Ảnh hưởng của áp suất tới sự chuyển dịch cân bằng
23
Trang 24III Sự chuyển dịch cân bằng – Các yếu tố ảnh hưởng
4 Nguyên lý Le Chatelier về sự chuyển dịch cân
bằng:
Nếu một hệ đang ở trạng thái cân bằng hoá học chịu tác động của các yếu tố: nồng độ, nhiệt độ, áp suất thì cân bằng sẽ chuyển dịch về phía chống lại sự tác dụng đó
Trang 25H2(k) I2(k) 2HI(k)Nồng độ ở TTCB(mol/l) 0,004 0,025 0,08 Nồng độ đã pứ(mol/l) 0,04 0,04
Nồng độ ban đầu 0,044 0,065 0
Bài giải
KC = 64
25
Trang 27Giải phương trình này ta có:
x x O
H CO
Trang 29∑n = 0,196 + 0,279 + 0,402 + 0,402 = 1,279 (mol)
at
279 ,
1
196 ,
Trang 304 Tính K dựa vào hàm số nhiệt động
ΔG - RT p
-ΔGlnK =
Trang 31§3 CÁCH TÍNH HẰNG SỐ CÂN BẰNG HÓA HỌC
4.2 Tính gián tiếp
Ví dụ: Tính hằng số cân bằng KP của phản ứng:
C (r) + H2O(k) CO(k) + H2(k) (1) Cho biết: