ôn tập tốt nghiệp môn hóa lý i

Cho biết đồng vị phóng xạ 146C có chu kỳ bán rã là 5727 năm, sự phân rã phóng xạ này là quá trình bậc nhất. Một bộ xương người được phát hiện có hàm lượng 146C giảm chỉ còn 1% so với thời điểm ban đầu của nó. Người này sống các đây bao nhiêu năm?. Định luật Boyle-Mariot (T=const) P1V1 = P2V2 = …PnVn = k1 Định luật Guy- Lussac-Charles (P = Const) (V1/T1) = (V2/T2) = k2 Định luật Avogadro (P = const, và T = const) V1/V2 = n1/n2 ở áp suất P=1,013.105 N.m-2 và nhiệt độ T= 273,15 oK, cứ trong 22,414 L khí thì có 1 mol khí hoặc 6,023.1023 phân tử.

ĐẠI HỌC BÀ RỊA – VŨNG TÀU

HÓA LÝ I

Giảng viên: Diệp Khanh

Đơn vị của áp suất

 Phương trình trạng thái khí lý tưởng (pt Mendeleev – Clapeyron: PV = nRT

Trường hợp áp suất ngoài không đổi

- Giả sử khí dãn nỡ và đẩy khối M lên một khoảng h, pittong xem như có khối lượng rất nhỏ Hệ thống là pittong có mang khối lượng M

A

Mg

A h A

Áp suất ngoài thay đổi với thể tích của khí

Trong trường hợp này, ta chỉ có thể xem đoạn di chuyển nhỏ dh, áp suất xem như không đổi trong đoạn di chuyển ấy

Xem pittong di chuyển 01 đoạn dh, áp suất ngoài đè lên pittong là Pngoài và tạo áp lực f

Công:

A

Suy ra:

Pngoài là áp suất thay đổi theo V.

Vậy với một giản nở khí từ V1 đến V2, công cung cấp là:

= − ∫

Trường hợp dãn nỡ thuận nghịch

Với trường hợp đó, áp suất ngoài có thể xem như bằng áp suất trong, P ngoài = P khí = P

Trường hợp dãn nỡ thuận nghịch và đẳng nhiệt của khí lý tưởng

Chú ý: áp suất ngoài bằng áp suất khí trong biến đổi thuận nghịch, biến đổi đẳng áp (hệ thống ăn thông với khí quyển).

khí

nRT P

1. Tính công làm ra khi một mol nước bốc hơi ở 1 atm và 100oC.

Dự đoán dấu của công (w) và cho biết phản ứng này sinh công hay nhận công Biết phản ứng xảy ra tại T= const, và P = const Xem các khí là khí lý tưởng.2NH NO4 3 (raén) → 2N2 (khí) + 4H O2 (khí) + O2 (khí)

Nguyên lý 1: Vài biến đổi thông thường.

- Biến đổi thuận nghịch đẳng nhiệt (dT=0)

 Khi nén khí V2 < V1, suy ra:

- w > 0: công được cung cấp vào hệ thống

- q < 0 : nhiệt được phóng thích ra

 Khi dãn khí V2 > V1, suy ra:

- w < 0: công được phóng thích ra

- q > 0 : nhiệt được cung cấp vào hệ thống

 Bài tập áp dụng: Tính trong sự dãn nở thuận nghịch của 02 mol khí có thể

xem như khí lý tưởng ở 0oC từ 2,24 lít đến 22,4 lít

- Biến đổi thuận nghịch đẳng nhiệt (dT=0)

b Khí thật: với 01 mol khí Van der Waals:

Tổng quát:

2 1

Định luật Hess

Biến đổi nhiệt phản ứng với nhiệt độ.

Vậy

• Xét phản ứng hóa học:

mA + nB  pC + qD

: Sản phẩm : Tác chất

.

i i

Nếu chọn khoảng (To – T) nhỏ để ∆CP không đổi, ta có:

Và nếu chọn trạng thái chuẩn thức làm gốc,ta có:

Chú ý: Phương trình (**) khi hệ đi từ T1 đến T2 không xảy ra những quá trình chuyển pha Để tính biến thiên entalpi của những quá trình kèm theo chuyển pha ( nóng chảy, bay hơi) ta cần đưa vào pt những số hạng bổ sung.

Nguyên lý II (Tiêu chuẩn để xét chiều của quá trình)

Tồn tại một hàm trạng thái gọi là Entropy (S).

Ở nhiệt độ T không đổi, trong sự biến đổi vô cùng nhỏ, hệ trao đổi với môi trường một nhiệt lượng δq thì biến thiên Entropy của quá trình được xác định:

Nếu là biến đổi thuận nghịch:

 Để xác định ∆Sbtn , trước hết hình dung một quá trình thuận nghịch có cùng trạng thái đầu và trạng thái cuối với quá

trình bất thuận nghịch, sau đó tính ∆S theo công thức:

(không xác định được trực tiếp ∆Sbtn)

Dấu “ > ”: quá trình bất thuận nghịch.

Dấu “ = ”: quá trình thuận nghịch.

Nguyên lý II áp dụng trong hệ cô lập

- Đối với hệ cô lập:

- qtn = 0  ∆S = 0

- qbtn > 0  ∆S > 0

Như vậy đối với hệ cô lập:

- Trong quá trình thuận nghịch (cân bằng), Entropy của hệ là không đổi.

- Trong quá trình bất thuận nghịch nghĩa là tự xảy ra, Entropy của hệ tăng

Trong hệ cô lập:

- Nếu dS >0 ( S tăng)hệ tự diễn biến (diễn tiến).

- Nếu dS=0, d2S<0 (S max) hệ ở trạng thái cân bằng.

Tóm lại

Với biến đổi thuận nghịch

- Nếu hệ thống cô lập

- Nếu hệ thống không cô lập

 Với biến đổi bất thuận nghịch

 Tính ∆S cho các quá trình vật lý ( Quá trình thuận nghịch)

 Ví dụ - tính ∆S của quá trình dãn nở đẳng nhiệt thuận nghịch của n mol khí lý tưởng. Trạng thái 1 ( n, P1, V1, T, U ) → Trạng thái 2 ( n, P2, V2, T, U )

 Biến thiên Entropy của chất nguyên chất theo nhiệt độ (Quá trình thuận nghịch)

 Khi CP = const, Cv = const, ta có

Ví dụ: Tính ∆S của quá trình đun nóng 2 mol nước lỏng từ 00C lên 250C.Cho biết CP= 75,24J.mol-1.K-1

 Tính biến thiên Entropy trong quá trình chuyển pha (đẳng nhiệt, đẳng áp,thuận nghịch)

A, Từ trạng thái rắn qua trạng thái lỏng và ngược lại.

gọi là dung nhiệt mol, nhiệt độ nóng chảy ở áp suất 1 atm Độ tăng Entropy khi có sự nóng chảy là:

ngược lại, khi có sự đông đặc, độ giảm Entropy:

B, Từ trạng thái lỏng qua trạng thái hơi và ngược lại

gọi là nhiệt bốc hơi mol, phí điểm ở áp suất 1 atm Độ tăng Entropy khi có hiện tượng sôi là:

f

f f

L S

T

∆ =

f f

L S

T

∆ = −

ngược lại, hiện tượng ngưng hơi kèm theo độ giảm Entropy:

Ví dụ: T ính ∆S cho quá trình nóng chảy 10 mol nước đá ở 273K , 1atm cho biết qđđ = -

6008,22 J/mol?

v

v

L S

T

∆ = −

Ở P,T = const => quá trình tự xảy ra theo chiều ∆G < 0 và đạt cân bằng khi ∆G = 0.

G được gọi là : Năng lượng Gibbs, entalpy tự do hay thế đẳng áp.

Biến thiên thế đẳng áp:

 Thế đẳng áp sinh chuẩn của1 chất ở nhiệt độ T:

- Là sự biến thiên thế đẳng áp của phản ứng tạo thành 1 mol chất đó từ các đơn chất bền ở điều kiện chuẩn và nhiệt độ T

Tính biến thiên thế đẳng áp của phản ứng hóa học

Nếu ở điều kiện chuẩn và 25oC có:

Nếu ở điều kiện chuẩn và 25oC có:

(J.mol-1 hoặc kJ.mol-1)

3 Mối quan hệ giữa dấu ∆G và độ lớn ∆H, ∆S và T

STT Dấu ∆H Dấu ∆S Dấu ∆G Dự đoán chiều

1 - + - P/ứ tự xảy ra ở mọi nhiệt độ

2 + - + P/ứ không tự xảy ra ở mọi nhiệt độ

3 - - ? P/ứ tự xảy ra ở mọi nhiệt độ thấp

4 + + ? P/ứ tự xảy ra ở mọi nhiệt độ cao

.

∆ = ∆ − ∆

Phản ứng thuận nghịch và phản ứng một chiều

 Phản ứng thuận nghịch: là phản ứng xảy ra theo hai chiều trái ng ợc nhau trong cùng một điều kiện ự (Đặc điểm của phản ứng thuận nghịch: không tiến hành đến cùng mà dẫn đến cân bằng)

Ví dụ:

Phản ứng 1 chiều: là phản ứng chỉ xảy ra theo một chiều xác định

Ví dụ: Phản ứng phân huỷ KClO3(xúc tác MnO2) :

Đặc điểm: tiến hành tới cùng

Cõn bằng Húa học

N O 2NO

- Đặc điểm của trạng thái cân bằng hoá học:

- Là cân bằng động (phản ứng vẫn xảy ra theo 2 chiều ng uợc nhau nh ng ư vthuận =vnghịch)

vthuaọn = vnghũch

0

G

- Tại trạng thái cân bằng thành phần của các chất không thay đổi: chất tham gia phản ứng mất đi bao nhiêu theo phản ứng thuận thì lại đ ợc sinh ra bấy nhiêu theo phản ứng nghịch)

- Trạng thái cân bằng chỉ tồn tại khi các điều kiện thực hiện phản ứng (C, t 0,p) không đổi

Ph ơng trình đẳng nhiệt Van’t Hoff Hằng số cân bằng K Thiết lập ph ơng trình đẳng ư nhiệt Van’t Hoff

 Tại trạng thái cân bằng:

 Đặt: ở nhiệt độ T = Const ( vì ở trạng thái cân bằng, thành phần các chất

không biến đổi nữa)

o

P T

Tóm lại: Phương trình đẳng nhiệt Van’t Hoff

 Hằng số cõn bằng Kp.

Phương trỡnh hằng số cõn bằng

 Pi : ỏp suất cỏc khớ ở trạng thỏi cõn bằng

 KP không có đơn vị

 KP chỉ phụ thuộc vào bản chất phản ứng và nhiệt độ

 Đối với 1 phản ứng xác định, T=const → KP=const → gọi là hằng số cân bằng của phản ứng

.

P P

=  ữ

 KC phụ thuộc vào bản chất phản ứng và nhiệt độ

 Đối với 1 phản ứng xác định → KC =f(T): KC chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ.

Ci : nồng độ mol/lớt cỏc chất ở trạng thỏi cõn bằng

 Kn phụ thuộc vào bản chất các chất , T và P chung của hệ khi cân bằng và tổng số mol khí của hệ khi cân

bằng

ni : số mol cỏc chất khớ ở trạng thỏi cõn bằng

.

n n

 

=  ữ

 

 KN phô thuéc vµo b¶n chÊt c¸c chÊt , T vµ P chung cña hÖ khi c©n b»ng

Ni: nồng độ phần mol của khí i

Mối quan hệ giữa các hằng số cân bằng

 Ta có PiV = niRT ( V là thể tích của hỗn hợp khí)

thay vào phương trình KP, ta có:

.

 ∆n = sè mol khÝ s¶n phÈm - sè mol khÝ tham gia (dùa vµo ph ¬ng tr×nh ph¶n øng) ư