Chuong 8 can bang hoa hoc

 Kí hiệu: “⇌” Đặc điểm của pu thuận nghịch là trong hệ cùng tồn tại tác chất và sản phẩm không bao giờ hết được các chất phản ứng..  Trong cùng một điều kiện nhiệt độ, áp suất, chất

CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH

0 2





Phản ứng thuận nghịch là phản ứng xảy ra theo

2 chiều ngược nhau.

 Kí hiệu: “⇌”

Đặc điểm của pu thuận nghịch là trong hệ cùng tồn tại tác chất và sản phẩm (không bao giờ hết được các chất phản ứng) Vì vậy còn gọi pu thuận nghịch là phản ứng không hoàn toàn.

Hay nói cách khác: Tất cả các pu thuận nghịch đều diễn ra không đến cùng mà chỉ diễn ra cho đến khi đạt được trạng thái cân bằng hóa học

Ví dụ

H 2 (k) + I 2 (k) 2HI (k) ⇌

Trạng thái cân bằng hóa học

Trạng thái cân bằng hóa học: là trạng thái

của phản ứng tại đó tốc độ phản ứng thuận bằng tốc độ phản ứng nghịch và tỷ lệ lượng chất giữa các chất phản ứng và sản phẩm là không đổi (ở điều kiện bên ngoài nhất định

Ví dụ: H2(k) + I2(k) ⇄ 2 HI(k)

Cân bằng (mol/l): 0,2 0,2 1,6

360 o C

Các đặc trưng của của cân bằng hóa học:

 Trạng thái không thay đổi theo thời gian nếu không có điều kiện bên ngoài thay đổi

 Trong cùng một điều kiện (nhiệt độ, áp suất, chất xúc tác) phản ứng thuận nghịch có thể xảy ra theo cả chiều thuận lẫn chiều nghịch

 Dù xuất phát từ các chất đầu hay từ các sản phẩm cuối, thì trạng thái cân bằng không đổi

 Trạng thái cân bằng ứng với ΔG = 0G = 0

Trạng thái cân bằng hóa học

a A t

V 

d D

c C

k

V N

 Ở trạng thái cân bằng: VT=VN

9

p

b B

a A

d D

c C N

P P

P

P k

k





b B

a A

d D

c C C

C C

C

C

K 

 Đối với phản ứng xảy ra trong dung dịch:

Kc được gọi là hằng số cân bằng biểu diễn theo nồng độ

Cx là nồng độ trong dung dịch của chất X

Hằng số cân bằng

HẰNG SỐ CÂN BẰNG

 Hằng số K dựa trên áp suất riêng phần của khí, hoạt

độ, nồng độ mol của tác chất và sản phẩm ở trạng thái

cân bằng.

 Hằng số K diễn tả tỷ lệ sản phẩm so với tác chất:

 K >1, sản phẩm chiếm ưu thế

 K<1, tác chất chiếm ưu thế.

 Hằng số cân bằng Kp ,Kc không có thứ nguyên.

 Hằng số cân bằng không phụ thuộc vào chất xú

 Hằng số cân bằng có giá trị càng lớn thì hiệu suất pư

càng cao.

LIÊN HỆ GiỮA KP&KC

a A

d D

c C b

B

a A

d D

c C

b B

a A

d D

c C

CC

C

CRT

CRT

C

RTC

RT

Cp

=> K p = K c (RT) ∆n

Trong đó: Δn = ∑n n = ∑n khí(sản phẩm) - ∑n khí(chất đầu)

R = 0,082 ℓ.atm/mol0KChú ý: Δn chỉ áp dụng cho chất khín chỉ áp dụng cho chất khí

b B

a A

d D

c C C

x 3 3 x 1

2x K

C C

C

C K

 Tính được nồng độc các chất ở trạng thái cân bằng

 Hằng số cân bằng theo chiều thuận bằng nghịch đảo hằng số cân bằng theo chiều nghịch.

 Ví dụ:

N2O4(g) 2NO2(g) 6.46

4 2

2

O N

2 NO

1 2

NO

O N

2

4 2

 Hằng số cân bằng bội:

 Ví dụ:

 Quy ước:

Khi viết hằng số cân bằng cho các phản ứng,

thì viết cho các tương tác nguyên, đơn giản

nhất; tức là viết cho các hệ số tỷ lượng tối giản.

N2O4(g) 2NO2(g)

4 2

2

O N

2 NO

4 NO

4 2

[ ] CaCO [

CaO]

[

2 3

 d & mM không đổi, nên nồng độ chất rắn và

chất lỏng tinh khiết đều không đổi

constant ]

CO

[ ] CaCO [

KP  c  KP =?

CÂN BẰNG DỊ THỂ

KC = [NH3]2/([N2].[H2]3)

Để tính Kp, sử dụng biểu thức: KP = KC(RT) n

2 NOCl(K) ⇌ 2 NO(k) + Cl2(k)

Ban đầu 2.00 0 0 Phản ứng +0.33 Cân bằng

- 0.66 +0.66 1.34 0.66 0.33

080

0]

N[

][

NO]

[

2 2

1 cb 2

2 2

3 cb 2

cb

3

SO O

SO

O

SO O

SO

CÁC VÍ DỤ TÍNH K

3 1

2 3 2

cb

cb

O SO

K 

K SO

O K

cb

cb 



CÁC VÍ DỤ TÍNH K

LIÊN HỆ GiỮA K& G

Biểu thức trên chỉ chính xác đối với Kp, trong khi đó Kc chỉ đúng khi n = 0 ho c ph n ng ặc phản ứng ản ứng ứng trong dung d ch ịch.

P

P RT lg K K

ln RT S

T H

G0   0   0     2 303



• Với K1, K2 tương ứng với T1, T2:

0 0

0 0

0

0

ln

, ln

S T H

K RT

S T H

G

K RT

H K

0 1

2

2

0 1

0 2

1

1

1 576

H K

K lg

RT

H RT

H K

ln K

độ biết trước, sẽ tính được KT ở nhiệt độ T

LIÊN HỆ GiỮA K& T

LIÊN HỆ GiỮA K& T

NO(k) + ½ O2(k) ⇌ NO2(k) Tính Kp ở 325 0 C?

• Biết: H 0 = -56,484kJ và Kp = 1,3.10 6 ở 25 0 C

1

1ln

598 298

R

H K

K

437,

11598

1298

1314

,8

5648410

.3,1

ln K325  K325 14.02

CHUYỂN DỊCH CÂN BẰNG NGUYÊN LÝ LE CHARTELIER

“Khi tác dụng từ ngoài vào hệ cân bằng bằng cách

thay đổi một điều kiện nào đó ảnh hưởng đến vị trí

cân bằng, thì vị trí cân bằng sẽ dịch chuyển về phía

làm giảm hiệu quả tác dụng đó”.

Các yếu tố ảnh hưởng:

- Ảnh hưởng của nồng độ.

- Ảnh hưởng của áp suất

- Ảnh hưởng của nhiệt độ

- Ảnh hưởng của xúc tác

nồng độ H2 (chống lại sự thay đổi nồng độ)

Khi tăng nồng độ một chất khi hệ đạt cân bằng, hệ sẽ dịch chuyển theo chiều làm giảm nồng độ chất đó và thiết lập cân bằng mới.

ẢNH HƯỞNG CỦA ÁP SUẤT

 Xét phản ứng (n≠0, t=const):

N2 (k) +3H2 (k) ⇄ 2NH3 (k)

Khi cân bằng: a b c (atm)

(VT = VN),  kT.ab 3 = kN.c 2

 Giả sử khi nén hệ để áp suất tổng tăng lên 2 lần, tức

là áp suất riêng phần của hệ tăng lên 2 lần.

V’T = kT(2a)(2b) 3 = 16kTab 3 = 16VT

V’N = kN(2c) 2 = 4kNc 2 = 4VN.

 V’T > V’N, phản ứng dịch chuyển theo chiều thuận

Kết luận: Khi tăng áp suất chung của hệ, cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều thuận, tức là chiều làm giảm số mol khí của hệ để làm giảm áp suất hệ

Đối với các phản ứng không có chất khí (ở trạng thái dung dịch hoặc rắn) hoặc có chất khí nhưng số mol khí không đổi thì sự thay đổi áp suất ( hoặc thể tích) không làm ảnh hưởng đến trạng thái cân bằng.

ẢNH HƯỞNG CỦA ÁP SUẤT

ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ

Xét phản ứng cân bằng:

G0 = -RTlnK = -4.576TlgK = H0 - TS0

576

4 576

4

0

10

S T

• Phản ứng phát nhiệt H < 0:

Nếu T tăng thì K giảm, hay cân bằng chuyển về

phía nghịch (tạo chất đầu), nhằm làm giảm

nhiệt độ

• Phản ứng thu nhiệt H > 0:

Nếu T tăng thì K tăng, hay cân bằng chuyển

dịch về phía thuận (chiều thu nhiệt), nhằm

làm giảm nhiệt độ

ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ

Kết luận:

Khi hệ đạt cân bằng, nếu tăng (hay giảm), nhiệt

độ của hệ thì hệ sẽ dịch chuyển theo chiều

làm giảm (hay tăng) nhiệt độ

ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ