CÂN BẰNG HÓA HỌC (HÓA LÝ SLIDE CHƯƠNG 3) (chữ biến dạng do slide dùng font VNI times, tải về xem bình thường)

Trắc nghiệm, bài giảng pptx các môn chuyên ngành Y dược và các ngành khác hay nhất có tại “tài liệu ngành Y dược hay nhất”; https://123doc.net/users/home/user_home.php?use_id=7046916. Slide bài giảng môn hóa lý ppt dành cho sinh viên chuyên ngành công nghệ - kỹ thuật, Y dược và các ngành khác. Trong bộ sưu tập có trắc nghiệm kèm đáp án chi tiết các môn, giúp sinh viên tự ôn tập và học tập tốt môn hóa lý bậc cao đẳng đại học chuyên ngành công nghệ - kỹ thuật, Y dược và các ngành khác

Chương III

CÂN BẰNG HÓA HỌC

I Định luật tác dụng khối lượng và hằng số cân bằng

II Cân bằng hoá học trong hệ dị thể

III Các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hoá học

IV Định lý nhiệt Nernst

V Các phương pháp xác định hằng số cân bằng

VI Cân bằng hóa học trong hệ thực

I ĐỊNH LUẬT TÁC DỤNG KHỐI LƯỢNG VÀ HẰNG SỐ CÂN BẰNG

1 NỘI DUNG ĐỊNH LUẬT

���

2

k k

Xét phản ứng đồng thể:

Tốc độ p/ư thuận:

Tốc độ p/ư nghịch: v2  k C C2 G g R r

 ���1 

2

k k

Ban đầu v1 > v2, sau đó v1 giảm

dần, v2 tăng lên

Khi v1 = v2 thì phản ứng đạt cân

bằng Lúc đó, ta được:

Giá trị của hằng số cân bằng

đặc trưng cho cân bằng của phản ứng ở điều kiện xác định, nó

HI, %

t (phút)

0 20 40 60 80 100

25 50 75 100

H + I = 2HI2 22HI = H + I 2 2

Hình 3.1 Cân bằng hóa học đạt

được từ hai phía thuận và nghịch

của phản ứng H2 + I2 = 2HI

03/22/21 607010 - Chương 3 4

03/22/21 607010 - Chương 3 6

ĐỊNH LUẬT TÁC DỤNG KHỐI

LƯỢNG (do Guldbrg và Waage đưa ra năm

1867)

Khi một hệ đồng thể đạt đến

trạng thái cân bằng, thì tích nồng độ của các sản phẩm phản ứng chia cho tích nồng độ của các chất phản ứng luôn luôn là một hằng

số

2 QUAN HỆ GIỮA G VÀ HSCB

Khi phản ứng đạt cân bằng thì G

 áp dụng các kết quả của nhiệt động học (tính toán dựa trên G) vào cân bằng hóa học

3 CÁC DẠNG KHÁC NHAU CỦA

Các dạng khác nhau của HSCB:

4 XÉT CHIỀU TRONG PHẢN

- K p ứng với trạng thái cân bằng của p/ư hh

-  p ứng với trạng thái bất kỳ.

Từ các pt (1), (3), (4), ta có thể xét chiều của phản ứng hóa học tương tự

II CÂN BẰNG HOÁ HỌC TRONG

G T = G T 0* + RT ln

X

G T 0* = - RTln K X Quan hệ của

2 CÁC PHẢN ỨNG TRONG HỆ DỊ

THỂ:

Thường gặp phản ứng trong hệ

dị thể, mà trong đó các chất tồn tại trong các pha khác nhau, ví dụ: Fe

2 O 3 (r) + 3 CO(k) = 2 Fe(r) + 3

CO 2 (k)

Nếu các chất rắn và lỏng trong phản ứng không tạo dung dịch, HSCB chỉ phụ thuộc vào thành phần khí:

• `

CaCO3 (r ) = CaO (r ) + CO2 (k )

3 Áp suất phân ly:

Ví dụ: Áp suất phân ly của CaCO3

phụ thuộc vào nhiệt độ theo phương

Ví dụ: CaCO 3 (r ) = CaO (r ) + CO 2

(k )

(P CO2/CaCO3 ) cb > P CO2/KK : pư xảy ra theo chiều chuận

(P CO2/CaCO3 ) cb = P CO2/KK : pư cân bằng, đây

là giới hạn

của sự phân ly và bền của CaCO 3

(P CO2/CaCO3 ) cb < P CO2/KK : pư xảy ra theo

chiều nghịch,

tức là chiều tạo thành

CaCO 3  CaCO 3 bền

Xét ở điều kiện đẳng nhiệt:

03/22/21 607010 - Chương 3 21

ở nhiệt độ thường, (P CO2/CaCO3 ) cb <

P CO2/KK :

T  (P CO2/CaCO3 ) cb đến khi

(P CO2/CaCO3 ) cb =P CO2/KK

sự phân ly bắt đầu xảy ra

( P CO2/CaCO3 ) cb = P khí quyển = 1atm :

sự phân ly xảy ra mãnh liệt

Xét ở điều kiện

03/22/21 607010 - Chương 3 23

III CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN

CÂN BẰNG HOÁ HỌC

Có 2 loại yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hoá học:

* Làm thay đổi HSCB

• Làm thay đổi thành phần của

hỗn hợp cân bằng

•NHIỆT ĐỘ…

•* Không làm thay đổi HSCB

• Làm thay đổi thành phần của

hỗn hợp cân bằng

Khi tác dụng từ ngoài vào hệ cân bằng bằng cách thay đổi một điều kiện nào đó có ảnh hưởng đến cân bằng, thì vị trí cân bằng của hệ sẽ dịch chuyển về phía làm giảm hiệu quả tác dụng đó

- Quá trình thu nhiệt sẽ làm giảm

sự tăng nhiệt độ

- Quá trình tỏa nhiệt sẽ làm giảm sự giảm nhiệt độ 03/22/21 607010 - Chương 3 25

1 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến

HSCB: a/ Phương trình đẳng áp Van’t Hof

Xuất phát từ hai phương trình: �� �  � �  

K H cal

Suy ra:

b/ Phương trình dạng tích phân

Xuất phát từ 2 phương trình:

Suy ra:

 d lnK p =  dT + I

  1

i

a i

Tương tự có thể tích phân xác

định với cận từ T 1 đến T 2 tương

ứng K P,T1 đến K P,T2 :

Khi H T = const (không phụ thuộc

vào nhiệt độ), tích phân thu được:

c/ Tính theo thế đẳng áp rút gọn

Từ các công thức trong chương 2:

- Nếu H > 0 (phản ứng thu nhiệt):

Ví dụ: N2 + O 2 = 2 NO + 43,2 cal

(1) 2NO + O 2 = 2 NO 2 - 26,7 cal (2)

Xét (1):

- Ở nhiệt độ cao, CB dịch

chuyển theo chiều tạo NO (chiều thu nhiệt) – là chiều làm giảm sự tăng nhiệt độ

- Quá trình tỏa nhiệt

Xét (2):

- Ở nhiệt độ cao, CB dịch

chuyển theo chiều tạo NO và

- Quá trình thu nhiệt

2 Ảnh hưởng của áp suất tổng

* n < 0 : khi áp suất tăng, Pn giảm

do đó K X phải tăng - tức là CB chuyển dịch theo chiều thuận.

* n > 0 : khi áp suất tăng, Pn tăng

do đó K X phải giảm - tức là CB chuyển dịch theo chiều nghịch.

* n = 0 : khi đó K X = K p = const

áp suất không ảnh hưởng đến CB

03/22/21 607010 - Chương 3 33

Ví dụ: N 2 + 3H 2 = 2 NH 3

Khi áp suất tăng, trong hệ xảy ra theo

 n = 2 – 4 = – 2 < 0 : hệ giảm áp

Khi áp suất tăng:

CB dịch chuyển theo chiều làm

giảm áp suất

= chiều làm giảm

TRONG DUNG DỊCH: K c = K n (V) -n =

const

TRONG HỆ KHÍ : K p = K n (P /  n i ) n

= const

3 Ảnh hưởng của các chất không

tham gia phản ứng (chất trơ):

Khi chất trơ hay dung môi tăng làm

cho V tăng, để giữ K c = const bắt

buộc K n phải thay đổi

 CB bị chuyển dịch về phía làm

tăng số mol lên Khí không tham gia phản ứng tăng tức là n i tăng

 ……… (giải thích ảnh hưởng tương

tự phần III.3.2 ) Lưu ý: Kc chỉ phụ thuộc vào T

K n phụ thuộc vào T và P và

n i

03/22/21 607010 - Chương 3 35

4 Ảnh hưởng của thành phần hỗn

hợp đầu:

h (%) đạt cực đại khi

tỉ lệ thành phần hỗn hợp pư = tỉ lệ hệ số tỉ lượng trong phương trình pưhh

i tăng lên khi

Hiệu suất h% của phản ứng là tỉ lệ của phần sản phẩm trong hỗn hợp

cân bằng.

Độ chuyển hoá  i cuả chất i tham gia phản ứng biểu diễn tỉ số của phần đã phản ứng cuả chất đó. Nhận xét:

03/22/21 607010 - Chương 3 37

IV ĐỊNH LÝ NHIỆT NERNST

“Trong hệ ngưng tụ chất nguyên chất tinh thể hoàn chỉnh, đường H = f(T) và G = (T) không những chỉ gặp nhau mà có tiếp tuyến chung ở 0 K“

1 Định lý nhiệt Nernst

Còn được

gọi là:

“Định lý

tiếp tuyến”

H, G

H=f(T)

G= (T)

Nghĩa là:

03/22/21 607010 - Chương 3 39

Định đề Planck: Entropy của các

chất rắn nguyên chất, có cấu

1) Hệ ngưng tụ ở gần 0 K

2 Áp dụng định lý nhiệt Nernst

mà :

Suy ra: a o = 0

Áp dụng định lý Nernst để tính được entropy tuyệt đối, tính được các hằng số I, J và từ đó tính được G và K P

theo lý thuyết

03/22/21 607010 - Chương 3 41

Suy ra: J = 0 và I =- J/R = 0

Vậy các hằng số tích phân không xác định trong sử dụng định lý nhiệt Nernst đối với hệ ngưng tụ (lỏng và rắn) có giá trị bằng không: a o = 0;

Trong hệ khí Nernst thu được phương

trình có dạng sau:   

Giá trị của j được cho trong sổ tay các đại

lượng nhiệt động

Các đại lượng khác trong phương trình chỉ tính cho pha khí (nếu phản ứng dị thể )

Trong đó: j là hằng số hoá học thực:

j =  jcuối -  jđầu

2) Hệ khí

03/22/21 607010 - Chương 3 43

Phương trình rút gọn của Nernst (tính gần đúng ):

i được gọi là hằng số hoá học

qui ước, được cho trong bảng tra

số liệu nhiệt động

 n =  nkhí cuối -  n

khí đầu i =  ikhí cuối -  ikhí

đầu

V CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH

HSCB (TỰ ĐỌC)

* Phương pháp trực tiếp: xác định nồng độ hay áp suất ở trạng thái cân bằng

* Phương pháp gián tiếp: phân tích các đại lượng hóa lý (P, V, d, cường độ màu, độ dẫn điện, chiết suất

…) có quan hệ nồng độ hay áp suất

* Phương pháp nhiệt động: tính toán các đại lượng nhiệt động (như G)

để suy ra HSCB

* Phương pháp điện hóa: xác định sức điện động E của pin điện hóa để tính HSCB 03/22/21 607010 - Chương 3 45

VI CÂN BẰNG HÓA HỌC TRONG HỆ

Dùng khái niệm

FUGAT để dạng

của các phương

1 Fugat (hoạt áp) và hệ số fugat

Fugat f là một hàm số cuả áp suất mà khi thay nó vào vị trí của áp suất trong các phương trình nhiệt động thì những phương trình này vẫn giữ nguyên dạng đơn giản như đối với khí lý tưởng f = 

Các phương trình

nhiệt động khi sử

dụng hoạt độ

2 Dung dịch thực và hoạt độ

Hoạt độ a là một hàm số cuả nồng độ (tương ứng) mà khi thay nó vào vị trí cuả nồng độ trong phương trình nhiệt động thì những phương trình này vẫn giữ nguyên dạng đơn giản như đối với dung dịch lý tưởng  i  i o  RT aln i

BÀI TẬP

03/22/21 607010 - Chương 3 49