Bài giảng Hóa học đại cương - Chương 7: Cân bằng hóa học

- Khi tăng nồng độ tác chất tham gia phản ứng thì cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận và ngược lại.[r]

Trang 1

Company

LOGO

PowerPoint Template

www.themegallery.com

Thang 8-2009 Gv: Quach An Binh

CHƯƠNG 7: CÂN BẰNG HÓA HỌC

7.1 Khái niệm 7.2 Cân bằng hóa học

7.4 Cân bằng pha 7.3 Sự chuyển dịch cân bằng

7.1 Khái niệm

7.1.1

7.1.2

Phản ứng thuận nghịch

Độ chuyển hóa

Back

7.1.1 Phản ứng thuận nghịch

Xảy ra theo hai chiều ngược nhau

Chỉ xảy

ra một chiều

Phản ứng hóa học

Phản ứng hóa học có thể chia làm 2 loại

Back

Phản ứng một chiều

xảy ra cho đến khi chỉ còn lại một

lượng không đáng kể chất phản ứng

(phản ứng hoàn toàn) Khi viết phương

trình phản ứng này người ta sử dụng

dấu “=”

Ví dụ:

H2O2 = H2O + 1/2O2

KClO3 = KCl + 3/2O2

Phản ứng một chiều

Back

Trang 2

Phản ứng xảy ra 2 chiều

trong cùng một điều kiện phản ứng có

thể xảy ra theo hai chiều ngược nhau Do

đó hỗn hợp cuối phản ứng còn chứa một

lượng đáng kể chất phản ứng Khi viết

phương trình phản ứng ta phải dùng 2

mũi tên ngược chiều

Phản ứng xảy ra 2 chiều

Click xem violip 1 Click xem violip 2

Back

7.1.2 Độ chuyển hóa

Vì phản ứng thuận nghịch là phản để

đánh giá mức độ hoàn toàn của phản ứng

người ta sử dụng đại lượng độ chuyển

hóa α

có thể biểu diễn dưới dạng phần trăm hay

số thập phân

α = Số mol phản ứng

Số mol ban đầu

Back

7.2 Cân bằng hóa học

Biểu diễn hằng số cân bằng

7.2.2

Hằng số cân bằng

7.2.1

Back

7.2.1 Hằng số cân bằng

Giả sử có phản ứng thuận nghịch

Ở trạng thái cân bằng: vt = vn

Theo định luật tác dụng khối lượng thì:

Vt= kt.CAm.CBn và Vn= kn.CCp.CDq

Ở trạng thái cân bằng thì:

kt.CAm.CBn = knCCp.CDq

mA + nB pC + qD

Tức là:

Với CA, CB, CC, CD là nồng độ của chất A, B,

C, D lúc cân bằng

kt

kn =CAm.CBn

CCp.CDq

kt

kn

=

Kcb

Trang 3

Kcb là hằng số cân bằng của phản ứng hóa

học

Hằng số cb có giá trị nhất định ứng với to

Hằng số cb phụ thuộc vào chất tham gia

phản ứng và nhiệt độ phản ứng

Hằng số cb cho biết phản ứng diễn ra với

mức độ nào

Hằng số cb càng lớn thì hiệu suất càng lớn

7.2.2 Biểu diễn hằng số cân bằng

Biểu diễn hằng số cân bằng:

Theo áp suất:

Kp được gọi là hằng số cân bằng tính theo

Kc =

CAm.CBn

CCp.CDq

Kp =

PAm.PBn

PCp.PDq

7.2.2 Biểu diễn hằng số cân bằng

Ở trạng thái cân bằng tính theo áp suất

riêng của các sản phẩm chia cho tích số

áp suất riêng của các các chất(với số mũ

thích hợp) là một hằng số Giá trị của

hằng số cân bằng chỉ phụ thuộc vào bản

chất phản ứng và nhiệt độ

Với khí lý tưởng ta dễ dàng thấy giữa hai

hscb trên có quan hệ với nhau bằng biểu

thức:

Kp=Kc(RT)∆n Click xem violip Back

7.3 Sự dịch chuyển cân bằng

7.3.1 Sự dịch chuyển cân bằng 7.3.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ 7.3.3 Ảnh hưởng của nồng độ 7.3.4 Ảnh hưởng của áp suất

7.3.1 Sự dịch chuyển cân bằng

Khi một hệ phản ứng đang ở trạng thái

cân bằng thì áp suất riêng phần(nồng độ)

của các chất không đổi

Sự thay đổi trạng thái cân bằng khi điều

kiện bên ngoài thay đổi gọi là sự dịch

chuyển cân bằng

Dịch chuyển cân bằng có ý nghĩa lớn về

điều khiển hóa học

Mọi sự dịch chuyển cân bằng đều tuân

theo nguyên lý Le Chartalier

Trang 4

7.3.1 Sự dịch chuyển cân bằng 7.3.1 Sự dịch chuyển cân bằng

Trang 5

Click xem violip 1 Click xem violip 2 Click xem violip 3 Click xem violip 4 Click xem violip 5

Back

7.3.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ

Từ phương trình:

lnKp =-∆H0 ∆S0

Thu nhiệt

Phản ứng tỏa nhiệt ∆H<0

Khi T tăng thì Kp giảm, phản ứng dịch

chuyển theo chiều nghịch là chiều thu

nhiệt

Khi T giảm thì Kp tăng, phản ứng dịch

chuyển theo chiều thuận là chiều tỏa

nhiệt

lnKp =-∆H0 ∆S0

Back

Phản ứng thu nhiệt ∆H>0

Khi T tăng thì Kp tăng, phản ứng dịch chuyển theo chiều thuận là chiều thu nhiệt

Khi T giảm thì Kp giảm, phản ứng dịch chuyển theo chiều nghịch là chiều tỏa nhiệt

lnKp =-∆H0 ∆S0

Có thể tính được hscb tại một nhiệt độ

bất kỳ khi biết hscb và hiệu ứng nhiệt ở

một nhiệt độ khác

Giả sử ở T1 có K1, ở T2 có K2 Trong một

khoảng nhiệt độ không lớn lắm từ T1 đến

T2 thì ∆H0 và ∆S0 không thay đổi theo

nhiệt độ

lnK1 =-∆H0 ∆S0

RT1+ R lnK2 =-∆H0 ∆S0

RT1+ R

K2

=-∆H0 -R

K1

T2

1

T1

Trang 6

Ví dụ: Xét phản ứng:

2NO(k)+O2(k) 2NO2(k) Biết ở 250C

có hiệu ứng nhiệt(∆H) là -13,6 kcal/mol

và kp= 1,3.106 Hãy xác định Kp ở nhiệt

độ 3250C

Áp dụng CT:

Suy ra:K598=12,94

K2

=-∆H0 -R

K1

T2

1

T1

-K598

=--13600 1,987

K298

598

1 298

Back

7.3.3 Ảnh hưởng của nồng độ

Phản ứng: mA + nB pC + qD

Ta có phương trình:

∆G= ∆G0 + RTlnK = ∆G0 + RTln Trong đó: ∆G0 =-RTlnKcb

Khi pư đạt trạng thái cân bằng thì ∆G =0 Khi tăng nồng độ chất A và B thì biểu thức sau dấu ln sẽ giảm làm ∆G giảm và trở nên

âm do đó phản ứng tự xảy ra(chiều thuận) cho đến khi ∆G=0(cân bằng)

CAm.CBn

CCp.CDq

Khi tăng nồng độ C và D thì ∆G tăng và

trở nên dương và phản ứng xảy ra theo

chiều nghịch

Kết luận:

- Khi tăng nồng độ tác chất tham gia phản

ứng thì cân bằng chuyển dịch theo chiều

thuận và ngược lại

7.3.3 Ảnh hưởng của nồng độ 7.3.3 Ảnh hưởng của nồng độ

Ví dụ1: Xét phản ứng ở 8500C và có Kc=1

CO2(k) + H2(k) CO(k) + H2O(k)

- Nồng độ CO2(k)=0,04 mol/l ; H2= 0,64 mol/l

- Nồng độ CO(k)=0,16 mol/l ; H2O= 0,16 mol/l

- Hỏi khi tăng nồng độ CO2(k) hoặc nước lên 10 lần thì cân bằng chuyển dịch theo chiều nào Giải:

- Khi tăng nồng độ CO2:

∆G=∆G0+RTln =-RTlnKCCO1.CH2O1 +RTln CCO1.CH2O1

Trang 7

∆G= -RTlnKc + RTln

∆G=-1,987.1123.ln1+1,987.1123ln

=-5140(cal)

∆G<0: vậy khi tăng CO2 cân bằng chuyển

dịch theo chiều thuận giảm CO2

CCO21.CH21

CCO1.CH2O1

0,04.0,64 0,16.0,16

Khi tăng nồng độ nước:

∆G=-1,987.1123.ln1+1,987.1123ln =5140(cal)

∆G>0: vậy khi tăng nồng độ nước, cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch giảm nồng độ nước

0,04 0,64 0,16.1,6

Click xem violip 1 Click xem violip 2

Ví dụ 2: Tại T xác định có 0.80 mole N2

và 0.90 mole H2 để trong bình 1l Khi

cân bằng 0.20 mole NH3 xuất hiện.Tính

Kc. Giải:

N + 3 H 2 NH Initial 0.80 0.90 0 Change - 0.10 - 0.30 + 0.20 Equilibrium 0.70 0.60 0.20

K NH

N H

c 3

↔

2 3

0 20

0 70 0 60 0 26

7.3.4 Ảnh hưởng của áp suất

Khi thay đổi áp suất của hệ thì Kp của

hệ sẽ thay đổi làm thay đổi ∆G của hệ,

do đó cân bằng sẽ chuyển dịch

Giả sử có phản ứng:

aA + bB = cC + dD

Kp =

PAa.PBb

PCc.PDd

Gọi P là áp suất tổng của hệ

Ta có Pi= Ni.P Với:

- Ni: nồng độ phần mol của khí i

- Pi: áp suất riêng phần của khí i

Do đó:

=

Kp =(NC.P)c(ND.P)d

(NA.P)a(NB.P)b

(NCc.NDd) (NAa.NBb)bx P(c+d)-(a-b)

Kp = KN.P∆n

Với:

- KN: hscb tính theo nồng độ phần mol

- NA, NB, NC, ND: nồng độ phần mol của chất A, B, C, D ở trạng thái cân bằng

KN =

NAa.NBb

NCc.NDd

Định dạng
Số trang	7
Dung lượng	613,57 KB