LÍ THUYẾT VỀ PHẢN ỨNG HÓA HỌC

ly thuyet ve phan ung hoa hoc

LÝ THUY T V PH N NG HÓA H C

TÀI LI U BÀI GI NG

I T C ð PH N NG

Các ph n ng hoá h c x y ra nhanh ch m khác nhau, ta nói ph n ng x y ra v i t c ñ khác nhau Có

ph n ng x y ra trong hàng nghìn năm, như s' chuy(n hoá ñá granit thành ñ)t sét

T c d ph n ng hóa h c ñư,c ño b.ng s' thay ñ/i n0ng ñ c1a m t ch)t tham gia ph n ng trong

m t ñơn v3 th4i gian, thư4ng bi(u th3 b.ng sô mol/l trong m t giây (mol/l.s)

Ví d= ph n ng oxi hoá SO2 thành SO3 :

2SO2 + O2 → 2SO3

NEu n0ng ñ ban ñFu c1a SO2 là 0,03 mol/l, sau 30 giây n0ng ñ c1a nó là 0,01 mol/l thì t c ñ c1a

ph n ng này trong kho ng th4i gian ñó b.ng :

M t cách t/ng quát, t c ñ c1a ph n ng hoá h c ñư,c tính theo công th c :

Trong ñó:

v : t c ñ ph n ng

C1 : n0ng ñ ban ñFu c1a m t ch)t tham gia ph n ng (mol/l)

C2 : n0ng ñ c1a ch)t ñó (mol/l) sau t giây (s) x y ra ph n ng

∆C = C1 C2.

T c ñ c1a ph n ng hoá h c ph= thu c vào b n ch)t c1a nhNng ch)t tham gia ph n ng và nhNng ñiOu kiPn tiEn hành ph n ng, quan tr ng nh)t là : n0ng ñ các ch)t tham gia ph n ng, nhiPt ñ , s' có mQt c1a ch)t xúc tác

Khi tăng n0ng ñ các ch)t tham gia ph n ng, các phân tT va chUm v i nhau nhiOu hơn trong m t ñơn v3 th4i gian nên t c ñ c1a ph n ng tăng lên T"c ñ# c a ph%n &ng t' l thu)n v*i n+ng ñ# các ch t tham gia ph%n &ng

Ví d= t c ñ c1a ph n ng tUo thành hiñro iotua tW hiñro và hơi iot ñư,c tính như sau:

v = k [H2] [I2]

Trong ñó v : t c ñ ph n ng

[H2] : n0ng ñ c1a hiñro, mol/l

[I2] : n0ng ñ c1a iot, mol/l

k : hP s t\ lP ñQc trưng cho m]i ph n ng, còn g i là h.ng s t c ñ

_ dUng t/ng quát, v i ph n ng :

A + B → AB

v = k [A] [B]

ð( x y ra ph n ng, các phân tT ph i va chUm nhau, tuy không ph i va chUm nào cũng gây ra ph n

ng

Khi tăng nhiPt ñ , s va chUm có hiPu qu (gây ra ph n ng tăng lên, s lFn va chUm giNa các phân tT trong m t ñơn vik th4i gian tăng lên, ddn ñEn s' tăng t c ñ ph n ng Thông thư4ng, khi tăng nhiPt ñ

10oC thì t c ñ ph n ng tăng 2 3 lFn

_ ph n ng có ch)t ren tham gia, như ph n ng giNa set v i lưu huỳnh, cacbon v i oxi, kgm v i dung d3ch axit sunfuric thid t c ñ ph n ng t\ lP thu n v i ñ l n c1a bO mQt các ch)t tham gia ph n ng Do

v y, ñ( th'c hiPn ph n ng, các ch)t ren thư4ng ñư,c nghiOn nhj ñ( tăng diPn tích tiEp xúc giNa các ch)t

ph n ng

T c ñ c1a ph n ng cũng tăng lên khi có mQt ch)t xúc tác Có th( th)y rõ ñiOu này qua ph n ng oxi hoá SO2 thành SO3 NEu ch\ ñun nóng h]n h,p g0m SO2 và O2 thì ph n ng x y ra r)t ch m NEu có mQt ch)t xúc tác (crom oxit Cr2O3 hoQc mangan ñioxit MnO2) thì ph n ng x y ra nhanh NEu làm thí nghiPm như mô ta trong hình vg, ta sg trông rõ anhiñrit sunfuric ñi vào bình cFu l dUng mù (ñó là do SO3 gQp hơi

nư c trong bình cFu, tUo thành nhNng gi t nhj axit sunfuric) D=ng c= ñư,c lep như hình vg

Khi bet ñFu thí nghiPm, ta ñ t nóng mUnh crom oxit, sau ñó dùng qu bóp cao su ñ( ñny không khí vào, không khí sg mang theo khí sunfurơ Khi h]n h,p khí ñi qua ch)t xúc tác ñun nóng thì khí sunfurơ b3 oxi c1a không khí oxi hoá và anhiñrit sunfuric ñư,c tUo thành

II CÂN B NG HÓA H C

Có nhNng ph n ng x y ra theo hai chiOu ngư,c nhau, ví d= ph n ng phân huo và tUo thành nư c,

ph n ng phân huo và tUo thành thuo ngân oxit, ph n ng phân huo và tUo thành anhiñrit sunfuric v.v

Ta xét ph n ng oxi hoá anhiñric sunfurơ ñ( tUo thành anhiñrit sunfuric :

2SO2 + O2 → 2SO3.

NEu ta cho anhiñrit sunfuric ñi qua ch)t xúc tác ñã ñư,c sT d=ng ñ( oxi hoá anhiñric sunfurơ, và cũng

l ñúng nhiPt ñ oxi hoá anhiñric sunfurơ thì th)y r.ng, m t phFn anhiñrit sunfuric b3 phân huoe thành anhiñric sunfurơ và oxi, nghĩa là x y ra ph n ng :

2SO3 → 2SO2 + O2.

Như v y, ph n ng tUo thành SO3 và ph n ng phân huo SO3 x y ra l cùng ñiOu kiPn Hai ph n ng

ñó là thu n ngh3ch c1a nhau

Nh-ng ph%n &ng hoá h c x%y ra theo hai chi1u ngư2c nhau 3 cùng ñi1u ki n g i là ph%n &ng thu)n ngh6ch.

Ph n ng thu n ngh3ch bi(u th3 b.ng phương trình v i nhNng mũi tên hai chiOu ngư,c nhau :

2SO2 + O2 ⇌ 2SO3.

Lúc ñFu, khi m i tr n SO2 v i O2 thì t c ñ ph n ng thu n l n (ph n ng tUo thành SO3), còn t c ñ c1a ph n ng ngh3ch b.ng không Theo m c ñ x y ra ph n ng, các ch)t ñFu b3 tiêu th=, n0ng ñ c1a chúng gi m xu ng nên t c ñ c1a ph n ng thu n gi m ð0ng th4i v i s' gi m n0ng ñ c1a các ch)t tham gia ph n ng là s' xu)t hiPn và tăng n0ng ñ c1a s n phnm ph n ng Do v y, ph n ng ngh3ch (ph n ng phân huo SO3) bet ñFu x y ra và t c ñ c1a nó tăng dFn ðEn m t lúc các ch)t tham gia và tUo thành sau

ph n ng ñUt ñEn m t t\ lP xác ñ3nh, có bao nhiêu phân tT SO3 ñư,c tUo ra thì có b)y nhiêu phân tT SO3 b3 phân huo thành SO2 và O2 trong cùng m t ñơn v3 th4i gian Lúc ñó t c ñ c1a ph n ng thu n b.ng t c ñ c1a ph n ng ngh3ch Ta nói, ph n ng ñUt ñEn trUng thái cân b.ng

Cân b:ng hoá h c là tr;ng thái c a h<n h2p các ch t ph%n &ng khi t"c ñ# c a ph%n &ng thu)n b:ng t"c ñ# c a ph%n &ng ngh6ch :

vt = vn

(vt : t c ñ ph n ng thu n, vn : t c ñ c1a ph n ng ngh3ch)

Cân b.ng hoá h c là cân b:ng ñ#ng, nghĩa là khi hP ñUt t i trUng thái cân b.ng, các ph n ng thu n

ngh3ch vdn tiEp t=c x y ra, nhưng vì t c ñ c1a chúng b.ng nhau, do ñó không nh n th)y s' biEn ñ/i trong

hP Cân b.ng hoá h c c1a m t ph n ng sg b3 thay ñ/i nEu ta thay ñ/i các ñiOu kiPn tiEn hành ph n ng như nhiPt ñ , áp su)t và n0ng ñ các ch)t tham gia ph n ng

Ph n ng oxi hoá SO2 thành SO3 ñã ñUt ñEn trUng thái cân b.ng l nhiPt ñ xác ñ3nh, nEu cho thêm oxi thì t c ñ c1a ph n ng thu n sg tăng, làm tăng n0ng ñ c1a SO3 làm gi m n0ng ñ c1a SO2 và O2 Nhưng s' tăng n0ng ñ SO3 cũng kéo theo s' tăng n0ng ñ c1a ph n ng thu n và ngh3ch Sau m t th4i gian nào

ñó, t c ñ c1a các ph n ng thu n và ngh3ch lUi b.ng nhau, cân b.ng m i ñư,c các l p, nhưng n0ng ñ c1a

SO3 bây gi4 l n hơn so v i trư c khi thêm oxi, còn n0ng ñ c1a SO2 thì nhj hơn

Quá trình bi?n ñ i n+ng ñ# các ch t trong h<n h2p ph%n &ng t@ tr;ng thái cân b:ng này ñ?n tr;ng thái cân b:ng khác do sC thay ñ i ñi1u ki n c a môi trư ng g i là sC chuyDn d6ch cân b:ng hoá h c.

Th'c nghiPm cho th)y r.ng, nEu ph n ng x y ra làm gi m th( tích c1a h]n h,p các ch)t ph n ng (làm gi m s phân tT khí) thì s' tăng áp su)t sg làm cho cân b.ng chuy(n d3ch vO phía gi m s phân tT khí, nghĩa là sang phía gi m áp su)t; khi gi m áp su)t thì cân b.ng sg chuy(n d3ch sang phía tăng s phân tT khí, nghĩa là sang phía tăng áp su)t

Trong trư4ng h,p ph n ng x y ra không có s' biEn ñ/i s phân tT khí thì áp su)t không nh hưlng ñEn s' chuy(n d3ch cân b.ng

NhiPt ñ nh hưlng ñEn s' chu(n d3ch cân b.ng hoá h c theo quy lu t : khi ñun nóng, cân b.ng c1a

ph n ng to nhiPt sg chuy(n d3ch vO phía tUo thành nhNng ch)t ban ñFu, còn cân b.ng c1a ph n ng thu nhiPt sg chuy(n d3ch vO phía tUo thành s n phnm ph n ng

Các ch)t xúc tác nh hưlng như nhau ñEn t c ñ c1a ph n ng thu n và t c ñ c1a ph n ng ngh3ch,

do v y ch)t xúc tác không làm chuy(n d3ch cân b.ng hoá h c

Giáo viên: Vũ Kh+c Ng.c