Bài giảng Hóa đại cương: Cân bằng hóa học - ThS. Nguyễn Minh Kha

Bài giảng trang bị cho người học những kiến thức cơ bản về cân bằng hóa học. Những nội dung chính được trình bày trong chương này gồm có: Phản ứng một chiều (phản ứng hoàn toàn), định luật tác dụng khối lượng, nhận xét về trạng thái cân bằng hóa học, hằng số cân bằng cho phản ứng đồng thể, phản ứng dị pha, thay đổi hệ số tỉ lượng,… Mời các bạn cùng tham khảo để biết thêm nội dung chi tiết.

Chương VI CÂN BẰNG HÓA HỌC

Giảng viên: ThS Nguyễn Minh Kha

 Phản ứng thuận nghịch (pư không hoàn toàn): ⇌

Ở cùng đk, pư xảy ra đồng thời theo hai chiều ngược nhau Ví dụ - H2 (k) + I2 (k) ⇌ 2HI (k)

•Phản ứng một chiều (pư hoàn toàn): = hay 

Ví dụ - KClO3 (r) = KCl(r) + 3/2O2(k)

Phản ứng đồng thể - pư trong thể tích 1 phaHCl(dd) + NaOH(dd) = NaCl (dd) + H2O(l)

Phản ứng dị thể -pư diễn ra trên bề mặt phân chia pha

Định luật tác dụng khối lượng (M.Guldberg và P Waage )

Ở nhiệt độ không đổi, pư đồng thể, đơn giản:

aA + bB = cC + dDTốc độ phản ứng : v = k.Ca

Cân bằng hóa học

b B

a A t

t k C C

d D

c C n

vt = vn (CA)cb=const (CB)cb=const (Cc)cb=const (CD)cb =const

 G=0 (PA)cb=const (PB)cb=const ( PC)cb=const (PD)cb =const

cb

Nhận xét về trạng thái cân bằng hoá học

 Trạng thái cbhh là trạng thái cân bằng động

 Trạng thái cân bằng ứng với Gpư= 0 (A’=0)

 Dấu hiệu của trạng thái cân bằng hoá học:

 Tính bất biến theo thời gian

 Tính linh động

 Tính hai chiều

Hệ khí lý tưởng

aA(k) + bB(k) ⇌ cC(k) + dD(k) (pư đơn giản )

Khi trạng thái đạt cân bằng: vt = vn

K – hằng số ở nhiệt độ xác định: hằng số cân bằng

D cb

c C n

cb

b B cb

a A

d D

c C

n

t C

C C

C C k

d D

c C cb

b B

a A

d D

c C

cb b

B

a A

d D

c C

C C

C C RT

C RT

C

RT C

RT C

p p

d D

c C C

C C

C C

K 

Phản ứng dị pha

RT K

CaCO

CO CaO

3

p p

p K

HK

3

3 3

OH COOH

CH

Kt

3

Viết biểu thức hằng số cân bằng

S(r) + O2(k) SO2(k)

O

SO p

P

P K

C

C K

2

2



KP = KC

S(r) + O2(k) SO2(k) K1 = [SO2] / [O2]

SO2(k) +1/2 O2(k) SO3(k)K2 = [SO3] / [SO2][O2]1/2

S(r) + 3/2 O2(k) SO3(k) K3 = ????

Thay đổi hệ số tỉ lượng

K SO

O K

cb

cb 



Quan hệ giữa hằng số cân bằng và  G

Phản ứng dị pha : a A + b B ⇌ c C + d D

K

Q RT

Q RT

B A

cb

B A

D

C Q

Chất khí lý tưởng [] → P (atm)/P 0 (1atm)

Dung dịch loãng [] → C (mol/l)/C 0 (1mol/l)

Rắn nc, lỏng nc, dung môi (H 2 O) → 1

Quan hệ giữa hằng số cân bằng và  G

P P

0 T b

B

a A

d D

c C 0

T T

K

Q ln

RT K

Q ln RT Q

ln RT

G p

p

p p ln RT G

b B

a A

d D

c C

p p

p p RT

0 T b

B

a A

d D

c C 0

T T

K

Q ln RT Q

ln RT

G C

C

C

C ln RT G

b B

a A

d D

c C

C C

C

C RT

QlnRT

GT 



 Nếu Q < K →  G < 0 → phản ứng xảy ra theo chiều thuận

 Nếu Q > K →  G > 0 → phản ứng xảy ra theo chiều nghịch

 Nếu Q = K →  G = 0 → hệ đạt trạng thái cân bằng

kJ

H2980 pu   58 , 040  S0298pu   176 , 6 /



NHẬN XÉT về Kp và Kc

 Là hằng số ở nhiệt độ nhất định, chỉ phụ thuộc vào bản chất pư và nhiệt độ, chứ không phụ thuộc vào nồng độ hoặc áp suất riêng phần của chất pư

Phụ thuộc vào cách thiết lập các hệ số trong ptpư

Hằng số cân bằng Kp ,Kc không có thứ nguyên

Hằng số cân bằng không phụ thuộc vào chất xúc tác

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

Quan hệ của K p với nhiệt độ và nhiệt phản ứng

o o

o

S T H

ln

R

S RT

H K

ln

R

S RT

H K

R

H K

K

Ví dụ

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

Nguyên lý chuyển dịch cân bằng Le Chatelier

Phát biểu: Một hệ đang ở trạng thái cân bằng mà ta thay đổi một trong các thông

số trạng thái của hệ (nồng độ, nhiệt độ, áp suất) thì cân

bằng sẽ dịch chuyển theo chiều có tác dụng chống lại

sự thay đổi đó.

Henri LeChâtelier (1850-1936)

 n =0 áp suất chung không ảnh hưởng đến trạng thái cân bằng.

P ↑ cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận

T ↓ cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận

Chuyển dịch cân bằng

Co(H2O)6 2+ + 4Cl- ⇌ CoCl4 2- +6 H2O  Hpư >0

Làm lạnh

Đun nóng

V=1lit , SnO 2 (r) + 2H 2 (k) ⇌ 2H 2 O(k) + Sn (l)

G 1100 = 0; 0,1mol 0,316 mol 1 mol 1mol

1)Tính Kc, KP ở 1100K

2) Tính (G 0 1100 ) pư và xác định chiều pư khi:

3)Cân bằng sẽ chuyển dịch về phía nào trong các trường hợp

Tăng nhiệt độ.Cho biết K p = 1,5 ở 900K.

Tăng thể tích bình phản ứng lên 10 lần.