Đang tải... (xem toàn văn)
Bài giảng Hoá học đại cương chương 3 Cân bằng hóa học, cung cấp cho người học những kiến thức như: Khái niệm cân bằng hóa học; Sự chuyển dịch cân bằng - các yếu tố ảnh hưởng; Cách tính hằng số cân bằng hóa học. Mời các bạn cùng tham khảo!
CHƯƠNG III CÂN BẰNG HĨA HỌC §1 Khái niệm cân hóa học §2 Sự chuyển dịch cân - yếu tố ảnh hưởng §3 Cách tính số cân hóa học §1 KHÁI NIỆM VỀ CÂN BẰNG HÓA HỌC I Phản ứng thuận nghịch cân hoá học Phản ứng chiều phản VD: ứng hóa học xảy NaOH + H2SO4 → Na2SO4 +H2O cịn lại lượng khơng đáng kể chất phản ứng Zn + 2HCl → ZnCl + H 2 Khi viết phương trình phản ứng ta dùng dấu mũi tên chiều thay cho dấu I Phản ứng thuận nghịch cân hoá học Phản ứng thuận nghịch (phản ứng chiều) phản ứng mà điều kiện phản ứng xảy theo hai chiều ngược Khi viết phương trình phản ứng ta phải dùng mũi tên ngược chiều thay cho dấu I Phản ứng thuận nghịch cân hố học Trạng thái cân hóa học Tất phản ứng thuận nghịch diễn không đến mà diễn đạt trạng thái cân hóa học Ở trạng thái cân hóa học, hàm lượng chất phản ứng hàm lượng sản phẩm tồn không đổi Cân cân động phản ứng hai chiều thuận nghịch diễn với vận tốc I Phản ứng thuận nghịch cân hóa học Điều kiện nhiệt động để có cân phản ứng nhiệt độ T ∆GT = ∑µi ni = Trong đó: µi : Thế hóa học chất i ni : hệ số tỷ lượng chất i phương trình phản ứng (với chất tham gia phản ứng ni < với chất sản phẩm ni > ) Với chất khí lý tưởng ta có µi = µi0 + R.T.lnpi II Các số cân phản ứng Hằng số cân KP Cho phản ứng aA + bB eE + f F Các chất chất khí tuân theo định luật khí lý tưởng Áp dụng điều kiện nhiệt động để có cân bằng: ∆GT = ∑µi ni = ΔGT = μi ni = eμ e + fμ F - aμ A - bμ B Thay µi = µi0 + R.T.lnpi ΔG T = (e E0 + f F0 - a A0 - b B0 ) + RT (e ln PE + f ln PF alnPA - bln PB ) II Các số cân phản ứng Hằng số cân KP ΔG = (e + f - a - b ) T E F A B Ta có ∆GT0: Là biến thiên entanpi tự chuẩn phản ứng Vậy ΔG T = ΔG T0 + RT (e ln PE + f ln PF alnPA - bln PB ) e f p p ΔG T = ΔG T0 + RT.ln ( aE Fb )Cb pA pB II Hằng số cân phản ứng Hằng số cân Kp Ta có peE pfF ΔG T0 ln ( a b )Cb = p A p B RT Đặt peE pfF K P = ( a b )Cb p A pB Vậy ta có ΔG lnK P = RT T II Các số cân phản ứng Hằng số cân KC Áp suất riêng phần khí lý tưởng liên hệ với nồng độ phương trình n i RT pi = = Ci RT V Thay vào biểu thức Kp CE RT CF RT pE pF CE e CF f e+f-a-b KP = a b = = RT a b a b pA pB CA RT CBRT CA CB e f e f Vậy ta có: KP = KC(RT)Δn Δn= e+f -a-b hay KC = KP (RT)-Δn II Hằng số cân phản ứng Quan hệ số cân KC , KP + Hằng số cân K hệ dị thể chất lỏng khí H2O(l) H2O(k) K= PH2O(Khí) / [H2O]lỏng K[H2O] lỏng= PH2O Đặt K.[H2O] lỏng = KP KP = PH2O (khí) + Hằng số cân K hệ dị thể chất rắn khí CaCO3(r) CaO(r) + CO2(k) Kc = [CO2] KP = PCO2(RT) 10 Ảnh hưởng nồng độ tới chuyển dịch cân 17 Ảnh hưởng nhiệt độ tới chuyển dịch cân ΔG 0T ΔH0T ΔS0T lnK p = =+ RT RT R Lấy đạo hàm hai vế theo T ta có dlnk p dT = ΔH 0T RT Trường hợp H > phản ứng thu nhiệt → Kp T đồng biến + Khi T tăng Kp tăng, cân chuyển dịch theo chiều thuận (thu nhiệt) + Khi giảm nhiệt độ số Kp giảm nghĩa cân chuyển dịch theo chiều nghịch (tỏa nhiệt) 18 Ảnh hưởng nhiệt độ tới chuyển dịch cân Trường hợp H < phản ứng tỏa nhiệt→ Kp T nghịch biến + Khi T tăng Kp giảm, cân chuyển dịch theo chiều nghịch (thu nhiệt) + Khi giảm nhiệt độ số Kp tăng nghĩa cân chuyển dịch theo chiều thuận (tỏa nhiệt) * Một hệ trạng thái cân tăng nhiệt độ hệ cân chuyển dịch phía phản ứng thu nhiệt ngược lại 19 Ảnh hưởng áp suất tới chuyển dịch cân Xuất phát từ công thức KN = KP P -∆n lnKN = ln KP - ∆n.lnP Đạo hàm theo P ∆n = → ∆n > → dlnk N Δn =dp p dlnk N =0 dp dlnk N dp → áp suất không ảnh hưởng đến CB < → KN P nghịch biến P↑ KN ↓ → CB chuyển dịch theo chiều nghịch (giảm số mol khí) P ↓ KN ↑ → CB chuyển dịch theo chiều thuận (tăng số mol khí) 20 Ảnh hưởng áp suất tới chuyển dịch cân ∆n < → dlnk N dp > → KN P đồng biến P↑ KN ↑ → CB chuyển dịch theo chiều thuận (giảm số mol khí) P ↓ KN ↓ → CB chuyển dịch theo chiều nghịch (tăng số mol khí) Khi tăng áp suất hệ cân bằng, cân dịch chuyển theo chiều giảm số phân tử khí hệ ngược lại giảm áp suất cân dịch chuyển theo chiều tăng số phân tử khí 21 Ví dụ Có cân N2+ H2 2NH3 ∆H