Đang tải... (xem toàn văn)
Slide 1 HÓA HỌC VÔ CƠ Tài liệu tham khảo Hóa học Vô cơ – Lệ Mậu Quyền Bài tập Hóa học Vô cơ – Lê Mậu Quyền HÓA HỌC VÔ CƠ Nội dung 3 phần Những kiến thức cơ bản của Hóa Đại cương Các nguyên tố nhóm A C.
HĨA HỌC VƠ CƠ Tài liệu tham khảo: - Hóa học Vô – Lệ Mậu Quyền - Bài tập Hóa học Vơ – Lê Mậu Quyền HĨA HỌC VÔ CƠ Nội dung: phần: - Những kiến thức Hóa Đại cương - Các nguyên tố nhóm A - Các nguyên tố nhóm B (nguyên tố d) HĨA HỌC VƠ CƠ Phần 1: Những kiến thức Hóa Đại cương: - Chương Bảng tuần hồn nguyên tố hóa học - Chương Liên kết hóa học - Chương Chiều phản ứng hố học vô - Chương Một số t/chất chung chất vơ Chương 3: Chiều phản ứng hố học vô I Phản ứng trao đổi Chất điện ly mạnh a Khái niệm - Điện ly hoàn tồn - Phương trình điện ly viết dấu “” “ = ” - Trong phương trình ion, viết dạng ion Ví dụ: HCl = H + + Cl - FeS + 2HCl = FeCl2 + H2S ; FeS + 2H + = Fe 2+ + H2 S Chương 3: Chiều phản ứng hố học vơ I Phản ứng trao đổi Chất điện ly mạnh b Cần nắm vững chất điện ly mạnh - Axit mạnh: hidroaxit oxiaxit (qui tắc Pauling) - Bazơ mạnh: hidroxit kim loại kiềm kiềm thổ - Các muối tan (hầu hết), muối axit Chương 3: Chiều phản ứng hố học vơ I Phản ứng trao đổi Tính tan - Tính tan muối trung hồ thơng dụng: + Nhóm dễ tan + Nhóm khó tan - Tính tan muối axit cần nhớ qui tắc sau: + Axit H2X muối H(n-1)X : hầu hết tan Ví dụ: muối: HS , HCO3 , HSO4 2+ Axit H3X muối H(n-1)X : hầu hết tan Ví dụ: muối H2PO4 - Chương 3: Chiều phản ứng hố học vơ I Phản ứng trao đổi Qui tắc viết phương trình ion - Chất kết tủa, chất dễ bay hơi, chất điện ly yếu: nằm dạng phân tử - Chất điện ly mạnh nằm dạng ion Quan hệ Tt s: trường hợp: - Trong nước nguyên chất - Trong dd chứa ion đồng loại Chương 3: Chiều phản ứng hố học vơ I Phản ứng trao đổi Chiều phản ứng trao đổi a Điều kiện xảy phản ứng: tạo sản phẩm chất: - Chất kết tủa Chất điện ly yếu Chất dễ bay để làm giảm nồng độ chất phản ứng, ∆G < b Cơng thức tính HSCB phản ứng xảy dd (khơng có thay đổi số oxi hoá): o ∆G = -RTlnK (K = Ka, Kb, Tt) Chương 3: Chiều phản ứng hố học vơ I Phản ứng trao đổi Chiều phản ứng trao đổi c Cách lập chu trình nhiệt động để xét chiều phản ứng Ví dụ 1: Xét phản ứng sau: -9 -7 -11 Cho biết Tt(CaCO3) = 4,8.10 ; H2CO3 có K1 = 4.10 ; K2 = 5.10 K3 = 600 Xác định K chiều pư đk chuẩn 298K? Chương 3: Chiều phản ứng hố học vơ I Phản ứng trao đổi Chiều phản ứng trao đổi c Cách lập chu trình nhiệt động để xét chiều phản ứng: Ví dụ 2: Chương 3: Chiều phản ứng hố học vơ II Phản ứng oxi hoá khử b Ứng dụng dãy khử Giải - Trước hết loại bỏ sản phẩm không bền ion MnO 2- Mn o 2+ ε MnO2/Mn : - o Tính ε MnO4 /MnO2 : +3e MnO4 MnO2 +1e +2e MnO4 2- o o 2o 2-3F ε MnO4 /MnO2 = -1F ε MnO4 /MnO4 - 2F ε MnO4 /MnO2 εoMnO4-/MnO2 = (0,56 + 2.2,26)/3 = 1,69V 3+ o tính ε MnO4 /MnO2 Chương 3: Chiều phản ứng hoá học vơ II Phản ứng oxi hố khử b Ứng dụng dãy khử 0.56V 2.26V 0.95V 1.51V −1.18V Mn7 +O4− → Mn 6+O42− → Mn 4+ O2 (r ) → Mn3+ → Mn 2+ → Mn o 2+ - Tính ε MnO2/Mn : +2e 2+ Mn MnO2 +1e +1e 3+ Mn -2F εoMnO2/Mn2+ = -1F εoMnO2/Mn3+ - 1F εoMn3+/Mn2+ εoMnO2/Mn2+ = (0,95 + 1,51)/2 = 1,23V Chương 3: Chiều phản ứng hố học vơ II Phản ứng oxi hố khử b Ứng dụng dãy khử - Từ đó, có dãy khử mới: 1,69V MnO4 - 1,23V MnO2 -1,18V Mn 2+ Mn o o #+ 2+ 2+ 3+ - Ta có: ε MnO4 /MnO2 > ε Fe /Fe nên MnO4 oxi hóa Fe tạo MnO2 Fe o 2+ o #+ 2+ 2+ 2+ - Tuy nhiên, ε MnO2/Mn > ε Fe /Fe nên MnO2 tạo oxi hóa Fe tạo Mn Fe 3+ o #+ o #+ 2+ 2+ 2+ - Vì ε Mn /Mn < ε Fe /Fe nên ion Mn sinh không oxi hóa Fe - Vậy sản phẩm phản ứng Mn 2+ Fe 3+ theo phản ứng sau: 2+ + 2+ 3+ MnO4 + 5Fe + 8H Mn + 5Fe + 4H2O Chương 3: Chiều phản ứng hố học vơ II Phản ứng oxi hố khử b Ứng dụng dãy khử - Nếu sau phản ứng cịn dư MnO4 ta có: o o 2+ ε MnO4 /MnO2 > ε MnO2/Mn 2+ Do lượng dư MnO4 oxi hóa sản phẩm Mn tạo MnO2: 2+ + 2MnO4 (dư) + 3Mn + 2H2O 5MnO2 + 4H Chương 3: Chiều phản ứng hố học vơ II Phản ứng oxi hố khử Chiều phản ứng oxi hoá khử - Nguyên tắc xét chiều phản ứng dựa vào ∆G: ∆G = - nFE Phản ứng xảy ra: ∆G = -nFE < E = εoxh - ε kh > εoxh > ε kh Nếu phản ứng điều kiện chuẩn dựa vào: o o o o o o o ∆G = -nFE E = ε oxh - ε kh > ε oxh > ε kh - Hoặc dựa vào: εoxh1/Kh1 > εoxh2/Kh2 phản ứng xảy ra: OXH1 + Kh2 ↔ OXH2 + Kh1 o o Nếu phản ứng điều kiện chuẩn dựa vào ε oxh1/Kh1 > ε oxh2/Kh2 Chương 3: Chiều phản ứng hố học vơ III Trạng thái cân hoá học Các đặc trưng cân - Điều kiện CBHH: ∆G = (về mặt nhiệt động học) vt = (về mặt động học) o o - Quan hệ ∆G HSCB: ∆G = - RTlnK Đặc tính HSCB: thể cho phản ứng xác định, thay đổi nhiệt độ thay đổi, tham số nhiệt động (thể HSCB) có thay đổi khơng làm số cân thay đổi Chương 3: Chiều phản ứng hố học vơ III Trạng thái cân hố học Sự chuyển dịch cân - tác động làm chuyển dịch CB: nhiệt độ, áp suất nồng độ - Vận dụng qui tắc pha để tìm thơng số nhiệt động làm cân chuyển dịch tìm điều kiện thuận lợi cho trình phản ứng Chương 3: Chiều phản ứng hố học vơ IV Một số lưu ý ∆H, ∆S ∆G o Các biểu thức tính ∆H phản ứng: - Ở nhiệt độ xác định: ∆H o = Σ∆H o s , sp − Σ∆H o s ,tg = Σ∆H o c ,tg − Σ∆H o c , sp o - Biểu thức định luật Kirchhoff: ΔH =f(T) T ∆H T o = ∆H o 298 + ∆C p o ∫ ∆C p o dT 298 - Hiệu ứng nhiệt phản ứng thuận giá trị hiệu ứng nhiệt pư nghịch trái dấu: ∆H o t = −∆H o n Chương 3: Chiều phản ứng hố học vơ IV Một số lưu ý ∆H, ∆S ∆G o Các biểu thức tính ∆H phản ứng: - Phương trình đẳng áp Van’t Hoff: T o o K ∂ ln K ∆ H ∆ H P , T P T T → ln = ∫ dT ÷ = 2 K P ,298 298 RT ∂T p RT Chương 3: Chiều phản ứng hoá học vô IV Một số lưu ý ∆H, ∆S ∆G o o Tính ∆S phản ứng qua ∆S 298 : ∆S o 298 = ΣS o 298, sp − ΣS o 298,tg - Ở 298K: T - Ở nhiệt độ T: ∆S o T = ∆S o 298 + ∫ ∆C o P 298 - S đặc trưng cho độ hỗn độn: liên kết yếu ∆S ↑: S(khí) >> S(lỏng) > S(rắn) o Dự đoán dấu ∆S phản ứng: ∆n > ∆ S > ∆n < ∆S < ∆n = ∆S nhỏ dT T Chương 3: Chiều phản ứng hố học vơ IV Một số lưu ý ∆H, ∆S ∆G o o ∆H ∆S chuyển pha: ∆S o cf = ∆H cf Tcf Chương 3: Chiều phản ứng hố học vơ IV Một số lưu ý ∆H, ∆S ∆G Các cơng thức tính ΔG mối quan hệ ΔG phản ứng hóa học với đại lượng nhiệt động khác: - Công thức tổng quát cho phản ứng: ∆G = ∆H − T ∆S = ∑ ∆Gsp ,s − ∑ ∆Gtg ,s - Nếu phản ứng thuận nghịch dùng cơng thức: π ∆G= RT ln K Chương 3: Chiều phản ứng hố học vơ IV Một số lưu ý ∆H, ∆S ∆G Các cơng thức tính ΔG mối quan hệ ΔG phản ứng hóa học với đại lượng nhiệt động khác: - Ở điều kiện chuẩn: ∆G o = ∆H o − T ∆S o = ∑ ∆Gsp , s − ∑ ∆Gtg , s o - Phản ứng thuận nghịch: K p = K c ( RT )∆n P = Kn n ∑ i o ∆G o = − RT ln K p ∆n ÷ ÷ = K N P ∆n ÷ ÷ ∆n = ⇔ K p = K c = K n = K N R = 0.082 latm/molK P – áp suất chung hệ phản ứng cân [atm] Σni – tổng số mol khí có mặt phản ứng cân Δn – hiệu số mol khí sản phẩm số mol khí chất tham gia Kp, Kc – phụ thuộc vào nhiệt độ Chương 3: Chiều phản ứng hố học vơ IV Một số lưu ý ∆H, ∆S ∆G Các cơng thức tính ΔG mối quan hệ ΔG phản ứng hóa học với đại lượng nhiệt động khác: - Cơng thức tính ΔG cho pư oxh-khử xảy dung dịch nước: π ∆G= − nFE = RT ln K - Ở điều kiện chuẩn: ∆G = −nFE = − RT ln K p o o Chương 3: Chiều phản ứng hố học vơ IV Một số lưu ý ∆H, ∆S ∆G Các cơng thức tính ΔG mối quan hệ ΔG phản ứng hóa học với đại lượng nhiệt động khác: - Phương trình Gibbs-Helmhollf: ΔG = f(T): T ∆G oT ∆G o 298 ∂ ∆G o ∆H o ∆H o − = ∫ − ÷ =− → ∂T T p T T 298 T 298 ... MnO4 + 2CO2 2ClO3 + 6e + 3CO2 → Cl + 3CO3 223MnO2 + ClO3 + 3CO3 → 3MnO4 + 2CO2 + Cl → 3MnO2 + KClO3 + 3K2CO3 → 3K2MnO4 + KCl + 3CO2 Chương 3: Chiều phản ứng hoá học vơ II Phản ứng oxi hố khử b... để xét chiều phản ứng Ví dụ 1: Xét phản ứng sau: -9 -7 -11 Cho biết Tt(CaCO3) = 4,8 .10 ; H2CO3 có K1 = 4 .10 ; K2 = 5 .10 K3 = 600 Xác định K chiều pư đk chuẩn 298K? Chương 3: Chiều phản ứng hố... NO3 + 2H 2- Cr2O7 + 3+ + + 14 H + 3NO2 +3 H2O → 2Cr + 7H2O +3NO3 + 6H 2- Cr2O7 + 8H + 3+ + 3NO2 → 2Cr + 3NO3 + 4H2O K2Cr2O7 + 3KNO2 + 4H2SO4 → Cr2(SO4 )3 +3 KNO3 + K2SO4 + 4H2O Chương 3: Chiều phản