Hóa đại cương ( phần 1 ) ppt

Hóa đại cương ( phần 1 ) Các khái niệm cơ bản Nguyên tử Nguyên tử là hạt nhỏ nhất không thể phân chia về mặt hoá học, tham gia tạo thành phân tử. Nguyên tử là một hệ trung hoà điện gồm: - Hạt nhân tích điện dương ở tâm nguyên tử. - Các electron mang điện tích dương âm chuyển động xung quanh hạt nhân. Nguyên tố hoá học Nguyên tố hoá học là tập hợp các nguyên tử có điện tích hạt nhân bằng nhau. Các dạng nguyên tử của một nguyên tố có khối lượng khác nhau gọi là các đồng vị của nguyên tố đó. Ví dụ: Nguyên tố cacbon có 2 đồng vị là và (chỉ số trên là khối lượng nguyên tử, chỉ số dưới là điện tích hạt nhân). Phân tử Phân tử là hạt nhỏ nhất của một chất có khả năng tồn tại độc lập và còn mang những tính chất hoá học cơ bản của chất đó. Đơn chất Đơn chất là chất tạo thành từ một nguyên tố hoá học. Ví dụ: O 2 , H 2 , Cl 2 , Một nguyên tố hoá học có thể tạo thành một số dạng đơn chất khác nhau gọi là các dạng thù hình của nguyên tố đó. Ví dụ: - Cacbon tồn tại ở 3 dạng thù hình là cacbon vô định hình, than chì và kim cương. - Oxi tồn tại ở 2 dạng thù hình là oxi (O 2 ) và ozon (O 3 ). Hợp chất Hợp chất là chất cấu tạo từ hai hay nhiều nguyên tử hoá học. Ví dụ: H 2 O, NaOH, H 2 SO 4 , Nguyên tử khối Nguyên tử khối (NTK) là khối lượng của một nguyên tử biểu diễn bằng đơn vị cacbon (đ.v.C). Chú ý: Khác với nguyên tử khối, khối lượng nguyên tử (KLNT) cũng là khối lượng của một nguyên tử nhưng biểu diễn bằng kg. Ví dụ: KLNT của hiđro bằng 1.67.10 -27 kg, của cacbon bằng 1,99.10 -26 . Phân tử khối Phân tử khối (PTK) là khối lượng của một phân tử biểu diễn bằng đơn vị cacbon (đ.v.C). Ví dụ: PTK của H 2 O = 2 + 16 = 18 đ.v.C, của NaOH = 23 + 16 + 1 = 40 đ.v.C. Chú ý: Giống như khối lượng nguyên tử, khối lượng phân tử cũng được biểu diễn bằng kg và bằng tổng khối lượng các nguyên tử tạo thành phân tử. Mol Mol là lượng chất chứa 6,02.1023 hạt đơn vị (nguyên tử, phân tử, ion, electron, ) - Số 6,02.1023 được gọi là số Avôgađrô và ký hiệu là N (N = 6,02.1023). Như vậy: 1 mol nguyên tử Na chứa N nguyên tử Na. 1 mol phân tử H 2 SO 4 chứa N phân tử H 2 SO 4 1 mol ion OH - chứa N ion OH - . - Khối lượng của 1 mol chất tính ra gam được gọi là khối lượng mol của chất đó và ký hiệu là M. Khi nói về mol và khối lượng mol cần chỉ rõ của loại hạt nào, nguyên tử, phân tử, ion, electron Ví dụ: - Khối lượng mol nguyên tử oxi (O) bằng 16g, nhưng khối lượng mol phân tử oxi (O 2 ) bằng 32g. - Khối lượng mol phân tử H 2 SO 4 bằng 98g, nhưng khối lượng mol ion bằng 96g. Như vậy khái niệm nguyên tử gam, phân tử gam chỉ là những trường hợp cụ thể của khái niệm khối lượng mol. - Cách tính số mol chất. Số mol n của chất liên hệ với khối lượng a (tính ra gam) và khối lượng mol M của chất đó bằng công thức: + Đối với hỗn hợp các chất, lúc đó n là tổng số mol các chất, a là tổng khối lượng hỗn hợp và M trở thành khối lượng mol trung bình M, (viết tắt là khối lượng mol trung bình). + Đối với chất khí, n được tính bằng công thức: Trong đó, V 0 là thể tích của chất khí hay hỗn hợp khí đo ở đktc (0 0 C, 1 atm). Phản ứng hoá học: Quá trình biến đổi các chất này thành các chất khác được gọi là phản ứng hoá học. Trong phản ứng hoá học tổng khối lượng các chất tham gia phản ứng bằng tổng khối lượng các chất tạo thành sau phản ứng. Các dạng phản ứng hoá học cơ bản: a) Phản ứng phân tích là phản ứng trong đó một chất bị phân tích thành nhiều chất mới. Ví dụ: CaCO 3 = CaO + CO 2 ↑ b) Phản ứng kết hợp là phản ứng trong đó hai hay nhiều chất kết hợp với nhau tạo thành một chất mới. Ví dụ. BaO + H 2 O = Ba(OH) 2 . c) Phản ứng thế là phản ứng trong đó nguyên tử của ngyên tố này ở dạng đơn chất thay thế nguyên tử của nguyên tố khác trong hợp chất. Ví dụ. Zn + H 2 SO 4 loãng = ZnSO 4 + H 2 ↑ d) Phản ứng trao đổi là phản ứng trong đó các hợp chất trao đổi nguyên tử hay nhóm nguyên tử với nhau. Ví dụ. BaCl 2 + NaSO 4 = BaSO 4 + 2NaCl. e) Phản ứng oxi hoá - khử Hiệu ứng nhiệt của phản ứng. a) Năng lượng liên kết. Năng lượng liên kết là năng lượng được giải phóng khi hình thành liên kết hoá học từ các nguyên tố cô lập. Năng lượng liên kết được tính bằng kJ/mol và ký hiệu là E 1k . Ví dụ năng lượng liên kết của một số mối liên kết như sau. H - H Cl - Cl H - Cl E 1k = 436 242 432 b) Hiệu ứng nhiệt của phản ứng là nhiệt toả ra hay hấp thụ trong một phản ứng hoá học. Hiệu ứng nhiệt được tính bằng kJ/mol và ký hiệu là Q. Khi Q >0: phản ứng toả nhiệt. Khi Q<0: phản ứng thu nhiệt. Ví dụ: CaCO 3 = CaO + CO 2 ↑ - 186,19kJ/mol. Phản ứng đốt cháy, phản ứng trung hoà thuộc loại phản ứng toả nhiệt. Phản ứng nhiệt phân thường là phản ứng thu nhiệt. - Muốn tính hiệu ứng nhiệt của các phản ứng tạo thành các hợp chất từ đơn chất hoặc phân huỷ một hợp chất thành các đơn chất ta dựa vào năng lượng liên kết. Ví dụ: Tính năng lượng toả ra trong phản ứng. H 2 + Cl 2 = 2HCl. Dựa vào năng lượng liên kết (cho ở trên) ta tính được. Q = 2E 1k (HCl) - [E 1k (H 2 ) + E 1k (Cl 2 )] = 2 . 432 - (436 + 242) = 186kJ/mol. - Đối với phản ứng phức tạp, muốn tính hiệu ứng nhiệt của phản ứng ta dựa vào nhiệt tạo thành của các chất (từ đơn chất), do đó đơn chất trong phản ứng không tính đến (ở phản ứng trên, nhiệt tạo thành HCl là 186/2 = 93 kJ/mol Ví dụ: Tính khối lượng hỗn hợp gồm Al và Fe 3 O 4 cần phải lấy để khi phản ứng theo phương trình. toả ra 665,25kJ, biết nhiệt tạo thành của Fe 3 O 4 là 1117 kJ/mol, của Al 2 O 3 là 1670 kJ/mol. Giải: Tính Q của phản ứng: 3Fe 3 O 4 + 8Al = 4Al 2 O 3 + 9Fe (1) Theo (1), khối lượng hỗn hợp hai chất phản ứng với nhiệt lượng Q là : 3 . 232 + 8 . 27 = 912g Để tỏa ra lượng nhiệt 665,25 kJ thì khối lượng hỗn hợp cần lấy : . + Cl 2 = 2HCl. Dựa vào năng lượng liên kết (cho ở trên) ta tính được. Q = 2E 1k (HCl) - [E 1k (H 2 ) + E 1k (Cl 2 )] = 2 . 432 - (4 36 + 24 2) = 18 6kJ/mol. - Đối với phản ứng phức tạp, muốn. bằng 1. 67 .10 -27 kg, của cacbon bằng 1, 99 .10 -26 . Phân tử khối Phân tử khối (PTK) là khối lượng của một phân tử biểu diễn bằng đơn vị cacbon ( .v.C). Ví dụ: PTK của H 2 O = 2 + 16 = 18 đ.v.C,. nhiệt tạo thành của Fe 3 O 4 là 11 17 kJ/mol, của Al 2 O 3 là 16 70 kJ/mol. Giải: Tính Q của phản ứng: 3Fe 3 O 4 + 8Al = 4Al 2 O 3 + 9Fe (1 ) Theo (1 ), khối lượng hỗn hợp hai chất phản