MỘT số câu hỏi và TRẢ lời THAM KHẢO hóa học ỨNG DỤNG

∘ Nội dung định luật: Hiệu ứng nhiệt của phản ứng hoá học chỉ phụ thuộc vào trạng thái đầu của các chất tham gia và trạng thái cuối của các chất sản phẩm, mà không phụ thuộc vào các giai

TRƯỜNG ĐH GTVT CHƯƠNG TRÌNH HOÁ HỌC ỨNG DỤNG

KHOA KHCB – BM

HOÁ

1 Chương trình: 03 tín chỉ

2 Giáo trình: Giáo trình chuẩn: Hoá Học đại cương: Phần II - Đại cương các quy luật của các quá

trình Hoá học – Mai Đăng Khoa, Đào Quang Liêm, Nguyễn Văn Tam, NXB ĐH GTVT -2008.

3 Tài liệu tham khảo:

+ Cơ sở lỶ thuyết các quá trình Hoá học: Nguyễn Hạnh - Phần II – NXB GD - 1998

+ Hoá học đại cương – tập 1,2,3 - Rier Dider (tiếng Việt) – NXB GD – 1996

+ Hoá học đại cương – Vũ Đăng Độ – NXB GD –2000

+ Bài tập Hoá đại cương - tập 1,2 - Rier Dider – Vũ Đăng Độ chú giải - NXB GD – 1996

Ẩ (các tài liệu giới thiệu trên lớp khác vv.)

4 Nội dung cơ bản của môn học: Gồm 04 chương:

▼ Chương I: Nhiệt động học: Nghiên cứu các nguyên lỶ, áp dụng các nguyên lỶ, chiều hướng, giới

hạn của cân bằng hoá học; các yếu tố ảnh hưởng lên cân bằng hoá học

▼ Chương II: Động hoá học: Nghiên cứu vận tốc, các yếu tố ảnh hưởng; cơ chế phản ứng; xúc tác,

keo tụ, nhũ tương, nhựa đường

▼ Chương III: Dung dịch: Nghiên cứu các phản ứng trong dung dịch, các yếu tố ảnh hưởng lên phản

ứng, các phương pháp tìm KLPT qua dung dịch điện li

▼ Chương IV: Điện hoá học: Nghiên cứu các phản ứng oxy hoá khử, pin điện, sự chuyển hoá điện

năng, bản chất của sự điện phân, ăn mòn kim loại, các phương pháp chống ăn mòn kim loạiẨ

5 Đánh giá học phần:

GV sẽ công bố trên lớp

Kiểm tra kết thúc học phần: (đề thi: câu 1 (3đ), câu 2 (3đ), câu 3 (4đ))

6 Hướng dẫn seminar: Cần ít nhất 60phút chuẩn bị cho 01 tiết học trên giảng đường.

7 Liên hệ: BM Hoá P808-A6 trường ĐHGTVT HN – Láng Thượng - Đống Đa – Hà Nội.

-Bài toán

Ôn theo dạng GV đã tóm tắt trên lớp

Chương 1 + Dạng áp dụng nhiệt phản ứng và tính toán theo định luật Hess

+ Dạng G + Dạng tính theo cân bằng Chương 2 + Dạng phương trình động học v = k.CA.CB….

+ Dạng quan hệ k và t Chương 3 + Dạng các định luật Raun, Van’t Hoff cho dung dịch phân tử và dung dịch điện li

+ Dạng Nhiệt hoà tan + Dạng pH xuôi và ngược + Dạng tích số tan

Chương 4 + Dạng tính thế điện cực và sức điện động của pin

+ Dạng tính thế phân cực Eph = Epc +  + Dạng điện phân…

MỘT SỐ CÂU HỎI VÀ TRẢ LỜI THAM KHẢO

Lư u ý

* R = 22,4/273 ≃ 0.082 tớnh theo ph ương trỡnh trạng thỏi R= 8,314 Tớnh theo J

* Cỏc phương trỡnh được đúng khung

* Phõn biệt điều kiện thường và điều kiện chuẩn

* Ký hiệu K và k

* Lưu ý kJ và J Đơn vị

* Đơn vị của ∆G; ∆H của một chất và của một quỏ trỡnh

* Cỏc định luật Hess, Van’t Hoff, Raun, Faraday

* Lưu ý cỏc bước làm bài

+ Viết phương trỡnh phản ứng + Đặt ẩn khi sử dụng

+ Viết biểu thức rồi thay số

Câu hỏi Phát biểu và viết biểu thức toán học của nguyên lý I? Khái niệm nhiệt đẳng tích, nhiệt đẳng áp, thiết lập mối quan hệ giữa chúng? Hàm trạng thái là gì? Viết U = QV là đúng hay sai, tại sao?

∘ Phát biểu Không thể chế tạo đợc động cơ vĩnh cửu loại I (động cơ không tiêu tốn năng lợng)

∘ Biểu thức toán: Tồn tại một hàm trạng thái U - nội năng.

Với một quá trình vô cùng nhỏ; biểu thức vi phân của nguyên lý I:

dU = A + Q hay dU + PdV = Q + A’ Với A’ là công có ích

Nh vậy: Biến thiên nội năng của hệ bằng tổng nhiệt và công do hệ nhận đợc.

Q + A =  U

Nhiệt đẳng tích (QV) là nhiệt hệ nhận vào hay toả ra trong một quá trình nào đó xảy ra trong điều kiện

đẳng tích Khi V = const, A'=0: dU = QV hay U = QV (1.7)

Nhiệt đẳng áp (QP) là nhiệt hệ nhận vào hay toả ra trong một quá trình nào đó xảy ra trong điều kiện đẳng

áp Khi P = const, A'=0 ta có H = Qp.

Quan hệ:

Đối với hệ kín: Qp = H = U + PV = Qv + PV

Đối với phản ứng hoá học:

- Khi các chất tham gia và tạo thành đồng thể, trạng thái rắn, lỏng: V  0 Khi đó:

Qp = H = U = Qv

- Hệ có chất khí tham gia: Vhệ = Vkhí = nRT/P Khi đó: Qp = Qv + nRT

Với n = tổng số mol sản phẩm khí – tổng số mol chất tham gia ở thể khí

= n(sp-khí) - n(tg-khí)

Ví dụ: 2SO3(k) ⇌ O2(k) + 2SO2(k) Phản ứng này có n= 2+1-2 = 1

C6H6(h) + 7,5O2(k) = 6CO2(k) + 3H2O(l) Phản ứng này có n= 6-7,5-1 = -2,5

Viết U = Q V Q không là hàm trạng thái, U là hàm trạng thái viết U = QV đúng trong trờng hợp V=const, hệ không sinh có ích

Câu hỏi Phát biểu định luật Hess, lấy ví dụ minh hoạ? Phát biểu và chứng minh ba hệ quả của định luật

Hess?

∘ Nội dung định luật: Hiệu ứng nhiệt của phản ứng hoá học chỉ phụ thuộc vào trạng thái đầu của các chất

tham gia và trạng thái cuối của các chất sản phẩm, mà không phụ thuộc vào các giai đoạn trung gian

Ví dụ: Từ C2H2(k) điều chế C2H6(k) có thể theo hai cách khác nhau:

Theo định luật Hess: H1 = H2 + H3

▼ Hệ quả 1.

∘ Nội dung: Hiệu ứng nhiệt của phản ứng nghịch bằng trừ hiệu ứng nhiệt của phản ứng thuận.

∘ Chứng minh: Xét một hệ ở hai trạng thái (I) và (II) qua biến đổi chu trình:

Ht

C2H2(k) + 2H2(k) C2H6(k)

C2H4(k) + H2(k)

H

1

H 3

H

2

2

Chu trình này cho Ht + Hn = 0.

Do đó: Ht = - H n

Hn

Ví dụ: C2H4(k) + H2(k) → C2H6(k) H1 = -136,95 kJ

C2H6(k) → C2H4(k) + H2(k) H2 = 136,95 kJ

▼ Hệ quả 2.

∘ Nội dung: Hiệu ứng nhiệt của phản ứng bằng tổng nhiệt sinh của các chất sản phẩm trừ đi tổng nhiệt

sinh của các chất phản ứng.





Trong đó: Sinh nhiệt là hiệu ứng nhiệt của quá trình hình thành một mol chất từ các đơn chất ở trạng thái

bền vững.

ở trạng thái chuẩn thì nhiệt sinh gọi là nhiệt sinh chuẩn kí hiệu: Ho

298,s Nhiệt sinh của đơn chất bằng không Chỉ đối với những chất có nhiều dạng thù hình thì dạng thù hình kém bền mới có nhiệt sinh

∘ Chứng minh: Qua bài toán: tính hiệu ứng nhiệt của phản ứng sau

AB +CD = AC + BD Biết sinh nhiệt của các chất AB, CD, AC, BD

Từ chu trình ta dễ dàng nhận thấy:

HT = aHs(AC) + bHs(BD) - cHs(AB) - dHs(AC) (đpcm)

▼ Hệ quả 3.

∘ Nội dung: Hiệu ứng nhiệt của phản ứng bằng tổng nhiệt cháy của các chất tham gia phản ứng trừ tổng nhiệt cháy của các chất sản phẩm

Trong đó: Nhiệt cháy là hiệu ứng nhiệt của quá trình đốt cháy một mol chất bằng oxi phân tử cho đến

khi tạo thành các oxit cao nhất, bền

Nh vậy nhiệt cháy của O 2 bằng không.

Biểu thức toán: H = Hc,tg - Hc,sp

∘ Chứng minh: Dựa trên định luật Hess và hai hệ quả 1 và 2 của định luật

Xét phản ứng: 3C2H2(k) → C6H6(l)

Dựa trên sự thiết lập sơ đồ phản ứng sau:

áp dụng định luật Hess ta thấy:

Hpu + Hc,C6H6 = 3Hc,C2H2  Hpu = 3Hc,C2H2 - Hc,C6H6

Câu hỏi Phát biểu và viết biểu thức toán học của nguyên lý II, áp dụng cho hệ cô lập? Từ đó nêu điều kiện

xét chiều diễn biến và giới hạn của quá trình xảy ra trong hệ cô lập là gì?

∘ Nội dung: Không thể chế tạo đợc động cơ vĩnh cửu loại 2 (động cơ có khả năng biến đổi toàn bộ nhiệt thành công Kenvin Planck)

∘ Biểu thức:

T

Q

dS hay

T

Q

S 



Dấu bằng xảy ra khi quá trình xảy ra thuận nghịch với Qtn.

A+C + B+D

H T

bH s,T(CD) aH

s,T(BD)

3C

2H

2(k) + 7,5O

2(k) 6CO

2(k) + 3H

2O

(l)

C

6H

6(k) + 7,5O

2(k)

H pu

H

- Nếu dS > 0, hay S > 0: Phản ứng tự xảy ra.

- Nếu dS = 0 hay S = 0: Phản ứng đạt trạng thái cân bằng

∘ Với hệ cô lập ta có: Q = 0 hay Q = 0, theo ta đợc: dS0, nh vậy entropi của hệ cô lập chỉ có thể tăng chứ không giảm

- Nếu trong hệ xẩy ra một quá trình bất thuận nghịch (tự diễn biến) nào đó thì dS < 0, hay S < 0, S tăng

- Nếu trong hệ diễn ra các quá trình thuận nghịch (cân bằng) thì dS = 0, S đạt cực đại

Nh vậy: entropi là độ đo tính không thuận nghịch của quá trình xẩy ra trong hệ cô lập, hay nó là tiêu

chuẩn để đánh giá chiều diễn biến của các quá trình xẩy ra trong hệ cô lập Trong hệ cô lập quá trình tự

diễn biến theo chiều tăng entropi.

Tiêu chuẩn này chỉ áp dụng đối với hệ cô lập, với những hệ không cô lập (hay những phần khác nhau của

hệ cô lập), với những hệ không cô lập các quá trình vẫn có thể tự diễn ra theo chiều giảm entropi

Câu hỏi Lập công thức tính S của quá trình giãn nở đẳng nhiệt khí lý tởng? Từ đó cho biết vì sao trong hệ cô lập, khí lý tởng lại tự giãn nở từ nơi có áp suất cao về nơi có áp suất thấp?

* Xét n = 1 mol

Theo nguyên lý 1 ta có: U = Q + A

Vì T=const  U = 0 (Vì nội năng của khí lý tởng chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ)

 Q = - A = 12PdV =12

.

V

dV RT

= RTln

1

2

V V

Chia hai vế cho T:

1

2

ln

V

V RT S T

Q







Ta có: P1V1=RT=P2V2 

2

1 1

2

P

P V

V

 

2

1 1

ln

P

P R V

V R

S  



* Nếu n (mol)

2

1 1

ln

P

P nR V

V nR



* Trong hệ cô lập: Khí giãn nở từ V1 → V2 , Ta có: V2 >V1 → P1 >P2  ln

2

1

P

P

> 0

 S  0  Phản ứng tự xảy ra trong hệ cô lập

Vậy trong hệ cô lập khí lý tởng tự giãn nở từ nơi có áp suất cao sang nơi có áp suất thấp

Câu hỏi ý nghĩa hàm G? Điều kiện cân bằng, tự diễn biến của quá trình?

∘ ý nghĩa vật lý của thế đẳng áp G

- Trong các quá trình thuận nghịch đẳng áp, đẳng nhiệt ta có:

A’ = dG hay A’ = G = H - TS

Nh vậy trong các quá trình đẳng áp đẳng nhiệt thuận nghịch, biến thiên hàm G bằng công hữu ích (cực đại) của quá trình

Khi hệ hấp thụ một lợng nhiệt H trong quá trình đẳng áp đẳng nhiệt thì chỉ một phần (G) là có thể chuyển tự do thành công, còn phần còn lại (TS) dùng làm thay đổi độ hỗn loạn của hệ (entropi) Chính vì thế mà G còn gọi là năng lợng tự do Gibbshay entanpi tự do

∘ Điều kiện cân bằng, tự diễn biến của quá trình?

- Trong trờng hợp hệ không sinh công có ích (A’ = 0), trong điều kiện đẳng áp (P = const) đẳng nhiệt (T = const):

+ dG = 0 ứng với các quá trình thuận nghịch (cân bằng)

+ dG < 0 ứng với các quá trình bất thuận nghịch (tự diễn biến)

Đây chính là điều kiện cân bằng và tự diễn biến tổng quát của một quá trình trong điều kiện P, T không

đổi Trong thực tế đa phần các phản ứng hoá học diễn ra trong điều kiện đẳng áp đẳng nhiệt, nên các điều kiện này có ý nghĩa rất quan trọng khi khảo sát các phản ứng hoá học, đây cũng chính là ý nghĩa quan trọng nhất của thế đẳng áp đẳng nhiệt trong hoá học1

Câu hỏi Nêu nguyên tắc tính G của phản ứng hoá học? Tại sao nhiệt không thể chuyển hoàn toàn thành công?

*Tính  G Ví dụ có phản ứng: aA + bB = eE + dD

∘ Cách 1:  GT,pu =  HT - T  ST,pu

Trong đó H T eH s(E) dH s(D)  aH s(A)  bH s(B)

ST,pu = eSE + dSD - aSA - bSB

1

4

∘ Cách 2:

Hay G T,pu eG s,T(E) dG s,T(D)  aG s,T(A)  bG s,T(B)

Trong đó Gs,T : thế đẳng áp tạo thành của một chất ở nhiệt độ T, áp suất P là biến thiên thế đẳng

áp của quá trình hình thành 1mol chất đó từ các đơn chất bền trong điều kiện T, P không đổi.

* Nhiệt không thể chuyển hoàn toàn thành công vì: A* =  G = H - TS hay H = G + TS

Khi hệ hấp thụ một lợng nhiệt H trong quá trình đẳng áp đẳng nhiệt thì chỉ một phần (G) là có thể chuyển tự do thành công có ích A*; còn phần còn lại (TS) dùng làm thay đổi độ hỗn loạn của hệ

Câu hỏi Trình bày sự phụ thuộc của thế đẳng áp G vào áp suất

Từ dG = VdP – SdT, trong điều kiện đẳng nhiệt, T = const, ta có:

dG = VdP  G(P2) = G(P1) + 

2

1

P

P VdP

* Với chất lỏng, chất rắn, trong những khoảng áp suất không quá lớn ta coi V không thay đổi khi ta thay

đổi áp suất: G(P2) = G(P1) + V(P2 – P1), ở những áp suất không quá lớn V(P2 – P1) << G(P)

 G(P1)  G(P1), hay trong những khoảng áp suất không quá lớn thế đẳng áp của chất lỏng, rắn không

phụ thuộc vào áp suất.

* Với 1mol khí lý tởng

Ta có

1

2 1

2

P

P RTln )

G(P )

Chọn trạng thái 1 là trạng thái chuẩn của chất khí: P1 = Po = 1atm, đặt G(P1) = Go (gọi là thế đẳng áp

+ Với n mol: GT ( P2 = GT(P1) + nRT ln

1

2

P

P

hay

Nếu P1 = P0 = 1 atm , P

P

P



1

2 

Câu hỏi a) Trình bày khái niệm về hằng số cân bằng theo áp suất riêng phần Kp của

b) Thiết lập biểu thức quan hệ giữa Kp, Kc, KN

* a) Khái niệm về Kp

Có phản ứng giữa các khí lý tởng sau khi (T, P = const)

aA + bB ⇌ eE + dD

Từ phơng trình đẳng nhiệt Van’t Hoff: GT = G T0+ RTln 











b B

a A

d D

e E P P

P P

Khi phản ứng đạt cân bằng: G=0  Go

T =

-CB

b B

a A

d D

e E

P P

P P











ln = const đặt: KP =

CB

b B

a A

d D

e E P P

P P













* Khái niệm: Khi hệ ở trạng thái cân bằng, tại nhiệt độ xác định thì tỷ số giữa tích áp suất riêng phần của

các chất sản phẩm với tích áp suất riêng phần của các chất tham gia là một hằng số, gọi là hằng số cân bằng theo áp suất (Kp) Mỗi số hạng có số mũ bằng hệ số tơng ứng trong phơng trình phản ứng

b) Thiết lập quan hệ giữa Kp, Kc, KN

+ Hằng số cân bằng theo nồng độ mol/l: Kc

Thay : Pi = Ci.RT vào KP =

CB

b B

a A

d D

e E P P

P P













đợc: KP =  

CB

b B

a A

d D

e E n

C C

C C













trong đó: n = (e+d) - (a+b)

Khi T = const, KP = const 

CB

b B

a A

d D

e E C C

C C













= const = KC

- KC đợc gọi là hằng số cân bằng theo nồng độ mol/l: Kp = Kc (RT)n

+ Hằng số cân bằng theo nồng độ phần mol: K N

Ta có: Pi = P

n

n i

i

 =Ni.P với P là áp suất chung của toàn hệ, thay vào (Kp) ta đợc:

 G = RT ln

1

2

P P

GT = G0

T + nRT ln P

GT,pu =



G T,s(sp) G T,s(tg)

KP = n

CB

b B

a A

d e E b

a d e CB

b B

a A

d e E CB

b B

a A

d e

N N

N N P

N N

N N P

P

P









































D D

Khi T =const, Kp= const:

CB

b B

a A

d e E

N N

N

N











= const = KN Do vậy: Kp = KN.Pn

Câu hỏi Thiết lập phơng trình đẳng áp Van'tHoff? Vận dụng để xét ảnh hởng của nhiệt độ đến cân bằng

của phản ứng sau ở trạng thái chuẩn:

CO(k) + H2O(h) ⇌ CO2(k) + H2(h) có Ho < 0

*Thiết lập: Viết phản ứng: (các chất đều là các khí)

aA + bB ⇌ eE + dD:

Ta có:Go = -RT ln Kp  o R K P

T

G

ln







Lấy đạo hàm hai vế theo T khi P = const ta đợc:  

P P

P

o

T

K R

T T G





















































 



ln

Theo phơng trình Gibbs - Helmholtz: T2

H T

T

G

o

P

o











































 



2

ln

RT

H T

P















Phơng trình trên là phơng trình đẳng áp VanHốp

* ảnh hởng của nhiệt độ đến cân bằng hoá học.

+ Nếu : Ho>0 (phản ứng thu nhiệt)

 

P

P T

K ln

















>0  KP đồng biến theo T

- Khi T tăng  KP tăng  cân bằng dịch chuyển theo chiều thuận theo (chiều thu nhiệt), làm cho nhiệt độ của hệ giảm

- Khi T giảm : ngợc lại

+ Nếu: Ho<0 (phản ứng toả nhiệt)

 

P

P T

K ln

















<0  KP nghịch biến theo T

- Khi T tăng  KP giảm  cân bằng dịch chuyển sang trái theo chiều của phản ứng thu nhiệt làm cho nhiệt độ của hệ giảm

- Khi T giảm: ngợc lại

+ Nếu : Ho = 0  

P

P T

K ln

















= 0  Nhiệt độ không ảnh hởng đến chuyển dịch cân bằng

 Vận dụng CO(k) + H2O ⇌ CO2(k) + H2(h)

Ta có

0

pu

H



< 0 phản ứng toả nhiệt

 

P

P T

K ln

















<0  KP nghịch biến theo T

- Khi T tăng  KP giảm  cân bằng dịch chuyển về phía tạo ra CO và H2O theo chiều của phản ứng thu nhiệt làm cho nhiệt độ của hệ giảm

- Khi T giảm cân bằng dịch chuyển về phía tạo ra CO2 và H2 theo chiều của phản ứng thu nhiệt làm cho nhiệt độ của hệ tăng

Câu hỏi Thiết lập phơng trình biểu thị ảnh hởng của áp suất đến cân bằng hoá học

Có phản ứng giữa các khí lý tởng sau khi (T, P = const)

aA + bB ⇌ eE + dD

Có quan hệ giữa các hằng số: Kp= KN.Pn với n= e +d - a- b

6

P n K K

P K

P

Lấy đạo hàm theo P khi T=const cả hai vế ta đợc:

P

n P

K P

K

T

P T



































Vì KP không phụ thuộc vào áp suất 

T

P

P

K















ln

=0



P

n P

K

T



















ln

+ Nếu n < 0 (số mol khí sản phẩm nhỏ hơn số mol khí chất phản ứng)



T

N

P

K















ln

>0  KN đồng biến theo P

- Khi P tăng thì KN tăng, cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận (chiều làm giảm số mol khí) làm cho

áp suất của hệ giảm

- Khi P giảm : ngợc lại

+ Nếu n > 0 (số mol khí sản phẩm lớn hơn số mol khí chất phản ứng)



T

N

P

K















ln

<0  KN nghịch biến theo P

- Khi P tăng thì KN giảm, cân bằng chuyển dịch sang trái theo chiều có số mol khí nhỏ hơn làm áp suất của hệ giảm

- Khi P giảm: ngợc lại

+ Nếu n = 0 

T

N

P

K















ln

= 0  KN = const Vậy áp suất không ảnh hởng đến cdcb

Câu hỏi Thế nào là sự chuyển dịch cân bằng? Phát biểu nguyên lý về sự chuyển dịch cân bằng Le

Chatelier

+ Sự chuyển hệ từ trạng thái cân bằng này sang trạng thái cân bằng khác khi thay đổi một trong các yếu tố

nh ( C, P, T) gọi là sự chuyển dịch cân bằng

+ Phát biểu nguyên lý về sự chuyển dịch cân bằng Le Chatelier:

Một hệ đang ở trạng thái cân bằng nếu ta thay đổi một trong các yếu tố nh (T, P, C) thì cân bằng chuyển dịch theo chiều chống lại với sự thay đổi đó

Câu hỏi Thế nào là bậc của phản ứng, phõn tử số của cỏc giai đoạn cơ bản? Khi nào phõn tử số trựng với bậc của phản ứng?

b Nêu ý nghĩa của hằng số k?

c Hóy viết phương trỡnh động học và cho biết bậc của cỏc phản ứng sau:

2ICl + H 2 → 2HCl + I 2 cú bậc 2 theo ICl và bậc 1 theo H 2

2NO + Br 2 → 2NOBr cú bậc 2 theo NO và bậc 1 theo Br 2

a Bậc của phản ứng là tổng số mũ của nồng độ cỏc chất cú trong biểu thức của định luật tỏc dụng khối

lượng Gulberg-Waage

Vớ dụ: cú phản ứng sau xảy ra trong mụi trường đồng thể ở một nhiệt độ khụng đổi:

aA + bB = sản phẩm

cú phương trỡnh định luật tỏc dụng khối lượng để tớnh vận tốc tức thời của phản ứng là:

vt = k.CArCBs Trong đú (r + s) = bậc của phản ứng

r là bậc phản ứng riờng của chất A và s là bậc phản ứng riờng của chất B

với CA, CB lần lượt là nồng độ của chất A và chất B tại thời điểm t

k: là hằng số vận tốc của phản ứng.

Phõn tử số là số phõn tử tương tỏc đồng thời với nhau trong giai đoạn cơ bản để dẫn đến phản ứng.

Phản ứng cú thể xảy ra theo nhiều giai đoạn, giai đoạn nào chậm nhất sẽ quyết định vận tốc của phản ứng, giai đoạn đú được gọi là giai đoạn cơ bản

Phõn tử số sẽ trựng với bậc của phản ứng khi phản ứng chớnh là giai đoạn cơ bản.

b) Ý nghĩa của hằng số vận tốc k: Hằng số k (còn được gọi là vận tốc riêng của phản ứng) là một tính

chất đặc trưng của phản ứng vì nó không phụ thuộc vào nồng độ, do đó giá trị của k có thể cho phép so sánh tốc độ của các phản ứng khác nhau (khi được thực hiện trong cùng một điều kiện về nhiệt độ và môi trường phản ứng) hay so sánh vận tốc của cùng một phản ứng khi được thực hiện ở các nhiệt độ khác nhau

c phản ứng: 2ICl + H2 → 2HCl + I2 ; có bậc 2 theo ICl và bậc 1 theo H2

phương trình động học của phản ứng là:

1 2

2 2

2

1

H ICl H

dt

dC dt

dC

phản ứng: 2NO + Br2 → 2NOBr ; có bậc 2 theo NO và bậc 1 theo Br2

phương trình động học của phản ứng là:

1 2

2 2

2

1

Br NO Br

dt

dC dt

dC

b) Ý nghĩa của hằng số vận tốc k: Hằng số k (còn được gọi là vận tốc riêng của phản ứng) là một tính

chất đặc trưng của phản ứng vì nó không phụ thuộc vào nồng độ, do đó giá trị của k có thể cho phép so sánh tốc độ của các phản ứng khác nhau (khi được thực hiện trong cùng một điều kiện về nhiệt độ và môi trường phản ứng) hay so sánh vận tốc của cùng một phản ứng khi được thực hiện ở các nhiệt độ khác nhau

C©u hái. Nồng độ ảnh hưởng đến vận tốc phản ứng như thế nào? Giải thích?

Khi nồng độ các chất tham gia phản ứng tăng lên, vận tốc phản ứng tăng, phản ứng xảy ra nhanh hơn

Giải thích: Có thể giải thích như sau:

* Theo định luật tác dụng khối lượng: với phản ứng sau xảy ra trong môi trường đồng thể ở một nhiệt độ không đổi: aA + bB = sản phẩm

vận tốc phản ứng: vt = k.CArCBs

Ta thấy: khi nồng độ của chất A và chất B tại thời điểm t là CA, CB càng lớn thì vận tốc của phản ứng tại thời điểm t là vt càng lớn, phản ứng xảy ra càng nhanh

* Theo thuyết va chạm phân tử:

Để phản ứng xảy ra thì phân tử của các chất phải va chạm với nhau, nhưng không phải mọi va chạm đều dẫn đến phản ứng mà chỉ có một số rất ít và chạm dẫn đến phản ứng Những va chạm này được gọi là va chạm có hiệu quả Các phân tử gây nên những va chạm có hiệu quả được gọi là các phần tử hoạt hóa Những phần tử hoạt hoá là những phân tử có một động năng lớn hơn một năng lượng “ngưỡng” E Năng lượng này được gọi là năng lượng hoạt hoá, nó phụ thuộc vào bản chất của các chất tham gia phản ứng

và vào nhiệt độ Ở một nhiệt độ xác định, với một phản ứng xác định thì E = const, nên ta có: số va chạm

có hiệu quả

const chung

cham

va so tong

qua hieu co cham

va so

tu phan so tong

hoat hoa tu

phan so

 vậy vận tốc của phản ứng hóa học tỷ lệ với số va chạm có hiệu quả (hay số phần tử hoạt hoá) mà số va chạm có hiệu quả (hay số phần tử hoạt hoá) lại tỷ lệ với số va chạm chung (hay tổng số phân tử) nghĩa là

tỷ lệ với nồng độ của chất Như vậy, khi nồng độ của chất tham gia phản ứng tăng thì vận tốc phản ứng tăng và ngược lại

C©u hái a Phát biểu định nghĩa chất xúc tác ? Thế nào là phản ứng xúc tác đồng thể? Hãy trình bày tóm

tắt cơ chế của phản ứng xúc tác đồng thể?

b Có phản ứng sau xảy ra trong dung dịch:

S2O82- + 2I- ⇒ 2SO42- + I2 Nếu tăng nồng độ của S2O82- (hoặc của I-) lên 2 lần thì vận tốc ban đầu của phản ứng tăng lên 2 lần Hãy cho biết bậc của phản ứng?

a Chất xúc tác là chất làm biến đổi vận tốc của phản ứng hóa học (kích thích hoặc kìm hãm phản ứng)

sau phản ứng nó không bị biến đổi cả về chất và lượng

8

Ví dụ: 2SO2 + O2  O5 t, 2SO3 (V2O5 là chất xúc tác).

Phản ứng xúc tác đồng thể là phản ứng trong đó chất xúc tác và chất tham gia phản ứng ở cùng một pha

(khí hoặc lỏng)

Ví dụ: phản ứng 2SO2(K) + O2(K)   NO ( K )  t,o

2SO3

là phản ứng xúc tác đồng thể vì: SO2, O2 và NO ở cùng một pha khí

Tóm tắt cơ chế của phản ứng xúc tác đồng thể:

Dựa trên cơ sở của thuyết hợp chất trung gian

Định nghĩa hợp chất trung gian (……… ?)

Cho ví dụ: giả sử phản ứng: A + B = AB (xảy ra chậm)

ta cho thêm chất xúc tác K:

A + B  K AB (xảy ra nhanh hơn)

vì A + K = AK (xảy ra nhanh)

sau đó AK + B = AB + K (xảy ra nhanh)

AK: là hợp chất trung gian

b phản ứng sau xảy ra trong dung dịch:

S2O82- + 2I- ⇒ 2SO42- + I2 phương trình định luật tác dụng khối lượng để tính vận tốc tức thời của phản ứng là:

s I

r

O

S C

C

k

2

trong đó: 2 

2 O S

C v à C I  lần lượt là nồng độ của S2O82- và I

r là bậc phản ứng riêng của S2O82-; s là bậc phản ứng riêng của I

(r + s) = bậc của phản ứng

Khi nồng độ của S2O82- và I- lần lượt là nồng độ a và b (mol/lít) thì

v 1 = k.a r b s

Khi nồng độ của S2O82- và I- lần lượt là nồng độ 2a và b (mol/lít) thì

v 2 = k.(2a) r b s

Khi nồng độ của S2O82- và I- lần lượt là nồng độ a và 2b (mol/lít) thì

v 2’ = k.a r (2b) s

Theo đề bài vì v2 = 2v 1 và v2 = 2v 1 , nên ta có hệ phương trình sau:

k.(2a) r b s = 2 k.a r b s ⇔ r = 1

và

k.a r (2b) s = 2 k.a r b s ⇔ s = 1

Vậy phản ứng có bậc = r + s = 1+ 1 = 2

C©u hái. Cho phản ứng 2A + B  sản phẩm Phản ứng đơn giản.

a Vận tốc phản ứng thay đổi như thế nào nếu cùng tăng nồng độ cả A và B lên 3 lần

b Vận tốc phản ứng thay đổi như thế nào nếu thể tích hệ giảm 2 lần

Đáp số: a tăng 27 lần b tăng 8 lần

C©u hái. Hyđroxit magie có tích số hòa tan T và độ tan là S trong nước, hãy thiết lập mối quan hệ giữa T và S

Cân bằng hòa tan của Mg(OH)2:

Gọi S là độ tan của Mg(OH)2 trong nước nguyên chất, ta có:

Cân bằng hòa tan của Mg(OH)2:

Mg(OH) 2(r) ⇌ Mg 2+

(dd) + 2OH

-(dd) (1)

So 2So

và H 2 O ⇌ H + + OH

(2)

Vậy: S.(2S + COH-(2))2 = TMg(OH)2

vì nước phân ly rất yếu, giả sử COH-(2) << 2S

S.(2S)2 = TMg(OH)2 4S3 = TMg(OH) 2

Câu hỏi Khỏi ni ệm về dung dịch bóo hũa và độ tan Trỡnh bày ảnh hưởng của cỏc yếu tố đến độ tan của một chất.

Một số chất có thể trộn lẫn vào nhau thu đợc một pha đồng nhất, thờng quy ớc chất chiếm lợng tơng đối lớn hơn là dung môi Đa số các chất chỉ tan một lợng giới hạn vào một dung môi xác định

Khái niệm: là dung dịch chứa một lợng cực đại chất tan ở một nhiệt độ (đôi khi cả áp suất) xác định nào

đó.

Nồng độ của dung dịch bão hoà là đại lợng đặc trng cho khả năng hoà tan của một chất tan vào một

dung môi xác định, gọi là độ tan.

Độ tan (S): là nồng độ của chất tan trong dung dịch bão hoà.

Đơn vị: mol/l; gam/lit …hoặc tính bằng số gam chất tan có trong 100g dung môi.

 Dựa vào độ tan các nhau của các chất khác nhau trong một dung môi xác định để đánh giá khả năng tan của các chất trong dung môi:

ở 20oC: S>10, chất dễ tan; S<1, chất khó tan; S<0,01: chất không tan

Chú ý: S của một chất với một dung môi ở nhiệt độ xác định.

Đối với hai chất trộn lẫn, chất chiếm khối lợng lớn hơn sẽ đóng vai trò dung môi

Các yếu tố ảnh hởng đến độ tan

a Bản chất của dung môi và chất tan

Thực nghiệm cho thấy, các chất dễ tan vào các dung môi mà lực tơng tác giữa các phân tử dung môi với nhau gần với tơng tơng tác giữa các phân tử dung môi với chất tan và giữa các phân tử chất tan với nhau

- Các chất phân cực, ion dễ hoà tan trong các dung môi phân cực

- Các chất không phân cực dễ hoà tan trong các dung môi không phân cực

Chẳng hạn: NaCl dề tan trong nớc nhng trong dầu gián thì khó hơn nhiều; hoặc xốp, bọt tan trong xăng

nh-ng hầu nh khônh-ng tan tronh-ng nớc

b ảnh hởng của nhiệt độ đến độ tan (trong dung môi lỏng)

Tuỳ thuộc vào nhiệt hoà tan mà nhiệt độ ảnh hởng đến độ tan theo các chiều hớng khác nhau

- Khi Hht>0, độ hoà tan tăng khi nhiệt độ tăng và ngợc lại

- Khi Hht<0, độ hoà tan giảm khi nhiệt độ tăng và ngợc lại

 Chất tan là các chất rắn: thờng có Hht>0, nên khi nhiệt độ tăng độ hoà tan của các chất rắn tăng và ngợc lại

 Chất lỏng, đa số độ tan tăng khi nhiệt độ tăng, nhiều trờng hợp tan vô hạn (gần nh không có quá trình phá vỡ cấu trúc, độ hỗn loạn của hệ tăng do thể tích toàn hệ tăng lên)

Ví dụ: Glyxerin và nớc

 Chất tan là các chất khí: thờng có Hht<0, khi nhiệt độ tăng độ hoà tan của các chất khí giảm và

ng-ợc lại

Khi tan vào nớc: ∆S < 0 Gần nh không có quá trình phá vỡ cấu trúc, nhiệt của quá trình solvat hoá (Hs<0) không lớn

c ảnh hởng của áp suất, định luật Henry

Tồn tại cân bằng: khí hoà tan ⇌ khí trên bề mặt

Lợng khí hoà tan phụ thuộc vào bản chất của chất khí và dung môi hoà tan và tuân theo định luật Henry:

Nội dung định luật Henry: ở nhiệt độ không đổi khối lợng chất khí hoà tan trong một thể tích dung môi

xác định tỷ lệ thuận với áp suất của nó trên bề mặt chất lỏng

k: hằng số tỷ lệ phụ thuộc vào bản chất của chất tan và dung môi, nhiệt độ

P: áp suất chất hoà tan trên bề mặt dung dịch, nếu có nhiều khí thì P là áp suất riêng phần của khí hoà tan

Câu hỏi Thi ết lập biểu thức và phỏt biểu định luật Raoult về độ giảm ỏp suất hơi tương đối của dung dịch loóng chứa chất tan khụng bay hơi Nờu ứng dụng của định luật này.

Thiết lập biểu thức quan hệ giữa hằng số điện ly (K) và độ điện ly (α) của chất điện ly yếu Phỏt biểu định luật pha loóng Ostwald

Xột dung dịch loóng chứa một chất tan khụng bay hơi: ta cú: P = Ndm.Po

trong đú: Po là ỏp suất hơi của dung mụi nguyờn chất (ỏp suất hơi bóo hũa của dung mụi trờn bề mặt dung mụi nguyờn chất)

P là ỏp suất hơi của dung dịch (ỏp suất hơi bóo hũa của dung mụi trờn bề mặt dung dịch)

Ndm là nồng độ phần mol của dung mụi trong dung dịch (Ndm = 1 - Nct)

P = (1 - Nct).Po ⇔ P = Po - Nct.Po ⇔ Po - P = Nct.Po ⇔ độ giảm ỏp suất hơi = ∆P =

dm ct

ct

n n

n

 .Po

⇔ độ giảm ỏp suất hơi tương đối =

dm ct

ct

n P

P







10