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.C A .C B…. + 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 E ph = E pc + η + Dạng điện phân… 1 MT S CU HI V TR LI THAM KHO Lu ý * R = 22,4/273 0.082 tớnh theo phng trỡnh trng thỏi. R= 8,314 Tớnh theo J. * Cỏc phng trỡnh c úng khung * Phõn bit iu kin thng v iu kin chun. * Ký hiu K v k. * Lu ý kJ v J. n v * n v ca G; H ca mt cht v ca mt quỏ trỡnh * Cỏc nh lut Hess, Vant Hoff, Raun, Faraday * Lu ý cỏc bc lm bi + Vit phng trỡnh phn ng + t n khi s dng + Vit biu thc ri thay s 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 = Q V 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 (Q V ) 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 = Q V hay U = Q V (1.7) Nhiệt đẳng áp (Q P ) 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 + PV = Qv + PV. 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: V hệ = V khí = 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: 2SO 3(k) O 2(k) + 2SO 2(k) . Phản ứng này có n= 2+1-2 = 1. C 6 H 6(h) + 7,5O 2(k) = 6CO 2(k) + 3H 2 O (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 = Q V 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 C 2 H 2(k) điều chế C 2 H 6(k) có thể theo hai cách khác nhau: Theo định luật Hess: H 1 = H 2 + H 3 Hệ quả 1. C 2 H 2(k) + 2H 2(k) C 2 H 6(k) C 2 H 4(k) + H 2(k) H 1 H 3 H 2 2 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: H t Chu trình này cho H t + H n = 0. Do đó: H t = - H n H n Ví dụ: C 2 H 4(k) + H 2(k) C 2 H 6(k) H 1 = -136,95 kJ C 2 H 6(k) C 2 H 4(k) + H 2(k) H 2 = 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. = tgpu HHH sp 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: H o 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: H T = aH s (AC) + bH s (BD) - cH s (AB) - dH s (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 = H c,tg - H c,sp Chứng minh: Dựa trên định luật Hess và hai hệ quả 1 và 2 của định luật. Xét phản ứng: 3C 2 H 2(k) C 6 H 6(l) Dựa trên sự thiết lập sơ đồ phản ứng sau: áp dụng định luật Hess ta thấy: 3 I II aAB + bCD cAC + dBD A+C + B+D H T bH s,T (CD)aH s,T (AB) cH s,T (AC) dH s,T (BD) 3C 2 H 2(k) + 7,5O 2(k) 6CO 2(k) + 3H 2 O (l) C 6 H 6(k) + 7,5O 2(k) H pu H H pu + H 66 , HCc = 3H 22 , HCc H pu = 3H 22 , HCc - H 66 , HCc Câu hỏ i . 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. Dấu > khi quá trình bất thuận nghịch với Qbtn. - 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 = 2 1 PdV = 2 1 . V dVRT = RTln 1 2 V V Chia hai vế cho T: 1 2 ln V V RTS T Q == Ta có: P 1 V 1 =RT=P 2 V 2 2 1 1 2 P P V V = 2 1 1 2 lnln P P R V V RS === * Nếu n (mol) 2 1 1 2 lnln P P nR V V nRS == * Trong hệ cô lập: Khí giãn nở từ V 1 V 2 , Ta có: V 2 >V 1 P 1 >P 2 ln 2 1 P P > 0 > 0S 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 - TS 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 (TS) 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? 4 - 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 học 1 . 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: G T,pu = H T - T S T,pu Trong đó )()()()( BHbAHaDHdEHeH ssssT += S T,pu = eS E + dS D - aS A - bS B . Cách 2: Hay )()()()( ,,,,, BGbAGaDGdEGeG TsTsTsTspuT += Trong đó G s,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 - TS hay H = G + TS 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 (TS) 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(P 2 ) = G(P 1 ) + 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(P 2 ) = G(P 1 ) + V(P 2 P 1 ), ở những áp suất không quá lớn V(P 2 P 1 ) << G(P) G(P 1 ) G(P 1 ), 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 12 P P RTln)G(P )G(P += hay Chọn trạng thái 1 là trạng thái chuẩn của chất khí: P 1 = Po = 1atm, đặt G(P 1 ) = Go (gọi là thế đẳng áp chuẩn). G = G o + RTlnP + Với n mol: G 2 (PT = G ) ( 1 PT + nRT ln 1 2 P P hay Nếu P 1 = P 0 = 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, K N . * 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 Vant Hoff: G T = 0 T G + RTln b B a A d D e E PP PP . . Khi phản ứng đạt cân bằng: G=0 G o T = - CB b B a A d D e E PP PP RT . . ln = const đặt: K P = CB b B a A d D e E PP PP . . 1 5 G = RT ln 1 2 P P G T = G 0 T + nRT ln P G T,pu = )(,)(, tgsTspsT GG * 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, K N . + Hằng số cân bằng theo nồng độ mol/l: K c Thay : P i = C i .RT vào K P = CB b B a A d D e E PP PP . . đợc: K P = ( ) CB b B a A d D e E n CC CC RT . . trong đó: n = (e+d) - (a+b) Khi T = const, K P = const CB b B a A d D e E CC CC . . = const = K C - K C 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: P i = P n n i i . =N i .P với P là áp suất chung của toàn hệ, thay vào (Kp) ta đợc: K P = n CB b B a A de E bade CB b B a A de E CB b B a A de E P NN NN P NN NN PP PP + = = D )( DD Khi T =const, Kp= const: CB b B a A de E NN NN D = const = K N Do vậy: Kp = K N .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) + H 2 O (h) CO 2(k) + H 2(h) có H o < 0 *Thiết lập: Viết phản ứng: (các chất đều là các khí) aA + bB eE + dD: Ta có:G o = - KpRT ln P o KR 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: 2 T H T T G o P o = Từ đó ta đợc: ( ) 2 ln RT H T K o P P = Phơng trình trên là phơng trình đẳng áp VanHốp. * ảnh hởng của nhiệt độ đến cân bằng hoá học. + Nếu : H o >0 (phản ứng thu nhiệt) ( ) P P T Kln >0 K P đồng biến theo T - Khi T tăng K P 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: H o <0 (phản ứng toả nhiệt) ( ) P P T Kln <0 K P nghịch biến theo T 6 - Khi T tăng K P 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 : H o = 0 ( ) P P T Kln = 0 Nhiệt độ không ảnh hởng đến chuyển dịch cân bằng. Vận dụng CO (k) + H 2 O CO 2(k) + H 2(h) Ta có 0 pu H < 0 phản ứng toả nhiệt ( ) P P T Kln <0 K P nghịch biến theo T - Khi T tăng K P giảm cân bằng dịch chuyển về phía tạo ra CO và H 2 O 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 CO 2 và H 2 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 = K N .P n với n = e +d - a- b PnKKPKK PN n PN ln.lnln. == Lấy đạo hàm theo P khi T=const cả hai vế ta đợc: P n P K P K T P T N = lnln Vì K P không phụ thuộc vào áp suất T P P K ln =0 P n P K T N = ln + Nếu n < 0 (số mol khí sản phẩm nhỏ hơn số mol khí chất phản ứng). T N P K ln >0 K N đồng biến theo P - Khi P tăng thì K N 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 K N nghịch biến theo P - Khi P tăng thì K N 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 K N = 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 . Th no l bc ca phn ng, phõn t s ca cỏc giai on c bn? Khi no phõn t s trựng vi bc ca phn ng? b. Nêu ý nghĩa của hằng số k? 7 c. Hãy viết phương trình động học và cho biết bậc của các phản ứng sau: 2ICl + H 2 → 2HCl + I 2 có bậc 2 theo ICl và bậc 1 theo H 2 2NO + Br 2 → 2NOBr có bậc 2 theo NO và bậc 1 theo Br 2 a. Bậc của phản ứng là tổng số mũ của nồng độ các chất có trong biểu thức của định luật tác dụng khối lượng Gulberg-Waage. Ví dụ: có phản ứng sau xảy ra trong môi trường đồng thể ở một nhiệt độ không đổi: aA + bB = sản phẩm có phương trình định luật tác dụng khối lượng để tính vận tốc tức thời của phản ứng là: v t = k.C A r C B s Trong đó (r + s) = bậc của phản ứng r là bậc phản ứng riêng của chất A và s là bậc phản ứng riêng của chất B với C A , C B lần lượt là nồng độ của chất A và chất B tại thời điểm t k: là hằng số vận tốc của phản ứng. Phân tử số là số phân tử tương tác đồng thời với nhau trong giai đoạn cơ bản để dẫn đến phản ứng. Phản ứng có thể xảy ra theo nhiều giai đoạn, giai đoạn nào chậm nhất sẽ quyết định vận tốc của phản ứng, giai đoạn đó được gọi là giai đoạn cơ bản. Phân tử số sẽ trùng với bậc của phản ứng khi phản ứng chính 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 + H 2 → 2HCl + I 2 ; có bậc 2 theo ICl và bậc 1 theo H 2 phương trình động học của phản ứng là: 12 2 2 2 1 HICl H ICl C.C.k dt dC dt dC .v =−=−= ; ⇒ bậc của phản ứng = 2 + 1 = 3 phản ứng: 2NO + Br 2 → 2NOBr ; có bậc 2 theo NO và bậc 1 theo Br 2 phương trình động học của phản ứng là: 12 2 2 2 1 BrNO Br NO C.C.k dt dC dt dC .v =−=−= ; ⇒ bậc của phản ứng = 2 + 1 = 3 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: v t = k.C A r C B s Ta thấy: khi nồng độ của chất A và chất B tại thời điểm t là C A , C B càng lớn thì vận tốc của phản ứng tại thời điểm t là v t 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 hieuco cham va so = hay const tu phan so tong hoat hoatu phan so = 8 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: S 2 O 8 2- + 2I - ⇒ 2SO 4 2- + I 2 Nếu tăng nồng độ của S 2 O 8 2- (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. Ví dụ: 2SO 2 + O 2 → o t,OV 52 2SO 3 (V 2 O 5 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 2SO 2(K) + O 2(K) → o )K( t,NO 2SO 3 là phản ứng xúc tác đồng thể vì: SO 2 , O 2 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: S 2 O 8 2- + 2I - ⇒ 2SO 4 2- + I 2 phương trình định luật tác dụng khối lượng để tính vận tốc tức thời của phản ứng là: s I r OS C.C.kv −− = 2 82 trong đó: −2 82 OS C v à − I C lần lượt là nồng độ của S 2 O 8 2- và I - r là bậc phản ứng riêng của S 2 O 8 2- ; s là bậc phản ứng riêng của I - (r + s) = bậc của phản ứng Khi nồng độ của S 2 O 8 2- và I - lần lượt là nồng độ a và b (mol/lít) thì v 1 = k.a r b s Khi nồng độ của S 2 O 8 2- và I - lần lượt là nồng độ 2a và b (mol/lít) thì v 2 = k.(2a) r b s Khi nồng độ của S 2 O 8 2- và I - lần lượt là nồng độ a và 2b (mol/lít) thì v 2 ’ = k.a r (2b) s Theo đề bài vì v 2 = 2v 1 và v 2 = 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 9 ỏp s: a. tng 27 ln. b tng 8 ln Câu hỏi . Hyroxit magie cú tớch s hũa tan T v tan l S trong nc, hóy thit lp mi quan h gia T v S Cõn bng hũa tan ca Mg(OH) 2 : Gi S l tan ca Mg(OH) 2 trong nc nguyờn cht, ta cú: Cõn bng hũa tan ca Mg(OH) 2 : Mg(OH) 2(r) Mg 2+ (dd) + 2OH - (dd) (1) S o 2S o v H 2 O H + + OH - (2) V y: S.(2S + C OH - (2) ) 2 = T Mg(OH)2 vỡ nc phõn ly rt yu, gi s C OH - (2) << 2S S.(2S) 2 = T Mg(OH)2 4S 3 = T Mg(OH) 2 Câu hỏi . Khỏi nim v dung dch bóo hũa v tan. Trỡnh by nh hng ca cỏc yu t n tan ca mt cht. 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 20 o C: 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 không tan trong 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 H ht >0, độ hoà tan tăng khi nhiệt độ tăng và ngợc lại. - Khi H ht <0, độ hoà tan giảm khi nhiệt độ tăng và ngợc lại Chất tan là các chất rắn: thờng có H ht >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 H ht <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 (H s <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. Biểu thức toán: m=k.P (3-9) 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. 10 [...]... Câu hỏi Nêu điều kiện xét chiều của phản ứng oxi hóa khử khi ta trộn hai cặp oxi hóa khử lại với nhau? Khi nào thì một phản ứng oxi hóa khử đạt trạng thái cân bằng? Hãy thiết lập biểu thức tính hằng số cân bằng của phản ứng oxi hóa khử ở 250C? 1) Điều kiện xét chiều phản ứng oxi hóa khử khi trộn lẫn hai cặp oxi hóa khử với nhau: Khi trộn hai cặp oxi hóa khử với nhau, tơng ứng có 2 điện cực tạo thành... xảy ra trong pin cũng là phản ứng hóa học và G < 0 thì phản ứng tự xảy ra; Mà khi phản ứng trong xảy ra o trong pin sinh ra công điện là công hữu ích A* = - nFE = G < 0 nếu E > 0 Vậy phản ứng oxi hóa khử sẽ xảy ra theo chiều: Dạng oxi hóa của cặp có thế khử lớn sẽ oxi hóa dạng khử của cặp có thể khử bé hơn tạo thành dạng oxi hóa và khử tơng ứng yếu hơn 2) Phản ứng oxi hóa khử đạt trạng thái cân bằng... H+ (hay OH-; hay Cl-) ở đó tồn tại cân bằng: H+ + 1e 1/2 H2; 1/2 O2 + 2e + H2O 2OH-; hay Cl- - 1e 1/2 Cl2 3) Điện cực oxi hóa - khử: Là một hệ điện hóa tạo thành khi nhúng một thanh kim loại trơ (về mặt hóa học) vào dung dịch chứa đồng thời 2 dạng oxi hóa và khử của 1 cặp oxi hóa khử liên hợp ở đó tồn tại cân bằng: aOx + ne bRed Câu hỏi Viết ký hiệu điện cực, phản ứng điện cực và phơng trình tính... trí của cặp oxi hóa khử này (H +/H2) bị đẩy lùi lại đến đứng sau Al Nh vậy chỉ những cation kim loại nào đứng sau Al mới bị khử khi điện phân trong nớc nghĩa là: muốn đ/c các kim loại đứng trớc Al kể cả Al trong dãy điện hóa phải điện phân nóng chảy hợp chất tơng ứng của chúng 2) Thứ tự oxi hóa ở anod: a) Với anod trơ: Nếu cùng một lúc có nhiều anion đi về anod thì anion của cặp oxi hóa khử nào có thế... về các loại điện cực: Điện cực kim loại (Ia), điện cực khí (Ib) và điện cực oxi hóa khử: 1) Điện cực kim loại (còn gọi là điện cực loại Ia): Là một hệ điện hóa tạo thành khi nhúng thanh kim loại (M) vào nớc hoặc dung dịch muối chứa ion của kim loại đó (Mn+) Ví dụ: Điện cực đồng: CuCu2+ 2) Điện cực khí (Ib): Là một hệ điện hóa gồm một bản kim loại hoặc phi kim trơ hấp phụ bão hòa khí H 2 (hay O2; hay... tạo thành dạng oxi hóa và khử tơng ứng yếu hơn 2) Phản ứng oxi hóa khử đạt trạng thái cân bằng khi G = 0 nghĩa là E = 0 (thế của 2 điện cực tạo bởi 2 cặp oxi hóa và khử xảy ra trong pin phải bằng nhau) 3) Thiết lập biểu thức: Khi phản ứng oxi hóa khử đạt trạng thái cân bằng thì: G0 = - nFE0 Mặt khác từ phơng trình đẳng nhiệt Vant hoff (khi phản ứng đạt trạng thái cân bằng ta có: nFE 0 G0 = - RT ln... khác nhau đợc biến đổi ở các điện cực tỉ lệ với đơng lợng hoá học của chúng 1 A Bằng thực nghiệm ta xác định đợc: m = I t F n m: lợng chất thoát ra trên điện cực A: khối lợng mol của kim loại I: cờng độ dòng điện t: thời gian điện phân n: hoá trị của ion kim loại F=96500: hằng số Faraday Câu hỏi Trình bày thứ tự khử ở catod và thứ tự oxi hóa ở anod khi điện phân dung dịch (có dung môi là nớc) 1) Thứ... lut: Ptt =C.RT = MV PttV Câu hỏi Phỏt biu nh ngha axit-baz ca Bronsted? Axit là những chất có khả năng nhờng proton (H+) Bazơ là những chất có khả năng nhân proton Phản ứng axit - bazơ là phản ứng hóa học trong đó có sự chuyển proton từ chất này sang chất khác H+ axit1 + bazơ 2 bazơ 1 + axit 2 Axit1/bazơ1; axit2/bazơ2 là các cặp axit bazơ liên hợp Bazơ liên hợp của axit HA là phần cò lại khi một proton... nhờng e trớc VD thứ tự: S2- > I-, Br-, Cl- > OH- > các anion gốc axit có chứa oxi b) Nếu anod đợc làm bởi các kim loại không trơ nh: Ni, Cu do thế của các cặp oxi hóa khử tạo bởi các kim loại này quá nhỏ (nhỏ hơn nhiều so với thế của các cặp oxi hóa khử đi về anod) nên cùng với sự nhận e ở catod ở anod các nguyên tử kim loại làm anod tham gia vào quá trình nhờng e Sau một thời gian điện phân, điện cực... Faraday Câu hỏi Trình bày thứ tự khử ở catod và thứ tự oxi hóa ở anod khi điện phân dung dịch (có dung môi là nớc) 1) Thứ tự khử ở catod: Nếu cùng một lúc có nhiều cation đi về catod thì cation của cặp oxi hóa khử nào có thế khử lớn hơn sẽ nhận electron trớc Đa ra dãy thế khử tiêu chuẩn của kim loại Nhấn mạnh mấy ý: - Thứ tự nhận e tăng dần theo chiều từ trái sang phải chỉ đúng khi nồng độ các ion kim loại . -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. 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. Cl 2 . 3) Điện cực oxi hóa - khử: Là một hệ điện hóa tạo thành khi nhúng một thanh kim loại trơ (về mặt hóa học) vào dung dịch chứa đồng thời 2 dạng oxi hóa và khử của 1 cặp oxi hóa khử liên hợp.