HÓA HỌC ĐẠI CƯƠNG - CHƯƠNG 6 NĂNG LƯỢNG & PHẢN ỨNG HÓA HỌC

19/01/2011 Chương GV: Lê Minh Thành 1/19/2011 1/19/2011 ð ng Cơ • Năng lư ng kh làm thay ñ i tr ng thái ho c th c hi n công lên m t h v t ch t Năng lư ng c a v t vĩ mơ chuy n đ ng • Năng lư ng ñư c chia thành d ng … Th Th h p d n ði n Do tương tác h p d n Nhi t Chuy n đ ng vi mơ c a ngt , pht , ion Năng lư ng tĩnh ñi n Do tương tác tĩnh n • Câu h i: Nhi t năng, hóa năng, năng, n năng, lư ng tĩnh ñi n, âm thanh…thu c lo i nlư ng nào? 1/19/2011 • N i dung:… • Ví d v s bi n đ i + b o tồn n.lư ng: Chuy n đ ng c a electron v t d n B cx B c x n t truy n khơng gian Hóa L c hút c a electron h t nhân nguyên t 1/19/2011 • Nhi t lư ng (nhi t), m t d ng lư ng d tr v t ch t nh vào chuy n ñ ng nhi t h n lo n c a h t c u t o nên v t ch t • Nhi t đ : tính ch t v t lý c a v t ch t 1/19/2011 1/19/2011 19/01/2011 • VD: Hãy xác ñ nh d u c a nhi t lư ng v i m i trình sau: • Khái ni m h :… • Khái ni m mơi trư ng xung quanh: … • Nhi t ln đư c truy n t v t nóng sang v t l nh • Q trình thu nhi t Q > 0, Thu nhi t Q > • Q trình t a nhi t Q < 1/19/2011 J, cal, Cal, eV, J/mol, cal/mol… • B ng chuy n ñ i ñơn v lư ng: 1J = 1J = 0,23901 cal cal = 4,184 J Cal • Khái ni m: lư ng nhi t c n cung c p ñ làm tăng nhi t ñ c a gam ch t lên 1K = 1000 cal BTU 1/19/2011 • Bi u th c kg.m2/s2 = 1054,35 J 1/19/2011 T a nhi t Q < C= Q m.∆T (6.1) • ðơn v đo: J/g.K, đơi J/K • Chú ý: + ∆T Q d u + Nhi t dung mol… + Dùng nung nóng, làm l nh 1/19/2011 10 • Khi v t ñư c ñ t nóng → ∆T > → Q > 0; qt thu nhi t • Q trình bi n đ i tr ng thái: • Khi v t ñư c làm l nh → ∆T < → Q < 0; r n ս l ng ս ; T = const qt t a nhi t ( ng v i tên g i trình bay hơi; ngưng t ; đơng đ c; nóng ch y…) • T ng nhi t trao đ i h b ng không Q1 + Q2 + … = 1/19/2011 (6.3) • Nhi t bi n đ i tr ng thái: nhi t bay hơi; nhi t nóng ch y,… • Ví d : 11 1/19/2011 ∆Hbhơi [H2O] = 2256 J/g ∆Hnch y[H2O] = 333 J/g 12 19/01/2011 VD: Tính nhi t lư ng c n thi t ñ ñưa 500 g nư c t -50oC ñ n 200oC ? Cho ∆Hnc ∆Hbh (J/g), C (J/g.K) H2O (r) (1) H2O (r) (2) H2O (l) (3) H2O (l) (4) H2O (h) (5) H2O (h) 0oC 0oC 100oC 100oC 200oC -50oC Q1 = C.m ∆T Q2 = m ∆Hnc Q3 = C.m ∆T Q4 = m ∆Hbh ng= nghiên c u d ng nhi t c a chuy n ñ ng v t ch t nh ng qui lu t c a chuy n ñ ng • Nhi t hóa h c m t ph n c a nhi t ñ ng Q5 = C.m ∆T Qt • Khái ni m nhi t đ ng h c: ngành v t lý h c nh m m c đích kh o sát s trao ñ i Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 lư ng ñi kèm theo nh ng bi n đ i 13 1/19/2011 • N i dung ngun lý 1, đ nh lu t b o tồn lư ng, kh ng đ nh r ng lư ng ln đư c b o tồn v t lý, hóa h c c a v t ch t 1/19/2011 • B ng quy c d u c a Q W: • Bi u th c : Quy ước dấu Q > (+) Ảnh hưởng tới hệ Hệ thu nhiệt ∆U = Q + W Hệ tỏa nhiệt Q < (-) U giảm Hệ nhận công W > (+) U tăng Hệ sinh cơng W < (-) U giảm (6.4) • Trong trư ng h p giãn n đ ng áp, cơng W đư c tính theo: W = -P.∆V (6.5) 1/19/2011 15 a Entanpi (H) bi n thiên entanpi (∆H) (∆ • Khái ni m entanpi (H): lư ng c a m t h nhi t ñ ng mà trao đ i nhi t cơng v i mơi trư ng, H = U + pV U tăng 1/19/2011 16 • S khác gi a entanpi (H) n i (U)…… • Liên h gi a bi n thiên entanpi (∆H), bi n thiên n i (∆U) nhi t lư ng (Q) t ng q trình: • Bi u th c bi n thiên entanpi: ∆H = Hcu i – Hñ 14 P = const Qp = ∆H u V = const Qv = ∆U ∆H = ∆U - W • Quy c v d u c a ∆U ∆H… • ðơn v ño:… 1/19/2011 17 1/19/2011 18 19/01/2011 b Hàm tr ng thái • Khái ni m hàm tr ng thái: m t đ c tính mà s bi n thiên giá tr c a b t c trình ch ph thu c vào giá tr ñ u giá tr cu i mà khơng ph thu c vào đư ng chuy n bi n • M t s ý tính ∆H:…tr.279 o Bi n thiên entanpi c a ph n ng ph thu c vào s mol ch t tham gia, ch t t o thành tr ng thái t n t i (r, l, k) c a ch t o Ph n ng to nhi t giá tr ∆H mang d u âm, ph n • M t s hàm tr ng thái: N i (U), lư ng t (F), th nhi t ñ ng (Z hay G), entanpi (H), entropi (S) nh ng hàm tr ng thái 1/19/2011 ng thu nhi t giá tr ∆H mang d u dương o Đ i lư ng ∆H có giá tr tương đương ngư c d u ph n ng phân h y t o thành 19 1/19/2011 20 • VD: ch liên h c a ∆H t/h: H2(k) + ½ O2(k) → H2O (k) ; ∆H1 a Khi P = constant, ño ∆H 2H2(k) + O2(k) → 2H2O (k) ; ∆H2 • D ng c : nhi t k c c café,… H2(k) + ½ O2(k) → H2O (k) ; ∆H1 • Quy trình: H2O (k) H2 (k) + ẵ O2(k) ; H3 ã Cỏch tính: Qpư + Qdd = H2(k) + ½ O2(k) → H2O (k) ; ∆H4 Qdd = C.m.∆T V i ∆H4 t o 9g nư c 1/19/2011 21 VD: VD: Cho 0,5g Mg vào nhi t lư ng k c c café, thêm 100ml dd HCl 1M Nhi t ñ 1/19/2011 22 b Khi V = constant, ño ∆U dd tăng t 22,2oC đ n 44,8oC Tính ∆H c a ph n ng mol Mg? (Cdd = 4,2J/g.K DddHCl= g/ml) • D ng c : “bom” nhi t k ,… • Quy trình: m (g) dd (1) Qdd (2) (J) 22,2oC÷44,8oC Qpư (J) (3) ∆Hpư (J/mol Mg) Qdd = C.m.∆T Qpư + Qnư Qpư + Qdd = ⇒ 1/19/2011 • Cách tính: Qnư ∆H = Qpư : nMg 23 1/19/2011 c c + Qbom = = C.m.∆T 24 19/01/2011 VD: VD: ð t cháy g octan nhi t lư ng k (V khơng đ i) D ng c đư c đ t vào bình ch a 1,2 kg nư c Nhi t ñ c a nư c bom tăng t • N i dung: Hi u ng nhi t c a 25oC ph n ng hóa h c ph thu c vào t i 33,2oC Cbom = 837 J/K Tính nhi t đ t cháy tr ng thái c a ch t ñ u gam octan? Qnư c c a s n ph m cu i, ch = C.m.∆T ño n trung gian c a ph n ng Qbom = Cbom ∆T ⇒ Qpư = -(Qnư c • H qu : N u m t ph n ng hóa h c t ng c a hai hay nhi u ph n ng khác, ∆H c a ph n ng t ng đư c tính b ng t ng giá tr ∆H c a t t c ph n ng c ng l i + Qbom) 1/19/2011 25 26 1/19/2011 • Cách áp d ng: + pp đ i s : + pp ñ th (bi u ñ m c lư ng) A+B→ C; 2B + D → E ; C(r) + O2 (k) E ∆H1 ∆H2 ⇒ 2A + E → D + 2C ∆H3=? ∆H1 ∆H3 = ? CO(k) + ½O2(k) Ví d : Ca(r) + C(r) + 3/2 O2 (k) ∆Hopư = ∆Hos[CaO (r)] E +∆Hos[CO2(k)] - ∆Hos[CaCO3 (r)] ∆H3=? = +179,0 kJ ∆H2 CH4(k) + 2O2(k) → CO2(k)+ 2H2O(k) ∆ H1 = - 802 kJ H2O(l) → G.I.Hess nhà bác h c Nga (1802-1850) không ph thu c vào giai H2O(k) CaO(r) + CO2(k) ∆ H2 = + 44 kJ 1/19/2011 ∆H2 CO2 (k) CH4(k) + 2O2(k) → CO2(k) + 2H2O(l) ∆H1 CaCO3 (r) ∆ H3 = ? 27 1/19/2011 28 • VD: ch ∆H p sau ∆Hs : CaO + CO2 → CaCO3 ∆H2 Na + ½ Cl2 → NaCl • Entanpi sinh tiêu chu n: Entanpi sinh tiêu chu n c a m t ch t bi n thiên entanpi c a ph n ng hình thành mol h p ch t t nguyên t ban ñ u tr ng thái chu n ∆H1 2Ca + O2 → 2CaO • Entanpi sinh:… ∆H3 HCl + NaOH → NaCl + H2O ∆H4 • Tr ng thái chu n (ñk chu n): tr ng thái t i d ng t n t i c a v t ch t b n v ng nh t, áp su t atm nhi t ñ 25oC (298K) ðáp án ñúng là:… 1/19/2011 1/19/2011 30 29 19/01/2011 • Kí hi u: ∆Hs, ∆Ho, hay ∆Ho298,s • Chú ý: (tr.288) • v i đơn ch t: ∆Ho298,s =0 ∆Hopư = ∑∆Hos,(s n ph m) - ∆Hos,(tham gia) ∆Ho • Giá tr c a s có th s d ng đ so sánh kh b n v ng nhi t gi a h p ch t nhóm • H u h t giá tr entanpi sinh tiêu chu n ñ u mang d u âm, ñi u cho bi t trình t o thành h p ch t t nguyên t ban ñ u thư ng to nhi t 1/19/2011 31 P/ : aA + bB → cC + dD ∆Hopư= [c.∆Hos(C)+d.∆Hos(D)] - [a.∆Hos(A)+b.∆Hos(B)] 1/19/2011 32 Bài t p chương 6: 11, 15, 25, 29, 33, 39, 45, 53, 79, 93 • ∆Hpư < → ph n ng có xu hư ng di n theo chi u t o s n ph m • ∆Hpư > → ph n ng có xu hư ng di n theo chi u t o ch t tham gia 1/19/2011 Bài sau: Chương 7: C u t o nguyên t 33 1/19/2011 34 Năng lư ng ph n ng hóa h c có liên quan th v i nhau? Nh ng hình th c tính tốn có liên quan đ n s liên h gì? 1/19/2011 35 1/19/2011 36 11/02/2011 Chương HÓA H C Đ I CƯƠNG C UT O NGUYÊN T GV: Lê Minh Thành 7.1 B CX 7.1.a Sóng d ng ĐI N T • sóng d ng sóng có b ng nút c đ nh o Các khái ni m ơn t p • bư c sóng (λ) kho ng cách gi a hai đ nh sóng (cao nh t không gian ho c th p nh t) liên ti p ; đơn v đo • đ c m: có ≥2 nút; kho ng cách gi a hai m nút liên ti p • t n s sóng (ν, f) s dao đ ng c a sóng t i m t m cho trư c m t đơn v th i gian ; đơn v đo ln ln λ/2; có th có nh ng bư c sóng xác đ nh • biên đ sóng đ l ch c c đ i c a dao đ ng sóng so v i v trí cân b ng • t c đ sóng kho ng cách lan truy n sóng m t đơn v th i gian ; đơn v đo T c đ sóng (m.s-1) = λ (m) × f (s-1) c=λ×f (7.1) 7.1.b Ph n t ph kh ki n • Ph n t m t kho ng c a sóng n t Câu h i: Sóng n tho i di đ ng có bư c sóng n m kho ng 11/02/2011 7.2 PLANCK, EINSTEIN, NĂNG LƯ NG VÀ PHOTON Thuy t Planck: “B c x n t đư c h p th ho c phát x dư i d ng nh ng lư ng gián đo n g i lư ng t lư ng” Phương trình Planck: Ý nghĩa c a thuy t Planck: gi i quy t đư c v n đ “kh ng ho ng t ngo i” mà thuy t Maxwell chưa gi i thích đư c James Clerk Maxwell (1831 – 1879) Kh ng ho ng t ngo i (ultraviolet catastrophe) mâu thu n gi a lý thuy t th c nghi m nghiên c u th c nghi m v s b c x nhi t, ngư i ta thu đư c nh ng k t qu khơng th gi i thích n i b ng lí thuy t phát x c n Max Planck (1858-1947) Albert Einstein 1879 - 1955 Khái ni m hi u ng quang n: hi n tư ng Câu h i: Hãy so sánh lư ng c a mol photon h t electron b n kh i b m t kim lo i có ánh ánh sáng có λ = 625 nm v i lư ng c a mol sáng đ p vào photon vi sóng có f = 2,45GHz? Đi u ki n đ x y hi u ng quang n: lư ng n t chi u vào ph i l n cơng c a HD: eletron liên k t v i kim lo i: f ≥ fo E1 = NA.h.f1 = NA.h.(c /λ1) Công th c c a Einstein E = m.c2 = h.f λ= h h = p m.c (tính cho m t h t photon ) Ý nghĩa c a lu n m Einstein v ánh sáng Trong hai công th c trên, ý đơn v đo c a λ đơn v c a f Giá tr c a h = 7.3 PH Phân bi t ph liên t c, ph v ch, ph phát x ph h p th E2 = NA.h.f2 giá tr c a c = 10 V CH C A NGUYÊN T Khái niệm phổ vạch nguyên tử: hệ thống vạch sáng riêng lẻ tối Phân loại:… Đặc điểm ứng dụng… Công thức Rydberg … 11 1   =R  -  λ n   v i n>2 (7.3) 12 h ng s Rydberg: R = 1,097×107m-1 11/02/2011 7.3.a Mơ hình ngun t H c a Bohr Mơ hình Bohr: “Electron chuy n đ ng nh ng qu đ o nh t đ nh, lư ng c a e không đ i” Công th c c a Bohr En= - R hc n2 (7.4) n: S lư ng t chính, n = 1,2,3 E: đơn v đo (J/nguyên t ) ⇒ R.h.c = 1312 kJ/mol E (kJ/mol)14 13 Ý nghĩa mơ hình c a Bohr 7.3.b Thuy t Bohr quang ph v ch Câu h i: quan sát video sau gi i thích quang ph v ch thu đư c? Các công th c: ∆E = Esau – Etrư En= - c R hc n2 E1 photon = (∆E.103):NA (J/photon) 15 16 E1 photon = (h.c):λ 7.4 TÍNH CH T SĨNG C A ELECTRON Câu h i: Các h t v t ch t (khác ánh sáng) có tính ch t lư ng tính sóng-h t khơng? Quan m c a Louis Victor de Broglie λ= h mv (7.6) “M i h t v t ch t kh i lư ng m chuy n đ ng v i t c đ v s có bư c sóng λ” 17 Ý nghĩa c a thuy t de Broglie 18 11/02/2011 7.5 CƠ H C LƯ NG T V NGUYÊN T Phương trình Schrưdinger: a Ngun lý b t đ nh Heisenberg “N i dung: Không th xác đ nh đư c xác đ ng th i c t a đ lư ng c a electron nguyên t ” Bi u th c: • • • • ∆x ∆p > h Ý nghĩa c a nguyên lý i = đơn v o ψ(r,t) = hàm sóng, ħ = h ng s Planck rút g n Ĥ = tốn t Hamilton b Mơ hình ngun t theo Schrưdinger B n ch t mơ hình ngun t theo Schrưdinger Coi e chuy n đ ng sóng, mơ t b ng hàm sóng Ψ Ý nghĩa c a hàm sóng Ψ hàm m t đ xác su t K t qu hàm sóng (ví d ψ ( x ) = Ae − x2 2a2 Ψ1s = π 2h 2ma 19 1/a -r/a e Π ) = n2h2 8ma Louis Victor de Broglie 1892 - 1987 E = hω (n + ) = En H qu : khái ni m obitan Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger 1887 - 1961 S lư ng t n; n = 1, 2, 3, ,∞ Là th a s đ u tiên trình xác đ nh lư ng e: S lư ng t n: (1,2,3 n) En = - R.h.c/n2 S lư ng t ph ℓ ( s lư ng t xung lư ng): n tăng → En tăng m c lư ng xít (n-1)) S lư ng t t mℓ: (-ℓ, -(ℓ-1), Ý nghĩa c a b s lư ng t Werner Karl Heisenberg 1901 - 1976 21 B s lư ng t : (0, 1, 2, 20 sóng Ψ, lư ng E b s lư ng t ) K t qu lư ng (ví d En = n Các k t qu gi i phương trình Schrưdinger g m có hàm Ψ2 Các e có giá tr n thu c l p: (ℓ-1), ℓ) Giá tr n: 23 Kí hi u l p: K L M N 24 2/13/2011 Khái niệm cặp axit-bazơ liên hợp: cặp axit/bazơ mà Q trình tự ion hóa H2O : bazơ tạo từ axit tương ứng, ngược lại Xét pứ: HA + (axit) H2O ⇌ (bazơ) O+ H3 + (axit) 17.3 Sự điện ly nước số pH H2O (l) + H2O (l) ⇌ H3O+ (dd) + OH- (dd) A- (bazơ) + [H 3O ][OH ] [H 2O]2 Đặc điểm: Kc = Theo chiều thuận: cặp axit/bazơ liên hợp là: HA/A- Theo chiều nghịch: cặp axit/bazơ liên hợp là: H3O+/H2O Kc =? - → Kw= [H3O+] [[OH-] = Kc[H2O]2 Kw gọi tích số ion nước Câu hỏi: Cho pứ: H2O + H2O ⇌ H3O+ + OH- Hãy kể tên cặp Kw= [H3O+].[OH-] = 1,0.10-14 (ở 25oC) axit/bazơ liên hợp phản ứng trên? Trong nước nguyên chất, trung tính: [H3O+] = [OH-] = 10-7M axit/bazơ liên hợp phản ứng trên? 2/13/2011 Môi trường axit: [H3O+] > [OH-] Môi trường bazơ: Câu hỏi: Cho pứ: CO32- + H2O ⇌ HCO3- + OH- Hãy kể tên cặp [H3O+] < [OH-] 2/13/2011 2/13/2011 10 Khái niệm pH, pOH: đại lượng đặc trưng cho nồng độ mol/lít ion H+ OH- dung dịch pH = - lg[H3O+] pOH = - lg[OH-] Hệ quả: pH = a → [H+] = 10-a ngược lại pOH = b → [OH-] = 10-b ngược lại pKw = pH + pOH = 14,00 (ở 25oC) Ý nghĩa số pH: xác định môi trường dung dịch (axit, bazơ, trung tính)… 2/13/2011 17.4 Hằng số cân axit bazơ Hằng số cân axit, bazơ q trình điện ly dung mơi, gọi số axit, bazơ Ka = [A - ][H 3O + ] [HA] Kb = [OH - ][BH + ] [B] HA (dd) + H2O (l) ⇌ H3O+ (dd) + A- (dd) B (dd) + H2O (l) ⇌ BH+ (dd) + OH- (dd) Đặc điểm: Giá trị Ka, Kb lớn axit, bazơ mạnh ngược lại Giá trị Ka, Kb phụ thuộc vào nhiệt độ chất ax-bz Axit mạnh bazơ liên hợp yếu ngược lại Với cặp axit bazơ liên hợp ta có mối quan hệ Ka Kb : 2/13/2011 11 2/13/2011 Ka Kb = Kw = 1,0.10-14 12 2/13/2011 Chỉ số axit pKa, số bazơ pKb: dạng khác số Quy lu t: “axit m nh + bazơ m nh → axit y u + bazơ y u” axit, bazơ biểu diễn theo hàm logarit pKa = -lgKa 17.5 Dự đoán chiều phản ứng axit - bazơ Ví dụ: pKb = -lgKb HCl (dd) + Đặc điểm Giá trị pKa, pKb lớn, axit bazơ yếu… Với cặp axit bazơ liên hợp ta có mối quan hệ pKa pKb : Tính axit > H3O+ H2O (l) → H3O+ (dd) Tính bazơ > Cl- Tính axit < HCl CH3COOH (dd) + H2O (l) Tính axit < H3O+ + Cl- (dd) Tính bazơ < H2O ⇌ CH3COO- (dd) + H3O+ (dd) Tính bazơ < CH3COO- Tính bazơ > H2O Tính axit > CH3COOH - Câu hỏi: Pứ: CH3COOH (dd) + HCO3 (dd) ⇌ CH3COO-(dd)+H2CO3(dd) pKa + pKb = pKw = 14 Câu hỏi: Cho axit yếu HX HY có số bazơ pKb bazơ liên Dự đoán chiều phản ứng? Biết H2CO3 (Ka = 4,2.10-7 ), CH3COOH (Ka = 1,8.10-5) CH3COO- hợp với chúng Hỏi axit mạnh hơn? (Kb = 5,6.10-10), HCO3-(Kb = 2,4.10-8) 2/13/2011 13 17.6 Môi trường dung dịch muối, thủy phân 2/13/2011 14 17.6.a Dung dịch muối có mơi trường trung tính Xu t hi n mu i có ch a anion c a axit m nh (Cl-, Br-, I- Quy luật: Muối tạo axit mạnh bazơ mạnh cho mt trung tính , NO3-, ClO4-) cation c a bazơ m nh (Na+, K+, Li+, Rb+, Muối tạo axit mạnh bazơ yếu cho mt axit Cs+, Ca2+, Sr2+, Ba2+): Muối tạo axit yếu bazơ mạnh cho mt bazơ Nguyên nhân: C cation anion c a mu i đ u khơng có Muối tạo axit yếu bazơ yếu cho mt tùy thuộc vào ph n ng th y phân v i H2O đ t o H+ ho c OH- tương quan ax yếu bz yếu VD: dung d ch mu i ch a NaCl: Nguyên nhân: thủy phân ion chất yếu có mặt NaCl (r) → Na+ (dd) + Cl- (dd) dung dịch với dung môi nước, làm tăng lượng ion H3O+ Ion Na+ Cl- đ u không th y phân nư c → khơng có s OH- dung dịch muối tạo môi trường thay đ i → pH = 7,00 → mt trung tính 2/13/2011 15 17.6.b Dung dịch muối có mơi trường axit Xu t hi n mu i có ch a anion c a axit m nh 16 17.6.c Dung dịch muối có mơi trường bazơ (Cl-, , NO3-, ClO4-) cation c a bazơ y u (NH4+; Fe3+ m t s mu i axit NaH2PO4 2/13/2011 Br-, I- ) ho c : Xu t hi n mu i có ch a anion c a axit y u (F-, NO2-, PO43-, CH3COO- ) cation c a bazơ m nh (Na+; K+ ): Nguyên nhân: s th y phân c a anion c a axit y u v i Nguyên nhân: s th y phân c a cation c a bazơ y u H2O đ t o nhi u OH- v i H2O đ t o nhi u H+ : VD: VD: NH4Cl → NH4+ + Cl- CN- (dd) + H2O (l) ⇌ HCN (dd) + OH- (dd) NH4+(dd) + H2O (l) ⇌ NH3 (dd) + H3O+(dd) VD: VD: K2CO3 → 2K+ + CO32CO32-(dd) + H2O (l) ⇌ HCO3-(dd) + OH-(dd) FeCl3 + 6H2O → [Fe(H2O)6]3+ + Cl- HCO3-(dd) + H2O (l) ⇌ H2CO3(dd) + OH-(dd) [Fe(H2O)6]3+(dd) + H2O (l) ⇌ [Fe(H2O)5(OH)]2+(dd) + H3O+(dd) 2/13/2011 NaCN → Na+ (dd) + CN- (dd) 17 2/13/2011 18 2/13/2011 17.6.d Dung dịch muối axit yếu – bazơ yếu Xuất muối có chứa anion axit yếu (F-, NO2-, PO43-, Câu hỏi: Trong dung dịch muối sau đây: LiCl, FeCl3, CH3COO- …) cation bazơ yếu (NH4+; Fe3+…) : NH4NO3, CH3COOK, C6H5ONa, KOOC-COOK, Cs2SO4, Nguyên nhân: cation anion muối thủy phân, nên Al2(SO4)3, nước Javel, sođa, Kaliperrmanganat… dung dịch dd axit bazơ, phụ thuộc vào giá trị Ka Kb cho môi trường: ion VD: a) NH4CN (dd) → NH4 + (dd) + CN- b) 5,7.10-10; Ka (NH4+) = Kb(CN-)=2,5.10-5 Bazơ d) NH4+(dd) + H2O (l) ⇌ NH3 (dd) + H3O+(dd) Axit c) (dd) CN- (dd) + H2O (l) ⇌ HCN (dd) + OH- (dd) Trung tính Khơng xác định → mt bazơ Quy luật: Nếu Ka > Kb , dung dịch muối có tính axit; Ka < Kb , dung dịch muối có tính bazơ… 2/13/2011 19 2/13/2011 20 Dạng 2: Axit yếu + bazơ mạnh → sp 17.7 Các dạng phản ứng axit - bazơ Ví dụ: Dạng 1: Axit mạnh + bazơ mạnh → sp HCOOH (dd) + NaOH (dd) ⇌ NaHCOO (dd) + H2O (l) Ví dụ: HCl (dd) + NaOH (dd) HCOOH (dd) + OH- (dd) ⇌ HCOO- (dd) + H2O (l) → NaCl (dd) + H2O (l) Kpư = Ka/Kw Khi xem xét môi trường dung dịch (tính pH) phải xem xét H3O+ (dd) + OH- (dd) → H2O (l) Các phản ứng dạng có số cân vơ quan hệ lượng ban đầu sp → trường hợp lớn, nên coi xảy hồn tồn Câu hỏi: Tính pH dung dịch thu sau trộn Các ion Na+ Cl- không thủy phân dung dịch sau pư 400ml HCOOH 0,2M với 100 ml NaOH 1M Câu hỏi: Tính pH dung dịch thu sau trộn Câu hỏi: Tính pH dung dịch thu sau trộn 400ml HCOOH 0,3M với 100 ml NaOH 1M 400ml HCl 0,2M với 100 ml NaOH 1M 2/13/2011 21 Dạng 3: Axit mạnh + bazơ yếu → sp 2/13/2011 22 17.8 Tính tốn giá trị Ka, Kb pH Ví dụ: Giá trị Ka Kb xác định thực nghiệm HCl (dd) + NaHCO3 (dd) ⇌ NaCl (dd) + H2CO3 (dd) Khi tính tốn, giá trị để lắp vào biểu thức Ka Kb giá trị H3O+ (dd) + HCO3- (dd) ⇌ H2CO3 (dd) + H2O (l) nồng độ mol/l ion chất thời điểm cân Kpư = Kb/Kw VD: Dung dịch HNO2 0,50M có pH = 1,72 Tính Ka? Tương tự dạng 2, dạng → trường hợp HNO2 Dạng 4: Axit yếu + bazơ yếu → sp ⇌ H+ + NO2- [ban đầu] CH3COOH (dd) + NH3 (dd) ⇌ CH3COO- (dd) + NH4+ (dd) K tong K K = a b Kw +x +x (0,50-x) x x pH = 1,72 → [H+] = x = 10-1,72 = 0,019 M → pH dung dịch phụ thuộc vào Ka Kb 2/13/2011 -x [cân bằng] CH3COOH (dd) + NH3 (dd) ⇌ CH3COONH4 (dd) 0,50M [phản ứng] Ví dụ: Ka = 23 2/13/2011 x2 x2 ≈ = 7,1.10−4 0,5 − x 0,5 24 2/13/2011 VD: Tính pH dung dịch NH3 0,1 M Biết Kb = 1,8.10-5? + H2O ⇌ NH4+ NH3 [ban đầu] [phản ứng] [cân bằng] Kb = 0,10M -x (0,10-x) + OH- +x x VD: Tính pH dung dịch H3PO4 5,0M? Biết Ka axit Ka1 = 7,2.10-3; Ka2 = 6,2.10-8; Ka3 = 4,8.10-13; +x x Do Ka3 T Entropi lượng tự Kết luận: có xuất kết tủa CaF2 tạo 2/13/2011 23 2/13/2011 24 2/13/2011 Chương 19 HÓA H C Đ I CƯƠNG Entropi lượng tự GV: Lê Minh Thành 2/13/2011 19.1 Quá trình tự diễn biến trạng thái cân 2/13/2011 19.2 Nhiệt khả tự diễn biến Nguyên lý nhiệt động học: Khái niệm trình tự diễn biến:là q trình xảy mà khơng cần có tác động khác, đạt cân Phát biểu theo bảo toàn lượng:… Phát biểu theo nội công: ΔU = Q + W Xu hướng chung trình tự diễn biến tự Câu hỏi: trình tự diễn biến tỏa nhiệt hay thu nhiệt? nhiên tự đến trạng thái cân hệ Và trình tỏa nhiệt có tự diễn biến hay ko? VD: + phân tử khí chuyển động từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp Kết luận xét ví dụ thực tế: nhiệt (hoặc nguyên lý 1) khơng phải tiêu chí dùng để xác định chiều + phản ứng NaOH + HCl → NaCl + H2O diễn biến trình (vật lý, hóa học) + nhiệt truyền từ vật nóng sang vật lạnh tiếp xúc với3 VD: + q trình hòa tan NH4NO3 = tự diễn biến, thu nhiệt 2/13/2011 19.3 Sự phân tán lượng vật chất 2/13/2011 19.4 Entropi Khi vật chất, lượng thực trình phân tán Độ trật tự hệ trạng thái sau thấp độ trật tự trạng thái ban đầu Khái niệm entropi: đại lượng nhiệt động dùng để xác định độ hỗn độn hệ phân tán vật chất, lượng q ∆S = T Đơn vị đo: J/K.mol cal/K.mol Biểu thức tính: Năng lượng phân tán ứng với tạo số phân tử, nguyên tử nhiều ban đầu Đặc điểm entropi: Đặc điểm: Một hệ có độ hỗn độn lớn entropi S lớn Một trình mà lượng vật chất phân tán, qt Entropi hàm trạng thái, tức biến thiên entropi ΔS phụ tự diễn biến thuộc vào trạng thái đầu cuối, ko phụ thuộc cách tiến hành Một trình mà vật chất phân tán, lượng chưa xác định, Entropi vật chất K (khơng độ tuyệt đối) chưa thể kết luận tính diễn biến Khơng có giá trị S> So (lỏng) > So (rắn) Một hệ lớn không trao đổi lượng với mơi trường có entropy ln tăng khơng đổi theo thời gian Chất có khối lượng mol phân tử (M) lớn, S lớn Không thể chuyển từ trạng thái trật tự sang trạng thái Chất có cấu trúc phân tử phức tạp, S lớn trật tự khơng có can thiệp từ bên Nhiệt độ tăng làm S tăng Nội dung ngun lý ba: “khơng có hỗn độn chất Sự hòa tan chất lỏng, rắn ngun chất hịa tan vào dung mơi trạng thái tinh thể nhiệt độ tuyệt đối K” Tức K làm S chất tăng chất có S = 2/13/2011 * Cách tính biến thiên entropi ΔS hệ 2/13/2011 Ví dụ: Tính ∆Svũ trụ q trình hịa tan muối ăn nước Với trình vật lý, q trình hóa học: 25oC Q trình có tự xảy hay ko? Cho biết SNaCl,dd, S NaCl,rắn, ∆Shệ = ∑So (sản phẩm) - ∑So (ban đầu) ∆Hs,NaCl, dd, ∆Hs,NaCl, rắn Với hệ xét môi trường xung quanh vũ trụ: Hướng dẫn: ∆Svũ trụ = ∆S hệ + ∆S môi trường Sơ đồ trình: NaCl (rắn) → NaCl (dd) ∆Svũ trụ = → hệ đạt tới cân Tính ∆Shệ = S NaCl, dd - S NaCl, rắn ∆Svũ trụ < → q trình hệ ko tự diễn biến Tính ∆Hhệ = ∆Hs,NaCl, dd - ∆Hs,NaCl, rắn ∆Svũ trụ > → trình hệ tự diễn biến (nguyên lý II) Trong trường hợp tính entropi có liên quan đến nhiệt, Tính ∆Smt = -∆Hhệ/T → ∆Svũ trụ = ∆S hệ + ∆S mơi trường trình thuận nghịch T=constant, qmt = - ∆Hohệ, đó: Kết luận, giá trị ∆Svũ trụ > 0, nên trình tự diễn biến (hay tự xảy ra) 2/13/2011 Ví dụ: Xét phản ứng: CO (k) + 2H2(k) → CH3OH (l) Phản ứng có tự xảy 298 K? Cho biết SCH3OH,lỏng, SCO, khí, SH2,k, ∆HCH3OH,lỏng, 2/13/2011 10 * Quan hệ ∆S, ∆H tính tự diễn biến Xét q trình điều kiện tiêu chuẩn: ∆HCO, khí, ∆HH2,k ∆Shệ > 0, ∆Hhệ < → trình hệ tự diễn biến Hướng dẫn: Tính ∆Shệ = S CH3OH,lỏng – S CO, khí – 2.SH2,k ∆Shệ < 0, ∆Hhệ > → q trình hệ khơng tự diễn biến Tính ∆Hhệ = ∆H CH3OH,lỏng – ∆H CO, khí – ∆HH2,k ∆Shệ ∆Hhệ dấu (cùng âm, dương) → ơnh Tính ∆Smt = -∆Hhệ/T → Tính ∆Svũ trụ = ∆S hệ + ∆S mơi trường tự diễn biến phụ thuộc vào nhiệt độ hệ Kết luận, giá trị ∆Svũ trụ > 0, nên q/t tự diễn biến Chú ý: Khi tính cho pứ hóa học, nhớ nhân thêm hệ số tỉ lượng vào biểu thức tính ∆Shệ (giống việc tính ∆Hpứ học) 2/13/2011 11 2/13/2011 12 2/13/2011 Tính tự diễn biến ∆G: 19.6 Năng lượng tự Gibbs Định nghĩa: ∆G < 0: phản ứng tự xảy G = H – T.S → ∆G > 0: phản ứng không tự xảy ∆G = ∆H – T.∆S ∆G = 0: trình trạng thái cân Đặc điểm lượng tự Gibbs: Năng lượng tự G hàm trạng thái, tức là… Chứng minh: Hầu xác định giá trị G tuyệt đối ∆Shệ > 0, ∆Hhệ < → ∆G = ∆H – T.∆S < chất, mà thường tính biến thiên lượng tự ∆Shệ < 0, ∆Hhệ > → ∆G = ∆H – T.∆S > ∆G (giống đặc điểm H ∆H) Khi ∆Shệ ∆Hhệ dấu (cùng âm, dương) → Xét hàm ∆G tức xét hai yếu tố ∆S, ∆H đồng thời, T, nên hàm G tỏ ưu tiện lợi so với S, H trình tự xảy T > ∆H/∆S Biến thiên lượng tự phản ứng: xét tính tự diễn biến trình Biến thiên ∆G đơn chất 2/13/2011 13 Ví dụ: Cho pứ: 2Fe2O3 (r) + 3C(r) → 4Fe (r) + 3CO2 (k) Cho biết giá trị So a) Ở ∆Ho 25oC s chất pứ 14 19.7 Năng lượng tự ∆G số cân K Xét phản ứng dạng tổng quát: aA + bB → cC + dD Tỉ số phản ứng số cân là: phản ứng có xảy khơng? b) Tính nhiệt độ pứ sau xảy ra? Q= Hướng dẫn: Cc Cd C D Ca Cb A B KC = [C]c [D]d [A]a [B]b Ở điều kiện bất kỳ, liên hệ ∆G ∆Go là: Tính ∆Sohệ = 4.SoFe + 3.SoCO – 2.SoFe2O3 – 3.SoC ∆G = ∆G° + RT lnQ Tính ∆Hohệ = ∆Hos,CO – ∆Hos,Fe2O3 Tại 25oC = 298K → ∆Gohệ = ∆Hohệ – T.∆Sohệ < → pứ ko Khi đạt tới cân ∆G =0 Q ≡ K nên: ∆G° = - RT lnK xảy Để phản ứng xảy ∆G < → T > ∆Hhệ/∆Shệ 2/13/2011 ∆G°pư = ∑∆G°s (sản phẩm) - ∑∆G°s (tham gia) 2/13/2011 15 (R=8,314 J/K.mol) Chú ý: K Kc, Kp, Ksp hay Tt tùy vào q trình 2/13/2011 16 Ví dụ: Cho pứ: 2SO2 (k) + O2 (k) ⇌ 2SO3 (k) Cho biết giá trị So ∆Hos BT chương 19: chất pứ a) Ở điều kiện chuẩn phản ứng có xảy khơng? 3, 13, 19, 23, 25, 29, 31, 33, 41, 61 b) Giả sử biết 25oC, hệ có chứa SO2 (0,50 atm), O2 (0,01 atm) SO3 0,10 (atm) Phản ứng diễn theo chiều nào? Hướng dẫn: Tính ∆Sohệ = 2.SoSO3 – 2.SoSO2 – SoO2 Bài cu i: Chương 20 Tính ∆Hohệ = 2.∆Hos,SO3 – 2.∆Hos,SO2 Tại 25oC = 298K → ∆Gohệ = ∆Hohệ – T.∆Sohệ < → pứ có xảy Phản ứng trao đổi electron Ở đk mới, tính giá trị Qp: Tính lại giá trị: ∆G298 = ∆G°298 + RT ln Q < → pứ ưu Ɵên xảy theo chiều thuận 2/13/2011 17 2/13/2011 18 2/13/2011 20.1 Phản ứng oxi hóa khử Khái niệm phản ứng oxi hóa khử:… Khái niệm chất oxi hóa, chất khử (chất bị oxi hóa, bị khử)… Chương 20 Khái niệm oxi hóa, khử (qt oxi hóa, qt khử)… Phản ứng trao đổi electron Khái niệm số oxi hóa… Khái niệm bán phản ứng oxi hóa, bán pứ khử:… Cách cân phản ứng oxi hóa - khử: cách Quy luật phản ứng phản ứng oxh – k: m+m → y+y Câu hỏi: Cho phản ứng: Al + Fe2+ → Al3+ + Fe Hãy chất oxi hóa, chất khử, qt oxi hóa, qt khử, bán phản 2/13/2011 Trong dd axit, thiếu ntử Oxi bên thêm H2O vào bên đó, thêm H2O/H2; Hãy viết bán pứ cho cặp đó, giả sử chúng xảy môi trường: ax – bz? vào bên lại Trong dd bazơ, thiếu ntử Oxi bên thêm OH- vào Hướng dẫn Ở mơi trường axit: bên đó, thêm H2O vào bên cịn lại Cân điện tích hai vế bán pứ, cách 1e + 2H+ + VO2+ → VO2+ + H2O Ở môi trường bazơ: thêm e vào hai vế cho phù hợp, H 2/13/2011 O/OH- H2 H2O+ VO2+ → VO2+ +2OH- ??? với hiđro dùng cặp O/H+ VO2+ → VO2+ OH- + VO2+ → VO2+ +H2O ??? ptpứ tổng khơng có mặt e Cân oxi, dùng cặp H2 VO2+ → VO2+ 2H+ + VO2+ → VO2+ + H2O Cân số ntử hai vế bán phản ứng O/OH-, Câu hỏi:Cho cặp oxi hóa khử: VO2+/VO2+; MnO4-/Mn2+ Chú ý quan trọng viết bán pứ: H+ ứng oxi hóa, bán pứ khử… 2/13/2011 1e + H2O+ VO2+ → VO2+ +2OH4 SV tự thực với cặp lại! 2/13/2011 Cơ chế phát sinh dòng điện pin điện hóa (xét pin Zn-Cu) 20.2 Pin Volta Khái niệm pin Volta: tế bào (hệ) điện hố phản Ở cực âm (anot): xảy trình oxi hóa tạo electron ứng hóa học dùng để tạo dịng điện (pin điện hóa dụng cụ cho phép chuyển lượng hóa học thành điện năng.) Cấu tạo pin: gồm cực nhúng vào dung dịch chất điện ly Zn → Zn2+ + 2e Ở cực dương (catot): xảy trình khử, nhận e từ cực âm Cu2+ + 2e → Cu ghép vào với ngăn màng xốp, hay cầu muối Anot (cực âm) nơi xảy q trình oxi hóa, catot (cực dương) nơi Ở mạch điện ngoài: e di chuyển từ cực (-) sang cực (+) → xảy trình khử Electron chuyển từ cực… sang cực … bằng… dòng điện từ cực (+) sang cực (-) Cầu muối : thường làm gelatin (dạng dẻo đặc) Ở cầu muối: ion (+) di chuyển dung dịch cực (+) ion chứa ion hịa tan, chứa ống làm thủy tinh, cho (-) di chuyển dung dịch cực (-) phép ion từ nửa pin sang nửa pin đồng thời tránh 2/13/2011 việc trộn lẫn dung dịch Phản ứng xảy pin: Zn + Cu2+ → Zn2+ + Cu 2/13/2011 2/13/2011 Quy ước cách biểu diễn pin điện hóa: Hướng chuyển electron Điện cực Điện cực Điện cực đóng vai trị anot xếp bên trái, điện cực đóng vai trị catot xếp bên phải pin điện Cầu muối Ranh giới hai pha lỏng rắn kí hiệu vạch thẳng đứng, ranh giới hai pha lỏng có cầu muối Chất điện phân: ion dung dịch Chất khử Chất oxi hóa kí hiệu vạch kép thẳng đứng Nồng độ chất dạng dung dịch, áp suất chất khí viết kèm chất tương ứng Chất khử Chất oxi hóa VD: Anot: xảy oxi hóa Catot: xảy khử Zn (r) → Zn2+ (dd) + 2e- (-) Cu2+ (dd) + 2e- → Cu (r) (-) 2/13/2011 Câu hỏi: Cho phản ứng: Cu + 2Ag+ → Cu2+ + Ag Hãy thiết lập Zn│Zn2+ (x M)║Cu2+(y M)│Cu ( +) Pt│H2 (P=1atm) │H+ (x M)║Cu2+(y M)│Cu (+) (-) Pt│H2 (1atm) │H+ (1 M)║Fe3+(1 M)│Fe2+(1 M)│Pt 2/13/2011 (+) Câu hỏi: Cho sơ đồ pin : Pt│H2 (1atm) │H+ (1M)║Cu2+(1M)│Cu pin điện hóa mà xảy phản ứng trên? Hướng dẫn Hãy bán pư phản ứng tổng xảy pin? Hướng dẫn Xác định chất oxi hóa, chất khử pứ Chất oxi hóa có q trình khử xảy catot, chất Cực âm (bên trái) xảy qt oxh chất khử Cực dương khử có q trình oxi hóa xảy anot (bên phải) xảy qt khử chất oxi hóa Viết bán phản ứng, có cân bán phản ứng Viết bán phản ứng, có cân bán phản ứng cho phù hợp môi trường cho phù hợp môi trường Cu → Cu2+ + 2e Ag+ + 1e → Ag H2 → 2H+ + 2e :ở cực âm Cu2+ : cực dương 2/13/2011 (-) Cu│Cu2+ (x M)║Ag+(y M)│Ag ( +) + 2e → Cu Phản ứng tổng: Thiết lập sơ đồ pin biểu diễn theo quy ước: 10 * Điện cực trơ :ở cực âm H2 + Cu2+ : cực dương → 2H+ + Cu 2/13/2011 11 20.4 Thế điện hóa tiêu chuẩn Khái niệm: điện cực thường khơng bị mịn q trình Khái niệm điện cực: điện xuất điện cực pin hoạt động, không tham gia vào q trình oxi hóa – khử, nhúng kim loại vào dung dịch muối có chứa cation tương đóng vai trị dẫn điện ứng kim loại Trong trường hợp chất tham gia phản ứng chất tạo thành chất dùng làm điện cực được, cần dùng Khái niệm điện cực tiêu chuẩn: … Đặc điểm điện cực: điện cực trơ Là oxi hóa/ khử cặp oxi hóa khử tương ứng VD: bán phản ứng sau cần có điện cực trơ: H2 (k)→2H+ (dd) + 2e, điện cực là: H+ (1 M)│H2 (1atm) │Pt Giá trị E dương → ơnh oxi hóa mạnh, ơnh khử Fe3+ (dd)+ 1e → Fe2+(dd), điện cực là: Fe3+(1 M)│Fe2+(1 M)│Pt yếu ngược lại Al3+(nc) + 3e → Al (nc) , điện cực là: Al3+│Al│C (graphit) 2/13/2011 Không thể xác định giá trị tuyệt đối chúng… 12 2/13/2011 13 2/13/2011 Thế điện cực xác định cách tương H2 (k) 1atm Câu hỏi: Cho hai cặp oxi hóa-khử 2H+/H2 Fe3+/Fe2+, cho đối cách so sánh độ chênh lệch với điện Eo(2H+/H2 )= 0,0V; Eo(Fe3+/Fe2+)=0,771V? cực hiđro Ở đk chuẩn người ta quy ước a) So sánh tính oxi hóa H+, Fe2+, Fe3+ Điện cực trơ Pt điện cực điện cực hiđro b) So sánh tính khử H2 Fe2+ điện cực hidro: H+ (1 M)│H2 (1atm) │Pt c) Dự đoán chiều phản ứng Fe2+ + H+ → Fe3+ + H2 Xây dựng bảng điện cực tiêu chuẩn cặp oxh/h (còn gọi tắt khử, cho qt khử) – trang 452, 453 Hướng dẫn E dương, chất oxi hóa mạnh→ Fe3+ > 2H+ > Fe2+ Đặc điểm dãy khử là: giá trị E dương, chất oxi hóa mạnh, chất khử yếu dấu so sánh với điện cực hiđro tiêu chuẩn đưa độ mạnh yếu cặp oxh/khử: Oxi + ne Kh dự đoán chiều phản ứng oxh/khử theo quy tắc alpha 2/13/2011 14 E dương, chất khử yếu H2 > Fe2+ Dựa vào quy tắc alpha, xét hai cặp oxh-k cho, thấy phản ứng cho xảy theo chiều nghịch (Hoặc, xét chiều pứ dựa vào Eopin ứng với pứ đó) 2/13/2011 15 Một pin điện hóa bất kỳ, hình thành từ cặp oxi hóa – khử đó, đo mức chênh lệch điện lớn hai điện cực, điện chênh lệch gọi sức điện động (suất điện động, điện hóa) pin: E°pin = E°catot – E°anot = Eo(+) - Eo(-) Năng lượng Gibbs pin là: ∆G° = -n.F.E°pin Điện cực trơ Pt Điện cực trơ Pt Chúng ta sử dụng Eopin để xét Nếu Eopin > : phản ứng tự xảy theo chiều viết Nếu Eopin < : phản ứng không xảy 2/13/2011 16 Câu hỏi: Các p/ứ sau ưu tiên xảy theo chiều nào? a) Cu + Zn2+ → Cu2+ + Zn Nếu Eopin = : phản ứng trạng thái cân 2/13/2011 17 Câu hỏi: Tính sức điện động pin tạo hai cặp oxi hóa-khử b) Ni2+ + H2 → Ni + 2H+ c) Fe3+ + 2I- → Fe2+ + I2 Biết: ECu2+/Cu= 0,34V; EZn2+/Zn= -0,76V; Ag+/Ag Cu2+/Cu, biết điện cực đk tiêu chuẩn, cho Eo(Ag+/Ag)= 0,799V; Eo(Cu2+/Cu)=0,337V Viết pứ xảy pin Hướng dẫn ENi2+/Ni= -0,25V; EFe3+/Fe2+= 0,77V; EI2/2I-= 0,54V Ta thấy: Eo(Ag+/Ag) > Eo(Cu2+/Cu) → ơnh oxi hóa Ag+ mạnh Hướng dẫn Xác định cực âm, cực dương pứ theo quy luật, Cu2+ → cực dương cực Ag Eo cặp lớn hơn, cặp đóng vai trị cực dương Sơ đồ pin có dạng: (-) Cu│Cu2+ (1 M)║Ag+ (1 M)│Ag (+) Tính Eopin so sánh với giá trị 0, đưa kết luận Nên: Epin = Ecatot – Eanot = E(Ag+/Ag) - E(Cu2+/Cu) = … a) … Phản ứng pin là: Cu + 2Ag+ → Cu2+ + 2Ag 2/13/2011 b) …… c)…… 18 2/13/2011 19 2/13/2011 Câu hỏi: Tính sức điện động pin tạo hai cặp oxi hóa-khử 20.5 Thế điện cực pin điện hóa đk khơng tc Trong điều kiện tiêu chuẩn, người ta dùng pt Nernst để tính điện cực cực: Oxi + ne E dien cuc = E o cuc − dien o = E dien cuc − Kh Ag+/Ag Cu2+/Cu, biết điện cực nhúng dd tương ứng có nồng độ 0,5M, cho Eo(Ag+/Ag)= 0,799V; Eo(Cu2+/Cu)=0,337V? Hướng dẫn RT [kh] ln nF [oxh] Tính lại giá trị điện cực điện cực, sử dụng phương trình Nersnt: Eđiện cực = E o cuc − dien 0, 059 [kh] log n [oxh] Ta thấy: E(Ag+/Ag) =0,76V > E(Cu2+/Cu)=0,328V → ơnh oxi hóa Khi đó, sức điện động pin tính là: E pin E pin 0, 059 [kh] log n [oxh] Ag+ mạnh Cu2+ → cực dương cực Ag RT ln Q = E pin − nF 0,0592lg Q = E o pin − n o Sơ đồ pin có dạng: (-)Cu│Cu2+ (0,5 M)║Ag+ (0,5 M)│Ag (+) Nên: Epin = Ecatot – Eanot = E(Ag+/Ag) - E(Cu2+/Cu) = … (ở 25oC) 2/13/2011 Phản ứng pin là: Cu + 2Ag+ → Cu2+ + 2Ag 20 2/13/2011 21 Câu hỏi: Cho sơ đồ pin: Trường hợp pin điện hóa có hai điện cực làm Zn│Zn2+ (0,010 M)ǁ 2H+ (2,5 M)│H2 (0,30 atm)│Pt kim loại, nhúng dung dịch muối kl đó, Viết phản ứng xảy pin tính Eopin? có nồng độ khác nhau, ta có pin nồng độ: Hướng dẫn: o Viết pứ xảy pin: Zn(r) + 2H+(dd)→ Zn2+(dd) + H2(k) Tính suất điện động pin đktc: Eo pin = Eo catot - Eo Phản ứng pin nồng độ: A (r)anot + An+ (dd)catot → An+ (dd)anot + A (r)catot anot 2+ [Zn ]p(H ) (0, 010)(0,30) = = 4,8 × 10−4 [H + ]2 (2,5) o Tính giá trị Qpứ = Q = o Tính lại giá trị Epin, ý (n = 2) E pin = E o pin − 2/13/2011 0,0592 lg Q n Tính tốn tốn pin nồng độ sử dụng cơng thức cho pin điện hóa thơng thường 22 2/13/2011 23 Câu hỏi: Tính E°pin, K and ∆G° 25 °C phản ứng: 20.6 Điện hóa nhiệt động học Cơng cực đại mà pin điện hóa thực hiện: Amax = n.F.E (-) (-) Cu (r) | Cu2+ (0,10 M) ║ Cu2+ (1,0 M) | Cu (r) (+) VD: Cách 2: o A│An+ (x M)ǁ An+ (y M)│A (+) Cách 1: làm ví dụ Pb (r) + Ag+ (dd) → Pb2+ (dd) + Ag (r) (F=96500 C/mol.e) Hướng dẫn: Năng lượng Gibbs pin thực hiện: ∆G = -n.F.Epin Theo pứ , Pb cho e nên làm cực (-), Ag+ nhận e cực (+) → ∆G° = -n.F.E°pin Mà ta có: ∆G° = -R.T.lnK, (với K = số cân pứ pin) ⇒ E°pin = RT ln K nF Ta có: E°pin = E°catot – E°anot = E°Ag – E°Pb Lại có: -nFE°pin = -R.T.lnK → ơnh giá trị K Cuối cùng: ∆G° = -nFE°pin Rút gọn ta có: BT chương 20: ln K = n.Eo/0,0257 (ở 25oC) 2/13/2011 24 2/13/2011 3, 13, 15, 21, 27, 29, 31, 55, 57, 63 25 ... 2/12/2011 HỌC HÓA H C ĐẠI C I CƯƠNG NG Chương 15 GV: Lê Minh Thành Cơ chế phản ứng hoá học 2/12/2011 2/12/2011 15.1 Khái niệm tốc độ phản ứng hoá học Biểu thức tốc độ tức thời: Tốc độ phản ứng hoá học. .. _ AO-s + + 2AO-sp AO-p y te4 _ - Lai hóa sp2: lai hố 1obitan-s t h p n tính v i obitan-p t o AO-s x t2 te2 + 4AO-sp3 te3 3AO-p 3obitan-sp2 + + + - N u k t h p thêm obitan d vào trình lai hóa, ... Bài tập chương 15: 5, 11, 15, 19, 25, 27, 33, 63 , 65 , 71 Bài sau: Chương 16 CÂN B NG HÓA H C 2/12/2011 2/13/2011 Chương 16 Cân Bằng Hóa Học HĨA H C Đ I CƯƠNG GV: Lê Minh Thành 2/13/2011 16. 1 Trạng