Bài giảng hóa học đại cương chương 7 GV quách an bình

CHƯƠNG 7: CÂN BẰNG HÓA HỌC PowerPoint Template 7.1 Khái niệm 7.2 Cân hóa học 7.3 Sự chuyển dịch cân www.themegallery.com 7.4 Cân pha Company LOGO Gv: Quach An Binh 7.1 Khái niệm Thang 8-2009 7.1.1 Phản ứng thuận nghịch Phản ứng hóa học chia làm loại Phản ứng hóa học 7.1.1 Phản ứng thuận nghịch Chỉ xảy chiều 7.1.2 Độ chuyển hóa Xảy theo hai chiều ngược Back Gv: Quach An Binh Thang 8-2009 Back Gv: Quach An Binh Phản ứng chiều Thang 8-2009 Phản ứng chiều Phản ứng chiều phản ứng hóa học xảy lại lượng không đáng kể chất phản ứng (phản ứng hoàn toàn) Khi viết phương trình phản ứng người ta sử dụng dấu “=” Ví dụ: H2O2 = H2O + 1/2O2 KClO3 = KCl + 3/2O2 Enter Gv: Quach An Binh Back Back Thang 8-2009 Gv: Quach An Binh Thang 8-2009 Phản ứng xảy chiều Phản ứng xảy chiều Phản ứng thuận nghịch phản ứng mà điều kiện phản ứng xảy theo hai chiều ngược Do hỗn hợp cuối phản ứng chứa lượng đáng kể chất phản ứng Khi viết phương trình phản ứng ta phải dùng mũi tên ngược chiều Click xem violip Enter Click xem violip Back Gv: Quach An Binh Thang 8-2009 Gv: Quach An Binh 7.1.2 Độ chuyển hóa 7.2 Cân hóa học Vì phản ứng thuận nghịch phản để đánh giá mức độ hoàn toàn phản ứng người ta sử dụng đại lượng độ chuyển hóa α Số mol phản ứng α= Số mol ban đầu 7.2.1 7.2.2 Hằng số cân Vì phản ứng không hoàn toàn nên α≤1 biểu diễn dạng phần trăm hay số thập phân Biểu diễn số cân Back Gv: Quach An Binh Thang 8-2009 Back Gv: Quach An Binh 7.2.1 Hằng số cân Thang 8-2009 7.2.1 Hằng số cân Giả sử có phản ứng thuận nghịch mA + nB Back Thang 8-2009 Tức là: pC + qD Ở trạng thái cân bằng: vt = Theo định luật tác dụng khối lượng thì: Vt= kt.CAm.CBn Vn= kn.CCp.CDq Ở trạng thái cân thì: kt CCp.CDq = kn CAm.CBn Với CA, CB, CC, CD nồng độ chất A, B, C, D lúc cân Kcb= kt kn kt.CAm.CBn = knCCp.CDq Enter Gv: Quach An Binh Back Thang 8-2009 Enter Gv: Quach An Binh Back Thang 8-2009 7.2.1 Hằng số cân 7.2.2 Biểu diễn số cân Kcb số cân phản ứng hóa học Hằng số cb có giá trị định ứng với to Hằng số cb phụ thuộc vào chất tham gia phản ứng nhiệt độ phản ứng Biểu diễn số cân bằng: Theo nồng độ: C p.C q Kc= Cm D n CA CB Theo áp suất: Kp= Hằng số cb cho biết phản ứng diễn với mức độ Hằng số cb lớn hiệu suất lớn ngược lại Back Gv: Quach An Binh Thang 8-2009 7.2.2 Biểu diễn số cân Kp gọi số cân tính theo Enter áp suất cấu tử Back Gv: Quach An Binh Click xem violip Thang 8-2009 7.3 Sự dịch chuyển cân Ở trạng thái cân tính theo áp suất riêng sản phẩm chia cho tích số áp suất riêng các chất(với số mũ thích hợp) số Giá trị số cân phụ thuộc vào chất phản ứng nhiệt độ Với khí lý tưởng ta dễ dàng thấy hai hscb có quan hệ với biểu thức: Kp=Kc(RT)∆n Gv: Quach An Binh PCp.PDq PAm.PBn 7.3.1 Sự dịch chuyển cân 7.3.2 Ảnh hưởng nhiệt độ 7.3.3 Ảnh hưởng nồng độ 7.3.4 Ảnh hưởng áp suất Back Thang 8-2009 7.3.1 Sự dịch chuyển cân Gv: Quach An Binh Thang 8-2009 7.3.1 Sự dịch chuyển cân Khi hệ phản ứng trạng thái cân áp suất riêng phần(nồng độ) chất không đổi Sự thay đổi trạng thái cân điều kiện bên thay đổi gọi dịch chuyển cân Dịch chuyển cân có ý nghĩa lớn điều khiển hóa học Mọi dịch chuyển cân tuân theo nguyên lý Le Chartalier Enter Gv: Quach An Binh Back Thang 8-2009 Enter Gv: Quach An Binh Back Thang 8-2009 7.3.1 Sự dịch chuyển cân Enter Gv: Quach An Binh Back Thang 8-2009 7.3.1 Sự dịch chuyển cân Enter Gv: Quach An Binh Back Thang 8-2009 7.3.1 Sự dịch chuyển cân Enter Gv: Quach An Binh Back Thang 8-2009 7.3.1 Sự dịch chuyển cân Enter Gv: Quach An Binh Back Thang 8-2009 7.3.1 Sự dịch chuyển cân Enter Gv: Quach An Binh Back Thang 8-2009 7.3.1 Sự dịch chuyển cân Enter Gv: Quach An Binh Back Thang 8-2009 7.3.1 Sự dịch chuyển cân 7.3.2 Ảnh hưởng nhiệt độ Từ phương trình: Click xem violip ∆S0 ∆H0 + R RT lnKp=- Click xem violip Click xem violip Click xem violip ∆H0 Tỏa nhiệt Thu nhiệt Click xem violip Back Gv: Quach An Binh Thang 8-2009 Gv: Quach An Binh Phản ứng tỏa nhiệt ∆H0 ∆S0 ∆H0 + R RT ∆S0 ∆H0 + R RT lnKp=- Khi T tăng Kp giảm, phản ứng dịch Khi T tăng Kp tăng, phản ứng dịch chuyển theo chiều nghịch chiều thu chuyển theo chiều thuận chiều thu nhiệt nhiệt Khi T giảm Kp tăng, phản ứng dịch Khi T giảm Kp giảm, phản ứng dịch chuyển theo chiều thuận chiều tỏa chuyển theo chiều nghịch chiều tỏa nhiệt nhiệt Gv: Quach An Binh Back Thang 8-2009 7.3.2 Ảnh hưởng nhiệt độ Enter Back Gv: Quach An Binh Thang 8-2009 7.3.2 Ảnh hưởng nhiệt độ Có thể tính hscb nhiệt độ lnK1 =- nhiệt độ khác ∆S0 ∆H0 + R RT1 Giả sử T1 có K1, T2 có K2 Trong Hay: ln khoảng nhiệt độ không lớn từ T1 đến T2 ∆H0 ∆S0 không thay đổi theo K2 K1 =- lnK2 =- ∆H0 R - biết hscb hiệu ứng nhiệt ∆S0 ∆H0 + R RT1 T2 T1 nhiệt độ Enter Gv: Quach An Binh Back Thang 8-2009 Enter Gv: Quach An Binh Back Thang 8-2009 7.3.2 Ảnh hưởng nhiệt độ Ví dụ: Xét phản ứng: 2NO(k)+O2(k) 2NO2(k) Biết 250C có hiệu ứng nhiệt(∆H) -13,6 kcal/mol kp= 1,3.106 Hãy xác định Kp nhiệt độ 3250C ∆H0 1 K Áp dụng CT: ln =K1 R T2 T1 - K598 K298 =- -13600 1,987 - ln 598 298 Gv: Quach An Binh Suy ra:K598=12,94 Back Thang 8-2009 7.3.3 Ảnh hưởng nồng độ 7.3.3 Ảnh hưởng nồng độ Phản ứng: mA + nB pC + qD Ta có phương trình: p q ∆G= ∆G0 + RTlnK = ∆G0 + RTln CC CD CAm.CBn Trong đó: ∆G0 =-RTlnKcb Khi pư đạt trạng thái cân ∆G =0 Khi tăng nồng độ chất A B biểu thức sau dấu ln giảm làm ∆G giảm trở nên âm phản ứng tự xảy ra(chiều thuận) ∆G=0(cân bằng) Enter Gv: Quach An Binh Back Thang 8-2009 7.3.3 Ảnh hưởng nồng độ Khi tăng nồng độ C D ∆G tăng trở nên dương phản ứng xảy theo chiều nghịch Kết luận: - Khi tăng nồng độ tác chất tham gia phản ứng cân chuyển dịch theo chiều thuận ngược lại Enter Gv: Quach An Binh Back Thang 8-2009 7.3.3 Ảnh hưởng nồng độ Enter Gv: Quach An Binh Back Thang 8-2009 7.3.3 Ảnh hưởng nồng độ Ví dụ1: Xét phản ứng 8500C có Kc=1 CO2(k) + H2(k) CO(k) + H2O(k) - Nồng độ CO2(k)=0,04 mol/l ; H2= 0,64 mol/l - Nồng độ CO(k)=0,16 mol/l ; H2O= 0,16 mol/l - Hỏi tăng nồng độ CO2(k) nước lên 10 lần cân chuyển dịch theo chiều Giải: - Khi tăng nồng độ CO2: ∆G=∆G0+RTln Enter Gv: Quach An Binh Back Thang 8-2009 Enter Gv: Quach An Binh CCO1.CH2O1 CCO1.CH2O1 =-RTlnKc+RTln 1.C 1 CCO2Back CCO2 CH2 H2 Thang 8-2009 7.3.3 Ảnh hưởng nồng độ ∆G= -RTlnKc + RTln CCO1.CH2O1 CCO21.CH21 0,16.0,16 ∆G=-1,987.1123.ln1+1,987.1123ln 0,04.0,64 =-5140(cal) ∆G0: tăng nồng độ nước, cân chuyển dịch theo chiều nghịch giảm nồng độ nước Click xem violip Enter Back Gv: Quach An Binh Thang 8-2009 7.3.3 Ảnh hưởng nồng độ Ví dụ 2: Tại T xác định có 0.80 mole N2 0.90 mole H2 để bình 1l Khi cân 0.20 mole NH3 xuất hiện.Tính Kc Giải: N 2(g) + H 2(g) ↔ NH 3(g) Initial Change 0.80 M 0.90 M - 0.10 M - 0.30 M Equilibrium 0.70 M Kc = 0.60 M Back Thang 8-2009 Kp= PCc.PDd PAa.PBb Enter Back Gv: Quach An Binh Thang 8-2009 7.3.4 Ảnh hưởng áp suất Gọi P áp suất tổng hệ Ta có Pi= Ni.P Với: - Ni: nồng độ phần mol khí i - Pi: áp suất riêng phần khí i Do đó: Kp = KN.P∆n KN= (NC.P)c(ND.P)d (NCc.NDd) x P(c+d)-(a-b) = (NA.P)a(NB.P)b (NAa.NBb)b Enter Khi thay đổi áp suất hệ Kp hệ thay đổi làm thay đổi ∆G hệ, cân chuyển dịch Giả sử có phản ứng: aA + bB = cC + dD 0.20 M 7.3.4 Ảnh hưởng áp suất Gv: Quach An Binh Back Thang 8-2009 Gv: Quach An Binh Kp= Click xem violip 7.3.4 Ảnh hưởng áp suất + 0.20 M [ NH ] = (0.20) = 0.26 [ N ][ H ]3 (0.70)(0.60)3 Enter Gv: Quach An Binh Back Thang 8-2009 NCc.NDd NAa.NBb Với: - KN: hscb tính theo nồng độ phần mol - NA, NB, NC, ND: nồng độ phần mol chất A, B, C, D trạng thái cân Enter Gv: Quach An Binh Back Thang 8-2009 7.3.4 Ảnh hưởng áp suất Vì Ni = ni 7.3.4 Ảnh hưởng áp suất nên vào biểu ∑ni thức hscb Kp ta có: Kp=Kn P ∑ni ∆n Kn = nCc.nDd nAa.nBb Với: nA, nB, nC, nD số mol chất A, B, C, D trạng thái cân Enter Gv: Quach An Binh Back Thang 8-2009 7.3.4 Ảnh hưởng áp suất Như hscb KC phụ thuộc vào nhiệt độ chất chất tham gia phản ứng Hscb KP, KN, Kn phụ thuộc vào nhiệt độ chất tác chất phụ thuộc vào áp suất chung hỗn hợp lúc cân Khi ∆n =0 tức tổng số mol khí hai vế thì: KP= KN= Kn=KC Enter -Ở nhiệt độ cố định, thay đổi P(P chung hệ) số mol khí tác chất hay sản phẩm thay đổi tức ∆n thay đổi ∆G thay đổi - Cụ thể có trường hợp: Gv: Quach An Binh Thang 8-2009 7.3.4 Ảnh hưởng áp suất Cụ thể có trường hợp Ở trạng thái cân thì: ∆G= ∆G0 + RTlnKp= ∆G0 + RTlnKN.P∆n = Enter Back Gv: Quach An Binh ∆n = ∆n < Kết luận ∆n > Back Thang 8-2009 7.3.4 Ảnh hưởng áp suất Back Gv: Quach An Binh Thang 8-2009 7.3.4 Ảnh hưởng áp suất Khi ∆n=0: ta có ∆G = ∆G0 =0 tức Khi ∆n>0: tức số phân tử khí sản trạng thái cân hệ không thay phẩm lớn tác chất đổi áp suất chung hệ không thay - Khi áp suất chung hệ tăng phản ứng dịch chuyển theo chiều nghịch (giảm đổi số phân tử khí) - Khi áp suất chung hệ giảm phản ứng dịch chuyển theo chiều thuận (tăng Back Gv: Quach An Binh Thang 8-2009 số phân tử khí) Gv: Quach An Binh Back Thang 8-2009 7.3.4 Ảnh hưởng áp suất 7.3.4 Ảnh hưởng áp suất Khi ∆n[...]... Enter Gv: Quach An Binh Back Thang 8-2009 Back Gv: Quach An Binh Thang 8-2009 Thang 8-2009 7. 4.2 Giản đồ trạng thái của nước - Đường OA, OB, OC Chỉ là một chất là nước nên k=1 Gồm 2 pha nên f=2 n=2 Suy ra C= k-f+n = 1-2+2=1 Hệ có một bậc tự do nghĩa là để duy trì hệ ở trạng thái cân bằng 2 pha ta có thể thay đổi thay đổi một trong 2 là nhiệt độ và áp suất Enter Back Gv: Quach An Binh Thang 8-2009 7. 4.2... OB, OC là đường ranh giới giữa các vùng Các đường này biểu diễn cân bằng giữa các pha: A c Enter Gv: Quach An Binh - OA:cân bằng lỏng-hơi(đường hóa hơi) - OB:cân bằng Rắn-hơi(đường thăng hoa) - OC:cân bằng Lỏng-rắn(đường nóngchảy) o - Điểm O biểu diễn cân bằng của ba pha Rắn-lỏng-hơi gọi là điểm ba B Enter Gv: Quach An Binh Back Thang 8-2009 Enter Gv: Quach An Binh Back Thang 8-2009 11 7. 4.2 Giản đồ trạng... Quach An Binh Thang 8-2009 7. 4.2 Giản đồ trạng thái của nước Enter Gv: Quach An Binh Back Thang 8-2009 7. 4.2 Giản đồ trạng thái của nước Giản đồ biểu diễn sự phụ thuộc trạng thái 2 của hệ và cân bằng pha trong hệ đó vào điều kiện bên ngoài được gọi là giản đồ Violip trạng thái 1 3 Enter Back Gv: Quach An Binh Thang 8-2009 7. 4.2 Giản đồ trạng thái của nước Back Thang 8-2009 7. 4.2 Giản đồ trạng thái của.. .7. 4.1.2 Số bậc tự do 7. 4.2 Giản đồ trạng thái của nước Bậc tự do là số thông số của hệ mà người ta có thể thay đổi tùy thích mà không làm thay đổi trạng thái của hệ Ký hiệu là C Quy tắc pha do nhà khoa học Gibbs phát minh năm 1 874 Giữa bậc tự do, cấu tử, pha và n(yếu tố tác động vào hệ) C=k–f+n n: yếu tố bên ngoài tác động vào hệ thường là nhiệt độ và áp suất(n=2) C=k–f+2 Back Gv: Quach An Binh Thang... nước - Tạo điểm O(điểm ba) Chỉ là một chất là nước nên k=1 Gồm 3 pha nên f=3 n=2 Suy ra C= k-f+n = 1-3+2=0 Add your company slogan - Bậc tự do bằng 0 nên hệ là bất biến Muốn duy trì cân bằng ba pha không thể thay đổi cả nhiệt độ và áp suất Enter Gv: Quach An Binh Company Back LOGO Back Thang 8-2009 12 ... điểm ba B Enter Gv: Quach An Binh Back Thang 8-2009 Enter Gv: Quach An Binh Back Thang 8-2009 11 7. 4.2 Giản đồ trạng thái của nước 7. 4.2 Giản đồ trạng thái của nước Pressure Click violip 1 Điểm ba Click violip 2 Click violip 3 Enter Temperature Gv: Quach An Binh Back Enter 7. 4.2 Giản đồ trạng thái của nước - Các vùng Rắn, lỏng và hơi riêng biệt: Chỉ là một chất là nước nên k=1 Chỉ có một pha(rắn, lỏng, ... Back Gv: Quach An Binh Back Thang 8-2009 7. 3.4 Ảnh hưởng áp suất Back Gv: Quach An Binh 7. 4.1 Enter Gv: Quach An Binh Thang 8-2009 7. 4.1.2 Số bậc tự Back Gv: Quach An Binh Thang 8-2009 7. 4.1.1... Thang 8-2009 7. 3.1 Sự dịch chuyển cân Enter Gv: Quach An Binh Back Thang 8-2009 7. 3.1 Sự dịch chuyển cân Enter Gv: Quach An Binh Back Thang 8-2009 7. 3.1 Sự dịch chuyển cân Enter Gv: Quach An. .. khí) Gv: Quach An Binh Back Thang 8-2009 7. 3.4 Ảnh hưởng áp suất Enter Thang 8-2009 7. 4 Cân pha 7. 4.2 Back Gv: Quach An Binh Thang 8-2009 7. 4.1Khái niệm pha cân pha Khái niệm pha cân pha 7. 4.1.1