Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 96 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Thông tin cơ bản
Định dạng
Số trang
96
Dung lượng
2,4 MB
Nội dung
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com ĐẠI HỌC SƯ PHẠM NGUYỄN VĂN ĐÁNG Bài giảng HÓA ĐẠI CƯƠNG ĐÀ NẴNG - 2011 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com ĐẠI HỌC SƯ PHẠM NGUYỄN VĂN ĐÁNG Bài giảng HÓA ĐẠI CƯƠNG (LÝ THUYẾT CÁC QUÁ TRÌNH HOÁ HỌC) ĐÀ NẴNG - 2011 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com MỤC LỤC Chương Cơ sở nhiệt động lực học 1.1.Một số khái niệm bản………………………………………………………1 1.2.Công dãn nở khí………………………………………………………… 1.3.Nguyên lý thứ nhiệt động học số đại lượng nhiệt động…… 1.4.Hiệu ứng nhiệt trình hoá học, nhiệt hoá học………………………….7 1.5.Nguyên lý 2, nhiệt động học……………………………………………12 Bài tập…………………………………………………………………………… 23 Chương Cân hoá học, cân pha 2.1.Khái niệm cân hoá học……………………………………………….26 2.2.Hằng số cân bằng…………………………………………………………… 26 2.3.Phương pháp xác định số cân bằng…………………………………… 28 2.4.Quan hệ biến thiên đẳng nhiệt, đẳng áp số cân bằng……… 28 2.5.Các yếu tố ảnh hưởng đến cân hoá học Nguyên lý Le Châtelier……….29 2.6.Cân pha………………………………………………………………… 30 Bài tập…………………………………………………………………………… 34 Chương Động hoá học 3.1.Một số khái niệm…………………………………………………………… 35 3.2.Ảnh hưởng nồng độ chất đến tốc độ phản ứng……………………… 36 3.3.Xác định số tốc độ bậc phản ứng…………………………………… 37 3.4.Ảnh hưởng nhiệt độ đến tốc độ phản ứng……………………………… 39 3.5.Thuyết va chạm hoạt động thuyết phức chất hoạt động………………… 41 3.6.Ảnh hưởng chất xúc tác đến tốc độ phản ứng…………………………… 42 3.7.Phản ứng dây chuyền………………………………………………………… 44 3.8.Phản ứng quang hoá………………………………………………………… 45 Bài tập…………………………………………………………………………… 46 Chương Dung dịch 4.1.Khái niệm dung dịch……………………………………………………… 49 4.2.Sự hình thành loại dung dịch…………………………………………… 50 4.3.Sự hoà tan………………………………………………………………………51 4.4.Tính chất dung dịch loãng không điện ly, không bay hơi……………… 52 4.5.Dung dịch chất điện ly……………………………………………………… 55 4.6.Axit, bazơ…………………………………………………………………… 59 4.7.Dung dịch đệm……………………………………………………………… 63 94 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com 4.8.Sự thuỷ phân………………………………………………………………… 64 4.9.Phản ứng trung hoà…………………………………………………………….65 4.10.Dung dịch chất điện ly tan……………………………………………… 66 4.11.Sự tạo phức dung dịch………………………………………………….67 4.12.Dung dịch keo…………………………………………………………… .68 Bài tập………………………………………………………………………… .70 Chương Phản ứng oxy hoá khử Phản ứng hoá học dòng điện 5.1.Phản ứng oxy hoá khử……………………………………………………… 72 5.2.Thế điện cực……………………………………………………………………75 5.3.Các trình điện hoá……………………………………………………… 81 5.4.Ăn mòn kim loại, phương pháp chống ăn mòn kim loại……………… .87 5.5.Một số nguồn điện hoá thông dụng : pin, accu……………………………… 87 Bài tập…………………………………………………………………………… 89 Tài liệu tham khảo………………………………………………………………………….92 95 Chương : CƠand SỞ NHIỆT ĐỘNG HỌC Version - http://www.simpopdf.com Simpo PDF Merge Split Unregistered CHƯƠNG CƠ SỞ CỦA NHIỆT ÐỘNG HỌC Ðây chương khởi đầu học phần lý thuyết trình hóa học Quá trình hóa học ? Là chuyển hóa từ chất sang chất khác Và lý thuyết trình sở để dự đoán chuyển hóa Tức phải trả lời vấn đề : Khi trộn lẫn hay nhiều chất xác định, chúng có xảy phản ứng hay không ? Nếu xảy xảy theo chiều hướng điều kiện để phản ứng xảy Xảy đến mức độ ? Và yếu tố tác dụng lên chừng mực Nếu phản ứng xảy xảy ? Những yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng ? Khi trả lời câu hỏi này, ta điều khiển phản ứng, tìm đựơc điều kiện tối ưu để thực phản ứng - nhằm đạt hiệu cao Hai câu hỏi đầu (câu 2) đối tượng nhiệt động học hóa học, câu thứ ba đối tựơng động hoá học Trong chương này, phải trả lời đựơc câu hỏi thứ 1.1.MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN : 1.1.1.Hệ nhiệt động (gọi tắt hệ ): Là vật nhóm vật đem nghiên cứu phương diện vật chất lượng Phần lại hệ môi trường Vậy: Hệ + môi trường = vũ trụ Thí dụ : Một ống nghiệm chứa dung dịch HCl tác dụng với Zn hệ môi trường phần lại hệ kể ống nghiệm Phụ thuộc vào trao đổi với môi trường có : - Hệ mở (hở) : hệ trao đổi với môi trường chất lượng Như thí dụ ống nghiệm chứa HCl Zn hệ mở : Hệ trao đổi chất (H2) lượng (nhiệt) với môi trường - Hệ kín : hệ trao đổi lượng với môi trường mà không trao đổi chất Thí dụ : phản ứng xảy bình kín - Hệ cô lập hệ không trao đổi lượng vật chất với môi trường Vũ trụ hệ cô lập 1.1.2.Trạng thái, thông số trạng thái: Mỗi hệ có trạng thái xác định nhờ thông số (biến số) xác định - gọi thông số trạng thái Các thông số khối lượng vật (khối lượng Zn thí dụ trên), áp suất, thể tích, thành phần hệ, nhiệt độ Thí dụ khí lý tưởng để xác định trạng thái hệ ta cần biết số thông số p, V, n, T cần số thông số ta biết thông số thứ nhờ phương trình trạng thái khí Một hệ gọi cân nhiệt động học hệ không trao đổi với với môi trường bên biến số trạng thái có giá trị thời điểm không phụ thuộc vào thời gian 1.1.3.Biến đổi (còn gọi trình) : Biến đổi thay đổi trạng thái nhiệt động hệ Biến đổi xác định biết trạng thái đầu trạng thái cuối Đường biến đổi xác định biết trạng thái đầu, trạng thái cuối trạng thái trung gian mà hệ trải qua - Biến đổi hở : Là biến đổi mà trạng thái đầu trạng thái cuối khác HÓA ĐẠI CƯƠNG Chương : CƠand SỞ NHIỆT ĐỘNG HỌC Version - http://www.simpopdf.com Simpo PDF Merge Split Unregistered - Biến đổi kín : Khi trạng thái đầu cuối giống - gọi chu trình - Biến đổi đẳng tích (dV = 0) : Biến đổi thực điều kiện thể tích không đổi - Biến đổi đẳng áp (dp = 0) : Biến đổi thực điều kiện áp suất không đổi - Biến đổi đẳng nhiệt (dT = 0) : Biến đổi thực điều kiện nhiệt độ không đổi - Biến đổi đoạn nhiệt (Q = 0) : Biến đổi thực điều kiện nhiệt lượng không đổi - Biến đổi thuận nghịch : Là biến đổi mà trạng thái trung gian mà hệ trải qua xem cân (xảy theo hai chiều ngược nhau) Muốn trạng thái trung gian phải xảy vô chậm Muốn biết biến đổi có thuận nghịch hay không ta xem biến đổi ngược lại xảy hay không thay đổi điều kiện thực nghiệm Ví dụ chuyển pha biến đổi thuận nghịch Còn biến đổi bất thuận nghịch biến đổi xảy thay đổi thông số trạng thái lượng vô nhỏ - ta gọi biến đổi bất thuận nghịch trình tự diễn biến hay gọi trình tự xảy Thí dụ : Sự rơi tự bất thuận nghịch 1.2.CÔNG GIÃN NỞ CỦA KHÍ : pn Giả sử ta có hệ bên : Trong xy lanh chứa khí (lý tưởng) chặn piston (xem lực ma sát piston xy lanh không) chịu tác dụng lực bên F Khi khí giãn nở (nhờ cung cấp nhiệt chẳng hạn) đưa piston lên đoạn vô nhỏ dl hệ sinh nguyên tố công A = -Fdl (dấu (-) hệ phóng thích dl pk F s công) Với F lực bên tác dụng lên piston Mà p n = Với p n : áp suất bên ; s : tiết diện piston Thế F = p ns vào biểu thức A = -pnsdl = -pndV Khi hệ biến đổi từ trạng thái đầu (V1) sang trạng thái cuối (V2) : 2 A = A p n dV (1) - Nếu biến đổi bất thuận nghịch : lúc p n p k thường p n = p kq= const công dãn nở công bất thuận nghịch : Abtn = - p kq dV = -pkq (V2 - V1) hay Abtn = -pkq V (2) Với pkq áp suất khí - Nếu biến đổi thuận nghịch áp suất khí nằm xy lanh lúc không khác với áp suất bên pn Tức pn = pkhí Và xem khí lý tưởng p khí = 2 nRT dV Từ : Atn = A - p dV - nRT V V 1 Nếu biến đổi đẳng nhiệt (dT=0) Atn = -nRTln V2 V1 (3) Từ (2) (3) ta thấy có trạng thái đầu cuối : At/n Abtn luôn có Atn cực đại HÓA ĐẠI CƯƠNG Chương : CƠand SỞ NHIỆT ĐỘNG HỌC Version - http://www.simpopdf.com Simpo PDF Merge Split Unregistered Như ta thấy công hàm trạng thái phụ thuộc vào trạng thái đầu, trạng thái cuối mà phụ thuộc vào trình biến đổi (Nếu công hàm trạng thái công phụ thuộc vào trạng thái đầu trạng thái cuối mà ta thấy với biến đổi thuận nghịch bất thuận nghịch công A khác nhau) 1.3.NGUYÊN LÝ THỨ NHẤT CỦA NHIỆT ĐỘNG HỌC VÀ MỘT SỐ ĐẠI LƯỢNG NHIỆT ĐỘNG : 1.3.1.Nguyên lý nội : Nguyên lý định luật bảo toàn lượng, có nhiều cách phát biểu: “Năng lượng tự sinh tự biến mất” Một cách phát biểu khác: “Năng lượng hệ cô lập bảo toàn” Thí dụ : Nếu hệ mở hay kín lượng hệ bị lượng E môi trường nhận E dạng nhiệt, công, Để công thức hóa nguyên lý 1, ta phát biểu : Có hệ biến đổi từ trạng thái đầu (1) sang trạng thái cuối (2) theo nhiều đường biến đổi a, b, c, d gọi nhiệt (nhiệt lượng) công trao đổi với môi trường đường biến đổi Qa, Aa, Qb, Ab, Qi, Ai Thì Qi, Ai thay đổi phụ thuộc vào đường biến đổi, tổng đại số Qi + Ai luôn số Qi + Ai = Qa + Aa = = số Hằng số U : gọi biến thiên nội hệ Vậy U = Q + A Hoặc viết dạng vi phân : (4) dU = Q + A (5) Nội ? Là lượng bên hệ - lượng ? Ta biết lượng hệ có phần : - Động : Sự chuyển động hệ, thông thường phản ứng hóa học hệ đứng yên - Thế : Năng lượng hệ trường thông thường phản ứng hóa học trường không đổi - Nội : Như nội năng lượng toàn phần trừ động hệ Nó lượng chuyển động phân tử, nguyên tử, electron, hạt nhân (các chuyển động tịnh tiến, quay) tương tác (lực hút, đẩy) phân tử, nguyên tử hệ Thông thường ta không khảo sát đến nội U mà ta cần biết đến biến thiên nội U hệ Để hiểu rõ biểu thức (4) ta đưa thí dụ : Giả sử ta có hệ kín chứa khí lý tưởng xy lanh có piston chặn, lúc nội hệ U1 Bây ta cung cấp nhiệt lượng Q vào hệ nhận lượng nhiệt để nội biến đổi từ U1 U2 phóng thích công A nâng piston lên Và theo nguyên lý 1, lượng bảo toàn, đó: Q = U2 - U1 - A Q = U - A = U + pdV Nếu biến đổi đẳng tích dV = 0, lúc : QV = U HÓA ĐẠI CƯƠNG Chương : CƠand SỞ NHIỆT ĐỘNG HỌC Version - http://www.simpopdf.com Simpo PDF Merge Split Unregistered Vậy biến thiên nội nhiệt phản ứng điều kiện đẳng tích Đây ý nghĩa thực tế nội Lưu ý : - Nguyên lý giúp tính U, tính U, ta không cần thiết biết đến U, Vì người ta quen dùng thuật ngữ nội để biến thiên nội - Nếu hệ thực biến đổi kín, tức trạng thái đầu cuối giống U1 = U2 U = Vậy Q = -A Khi hệ nhận nhiệt phóng thích công hệ phát nhiệt thu công Đó cách phát biểu nguyên lý 1- cách phát biểu từ đầu Ta cần nhớ lại quy ước dấu : - Khi hệ thu nhiệt Q > phóng thích công A < - Khi hệ toả nhiệt Q < nhận công A > 1.3.2.Entalpi : Từ nguyên lý : Q = U - A = U + pdV Nếu biến đổi đẳng áp (dp = 0) Qp = U + p dV Qp = U2 - U1 + pV2 - pV1 = (U2 + pV2) - (U1 + pV1) Qp = (U + pV)2 - (U + pV)1 Ta thấy nhiệt trao đổi điều kiện áp suất không đổi hiệu số (U + pV) trạng thái cuối (2) (U +pV) trạng thái đầu (1) Vậy (U + pV) phụ thuộc vào trạng thái đầu trạng thái cuối, hàm trạng thái U Người ta gọi entalpi, có ký hiệu : H H = U + pV (6) Qp = H2 - H1 = H (7) Vậy biến thiên entalpi nhiệt trình điều kiện đẳng áp Thông thường phản ứng thực điều kiện thông với khí bên - tức điều kiện đẳng áp Như đại lượng Qp = H dùng U Lấy vi phân (6) p = const dH = dU + pdV Lấy tích nhân vế từ trạng thái đầu (1) đến cuối (2) ta có : Khi p = const H = U + pV 2 dH dU pdV hay viết cách khác : Qp = Qv + pV (8) Biểu thức (8) dùng p = const 1.3.3.Nhiệt dung : Từ công thức : Q = m.c(t2 – t1) = n.M.c T Với Q nhiệt lượng trao đổi chất có khối lượng m, có nhiệt dung riêng c, nhiệt độ t1 biến thiên lên nhiệt độ t2 Nhiệt dung riêng c nhiệt lượng cần thiết để đưa gam chất lên 10C Đặt M.c = C Với C gọi nhiệt dung mol chất Vậy : C= Q n.T Vậy nhiệt dung nhiệt lượng cần thiết để đưa hệ lên 10 HÓA ĐẠI CƯƠNG Chương : CƠand SỞ NHIỆT ĐỘNG HỌC Version - http://www.simpopdf.com Simpo PDF Merge Split Unregistered Vì đại lượng Q phụ thuộc vào trình, nên nhiệt dung C hệ phụ thuộc vào điều kiện tiến hành trình - Trong điều kiện đẳng tích : CV = ( Q dU )V n.dT n.dT U = n CV dT Hay : dU = n.CVdT Hay - Trong điều kiện đẳng áp : Cp = ( Q dH )p n.T n.dT Hay : dH = nCpdT Hay H = n C p dT Giữa Cp Cv có mối liên hệ : Từ : Cp = dH CV = dU n.dT Nên Cp - CV = n.dT dH dU d ( H U ) d ( pV ) n.dT n.dT n.dT * Đối với chất rắn đa số chất lỏng điều kiện bình thường, công giãn nở xem không đáng kể (sự giãn nở thể tích 0) dV Ở điều kiện đẳng áp : Cp - Cv = p dV n.dT Tức chất rắn chất lỏng : Cp - Cv = hay Cp = CV Từ (8) ta thấy chất rắn chất lỏng : H U * Đối với chất khí xem lý tưởng : pV = RT (cho mol), nên Cp - CV = d ( pV ) d (nRT ) dT R n.dT n.dT dT Vậy chất khí : Cp - CV = R 1.3.4.Một vài biến đổi : 1.3.4.1.Công giãn nở chân không : Ta có : A = - p n dV Trong chân không p n = A = Vậy giãn nở khí chân không, không cung cấp công 1.3.4.2.Khí lý tưởng biến đổi theo chu trình : Cũng khí lý tưởng biến đổi đẳng nhiệt U = H = Q = -A 1.3.4.3.Khí lý tưởng biến đổi đẳng nhiệt thuận nghịch V2 Đẳng nhiệt : dT = U = H = nên Q = -A = p dV n V1 Thuận nghịch nên pn = p khí = Và T không đổi nên nRT V p V2 = V1 p2 Vì : Q = -A = nRT ln V2 V1 (từ phương trình trạng thái khí) HÓA ĐẠI CƯƠNG Chương : CƠand SỞ NHIỆT ĐỘNG HỌC Version - http://www.simpopdf.com Simpo PDF Merge Split Unregistered Nên Q = -A = nRT ln p1 p2 1.3.4.4.Khí lý tưởng biến đổi đẳng tích : Đẳng tích : dV = A = - pn dV = Qv = U = nCV dT 1.3.4.5.Khí lý tưởng biến đổi đẳng áp : Lúc A = - pdV = -pV = -p(V2 - V1) hay A = -(n2RT2 - n1RT1), đẳng áp đẳng nhiệt A = -RT n Qp = H = U + RT n 1.3.4.6.Khí lý tưởng biến đổi đoạn nhiệt thuận nghịch đoạn nhiệt Q = Từ nguyên lý : Q = dU - A dU = A mà dU = nCVdT A = -pdV = -nRT Vậy : nCVdT = - nRT Lấy tích phân vế : ln dV V dV V dT R dV T CV V dT R dV T Cv V T2 V V R ln ln ( ) R / CV T1 C v V1 V2 Vậy : T2 V ( 1) T1 V2 R / CV 1.3.5.Một vài thí dụ : Thí dụ : Tính công sinh 25oC hòa tan 56g Fe vào dung dịch axit HCl dư: a) Trong bình kín b) Trong cốc thủy tinh hở Giải : a) Trong bình kín tức thể tích không đổi dV = A = -pdV = b) Trong cốc hở : Từ phương trình phản ứng : Fe + 2HCl → FeCl2 + H2 nH2 = nFe = 56/56 = (mol) Công sinh H2 : A = p.dV = -pV = -pn(V2 - V1) Trong bình hở nên p n = atm V1 : thể tích khí (H2) chưa phản ứng = V2 : thể tích khí sau phản ứng Nên A = -p nV2 xem H2 khí lý tưởng : 22,4 A = -p nV2 = -nRT = -1 ( 273 25) = -24,45 l.atm.= -2477,57 J 273 Thí dụ : Tính U, H, A, Q mol khí lý tưởng giãn nở từ p1 = 1atm đến p = 0,1atm 27,3oC Giải : Khí lý tưởng giãn nở điều kiện nhiệt độ không đổi (tại 27,3oC) tức dT = U = H = Từ nguyên lý : Q = U - A = -A = 2 p.dV = nRT dV = nRT V dV V HÓA ĐẠI CƯƠNG Chương : PHẢN ỨNG OXI HOÁ KHỬ - HOÁ HỌC VÀ DÒNG ĐIỆN Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Thì : 2 MnO4 / Mn = o MnO4 / Mn + [ MnO4 ][ H ]8 RT ln 5F [ Mn 2 ] 5.2.4.Các loại điện cực : Từ nguyên tố tạo thành nhiều điện cực Nhưng dựa số tính chất, trạng thái, người ta phân loại điện cực thành hệ thống Việc phân loại dựa điểm xuất phát khác đưa đến kiểu phân loại khác Thật phân loại tuyệt đối Vấn đề hệ thống cho dễ nhớ, dễ hiểu 5.2.4.1.Điện cực loại : Còn gọi điện cực thuận nghịch cation Thường loại có hoạt độ dung dịch biến đổi pin làm việc Tổng quát : M n+ + neM Trong dạng Mn+ dạng oxi hóa dạng M dạng khử chất, n số electron trao đổi Thế điện cực loại tính từ phương trình Nernst Trong số điện cực loại có : a) điện cực kim loại : kim loại nhúng vào dung dịch muối kim loại kim loại Cu nhúng vào dung dịch CuSO4, Ag+/Ag, Zn2+/Zn, Fe2+/Fe,… Phương trình : Cu2+ + 2e- Cu Có Cu2 / Cu = Cu / Cu + RT ln[Cu 2+] 2F b) điện cực hỗn hống : Dùng thủy ngân để hòa tan kim loại, điện cực : Cd 2+|[Cd] (Hg) Có Cd 2 / Cd Cd Trong : Cd2+ + 2e2 / Cd Cd RT [Cd ] ln F [Cd ]trongHg c) điện cực khí : điện cực hidro : Pt, H2|H+ 2H+ + 2e- có H / H H2 H / H2 RT [ H ] ln 2F pH 5.2.4.2.Điện cực loại : gọi điện cực anion, chủ yếu cấu tạo từ kim loại phủ muối tan kim loại nằm cân với dung dịch chứa anion muối tan Tổng quát : MX (ít tan) + neM + Xn- Với MX muối tan tạo kim nloại M anion X Như điện cực ghi : M, MX|Xn- Xn-|M, MX Thế khử loại : M ,MX / X n M , MX / X n RT ln[ X n ] nF Trong số có : a) Điện cực khí : Pt, Cl2|Cl- có phản ứng điện cực : 1/2Cl2 + e- Cl- Có Cl / Cl p Cl2 0 Cl / Cl RT ln F [Cl ] b) Điện cực calomen : Hg, Hg2Cl2 |Cl- Hg2Cl2 (r) + 2e- 2Hg + 2Cl- Có phản ứng điện cực : Có Hg , Hg 2Cl2 / Cl 0 Hg , Hg 2Cl2 / Cl c) Điện cực bạc clorua : Cl-|AgCl, Ag Với phản ứng : AgCl (r) + e Ag , AgCl / Cl Ag , AgCl / Cl RT ln[Cl ] 2F Ag + Cl- RT ln[Cl ] F Lưu ý, đừng nhầm lẫn Ag , AgCl / Cl với Ag thực chất Ag+ thu thêm / Ag electron, với Ag, AgCl/Cl- dạng khử dạng rắn, điện cực khác 78 HÓA ĐẠI CƯƠNG Chương : PHẢN ỨNG OXI HOÁ KHỬ - HOÁ HỌC VÀ DÒNG ĐIỆN Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com 5.2.4.3.Điện cực oxi hóa - khử : Còn gọi điện cực redox (do reduction : khử ; oxidation : oxi hóa) Tức thân điện cực vừa đóng vai trò chất oxi hóa vừa đóng vai trò chất khử, điện cực loại có nhiệm vụ tiếp nhận chuyển giao electron Điện cực chất trung gian Nó thường cấu tạo từ kim loại trơ nhúng vào dung dịch chứa dạng oxi hóa dạng khử, kim loại trơ thường Au hay Pt Trong loại có : a) Điện cực đơn giản : Thí dụ : Fe3+, Fe2+, Pt Phương trình điện cực : Fe3+ + e- Fe2+ có phương trình Nernst : Fe3 / Fe 2 Fe Hay : MnO4- + e- 3 / Fe 2 RT [ Fe 3 ] ln F [ Fe 2 ] MnO42- tương tự b) Điện cực phức tạp : MnO4- + 5e- + 8H+ Có phương trình Nernst : MnO / Mn2 MnO4 Mn2+ + 4H2O 3 / Mn 2 RT [ MnO4 ][ H ]8 ln 5F [ Mn ] 5.2.5.Chiều hướng mức độ diễn biến phản ứng oxi hóa khử 5.2.5.1.Xác định chiều phản ứng oxi hóa khử Từ chương (Nhiệt động học), trình (trong có phản ứng oxi hóa khử) tự xảy G < Ðối với cặp oxh khử ta lại có G = - nF Từ ta thấy khử dùng để dự đoán chiều hướng phản ứng oxi hóa khử Giả sử ta có cặp oxh1/Kh1 oxh2/Kh2 xảy phản ứng : Oxh1 + Kh2 oxh1 + nePhản ứng Kh1 + oxh2 Kh1 có 1 (1) Phản ứng từ bán phản ứng: (2) Kh2 - ne- oxh2 có 2 (3) (2) có G1 = - nF1 = - nFoxh1/Kh1 (3) có G2 = - nF2 = - nF(- oxh2/Kh2) = nFoxh2/Kh2 (1) có G = - nFE (*) Vì (2) + (3) = (1) nên : G = G1 + G2 - nFE = nF.oxh2/Kh2 - nF.oxh1/Kh1 E = oxh1/Kh1 - oxh2/Kh2 Ðể (1) xảy G < từ (*) E > Hay oxh1/Kh1 > oxh2/Kh2 Vậy để phản ứng oxi hóa xảy khử chất oxi hóa phải lớn khử chất khử Hay nói cách khác cặp oxi hóa khử khử lớn dạng oxi hóa oxi hóa dạng khử cặp khử nhỏ Lưu ý ta đề cập đến khử tổng quát bảng điện cực chuẩn sách giáo khoa dãy điện hóa khử chuẩn (nồng độ chất 1, áp suất chất 1atm).Vì dự đoán chiều hướng phản ứng oxi hóa khử khử chuẩn hai cặp chênh lệch nhiều (hoặc hai cặp cách xa dãy điện hóa) ta dựa vào thể khử chuẩn để dự đoán, cặp oxi hóa khử khử chuẩn chênh lệch (< 0,2 volt) (hoặc gần dãy điện hóa) vào khử chuẩn để dự đoán, mà phải vào nồng độ, môi trường - tức phải tính phương trình Nernst (chứ o) Ví dụ : Xét chiều phản ứng : 5Fe+3 + Mn+2 + H2O 79 5Fe+2 + MnO4- + 8H+ HÓA ĐẠI CƯƠNG Chương : PHẢN ỨNG OXI HOÁ KHỬ - HOÁ HỌC VÀ DÒNG ĐIỆN Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Muốn ta so sánh khử chuẩn cặp o Fe3 / Fe2 o MnO / Mn 2 Tra bảng chuẩn ta có : o Fe3 / Fe2 = 0,771 volt o MnO / Mn 2 = 1,51 volt Ta thấy o MnO 2 / Mn lớn o 3 2 nhiều, nên phản ứng xảy theo chiều dạng oxi Fe / Fe hóa chất có o lớn (MnO4-) oxi hóa dạng khử chất có o nhỏ (Fe2+) Vậy phản ứng xảy theo chiều nghịch Ví dụ : Xét phản ứng Hg2+2 + 2Fe+2 2Hg + 2Fe+3 Xác định chiều phản ứng : a) [Hg2 +2 ] = [Fe+2 ] = 0,1 ; [Fe+3 ] = 10-4 b) [Hg2+2 ] = [Fe+2 ] = 10-4 ; [Fe+3 ] = 0,1 Biết o Hg / Hg = 0,789 volt o Fe3 / Fe3 = 0,771 volt Nhận xét : Vì khử chuẩn cặp gần nhau, nên chiều phản ứng oxi hoá khử việc dựa vào khử chuẩn phải tính đến nồng độ chất phản ứng Tức phải so sánh Fe / Fe Hg / Hg a Xét bán phản ứng Hg2 +2 + 2e 2Hg Từ phương trình Nernst : Hg Thế giá trị vào ta có : Hg 2 / Hg 2 / Hg = o Hg2 / Hg = 0,76 volt RT ln Hg 2F (1) 3 Fe3+ + e Fe+2 Fe3 / Fe 2 = o Fe3 / Fe2 + [ Fe ] RT ln F [ Fe ] Fe3 / Fe2 = 0,59Volt Thế giá trị vào ta có : (2) So sánh (1) (2) Hg 2 / Hg > Fe3 / Fe 2 nên phản ứng xảy theo chiều : Hg 22 + 2Fe+2 2Hg + 2Fe+3 b Tương tự trường hợp ta lại có : Hg 2 / Hg = 0,67 Fe3 / Fe2 = 0,95 Volt nên phản ứng xảy theo chiều : 2Fe+3 + 2Hg 2Fe+2 + Hg 22 5.2.5.2.Cân oxi hóa khử Hằng số cân Xét phản ứng oxi hóa khử : oxh1 + kh2 kh1 + oxh2 Ở ta chứng minh E = oxh1 / kh1 oxh / kh Khi phản ứng đạt tới cân tức G = -nFE = Tức E = hay oxh1 / kh1 oxh / kh2 Từ phương trình Nernst o oxh1 / kh1 oxh1 / kh1 oxh2 / kh2 = RT [oxh1 ] ln nF [kh1 ] = o oxh2 / kh2 RT [oxh2 ] ln nF [ kh2 ] RT [kh1 ][oxh2 ] ln nF [oxh1 ][kh2 ] 80 HÓA ĐẠI CƯƠNG Chương : PHẢN ỨNG OXI HOÁ KHỬ - HOÁ HỌC VÀ DÒNG ĐIỆN Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com ( oxh1 / kh1 oxh2 / kh2 ) hay [kh ][oxh2 ] nF = ln RT [oxh1 ][kh2 ] Ở nhiệt độ xác định (T = 298K) vế trái số người ta đặt : nF ( o oxh1 / kh1 o oxh2 / kh2 ) RT Thì lnK = = lnK K [kh1 ][oxh2 ] [oxh1 ][kh2 ] Nếu gọi Eo = o oxh1 / kh1 o oxh2 / kh2 nFE o Hay : E0 = RT ln K Ở 250C : E 0,059 lg K RT nF n Với K số cân phản ứng oxi hóa khử ; n : số electron trao đổi phản ứng oxi hoá khử Thí dụ : Dùng ví dụ : Hg2+2 + 2Fe+2 2Hg + 2Fe+3 Tính số cân phản ứng oxi hóa khử Và tính nồng độ chất lúc cân ban đầu : [Hg2+2 ] = [Fe+2 ] = 0,1 ; [Fe+3 ] = 10-4 Với E0 = o oxh1 / kh1 o oxh / kh = 0,789 - 0,771 = 0,018 Và với n = ; F = 96500 ; R = 8,314J.mol-1.K-1 ; T = 298K Thế vào công thức lnK = Hg2 +2 Từ : + nFE o RT 2Fe+2 Ta K = 4,06 2Hg + 2Fe+3 Nồng độ chất lúc ban đầu : 0,1 0,1 10 -4 Nồng độ chất lúc cân : 0,1 - x 0,1 - 2x 10 -4 + 2x (Với 2x nồng độ Fe3+ tạo nên lúc cân bằng, điều kiện : 0,1- 2x > x < 0,05) Từ K [kh1 ][oxh2 ] 10 4 x 4,06 [oxh1 ][kh2 ] (0,1 x)(0,1 x) Giải x = 0,393 x' = 3,29.10 -3 Từ điều kiện ta nhận nghiệm : x = 3,29.10-3 Vậy lúc cân : [Hg2+2 ] = 0,0967 ; [Fe2+] = 0,0934 [Fe3+] = 6,68.10 -3 5.3.CÁC QUÁ TRÌNH ĐIỆN HÓA : Ta biết dòng điện có di chuyển electron Trong phản ứng oxi hóa khử có chuyển dịch electron từ chất khử sang chất oxi hóa Vì chất oxi hóa khử tiếp xúc nhau, nên lượng hóa học biến thành nhiệt năng, cách ta cách ly chất oxi hóa chất khử, lúc dòng electron nhờ "kiểm soát" được, chuyển theo chiều xác định Vậy ta thấy có liên quan phản ứng oxi hóa khử dòng điện : Từ hóa (phản ứng oxi hóa khử) chuyển thành điện - dụng cụ gọi pin Còn từ điện năng, tác dụng dòng điện chiều - gây phản ứng hóa học chuyển thành hóa năng, điện phân 5.3.1.Pin : 5.3.1.1.Cấu tạo hoạt động pin Pin gọi nguyên tố Ganvanic - nguyên tố điện hóa, nguồn điện hóa học biến hóa thành điện Thuật ngữ "nguyên tố" muốn nói đến pin phần tử ban đầu - Cấu tạo : Gồm điện cực, điện cực gọi bán pin Mỗi điện cực gồm kim loại nhúng vào dung dịch muối kim loại Volt kế KCl Zn Cu HÓA ĐẠI CƯƠNG 81 ZnSO4 CuSO4 Chương : PHẢN ỨNG OXI HOÁ KHỬ - HOÁ HỌC VÀ DÒNG ĐIỆN Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com nối điện cực dây dẫn có dòng điện qua, dòng điện tồn cần phải có cầu nối điện cực (như hình vẽ) Thí dụ : Pin Daniels - Jacobi (Pin Cu - Zn) - Sự hoạt động Pin Từ phần điện cực ta biết Zn Zn2+ + 2e- Cu2+ + 2e- Cu * Ở điện cực Zn : Xảy trình oxi hóa * Ở điện cực Cu : Xảy trình khử : (1) (2) Nếu dây dẫn bán phản ứng (1) (2) mau chóng đạt đến cân Bây ta nối hai điện cực dây dẫn khử điện cực khác (phụ thuộc vào chất điện cực, dung môi, nồng độ) nên Zn tích tụ lượng điện tích âm (electron) nhiều Cu, có khuyếch tán electron từ nơi nhiều sang nơi (để entropy tăng), lượng electron nơi Zn chuyển qua thành Cu (ít electron hơn) dòng điện phát sinh làm phá vỡ cân cũ - cần phải lập lại cân mới, tức Zn tiếp tục tan cho electron để “bù đắp” lại lượng electron bị chuyển đi, dung dịch ZnSO4 lượng điện tích dương (Zn2+) tăng lên lượng điện tích âm SO42- không đổi Lượng electron từ Zn theo dây dẫn qua Cu lại phá vỡ cân nơi Cu, nên xảy trình : Cu2+ + 2e- Cu Các ion Cu2+ dung dịch nhận electron trở thành Cu kim loại bám vào điện cực - dung dịch CuSO4 bị Cu2+ nên lượng điện tích dương giảm đi, lượng điện tích âm SO42- không đổi -Tác dụng cầu nối : Ta thấy dòng electron từ Zn chuyển sang Cu nên dòng điện phát sinh dòng điện ngừng lập tức, có chênh lệch điện tích dung dịch hai điện cực làm ngăn trở chuyển dời electron Để làm biến chênh lệch điện tích, người ta làm cầu nối điện cực - cầu nối dung dịch điện li - có nhiệm vụ làm cân điện tích điện cực - dòng điện tiếp diễn đến Zn tan hết ion Cu2+ dung dịch hết Người ta ký hiệu pin : (-) ZnZn2+Cu 2+Cu (+) Thường quy ước : cực âm viết trước, điện cực pha cách vạch thẳng đứng, điện cực cách vạch thẳng đứng 5.3.1.2.Sức điện động pin Sức điện động pin hiệu cực đại hai điện cực lúc pin không làm việc Sức điện động pin ký hiệu E Từ phần 5.2.3.phương trình Nersnt, ta có G = - nFE Với G : lượng tự phản ứng tạo pin ; n : số electron trao đổi pin ; F : số Faraday = 96500 coulomb ; E : sức điện động pin Với pin Daniels- Jacobi : (-) ZnZn2+Cu2+Cu (+) Trong pin xảy phản ứng : Cu 2+ + Zn → Cu + Zn2+ Cũng chứng minh tương tự điện cực, ta có : E = E0 + RT [Cu ] 0,059 [Cu 2 ] ln Nếu 25 C E E0 lg nF n [Zn ] [ Zn ] Và : G0 = - RT.lnKC Với Eo, G0 sức điện động đẳng áp pin điều kiện chuẩn ; KC : số cân phản ứng tạo pin 82 HÓA ĐẠI CƯƠNG Chương : PHẢN ỨNG OXI HOÁ KHỬ - HOÁ HỌC VÀ DÒNG ĐIỆN Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Mối quan hệ sức điện động pin khử : Cũng lấy thí dụ với pin Daniels-Jacobi : Ở điện cực xảy phản ứng : Cực âm : Zn → Zn2+ + 2e- (1) Cực dương : Cu2+ + 2e- → Cu (2) 2+ Nếu gọi 1 khử cặp Zn /Zn, 1 = Zn 2 / Zn Từ (1) G 2F(1 ) (Với bán phản ứng (1) ta viết dạng oxi hóa nên khử - 1 ) Và khử cặp Cu 2+/Cu ( Cu 2 / Cu ) Từ (2) G 2F. Phương trình phản ứng xảy pin (1) + (2) : Cu2+ + Zn → Cu + Zn2+ (3) Phương trình (3) có sức điện động E có G 2 FE Vì (3) tổng (1) (2) nên theo Hess : G G G -2FE = -2F(- ) - 2F E = 1 Tương tự : E0 = 20 10 Như sức điện động pin hiệu số khử cực dương cực âm tạo pin 5.3.1.3.Pin hóa học pin nồng độ : Từ điện cực, ghép hai điện cực tạo thành pin, người ta chia pin thành hai loại : pin hóa học pin nồng độ a) pin hóa học : loại pin sinh điện nhờ tiến hành phản ứng oxi hóa khử điện cực - chất điện cực khác nhau, thí dụ pin Daniels-Jacobi thuộc loại pin b) pin nồng độ : cấu tạo từ điện cực có chất không khác nhau, bán pin khác nồng độ chất tham gia phản ứng điện cực Như dòng điện có dẫn đến san nồng độ Thí dụ pin : Pt, H2 (p1) | HCl | H2 (p 2), Pt Ở cực âm : H2 (p1) → 2H+ + 2e- Tổng quát : H2 (p1) Ở cực dương : 2H+ + 2e- → H2 (p 2) H2 (p2) Sức điện động pin : E = - p RT ln nF p1 Thật phân loại pin có tính chất hệ thống, có biên giới rõ ràng Thí dụ pin hóa học đâu phải bắt buộc nồng độ chất tham gia phản ứng điện cực phải 5.3.2.Sự điện phân : Đó chuyển hóa lượng theo kiểu điện biến thành hóa Nó ngược lại với chuyển hóa pin ta khảo sát 5.3.2.1.Định nghĩa : Điện phân trình oxi hóa khử xảy bề mặt điện cực tác dụng dòng địên chiều lên dung dịch chất điện ly hay lên chất điện ly nóng chảy Tổng quát, dung dịch chất điện ly, chất tan dạng ion bị solvat hóa, có hiệu lên hai đầu điện cực, dung dịch dẫn điện chuyển vận ion, ion di chuyển điện cực ngược dấu Tại cực âm (catod) xảy trình khử, ion dương nhận electron tạo thành nguyên tử hay phân tử trung hòa bám vào catod chất rắn, chất khí nhận electron tạo thành nguyên tử kết hợp lại tạo thành phân tử bay lên Còn anion anod, xảy phản ứng oxi hóa, anion (hoặc điện cực) electron nguyên tử (hoặc tan) nguyên tử kết hợp với 83 HÓA ĐẠI CƯƠNG Chương : PHẢN ỨNG OXI HOÁ KHỬ - HOÁ HỌC VÀ DÒNG ĐIỆN Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com cho phân tử Đây phản ứng sơ cấp phản ứng tác động trực tiếp điện phân Thí dụ điện phân dung dịch CuCl2 với điện cực trơ có màng ngăn, với hiệu đủ lớn : Tại cực âm có : Cu2+ H2O, lúc có trình : Cu2+ + 2e- → Cu (1) Tại cực dương : Cl- H2O, xảy bán phản ứng : 2Cl- → Cl2 + 2e- (2) Phương trình tổng quát điện phân dung dịch CuCl2 : (1) + (2) : Cu 2+ + 2Cl- → Cu + Cl2 hay CuCl2 → Cu + Cl2 Nhưng xảy phản ứng thứ cấp - nguyên tử vừa sinh điện cực có độ phản ứng cao, dễ dàng tác dụng với dung môi, điện cực chất khác có mặt dung dịch Thí dụ Cl- cực dương Ag Ag dễ dàng tác dụng với Clcho AgCl 5.3.2.2.Thế phân cực : Nếu áp đặt hai đầu điện cực hiệu bé điện phân không xảy được, tượng gọi phân cực, phân thành loại : phân cực hóa học phân cực nồng độ a) Phân cực hóa học : Xét điện phân dung dịch Chiều dòng điện NiCl2 với điện cực trơ Pt Khi có dòng điện chiều qua, anod xuất khí Cl2 cực âm có Ni bám vào (điện cực) Để ý lúc cực dương bình điện Chiều phân có khí Cl2 bão hòa dung dịch Cl- tạo thành dòng điện điện cực PtCl2Cl- cực âm có Ni bám vào - thành 2+ pin cực âm lúc trở thành điện cực NiNi Như tạo tạo 2+ thành pin : (-) NiNi Cl Cl2Pt (+) (Vì Cl / Cl Ni 2 / Ni ) - tức lúc cực dương bình điện phân (có Cl2 bám vào) biến thành cực dương bọt khí dd NiCl2 Ni bám pin cực âm bình điện phân biến thành cực Cl2 âm pin (do Ni bám vào) Mặc dù cực tên, ta phải thấy chiều dòng điện pin tạo ngược với chiều dòng điện để điện phân Như pin gây hiệu cản trở lại điện phân, gọi phân cực Vậy muốn điện phân phải cần hiệu tối thiểu hiệu pin tạo b) Phân cực nồng độ : Sự phân cực nồng độ gây sức điện động ngược chiều với dòng điện bên Ví dụ điện phân dung dịch CuSO4 với điện cực Cu Ở cực dương ion Cu 2+ tạo thành (do Cu electron), nồng độ Cu cực dương lớn, cực âm, Cu kim loại bám vào Cu2+ nhận electron từ cực âm nồng độ Cu2+ bị giảm khu vực cực âm Như bình điện phân quanh điện cực có nồng độ khác gây sức điện động ngược chiều (pin nồng độ) với dòng Để điện phân xảy cần phải có hiệu tối thiểu áp đặt lên điện cực 2+ 5.3.2.3.Thế phân huỷ : Như ta biết hiệu gây điện phân được, mà phải có hiệu tối thiểu Hiệu tối thiểu để gây điện phân gọi phân hủy Trên nguyên tắc thể phân huỷ cần lớn phân cực lượng nhỏ đủ gây điện phân Nhưng thực tế phân hủy thường lớn phân cực nhiều 84 HÓA ĐẠI CƯƠNG Chương : PHẢN ỨNG OXI HOÁ KHỬ - HOÁ HỌC VÀ DÒNG ĐIỆN Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Nếu gọi Uph: Thế phân hủy ; Upc : phân cực U = Uph - Upc ; U gọi Người ta nhận thấy phức tạp, phụ thuộc vào : - Bản chất chất thoát điện cực (thông thường chất khí lớn chất rắn) - Bản chất điện cực : người ta chưa phát quy luật yếu tố này, chất thoát điện cực, vật liệu làm điện cực khác đưa đến khác - Quá phụ thuộc vào trạng thái bề mặt điện cực (thường bề mặt xốp có thấp nhẵn bóng) - Nhịêt độ, thành phần dung dịch, mật độ dòng Hiện chế trình tranh cải Ta cần để ý đến thực chất kết điện cực phân hủy Thế phân hủy nhỏ trình ứng với dễ xảy giải phóng điện cực 5.3.2.4.Điện phân muối nóng chảy chay Ví dụ điện phân NaCl nóng chảy Khi nóng chảy : NaCl nóng Na+ + Cl+ Ion Cl anod bị oxi hóa : 2Cl Cl2 + 2e ; Na catod bị khử : Na + + e- Na Phản ứng tổng cộng : NaCl đpnc Na + 1/2Cl2 - 5.3.2.5.Điện phân dung dịch muối a) Ở catod : Các ion (+) catod xảy khử, ion (+) chất điện ly, có H+ H2O Sự khử tuân theo thứ tự : Chất khử lớn khử trước, ion kim loại đứng trước Al3+, kể Al3+ không bị điện phân dung dịch nước mà thay vào H2O bị khử khử H2O lớn khử ion kim loại Ta biết o H / H2 = 0,00 volt, kim loại từ Pb trở trước dãy điện hóa có M n / M < Vậy lẽ H+ H2O phải điện phân trước Pb2+ ? Nhưng H+ H2O lại phải “dời” đến sau Al ? Vì với dung dịch trung tính o [H+] = 10-7 nên từ phương trình Nernst : H / H = o H / H + RT ln [H+]2 = -0,41 volt, 2F H2 lại lớn, nên khử lại nhỏ b) Ở anod trơ (Pt, Cgr, ) : Các ion (-) anod xãy oxi hóa, để ý ion chất điện ly, có OH- H2O Sự oxi hoá theo thứ tự khử (chú ý khử khử chuẩn) cặp thấp bị oxi hóa trước Với anion thường gặp khử theo thứ tự : S2- > I- > Br- > Cl- > OH- > H2O Vậy anion phức tạp có chứa oxi (như SO42 , NO3-, PO43 ,…) không bị điện phân c) Anod tan (các kim loại khác) : Đối với trường hợp đơn giản, ta cần để ý chất làm điện cực chất tham gia vào phản ứng oxi hóa khử dòng điện chiều gây ra, kim loại khử nhỏ ion điện cực nên thay anion I-, Cl-,… bị oxi hóa kim loại làm điện cực (từ Cu trở trước dãy điện hóa) bị oxi hóa Thí dụ : Thử xét điện phân dung dịch NiCl2 với điện cực trơ với điện cực Ni Khi NiCl2 tan nước phân ly : NiCl2 → Ni2+ + 2Cl- Khi có dòng điện chiều qua dung dịch ion điện cực ngược dấu : - Với điện cực trơ : Ở cực âm : Ni2+ + 2e- → Ni - Tại cực dương : 2Cl → Cl2 + 2e - (1) (2) Phương trình điện phân tổng quát : NiCl2 dpdd Ni + Cl2 85 HÓA ĐẠI CƯƠNG Chương : PHẢN ỨNG OXI HOÁ KHỬ - HOÁ HỌC VÀ DÒNG ĐIỆN Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com - Với điện cực Ni : Ở cực âm, Còn cực dương có : Cl-, H2O điện cực làm kim loại Ni So sánh khử chất khử Ni bé nên Ni chất khử : Ni → Ni2+ + 2e- (3) Phương trình ion tổng cộng : Ni2+ + Ni → Ni + Ni2+ Phương trình điện phân : NiCl2 + Ni → Ni + NiCl2 Ngoài nói (phần 5.3.2.1.Định nghĩa), phản ứng sơ cấp trên, có phản ứng thứ cấp đề cập phần định nghĩa 5.3.2.6.Các định luật điện phân Do Faraday tìm năm 1832-1833 dạng gọi định luật Faraday thứ thứ hai Còn gọi định luật định lượng điện phân - Định luật Faraday : Lượng chất tạo thành hay hòa tan điện cực điện phân tỷ lệ với lượng điện (Q = I.t) qua dung dịch (Q : điện lượng ; I : cường độ qua mạch ; t : thời gian điện phân) - Định luật Faraday : Những lượng điện tạo thành hay hòa tan điện cực điện phân lượng đương lượng chất Và muốn giải phóng mol đương lượng chất cần phải có điện lượng F (F : số Faraday, làm tròn 96500 Coulomb) Từ định luật Faraday, lập luận : Cứ F (Coulomb) giải phóng mol đương lượng chất Vậy I.t (Coulomb) = Q giải phóng m m I t số mol đương lượng Vậy : (*) Đ F Đ [Với m, Đ khối lượng đương lượng chất thoát điện cực Vậy số mol đương lượng chất = m A Lại có Đ = Với A, n khối lượng mol nguyên tử hóa trị (số Đ n e- trao đổi) chất (Xem lại Cấu tạo chất chương 1, phần đương lượng)] Thế Đ = A A.I t vào (*) ta : m = n n.F hay nng.tử = I t n.F Với m : khối lượng chất thoát (hay tan) từ điện cực ; A : khối lượng mol chất thoát điện cực ; I : cường độ dòng điện ; t : thời gian điện phân (tính giây) n : số electron trao đổi (hay hóa trị chất) ; F: số Faraday 96.500 coulomb Và có lẽ tiện dùng ta nên dùng công thức : n e I t F Với ne- : số mol electron qua mạch Công thức định luật hợp Faraday dùng để tính toán định lượng chất xuất điện cực phản ứng sơ cấp điện phân, hiệu suất 100% 5.4.ĂN MÒN KIM LOẠI, CÁC PHƯƠNG PHÁP CHỐNG ĂN MÒN KIM LOẠI : Các vật liệu kim loại, hợp kim tiếp xúc với môi trường xung quanh bị phá huỷ với tốc độ Mặc dù ăn mòn luôn xảy bề mặt chất, có đủ 86 HÓA ĐẠI CƯƠNG Chương : PHẢN ỨNG OXI HOÁ KHỬ - HOÁ HỌC VÀ DÒNG ĐIỆN Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com điều kiện để trình ăn mòn bắt đầu, phát triển sâu đến bên Hai ăn mòn thường gặp ăn mòn hóa học ăn mòn điện hóa Ăn mòn hóa học phá huỷ bề mặt kim loại xảy tác dụng oxi, H2S, SO2, HCl, HNO3, với có mặt ẩm Vì ăn mòn hóa học gọi ăn mòn khí, ăn mòn khí xảy nhiệt độ cao nhiệt độ thường, mà ngưng tụ ẩm bề mặt kim loại được, thiết bị lò, chi tiết động đốt trong, turbin, Ăn mòn điện hoá ăn mòn xảy không khí ẩm nhiệt độ thường Sự oxi hóa kim loại việc ăn mòn điện hóa tạo thành sản phẩm không tan (như gỉ) chuyển kim loại thành ion tan vào dung dịch Các kim loại, phần lớn có lẫn tạp chất Một lớp mỏng H2O bề mặt kim loại hòa tan số khí (CO2, SO2, ) trở thành dung dịch diện ly Như có điều kiện để trở thành pin : kim loại, tạp chất (kim loại khác) tiếp xúc với tiếp xúc với dung dịch điện li - xác tạo vô số vi pin Electron từ kim loại hoạt động mạnh chuyển đến kim loại yếu - Kim loại hoạt động bị oxi hóa thành ion vào dung dịch - kim loại yếu bị khử - gây phá hủy kim loại Ví dụ : Sự ăn mòn sắt có lẫn tạp chất Cu, Fe3C Trong không khí ẩm, có lớp nước mỏng bám lên bề mặt sắt, hòa tan CO2 hay SO2 (có không khí) trở thành dung dịch điện ly (CO2 + H2O HCO3- + H+), lúc Fe khử nhỏ Cu (hay C) trở thành điện cực âm, bị electron ion Fe2+ tan vào dung dịch điện ly : Fe → Fe2+ + 2e- Electron dẫn đến cực dương Cu (hay C) ion H+ dung dịch điện ly đến lấy biến thành H lại bị O2 oxi hóa thành H2O, ion Fe2+ lại bị O2 không khí với nước oxi hóa tiếp thành Fe2O3.nH2O thành phần chủ yếu gỉ sắt, lớp gỉ xốp dễ bị bung lớp Fe bên tiếp tục bị gỉ tiếp Các phương pháp chống ăn mòn điện hóa : - Đối với ăn mòn hóa học, người ta chống ăn mòn cách cách ly kim loại với môi trường ngoài, phủ lên kim loại lớp dầu, mỡ, sơn, - Còn ăn mòn điện hóa, người ta dùng phương pháp cách li kim loại với môi trường ngoài, cách tạo bề mặt kim loại lớp che phủ sơn dầu, men, hợp chất cao phân tử,…Những lớp bảo vệ có tác dụng suốt thời gian mà lớp bảo vệ kín, lớp cách ly lý bị rạn nứt (trầy, xướt) ăn mòn diễn Nhưng hữu hiệu hết phương pháp điện hóa cách nối kim loại cần bảo vệ với kim loại khác có tính hoạt động Lúc kim loại cần bảo vệ đóng vai trò catod, kim loại hoạt động đóng vai trò anod - chúng bị oxi hóa thay cho kim loại cần bảo vệ 5.5.MỘT SỐ NGUỒN ĐIỆN HÓA THÔNG DỤNG : PIN, ACCU : Để tạo pin cần điện cực dung dịch điện li, thực tế nguồn điện hóa để có ứng dụng cần phải có : - Sức điện động cao, cường độ lớn, công suất lớn - Gọn nhẹ, không nguy hiểm - Kinh tế Các pin thường gặp : 5.5.1.Pin Leclanché : 87 HÓA ĐẠI CƯƠNG Chương : PHẢN ỨNG OXI HOÁ KHỬ - HOÁ HỌC VÀ DÒNG ĐIỆN Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com a) Pin kẽm, MnO2 : Với vỏ bọc cực âm làm kẽm, lõi than loại điện cực trơ - làm cực dương, ngăn cách cực MnO2 tẩm chất điện ly NH4Cl, ZnCl2 trộn với hồ tinh bột NH4Cl nhiệm vụ chất điện ly để hòa tan Zn2+ tạo phức, pin ký hiệu : Zn | NH4Cl (20%), ZnCl2 | MnO2, C Pin có sức điện động khoảng 1,5V Các bán phản ứng pin : Cực âm : Zn - 2e- → Zn2+ Zn2+ + 2NH4Cl → Zn(NH3)2Cl2 + 2H+ Cực dương : 2MnO2 + 2e- + 2H+ → 2MnOOH Phương trình tổng cộng : Zn + 2MnO2 + 2NH4Cl → Zn(NH3)2Cl2 + MnOOH b) Pin kẽm không khí : Zn | NaOH | C (O2) Phản ứng pin : Zn + NaOH + 1/2 O2 → NaHZnO2 Pin có sức điện động khoãng 1,4V 5.5.2.Pin nhiên liệu : dụng cụ biến trực tiếp hóa thành điện mà không lưu trữ lượng, đốt cháy nhiên liệu để biến thành điện Chất điện ly dùng dung dịch NaOH hay Na3PO4 nóng chảy Nhiên liệu H2, CH4, cacbua hidro, CH3OH, CO,… dẫn đến cực âm, xãy trình oxi hóa : 2H2 + 4OH- → 4H2O + 4e- Còn không khí (mà chất phản ứng O2) dẫn đến cực dương than xốp, xảy trình khử : O2 + 2H2O + 4e- → 4OH- Phương trình tổng cộng : 2H2 + O2 → 2H2O Các điện cực đóng vai trò chất xúc tác 5.5.3.Accu chì : Accu loại nguyên tố Ganvanic sở mạch thuận nghịch Accu chì cấu tạo : Hai điện cực hai chì phủ PbO nhúng vào H2SO4 38% Cả hai xảy phản ứng (khi chưa nối dòng điện chiều) : PbO + H2SO4 PbSO4 + H2O * Khi nối với dòng điện chiều, Accu bình điện phân, cực (+) xảy trình khử : PbSO4 + 2H2O PbO2 + H2SO4 + 2e- + 2H+ Tại cực âm xảy trình oxi hóa : PbSO4 + 2e- + 2H+ Pb + H2SO4 Vậy trình nạp điện Accu xảy phản ứng : 2PbSO4 + 2H2O Pb + PbO2 + 2H2SO4 Như nạp điện xong ta có cực Pb, cực PbO2, chất điện li H2SO4 : trở thành pin * Lúc ấy, ta sử dụng Accu - trình phóng điện xảy trình ngược lại : Tại cực (+) pin nhận electron : PbO2 + 2e- + 2H+ + H2SO4 PbSO4 + 2H2O Tại cực (-) : Pb + H2SO4 PbSO4 + 2H+ + 2eVà thế, trình lặp đi, lặp lại Nếu ta ghép nối số accu riêng lẽ, ta accu, lúc có sức điện động, công suất lớn Nhược điểm accu chì khối lượng lớn thời gian sử dụng tương đối ngắn 5.5.4.Accu kiềm : 88 HÓA ĐẠI CƯƠNG Chương : PHẢN ỨNG OXI HOÁ KHỬ - HOÁ HỌC VÀ DÒNG ĐIỆN Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Accu kiềm thường gặp accu sắt - niken, điện cực Ni Fe, dung dịch điện ly KOH Có phản ứng : - Tại cực dương : Ni2+ Ni3+ + e- - Tại cực âm Fe2+ +2e- Fe (Quá trình nạp điện theo chiều thuận, trình phóng điện theo chiều nghịch) Phản ứng tổng quát pin : 2Ni(OH)2 + Fe(OH)2 nạp điện 2Ni(OH)3 + Fe phóng điện Ngoài ra, có accu kiềm Cd - Ni, accu kiềm Ag - Zn, hoạt động giống accu sắt - niken BÀI TẬP 1) Xét nguyên tố Ganvani sau : a) Mg Mg2+ Pb 2+ Pb d) Pt Fe3+,Fe2+ Cl- Cl2 Pt b) Pb Pb(NO3)2 Cu(NO3)2 Cu e) Pt H2 H+ Cl- Cl2Pt 2+ + c) Cu Cu Ag Ag f) ZnZn2+ Cl- AgCl Ag Electron mạch pin chuyển (ở đktc) ? Viết phản ứng điện cực, pin Kim loại tan 2) Viết sơ đồ pin theo phản ứng sau : a) H2 + 2Ag+ 2H+ + 2Ag b) Cu + Cl2 Cu2+ + 2Cl3+ c) Zn + 2Fe Zn2+ + 2Fe2+ Cho biết cực dương, cực âm, chiều electron chiều dòng điện 3) Cho : 0Sn2+/Sn = - 0,14 Volt 0Sn4+/Sn = + 0,005 Volt a) Tính khử chuẩn 25 0C cặp Sn4+/Sn2+ b) Xét pin sau đktc 250C : Sn Sn2+ Sn4+,Sn2+ Pt Viết phương trình phản ứng xảy pin Chỉ rỏ điện cực âm, dương Tính sức điện động (sđđ) chuẩn E0 pin G0 phản ứng 25 0C 4) Cân sau xảy dd nước 250C : 2Cr2+ + Cd2+ 2Cr3+ + Cd 0 Biết Cr 0,41V ; Cd 0,4V 3 2 / Cr / Cd a) Ở điều kiện chuẩn pư xảy theo chiều ? b) Trộn 25ml dd Cr(NO3)3 0,4M với 50ml dd Cr(NO3)2 0,02M 25ml dd Cd(NO3)2 0,04M bột Cd Hỏi chiều pư điều kiện ? 5) Tính điện cực hydro 25 0C nhúng vào nước nguyên chất ; vào dung dịch có pH = ; vào dung dịch có pH = 10,7 6) Tính điện cực chì dung dịch bão hoà PbBr2 250C [Br- ] = 1mol/l T(của PbBr2) = 9,1.10- 7) Có thể tạo nguyên tố Ganvani có electron mạch chuyển từ điện cực khử chuẩn dương sang điện cực khử chuẩn âm không ? Giải thích 8) Cân sau xảy dung dịch nước 25 0C : Fe + Cd 2+ Fe2+ + Cd a) Hỏi chiều phản ứng xảy điều kiện chuẩn 89 HÓA ĐẠI CƯƠNG Chương : PHẢN ỨNG OXI HOÁ KHỬ - HOÁ HỌC VÀ DÒNG ĐIỆN Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com b) Tính nồng độ ion Fe2+ Cd 2+ trạng thái cân bằng, biết phản ứng bắt đầu điều kiện chuẩn Cho khử chuẩn : Fe2+/ Fe = - 0,44 volt Cd 2+/Cd = - 0,4 volt 9) Thế khử chuẩn 25 C cặp sau : H3AsO4/ H3AsO3 = 0,559V ; I3 / I = 0,536V a) Hãy cho biết chiều phản ứng sau điều kiện chuẩn : H3AsO4 + 3I - + 2H+ H3AsO3 + I3- + H2O b) Nếu biến đổi pH giá trị pH phản ứng bắt đầu đổi chiều ? c) Tính số cân phản ứng 10) Xét pin sau 25 C : Ag|dd AgCl bão hoà, HCl 1M || AgNO3 1M| Ag Có Ag / Ag = 0,799V ; AgCl / Ag = 0,222V Viết phương trình phản ứng xảy pin hoạt động tính tích số tan AgCl -2 11) Dd MgCl2 10 M 25 C bắt đầu kết tủa Mg(OH)2 pH = 9,5 a) Tính tích số tan Mg(OH)2 b) Tính khử cặp Mg2+/Mg pH = 11, biết thể khử chuẩn -2,36V c) Tại Mg ghép vào thiết bị thép bảo vệ thép khỏi bị ăn mòn điện hoá ? 12) Độ hoà tan Ag2SO4 nước nguyên chất 250C 1,4.10-2mol/l Tính sđđ E pin sau 25 0C : Ag dd bão hoà Ag2SO4 AgNO3 2M Ag Viết phương trình phản ứng xảy pin 3+ 2+ 3+ 2+ 13) Xét pin sau 25 C : Pt Fe 0,1M ; Fe 0,2M Fe 0,2M ; Fe 0,1M Pt a) Tính G phản ứng xảy pin b) Tính nồng độ ion Fe3+ Fe2+ điện cực cân 3+ 14) Xét phản ứng sau 25 C : Cu (r) + 2Fe Cu2+ + 2Fe2+ Nếu chất có nồng độ sau [CuSO4] = 0,5M ; [FeSO4] = 0,025M ; [Fe2(SO4)3] = 0,125M a) Cho biết chiều phản ứng b) Tính số cân phản ứng c) Tính tỷ lệ Fe3+/Fe2+ có giá trị tối thiểu để phản ứng đổi chiều 0 (Cho : Cu = 0,34 V ; Fe = 0,77V) 2 3 / Cu / Fe 15) Sục khí Cl2 (p = 1atm) vào nước nguyên chất 250C xảy pư sau : Cl2 (k) + H2O HClO + H+ + Cl- Tính số cân K pư, nồng độ ion, phân tử cân pH dd Biết : Cl0 / Cl = 1,36V HClO = 1,49V / Cl 16) Phản ứng sau xảy theo chiều 25 C : [CuSO4] = 0,1M ; [NaCl] = 0,2M ; Cu dư ; CuCl dư Cu + Cu 2+ + 2Cl2CuCl Biết CuCl có T = 10- ; 0Cu2+ / Cu+ = 0,15V ; Cu+/ Cu = 0,52V Tính số cân K phản ứng nồng độ ion Cu2+ Cl- lúc cân 217) Ion MnO4 tự phân huỷ dd theo phản ứng : 3MnO42- + H2O 2MnO4- + MnO2↓ + 4OH2a) Ion MnO4 bền bền môi trường (axit, bazơ) ? b) Tính số cân K 250C phản ứng tự phân huỷ MnO42- môi trường pH = pH = 14 0 Cho thể khử môi trường axit : MnO / MnO = 0,56V MnO / MnO = 2,25V 4 18) Hai phản ứng sau xảy dd điều kiện tiêu chuẩn 25 C 4Fe2+ + O2 + H+ 4Fe3+ + 2H2O 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O 4Fe(OH)3 Fe (II) bị oxi oxi hoá mt dễ ? Biết : -14 0 Fe ; TFe(OH)3 = 10 -36 3 / Fe = 0,77V ; O / H O = 1,23V ; O / OH = 0,4V ; TFe(OH)2 = 10 2 + -16 19) Thế khử chuẩn 25 C cặp Ag /Ag 0,8V ; tích số tan AgI 1,5.10 Ag có đẩy -2 H2 khỏi dd HI 1M HI 10 M không ? 20) Phân tích kiến thức sai đầu đề tập cho học sinh : 90 HÓA ĐẠI CƯƠNG Chương : PHẢN ỨNG OXI HOÁ KHỬ - HOÁ HỌC VÀ DÒNG ĐIỆN Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com " Trong ống thạch anh có đặt thuyền sứ 1, 2, đựng CaO, Fe2O3, CuO với khối lượng 0,5607 gam Dùng nến khí nung thuyền đến 2270C, sau cho luồng khí H2 điều chế từ Zn tinh khiết với H2SO4 80% làm khô dung dịch H2SO4 30% qua ống Sau phản ứng khử hoàn toàn oxit kim loại thuyền kết thúc : Sản phẩm phản ứng thuyền cho tan vào nước, sau pha loãng đến 250 ml thu dung dịch B suốt Sản phẩm phản ứng thuyền cho tan vừa hết 40 ml dung dịch H2SO4 0,21 M thu dung dịch C ; lắc dung dịch C với bột Cu thấy dung dịch khả đổi màu Cân sản phẩm thuyền 0,448 gam chất rắn a) Hãy giải thích trình thí nghiệm phương trình phản ứng b) Tính khối lượng kim loại tạo thuyền c) Tính nồng độ mol/l ion có dung dịch B.Tính số mol muối tạo dung dịch C Tính số mol H2 phản ứng thuyền 3." Với số liệu tham khảo sau : -Tích số tan Ca(OH)2 T = 5,5.10 -6 0 -Thế điện cực chuẩn : Cu = 0,34 V ; Fe = 0,77V 2 3 / Cu / Fe -Nhiệt tạo thành chuẩn entropi chuẩn số chất : -1 -1 -1 -1 Chất H0298K(kJ.mol-1 ) S 298K(J.mol K ) Chất S 298K(J.mol K ) H2O (h) - 241,6 188,52 H2 (k) 130,42 CuO (r) - 156,75 43,47 Cu (r) 33,44 CaO (r) - 634,11 39,71 Ca (r) 41,8 Fe2O3 (r) -829,73 89,87 Fe (r) 27,17 91 HÓA ĐẠI CƯƠNG Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com TÀI LIỆU THAM KHẢO Vũ Đăng Độ Cơ sở lý thuyết trình hóa học NXB Giáo dục - 1994 Nguyễn Hạnh Cơ sở lý thuyết hóa học, phần NXB Giáo dục HN 1995 Trần Văn Nhân - Nguyễn Thạc Sửu - Nguyễn Văn Tuế Hóa lí, tập I NXB Giáo dục 1996 Đặng Trần Phách Hóa sở, tập NXB Giáo dục 1990 Nguyễn Đình Soa Hóa đại cương, tập Trường ĐH Bách Khoa TP HCM, 1989 Chu Phạm Ngọc Sơn Cơ sở lý thuyết HĐC, phần ĐHKH Tự nhiên TP HCM Farrington Daniels - Robert A Alberty Hóa lý, tập I NXB Đại học trung học chuyên nghiệp HN 1979 (Người dịch Phạm Ngọc Thanh - Nguyễn Xuân Thắng) René Didier Hóa đại cương, tập NXB Giáo Dục 1997 (Người dịch Nguyễn Đình Bảng - Vũ Đăng Độ - Lê Chí Kiên - Trần Ngọc Mai - Phan Văn Tùng) L Nicolaiev Chimie Moderne Editions Mir Moscou 1981 10 Glinka General Chemistry, vol Mir Publishers Moscow 1981 92 [...]... : 2C (graphit) + O2(k) 2CO(k) Biết : C(gr) + O2(k) CO2(k) có Ho1 = -393, 129 kJ Và 2CO(k) + O2(k) 2CO2(k) có Ho2 = -565,47kJ Giải : Ta có sơ đồ : H o ? 2C(gr) + 2O2 2CO(K) + O2(K) 2 Ho1 Ho2 2CO2 Theo Hess : 2 Ho1 o = H + Ho2 o H = 2 Ho1 - Ho2 Ho = 2 (-393, 129 ) - (-565,47) = - 22 0,788kJ Thí dụ 2 : Tính Ho298K của phản ứng : C2 H4 (k) + H2 (k) C2H6 (k) Cho biết : Ho298K (C2H4)... 48,83+4, 52. 10-3T +6,53.10-5T -2 CaCO3(r) - 120 6,87 104, 52+ 21, 92. 10-3T -25 ,94.105T -2 CO2(k) -393,51 28 ,66+35,7.10 -3T Giải : Ho298K = Ho298K (CaO) + Ho298K (CO2) - Ho298K (CaCO3) = -635,09 -393,51 - (- 120 6,87) = 178 ,27 (KJ) Cp = 48,83+4, 52. 10 -3T +6,53.10 -5T -2 + 28 ,66+35,7.10-3T-(104, 52+ 21, 92. 10-3T -25 ,94.105T -2) CP = -27 ,03 + 0,0183T - 19, 42. 10-3T -2 T2 T2 C T1 P dT = ( -27 ,03 + 0,0183T - 19, 42. 10... : H2(k) + CO2(k) H2O(h) +CO(k) ở 29 8K Biết : Chất H2(k) CO2(k) CO(k) H2O(h) -393,51 -110, 52 -24 1,83 Ho298K (kJ.mol-1) So298K (J.mol-1.K-1) 130,59 21 3,64 197,91 188, 72 Giải : Từ phản ứng : H2(k) + CO2(k) H2O(h) +CO(k) Theo hệ quả của định luật Hess, ta có : Ho298K = Ho298K(CO) + Ho298K(H2O) - Ho298K(H2) - Ho298K(CO2) Ho298K = -110, 52 + ( -24 1,83) - 0 - (-393,51) = 41,16 kJ Tương tự : So298K... chất ở 25 C, 1 atm Biết : 0 Sinh nhiệt của H2O (l) là - 28 5,57 kJ/mol ; S 29 8 K(H2) = 130, 42 J/mol.K S 029 8K (O2) = 20 4,86 J/mol.K ; S 029 8K(H2O) = 70,14 J/mol.K 27 ) Phản ứng : C2 H4 (k) + H2O (h) C2H5OH (h) có các số liệu sau: C2H5OH (h) C2H4 (k) H2O (h) 0 - 168,58 68,13 - 22 9,48 G 29 8K ( kJ/mol ) S 029 8K (J/mol.K) 28 1,98 21 9,45 188,73 a) Ở điều kiện tiêu chuẩn phản ứng theo chiều nào ? b) Tính H298K... 197,91 + 188, 72 - 130,59 - 21 3,64 = 42, 4 J = 42, 4.10-3 kJ.K-1 Từ Go298K = Ho298K - T.So298K Go298K = 41,46 - 29 8. 42, 4.10-3 = 28 , 824 84 kJ Từ phương trình Go = - RT lnKp lnKp = 28 G o RT G 0 28 824 ,8 11,6 RT 8,314 29 8 HÓA ĐẠI CƯƠNG 2 Chương 2 : CÂN BẰNG HÓA HỌC, CÂN BẰNG PHA Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Kp = 9,16.10 -6 2. 4.QUAN HỆ GIỮA... phân 2 vế từ trạng thái (1) đến trạng thái (2) ta có : p1V1 C V V2 T2 CV R T1 CV R V2 T1 CV R V2 V R pV ln ln( ) ln( ) ( ) ( nR ) R ( 2 ) CV 1 1 mà Cp- CV p 2V 2 V1 T1 T2 V1 T2 V1 V1 p 2V 2 nR Cp 10 p = R nên : V2 V1 ( 1 ) CV Thế số vào : V2 = 10( )3/5 = 39,75 lít p2 1 Tính công A : Lại có p 2V2 p1V1 Thế số vào T2 = 108,5K T2 T1 Mà A = U = nCV(T2 - T1) = 4,46. 12, 586(108,5 - 27 3)... hợp thức của phản ứng 27 HÓA ĐẠI CƯƠNG 2 Chương 2 : CÂN BẰNG HÓA HỌC, CÂN BẰNG PHA Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com đó Thí dụ với phản ứng : N2 + 3H2 đó nhưng khi ghi hệ số cân bằng : 2NH3 thì Kp = 2 p NH 3 p N 2 p 3H Trong khi cũng với phản ứng 2 p NH 1 3 N 2 H 2 NH3 thì K p 1 33 2 2 p N2 p H2 2 * Nếu ta viết ngược lại : eE + fF 2 aA + bB Có hằng số... CaO(r) + CO2(k) Theo Hess ta có : Ho298K (pư) = Ho298K(CaO) + Ho298K(CO2) - Ho298K(CaCO3) Ho298K(pư) = - 634,94 - 3 92, 92 - (- 120 5,93) = 178,07J.mol-1 Tương tự : S 029 8K ( pu ) = So298K(CaO) + So298K(CO2) - So298K(CaCO3) S 029 8K ( pu ) = 39,71 + 21 3,43 - 92, 63 = 160,51J.mol-1.K-1 = 160,51.10-3 kJ.mol-1.K-1 Từ công thức : G = H - TS Go298K(pư) = 178,07- 29 8.160,51.10-3 = 130 ,24 kJ.mol-1... 25 0C 0 12) Ở 25 C phản ứng : 2H2(k) + O2(k) 2 H2O(h) toả ra một lượng nhiệt là 483, 626 kJ ở điều kiện đẳng áp là 1atm Nhiệt bay hơi của H2O(l) ở 25 0C và 1atm là : 44 kJ.mol-1 a) Tính nhiệt sinh chuẩn của H2O(h) và H2O(l) ở 25 0C b) Tính nhiệt lượng toả ra khi cho 6g H2 biến hoàn toàn thành H2O(l) 13) Tính H298K của Ca3(PO4 )2 (tinh thể) Biết : Khi đốt 12g Ca toả ra 1 lượng nhiệt là 190,48 kJ ; 6,2g... không phụ thuộc vào T 22 GT2 T2 GT1 T1 H T ( 1 1 ) T2 T1 HÓA ĐẠI CƯƠNG 2 Chương 1 : CƠand SỞ NHIỆT ĐỘNG HỌC Version - http://www.simpopdf.com Simpo PDF Merge Split Unregistered 1.8 .2. Ảnh hưởng của áp suất p đến thế đẳng áp và thế hóa : Từ dG = Vdp - SdT Khi T = const thì dG = Vdp ( hay ( 2 P2 G ) T V ) p P2 Lấy tích phân 2 vế từ p1 đến p2 : dG Vdp GT p2 GTp1 Vdp 1 P1 P1 * ... O2(k) CO2(k) có Ho1 = -393, 129 kJ Và 2CO(k) + O2(k) 2CO2(k) có Ho2 = -565,47kJ Giải : Ta có sơ đồ : H o ? 2C(gr) + 2O2 2CO(K) + O2(K) 2 Ho1 Ho2 2CO2 Theo Hess : Ho1 o = H + Ho2... -27 ,03 + 0,0183T - 19, 42. 10-3T -2 T2 T2 C T1 P dT = ( -27 ,03 + 0,0183T - 19, 42. 10 -3 -2 T )dT T1 = -27 ,03(T2-T1) + 1 1 0,0183 (T2 T 12 ) + 0,19 42 Thế T1 = 29 8 T2 T1 T2 T2... Ho298K = Ho298K (CaO) + Ho298K (CO2) - Ho298K (CaCO3) = -635,09 -393,51 - (- 120 6,87) = 178 ,27 (KJ) Cp = 48,83+4, 52. 10 -3T +6,53.10 -5T -2 + 28 ,66+35,7.10-3T-(104, 52+ 21, 92. 10-3T -25 ,94.105T -2)