bai tap hoa ly full

Bài tập hóa lý sở rút gọn Sưu tầm trình bày: Doãn Trọng Cơ BÀI TẬP HOÁ LÝ CƠ SỞ MỤC LỤC Chương 1: Nguyên lý I nhiệt động học……………………… Chương 2: Nguyên lý II nhiệt động học…………………… Chương 3: Cân hóa học……………………………… 13 Chương 4: Cân pha…………………………………… 22 Chương 5: Dung dịch cân dung dịch - hơi……… 27 Chương 6: Cân dung dịch lỏng pha rắn 34 Chương 7: Điện hóa học…………………………………… 40 Chương 8: Động hóa học……………………………………118 Chương 9: Hấp phụ hóa keo .58 Bài tập hóa lý sở rút gọn Chương NGUYÊN LÝ I NHIỆT ĐỘNG HỌC 1.1 Nguyên lý I nhiệt động học 1.1.1 Nhiệt công Nhiệt công hai hình thức truyền lượng hệ Công ký hiệu A nhiệt ký hiệu Q Quy ước dấu Công A Nhiệt Q Hệ sinh >0 ” trình bất thuận nghịch 2.1.3 Tiêu chuẩn xét chiều hệ cô lập Trong hệ cô lập (đoạn nhiệt) ­ Nếu dS > : Quá trình tự xảy ­ Nếu dS = hay d S < 0: Quá trình đạt cân 2.1.4 Biến thiên entropy số trình thuận nghịch 2.1.4.1 Quá trình đẳng áp đẳng tích ΔS   C p T1 dT T ΔS  ΔShh  Q T  nRTln λ hh Thh V2 V1 QT V P  nRln  nRln T V1 P2 Tchph ΔS T   C Rp1  Thh   C lp  Tnc T2 hay Biến thiên entropy nhiệt độ tính phương trình: T2 dT ΔS   C T T1 λ nc Tnc -1 δQ T Nếu trình đẳng áp: ΔHT λ  T T ΔS nc  Entropy đo đơn vị cal.mol K hay J.mol K 2.1.2 Biểu thức toán nguyên lý II dS  QT T hơi… dS  hay dT T 2.1.4.2 Quá trình đẳng nhiệt Trong trình thuận nghịch đẳng nhiệt, ta áp dụng: 2.1 Nguyên lý II nhiệt động học 2.1.1 Định nghĩa entropy Trong trình thuận nghịch, biến thiên entropy chuyển hệ từ trạng thái sang trạng thái xác định phương trình: δQ T δQ ΔS   TN T ΔS   C v Tnc dT λ chph dT λ nc    C Rp   T Tchph Tchph T Tnc dT λ hh T k dT   Cp  T Thh Thh T ΔST    C p dT λ  T T Trong đó: C Rp1 : nhiệt dung trạng thái rắn Bài tập hóa lý sở rút gọn Sưu tầm trình bày: Doãn Trọng Cơ T2 CRp : nhiệt dung trạng thái rắn Biến thiên entropy tiêu chuẩn phản ứng xác định phương trình: ΔS 0298   S 0298(sp)   S 0298(tc) Thế nhiệt động Các nhiệt động bao gồm: nội năng, entapy, lượng tự đẳng áp Năng lượng tự F đẳng áp G định nghĩa phương trình sau: F = U - TS G = H - TS Tại nhiệt độ xác định, biến thiên đẳng áp đẳng tích biểu diễn phương trình sau: F = U - TS G = H - TS Và G = Gcuối - Gđầu F = Fcuối - Fđầu Thế đẳng áp tạo thành tiêu chuẩn chất (G 298) tra sổ tay hóa lý. 2.2.1 Xét chiều hệ đẳng nhiệt, đẳng áp Trong hệ đẳng nhiệt, đẳng áp ­ Nếu dG < : Quá trình tự xảy ­ Nếu dG = hay d2G > : Quá trình đạt cân 2.2.2 Xét chiều hệ đẳng nhiệt, đẳng tích Trong hệ đẳng nhiệt, đẳng tích ­ Nếu dF < : Quá trình tự xảy ­ Nếu dF = hay d F > : Quá trình đạt cân 2.3 Bài tập mẫu Ví dụ Tính biến thiên entropy đun nóng thuận nghịch 16 kg O2 từ 273K đến 373K điều kiện sau: a Đẳng áp b Đẳng tích Xem O2 khí lý tưởng nhiệt dung mol Cv = 3R/2 Giải a Đối với trình đẳng áp Cp = Cv + R = 5R/2 2.2 ΔS  n  C p T1 b dT 16.103 373    1,987.ln  775cal/K  T 32 273 Đối với trình đẳng tích T2 ΔS  n  C v T1 dT 16.103 373    1,987.ln  465cal/K  T 32 273 Ví dụ Xác định nhiệt độ lúc cân nhiệt biến thiên entropy trộn 0 1g nước đá C với 10g nước 100 C Cho biết nhiệt nóng chảy đá 334,4 J/g nhiệt dung riêng nước 4,18 J/g.K Giải Gọi T (K) nhiệt độ hệ sau trộn Giả sử hệ cô lập Ta có phương trình: Nhiệt lượng tỏa = Nhiệt lượng thu vào - Qtỏa  = Qthu hay Q3 = Q1 + Q2  - 10.4,18.(T - 373) = 334,4 + 1.4,18.(T - 273)  T = 356,64 (K) Biến thiên entropy hệ: S = S1 + S2 + S3 Với: ΔS1  λnc 334,4   1,225(J/K) Tnc 273 356,64 ΔS   4,18 273 dT  1,117(J/K) T 356,64 ΔS  10  373 4,18 dT   1,875(J/K) T S = 0,467 (J/K) Ví dụ Tính biến thiên entropy trình nén đẳng nhiệt, thuận nghịch a mol oxy từ P1 = 0,001atm đến P2 = 0,01atm b mol mêtan từ P1 = 0,1 atm đến P2 = atm Trong hai trường hợp khí xem lý tưởng Giải Bài tập hóa lý sở rút gọn a b Sưu tầm trình bày: Doãn Trọng Cơ P1  1,987.ln0,1  4,575(cal/K) P2 P ΔS  nRln  1,987.ln0,1  4,575(cal/K) P2 V2  13,32(cal/K) V1 V ΔS  nR.ln 2'  7,46(cal/K) V1 ΔS  nRln Ví dụ Xác định biến thiên entropy trình chuyển 2g nước lỏng 00C thành 1200C áp suất atm Biết nhiệt hóa nước -3 100 C 2,255 (kJ/g), nhiệt dung mol nước Cp,h = 30,13 + 11,3.10 T (J/mol.K) nhiệt dung nước lỏng Cp,l = 75, 30 J/mol K Giải Biến thiên etropy trình S = S1 + S2 + S3 373 dT   75,3  2,61(J/K) 18 273 T  2255 ΔS2   12,09(J/K) 373 393 dT ΔS1    30,13  11,3.10-3 T 0,2(J/K) 18 373 T ΔS1   Vậy S = 20,78 (cal/K) Ví dụ Tính U, H S trình chuyển mol H2O lỏng 25 C atm thành nước 100 C, atm Cho biết nhiệt dung mol nước lỏng 75,24 J/mol.K nhiệt hóa nước 40629,6 J/mol Giải Nhiệt lượng cần cung cấp 373 Với ΔS1  nR.ln  S = 14,9 (J/K) Ví dụ Một bình kín hai ngăn, ngăn thứ tích 0,1 m chứa oxi, ngăn thứ hai tích 0,4 m chứa Nitơ Hai ngăn điều kiện nhiệt độ 170C áp suất 1,013.105 N/m2 Tính biến thiên entropy cho hai khí khuếch tán vào Giải Khi hai khí khuếch tán vào nhau, thể tích hỗn hợp V2 = 0,5 m  Biến thiên entropy hệ: S =S1 + S2 Với S1: biến thiên entropy khí Oxy khuếch tán S2: biến thiên entropy khí Nitơ khuếch tán Q p  Q1 Q   75,24dT  λ hh 298 Q p  75,24(373 298)  40629,6  46272,69(J) Công trình A  A1  A2   PV  nRT2  1 8,314 373 3101,1J Nội U = Q – A = 43171,5 (J) H = Qp = 4627,6 (J) Biến thiên entropy trình 373 ΔS  ΔS1  ΔS   298 Cp dT λ hh  T Thh 373 40629,6  75,24ln   125,8 J/K  298 373 Ví dụ Cho phản ứng có số liệu sau: 3Fe(r) + 4H2O(h) = Fe3O4(r) + 4H2(k) H 298 t.t (Kcal/mol) -57,8 -267 Bài tập hóa lý sở rút gọn a b c a Sưu tầm trình bày: Doãn Trọng Cơ S0298 6,49 45,1 3,5 32,21 (cal/mol.K) -3 Cp(Fe) = 4,13 + 6,38.10 T (cal/mol.K) -3 Cp(H2Oh) = 2,7 + 1.10 T (cal/mol.K) -3 Cp(Fe3O4) = 39,92 + 18,86.10 T (cal/mol.K) -3 Cp(H2) = 6,95 - 0,2.10 T (cal/mol.K) Tính hiệu ứng nhiệt đẳng áp đẳng tích 25 C 1atm? Tính hiệu ứng nhiệt đẳng áp đẳng tích 1000K? Xét chiều phản ứng 250C 1atm? Giải Phản ứng: 3Fe(r) + 4H2O(h) = Fe3O4(r) + 4H2(k) Tính H0298 = -267 - 4.(-57,8) = - 35,8 Kcal Tính U0298 = H0298 - nR.T với n = - = Do U0298 = H0298 = -35,8 Kcal 1000 b 1000 Tính H 298 = H +  ΔCp.dT 298 Cp = [4.Cp(H2) + Cp(Fe3O4)] – [4.Cp(H2O) + 3.Cp(Fe)]  Cp = 44,53 - 5,08.10-3.T Ta có: 1000 H 1000 = -35800 +  (44,53  5,08.10 3 T)dT Tính biến thiên entropy trình đun nóng mol Nitơ (được xem lý tưởng) từ 300K đến 600K áp suất khí trường hợp: a Đẳng áp b Đẳng tích Biết nhiệt dung Cp Nitơ khoảng nhiệt độ 300 - 600K -3 cho phương trình: Cp = 27 + 6.10 T (J/mol.K) ĐS: 41 J/K; 29,5 J/K Tính biến thiên entopy trình trộn 10g nước đá 00C với 50g nước lỏng 400C hệ cô lập Cho biết nhiệt nóng chảy nước đá 334,4 J/g, nhiệt dung riêng nước lỏng 4,18 J/g Tính biến thiên entropy phản ứng: Fe + 3O2 = 2Fe2O3 Cho biết S 298 Fe, O2 Fe2O3 tương ứng 27,3; 205 87,4 J/mol.K Hãy dự đoán dấu S phản ứng sau: a CaCO3(r) = CaO(r) + CO2(r) b NH3(k) + HCl(k) = NH4Cl(r) c BaO(r) + CO2(k) = BaCO3(r) ĐS: a S > 0; b S < 0; c S < Tính ΔG 298 tạo thành mol nước lỏng biết giá trị entropy tiêu chuẩn H2, O2 H2O 130; 684; 69,91 J/mol.K nhiệt tạo thành nước lỏng 25 C -285,83 KJ/mol 298  c 2.4 = - 6854,37 (cal) U01000 = H01000 - nRT với n = - = 0 U 1000 = H 1000 = - 6854,37 (cal) Xét chiều phản ứng đktc từ công thức: 0 G 298 = H 298 – T.S 298 Trong đó: S 298 = (4x32,21 + 35) – (4x45,1 + 3x6,49) = - 36,03 (cal) G 298 = -35800 + 298x36,03 = - 25063,06 (cal) Vì: G 298 < nên phản ứng tự diễn biến Bài tập tự giải Tính biến thiên entropy trình đun nóng đẳng áp mol KBr từ 298 đến 500K, biết khoảng nhiệt độ đó: Cp(KBr) = 11,56 + -3 3,32.10 T cal/mol ĐS: 6,65 cal/mol.K ĐS: Tính biết: S 298 ΔS0298, ΔH0298 (J/mol.K) ΔH 0tt,298 ( KJ/mol) ΔG 298 phản ứng phân hủy nhiệt CaCO3 CaCO3 = 92,9 -1206,90 ĐS: ΔG 0298 = -237,154 kJ CaO 38,1 -635,10 + CO2 213,7 -393,50 S o298 = 158,9 J/K; Ho298 = 178,30 kJ; Go298 = 130,90 kJ 10 Bài tập hóa lý sở rút gọn Ví dụ 17 Cho điện tiêu chuẩn điện cực Cu 0,34V, điện cực Ag 0,799V Chứng minh phản ứng sau không xảy ra: 2+ + 2Ag + Cu = 2Ag + Cu Giải + Cực âm: 2Ag – 2e = 2Ag 2+ Cực dương: Cu + 2e = 2Cu Vậy pin hình thành từ phản ứng là: + 2+ Ag/ Ag // Cu / Cu Sức điện động tiêu chuẩn pin tính được: E0 = 0,34 – 0,799 = - 0,459 (V)  E0 < nên phản ứng không tự xảy Ví dụ 18 Viết phương trình phản ứng điện cực phản ứng tổng quát xảy pin sau: a Zn / ZnSO4 // CuSO4 / Cu b Cu / CuCl2 / AgCl / Ag c (Pt) H2 / H2SO4 / Hg2SO4 / Hg (Pt) d Cd/ CdSO4 / Hg2SO4 / Hg (Pt) Giải a Zn / ZnSO4 // CuSO4 / Cu Cực âm: Zn - 2e = Zn2+ 2+ Cực dương: Cu + 2e = Cu  Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu b Cu / CuCl2 / AgCl / Ag 2+ Cực âm: Cu - 2e = Cu Cực dương: 2AgCl + 2e = 2Ag + 2Cl  Cu + 2AgCl = 2Ag + CuCl2 c (Pt) H2 / H2SO4 / Hg2SO4 / Hg (Pt) + Cực âm: H2 - 2e = 2H 2Cực dương: Hg2SO4 + 2e = 2Hg + SO4  H2 + Hg2SO4 = 2Hg + H2SO4 d Cd / CdSO4 / Hg2SO4 / Hg (Pt) Cực âm: Cd - 2e = Cd2+ 2Cực dương: Hg2SO4 + 2e = 2Hg + SO4  Cd + Hg2SO4 = 2Hg + CdSO4 Ví dụ 19 Lập pin xảy phản ứng sau a Cd + CuSO4 = CdSO4 + Cu b 2AgBr + H2 = 2Ag + 2HBr c H2 + Cl = 2HCl 3+ 2+ 2+ d Zn + 2Fe = Zn + 2Fe Sưu tầm trình bày: Doãn Trọng Cơ Giải Cd + CuSO4 = CdSO4 + Cu 2+ Cực âm: Cd - 2e = Cd 2+ Cực dương: Cu + 2e = 2Cu  Cd/ CdSO4// CuSO4/ Cu b 2AgBr + H2 = 2Ag + 2HBr + Cực âm: H2 - 2e = 2H Cực dương: 2AgBr + 2e = 2Ag + 2Br  Pt, H2 / HBr / AgBr / Ag c H2 + Cl2 = 2HCl + Cực âm: H2 - 2e = 2H Cực dương: Cl + 2e = 2Cl Pt, H2/ HCl/ Cl2, Pt d Zn + 2Fe3+ = Zn2+ + 2Fe2+ Cực âm: Zn - 2e = Zn2+ 3+ 2+ Cực dương: 2Fe + 2e = 2Fe 2+ 3+ 2+  Zn/ Zn // Fe , Fe / Pt 2+ 2+ 3+ Ví dụ 20 Cho phản ứng pin là: Hg + 2Fe = 2Hg + 2Fe có 0 0 số cân 25 C 0,018 35 C 0,054 Tính G H phản ứng 25 C Giải Coi H không thay đổi khoảng từ 25 - 35 C ta có: a   K T2  ΔH  1    K T1 R  T2 T1  0,054  ΔH  1     ln  0,018 8,314  T2 T1  ln  H = 83834,58 (J) G = -RTlnKp = -8,314  298  ln(0,018) = 9953,36 (J) Ví dụ 21 Cho pin: Zn / ZnCl (0,5M) / AgCl / Ag a Viết phản ứng điện cực phản ứng pin b Tính sức điện động tiêu chuẩn, biến thiên đẳng áp tiêu chuẩn pin c Tính sức điện động biến thiên đẳng áp pin Cho biết điện tiêu chuẩn điện cực Zn -0,76V, điện cực Ag/AgCl/Cl 0,2224V 46 Bài tập hóa lý sở rút gọn a b c Sưu tầm trình bày: Doãn Trọng Cơ Giải Phản ứng điện cực phản ứng pin 2+ Cực âm: Zn - 2e = Zn Cực dương: 2AgCl + 2e = 2Ag + 2Cl Trong pin: Zn + 2AgCl = 2Ag + ZnCl Suất điện động chuẩn pin Mà ta lại có: Ta được: E   0   0  0,2224 0,76  0,9824 (V)    t  (     )  t    0,508.149  75,84cm2 dlg-1 t   0,059 lg Zn2 Cl E  0,9824     0,059 lg0,5 1  0,9913 (V) Thế đẳng áp pin: G = -nFE = -2  96500  0,9913 = -191321 (J) + Ví dụ 22 Hãy xác định nồng độ ion H dung dịch Khi chuẩn độ 10ml hỗn hợp HCl dung dịch NaOH 0,1N giá trị đo được, đọc cầu Wheatstone là: VNaOH(ml) 10 11 12 13  (cm2.-1 540 490 468 466 464 462 475 490 đlg-1) Giải Ta xác định điểm tương đương phép chuẩn độ điện thay đổi đột ngột độ dẫn điện riêng Từ bảng số liệu điểm tương đương điểm tích NaOH 11ml Ta tính nồng độ dung dịch HCl: CHCl  CNaOH VNaOH 0,1.11   0,11N VHCl 10 t   t    t   1 0,491  0,509 Ví dụ 24: Hằng số phân ly NH4OH 313K 2.10-5 Xác định nồng độ ion OH dung dịch sau: a Nồng độ NH4OH 0,1N? b Trong lít dung dịch chứa 0,1 mol NH4OH 0,1 mol NH4Cl Coi NH4Cl phân ly hoàn toàn Giải Ta có phương trình phân ly: + NH4OH NH4 + OH a Trong dung dịch NH4OH 0,1N Thế đẳng áp chuẩn: 0 G = -nFE = -2  96500  0,9824 = -189603,2 (J) Suất điện động pin: E  E0      - Ví dụ 23 Trong dung dịch NH4Cl, số vận chuyển anion Cl 0,491 Tìm linh độ cation biết độ dẫn điện đương lượng giới hạn dung dịch -1 -1 149cm  dlg Giải Ta có biểu thức liên hệ số tải cation với độ dẫn điện đương lượng giới hạn sau: K [NH4 ].[OH ] [OH ]2  [NH4 OH] [NH4OH] Ta tính được: [OH ]  K.[NH4OH]  2.105.0.1  1,4.103 M b Trong lít dung dịch chứa 0,1 mol NH4OH 0,1 mol NH4Cl K [NH 4 ].[OH  ] [NH OH]    Trong đó: [NH ] = [OH ] + 0,1  [OH ] = 2.10 M 30 Ví dụ 25 Cho lượng Ag dư vào dung dịch Mo(CN)6 0,1 M, 25 C có phản ứng xảy sau: Ag + Mo(CN)63- = Ag+ + Mo(CN)64a Thành lập pin mà điện cực xảy phản ứng b Tính số cân phản ứng + c Tính nồng độ Ag lúc cân 3d Tính sức điện động pin 25 C nồng độ Mo(CN)6 4+ Mo(CN)6 nhau, nồng độ Ag nồng độ lúc cân (câu c) -5 47 Bài tập hóa lý sở rút gọn Biết Sưu tầm trình bày: Doãn Trọng Cơ a b Theo điện cực chuẩn Zn Cd Tính công phản ứng điều kiện hoàn toàn thuận nghịch áp suất nhiệt độ tiêu chuẩn cho biết a 2 0,001 a 2 0,125 (tra sổ tay hóa lý điện cực chuẩn) 0Ag/Ag  0,799(V); Mo(CN)  0,868(V) 3 /Mo(CN)4  Giải + Cực âm: Ag - 1e = Ag 3Cực dương: Mo(CN)6 + 1e Pin: Ag / Ag+ // Mo(CN)63-, Mo(CN)64- / Pt Hằng số cân Sức điện động tiêu chuẩn: Zn 4Mo(CN)6 = E0      0,868 0,799  0,069(V) 12 lnK cb  nFE 1 96500  0,069   2,6875 RT 8,314  298  c Kcb = 14,695 + Nồng độ Ag 3Ag + Mo(CN)6 = 0,1 x (0,1 - x) Hằng số cân bằng: K cb d Mo(CN)6 x x x x  4    0,059 Mo CN 6  Ag  lg 3 n Mo CN 6  cm2 dlg-1 0,059 lg0,09932  0,1282V Bài tập tự giải Cho dòng điện không đổi qua bình điện phân với điện cực Pt chứa dung dịch H2SO4 loãng có 336 ml hỗn hợp khí H2 O2 thoát Tính cường độ dòng điện ĐS: I = 0,536 ampe Xác định số cân phản ứng: Cd + ZnSO4 = CdSO4 + Zn cm2 dlg-1 Khi đo độ dẫn điện 1000ml dung dịch chứa 0,1đlg KCl 25 C bình đo độ dẫn cho giá trị điện trở 3468,9 Ω Một dung dịch chất khác có nồng độ 0,1N cho vào bình đo nói trên, giá trị điện trở đo 4573,4 Ω Tính độ dẫn điện đương lượng chất ĐS: -1 ĐS:   62% Tính độ dẫn điện đương lượng giới hạn dung dịch acid acetic dung dịch pha vô loãng 25 C Biết độ dẫn điện đương lượng giới hạn HCl, CH3COONa NaCl là: 426,1; 91 126,5 ĐS: K= 1,6.10 ; A = 8,14.10 kJ.mol Tính biến thiên entanpy pin phản ứng pin xảy thuận nghịch dung dịch nước: Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu Biết sức điện động pin 273K 1,0960V 276K 1,0961V ĐS: H = -2,10.105KJ Hòa tan mol KNO3 vào 1lit nước, nhiệt độ đông đặc dung dịch thấp nhiệt độ đông đặc nước 3,01 độ, số nghiệm lạnh nước 1,86 Tính độ điện li biểu kiến KNO3 dung dịch? ĐS: 390,6 Vậy nồng độ Ag+ = 0,09932 (M) Sức điện động pin E  0,069  4- + x2   14,695  x  0,09932 0,1  x E  E0  7.5 + Ag Cd   97,51cm21dlg1 Cho lực ion dung dịch NaCl 0,24 Hãy xác định: a Nồng độ dung dịch b Dung dịch Na2SO4 phải có nồng độ để có lưc ion c Dung dịch MgSO4 phải có nồng độ để có lực ion ĐS: a C=0,24M; b C=0,08M, C=0,06M Tính hệ số hoạt độ hoạt độ dung dịch Fe2(SO4)3 0,001M a  = 0,28 0,002 = 0,56.10-4 Fe aSO 2 = 0,57 0,003 =1,7.10 -3 48 Bài tập hóa lý sở rút gọn Sưu tầm trình bày: Doãn Trọng Cơ Tính nhiệt độ sôi dung dịch CH3COOH 0,2M nước Cho biết -5 số phân ly K CH3COOH 1,8.10 số nghiệm sôi nước 0,513 ĐS: 100,104 C 49 Bài tập hóa lý sở rút gọn Sưu tầm trình bày: Doãn Trọng Cơ Chương A + Phương trình động học: 8.1 dA dB dC dD v        a dt b dt c dt d dt 8.1.2 Bậc phản ứng Bậc phản ứng chất: số mũ nồng độ chất phương trình động học Bậc tổng phản ứng: tổng bậc nồng độ chất phương trình động học 8.1.2.1 Phản ứng bậc A   Phương trình động học: Thời gian bán hủy: 8.1.2.2 sản phẩm C ln Ao  kt C A ln2 t1/2  k Phản ứng bậc 2A   Sản phẩm 1 Phương trình động học:   kt CA CA Thời gian bán hủy: t  kC 0A   Sản phẩm b(a  x) ln  k.t a  b a(b  x) ĐỘNG HÓA HỌC Động học 8.1.1 Xác định thực nghiệm vận tốc phản ứng Vận tốc phản ứng: Đó biến thiên nồng độ chất đơn vị thời gian đơn vị thể tích aA + bB = cC + dD Vận tốc phản ứng: B 8.1.2.3     C0A C 0B  x ln  kt C0B  C0A C0B C 0A  x Phản ứng bậc 3A   Phương trình động học: C A   C  A Sản phẩm  2kt 8.1.3 Xác định bậc phản ứng 8.1.3.1 Phương pháp Giả định bậc phản ứng (bậc 0, 1, 2, …) Nếu phản ứng xãy theo bậc giả định, ta thay giá trị thu từ trình khảo sát theo vận tốc theo thực nghiệm t1  x1 vào phương trình động học thu k1 t2  x2 vào phương trình động học thu k2 t3  x3 vào phương trình động học thu k3 tn  xn vào phương trình động học thu kn Nếu k 1, k 2, …k n tương đương bậc phản ứng bậc giả định 8.1.3.2 Phương pháp dựa đặc điểm chu kỳ bán hủy Người ta quan sát đặc điểm T1/2 nồng độ xem tương quan 8.1.3.3 Phương pháp xác định theo vận tốc đầu n1A + n2B + n3C + + nn Z → Sản phẩm - n n Vận tốc phản ứng: V  k A B Tìm n1: Cho [B], [C], [D]…., [Z] dư      Z n n V  k.A n1 Tìm n2: Cho [A], [C], [D]…., [Z] dư  V  k.B n 50 Bài tập hóa lý sở rút gọn Tương tự ta có n3, n4,…, nn  N = n1 + n2 +…… + nn 8.1.4 Ảnh hưởng nhiệt độ đến tốc độ phản ứng Van’t Hoff nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ đến vận tốc phản ứng Ông cho tăng nhiệt độ lên 10 C vận tốc phản ứng tăng từ đến lần k T  n.10  γn kT Sưu tầm trình bày: Doãn Trọng Cơ Ví dụ Trong 10 phút, phản ứng hai chất xảy hết 25% lượng ban đầu Tính chu kỳ bán hủy phản ứng nồng độ ban đầu hai chất phản ứng bậc hai Giải Nồng độ ban đầu hai chất nhau, ta có: 1  o  kt CA CA Hằng số tốc độ phản ứng là: Trong đó:  hệ số nhiệt độ. 8.1.5 Năng lượng hoạt hóa ln k E a  T2  T1     k1 R  T1 T2  Trong đó: k1, k2: số tốc độ phản ứng nhiệt độ T1, T2 Ea: lượng hoạt hóa T1, T2: nhiệt độ (0K) R: số khí lý tưởng 8.2 Bài tập mẫu Ví dụ Lượng chất phóng xạ Poloni sau 14 ngày giảm 6,85% so với ban đầu Xác định số tốc độ phóng xạ chu kỳ bán hủy Poloni Cho biết phản ứng bậc Giải Vì phản ứng bậc ta có phương trình động học cho phản ứng bậc 1: ln C0A  kt CA Chu kỳ bán huỷ phản ứng là: t 1/  kC0A Ví dụ Chu kỳ bán hủy N2O5 5,7 Tính số tốc độ phản ứng thời gian cần thiết để phản ứng hết 75% 87% lượng chất ban đầu phản ứng bậc Giải Vì phản ứng bậc ta có: k ln2 0,693   0,1216 (giờ-1) t1/ 5,7 A C ln  0,00507 (ngày-1) 14 0,9315CA ln t 75% ln 0,693    136,7 (ngày) k 0,00507 C0A 0,25C0A   11,4 (giờ) 0,1216 Thời gian để phản ứng hết 87% lượng chất ban đầu là: Chu kỳ bán hủy là: t 1/  30 (phút) Thời gian để phản ứng hết 75% lượng chất ban đầu là: Hằng số tốc độ phản ứng là: k  1  o  10k o 0,75C A C A k 30CoA ln t 87%  C0A 0,13C0A  16,78 (giờ) 0,1216 51 Bài tập hóa lý sở rút gọn Sưu tầm trình bày: Doãn Trọng Cơ Ví dụ Trong 10 phút hai phản ứng bậc hai phản ứng hết 40% Tính thời gian để hai phản ứng hết 60% cho nồng độ ban đầu phản ứng bậc Giải Đối với phản ứng bậc 1: k  ln k2 52000 1  (  ) 0,00191 1,987 723 651 -1  k2 = 0,1046 (phút ) Thời gian (phút) phản ứng hết 75% lượng chất 450 C là: C 0A -1  ln  0,0511 (phút ) 10 0,6C A Thời gian (ph) để phản ứng hết 60% lượng chất là: Đối với phản ứng bậc 2: 1 1  o  kt   o  10k o CA CA 0,6C A C A Hằng số tốc độ phản ứng là: k 1   o o 6C A 10C A 15CoA Thời gian (ph) để phản ứng hết 60% lượng chất là: Ví dụ Cho phản ứng: CH3COCH3 = C2H4 + CO + H2 Áp suất tổng biến đổi sau: Thời gian (phút) 6,5 13 Ptổng (N/m2) 41589,6 54386,6 65050,4 Xác định bậc phản ứng tính giá trị số tốc độ phản ứng Giải CH3COCH3 = C2H4 + CO + H2 P0 0 (P0 – x) x x Gọi áp suất ban đầu Aceton P0 Áp suất thời điểm t Aceton P = PO - x Áp suất tổng cộng hệ PT = PO + 2x P Ví dụ Ở 378 C, chu kỳ bán hủy phản ứng bậc 363 phút Tính thời gian để phản ứng hết 75% lượng ban đầu 450 C, biết lượng -1 hoạt hóa phản ứng 52.000 cal.mol Giải Vì phản ứng bậc nên ta có số tốc độ nhiệt độ 378 C là: k1  ln2 0,693   0,00191 (phút-1) t1/ 363 Hằng số tốc độ phản ứng 450 C tính theo phương trình: ln k E a 1  (  ) k1 R T2 T1 19,9 74914,6 x 3Po  PT Tại t = 6,5 phút: P6,5  3Po  PT 3.41589,6  54386,6   35191,1N/ m2 2 Tại t = 13 phút: P13  3Po  PT 3.41589,6  65050,4   29859,2N/ m2 2 Tại t = 19,9 phút: 52 Bài tập hóa lý sở rút gọn P19,9 3P  P 3.41589,6  74914,6  o T   24927,1N/ m2 2 Sưu tầm trình bày: Doãn Trọng Cơ Thời gian phản ứng hết 50% lượng chất chu kỳ bán hủy phản ứng t1/  t 50%  Giả sử phản ứng bậc áp dụng phương trình động học cho phản ứng bậc ta có: ln CoA  kt với CoA  41589,6 CA ln Tại t = 6,5 phút ta có k1  ln k3  41589,6 24927,1  0,0256phut 1 19,9 ta có: o A C C o B CoA  CBo   0,025N 40 1  0,025N CBo   0,05N 40 20 Thời gian (phút) phản ứng hết 50% lượng chất là: t 1/2  t 50%  2  0,05  0,025  6,8 ln 2,380,05  0,025 0,05 Ví dụ Nếu phản ứng bậc có lượng hoạt hóa 25.000 cal/mol 13 -1 phương trình Arhenius có số k0 5.10 giây , nhiệt độ chu kỳ bán hủy phản ứng phút 30 ngày Giải Khi chu kỳ bán hủy phút ta có số tốc độ là: k k1  k  k3  0,0256phut 1 Ví dụ Hằng số tốc độ phản ứng xà phòng hóa etylacetat xút 283K -1 -1 2,38 l.đlg ph Tính thời gian cần thiết để xà phòng hóa 50% luợng etylacetat nhiệt độ trên, trộn 1lít dung dịch etyl acetat 1/20N với: a lít dung dịch xút 1/20N b lít dung dịch xút 1/10N Giải a Khi trộn 1lít dung dịch etylacetat 1/20N với lít dung dịch NaOH 1/20N CoA  CBo CoA  Ta nhận thấy thời điểm khác có giá trị k sấp xỉ nên ta kết luận phản ứng bậc có số tốc độ là: k Khi trộn 1lít dung dịch etylacetat 1/20N với lít dung dịch NaOH 1/10N ta có: 41589,6 35191,1  0,0257phut 1 6,5 41589,6 ln 29859,2  0,0255phut 1 Tại t = 13 phút ta có: k  13 Tại t = 19,9 phút ta có: b 1   16,8phut o kC A 2,38.0,025 ln2 0,693   0,01155 (giây-1) t1/ 60 lnk   Ea  lnko RT Nhiệt độ cần thiết là: T Ea 25000   349K R(ln k o  ln k) 1,987.(ln 5.1013  ln 0,01155) Khi chu kỳ bán hủy 30 ngày (2592000 giây) số tốc độ phản ứng là: k1  ln 0,693   0,267.106 t1/ 2592000 lnk   -1 (phút ) Ea  lnko RT Nhiệt độ cần thiết là: 53 Bài tập hóa lý sở rút gọn T Sưu tầm trình bày: Doãn Trọng Cơ Ea 25000   269K R(ln k o  ln k) 1,987.(ln 5.1013  ln 0, 267.10 6 ) Ví dụ Năng lượng hoạt hóa phản ứng để tốc độ phản ứng tăng lên lần tăng nhiệt độ lên 10 độ 300K 1000K? Giải Tại 300K tốc độ tăng lần số tốc độ phản ứng tăng lần ta có: ln  k E a 1  (  ) k1 R T2 T1 ln3  Ea 1 (  ) 1,987 310 300 Ea = 20,3 (kcal/mol) Tại 1000K: ln3  Ea = 220 (kcal/ mol) Ví dụ 10 Cho phản ứng: A + B = AB, thu vận tốc theo nồng độ đầu chất là: 1,0 0,1 1,0 CA 1,0 1,0 0,1 Wo 0,025 0,0025 Hãy viết phương trình động học phản ứng Giải Phương trình động học phản ứng có dạng: W  kC A C B Dựa vào giá trị tốc độ đầu ta xác định giá trị o  B o  CA  29,7  18,1  11,6 Tại t = 60 phút CA  29,7  26  3,7  o  A o W = 0,025(CA )(CB ) Ví dụ 11 Động học phản ứng bậc hình thành axit nghiên cứu cách lấy mẫu từ hỗn hợp phản ứng theo chu kỳ định phân dung dịch kiềm Thể tích dung dịch kiềm dùng để định phân thời điểm khác sau phản ứng bắt đầu thu sau: Thời gian (phút) 27 60  Thể tích kiềm (ml) 18,1 26 29,7 Chứng minh phản ứng bậc tính số tốc độ phản ứng Giải Tại thời điểm t =  thể tích kiềm tiêu tốn lượng ban đầu A hay C oA  29, Tại t = 27 phút Ea 1 (  ) 1,987 1010 1000 C0B Ta tính  = 1,  = k = 0,025 Vậy phương trình động học phản ứng là: 0,00025    W01 = k(C ) (C )  k1  0,025 W02 = k(CoA ) (CBo )  k0,11  0,0025 W03 = k(CoA ) (CBo )  k10,1  0,00025  Giả sử phản ứng bậc Áp dụng phương trình động học cho phản ứng bậc ta có: Tại t = 27 phút C0 29,7 -1 k   ln A   ln  0,0348 (phút ) t C A 27 11,6 Tại t = 60 phút C0 29,7 k   ln A   ln  0,0347 (phút-1) t C A 60 3,7 Vì giá trị k nên ta kết luận phản ứng bậc số tốc độ là: k = 0,03475 phút-1 Ví dụ 12 Dung dịch este etylacetat có nồng độ ban đầu 0,01N xà phòng hóa với dung dịch NaOH có nồng độ 0,002N thời gian 23 phút đạt độ chuyển hóa 10% Nếu nồng độ ban đầu giảm 10 lần thời gian phản ứng muốn đạt độ chuyển hóa 10% trước Giải CH3COOC2H5 + NaOH = CH3COONa + C2H5OH 0,01 0,002 0,001 0,001 0,009 0,001 54 Bài tập hóa lý sở rút gọn Đây phản ứng bậc ta có: kt  o A o B o B o A C (C  x) ln o (C  C A ) C (C  x) o B Hằng số tốc độ phản ứng (lit/ mol.phut) là: Sưu tầm trình bày: Doãn Trọng Cơ Ea = 24,461 (kJ/mol) Ví dụ 14: Người ta đo tốc độ đầu hình thành C phản ứng: A + B = C thu kết sau: -1 o o Số TN Wo.10 (M.phút ) (M) (M) CA a b c Tính Wo a Giải Phương trình động học phản ứng có dạng: W  kC A C B 1 0,002 0,01  0,001 k  ln  3,194 23 0,01  0,002  0,010,002  0,001 Khi nồng độ đầu giảm 10 lần thì: 1 0,00020,001  0,0001 t  ln  230 3,194 0,001  0,0002  0,0010,0002  0,0001 Khi nồng độ ban đầu giảm 10 lần để đạt mức độ chuyển hoá 10% cần khoảng thời gian 230 phút Ví dụ 13 Xác định thực nghiệm số tốc độ phản ứng phân hủy N2O5 có kết quả: Nhiệt độ ( C) 25 35 45 55 65 -15 -1 k.10 s 0,0787 3,46 13,5 47,44 250 577,8 Xác định lượng hoạt hóa phản ứng Giải -15 Khi T1 = 273K T2 = 298K số tốc độ k1 = 0,0787.10 s k2 = -15 3,46.10 s: k E a 1 3, 46.1015 E a 1  (  )  ln  (  ) 15 k1 R T2 T1 0,0787.10 1,987 298 273  Ea = 24,463 (kJ/mol) ln Khi T1 = 308K T2 = 318K số tốc độ : k1= 13,5.1015s k2= 19,8.1015s: k E a 1 47, 44.1015 E a 1  (  )  ln  (  ) 15 k1 R T2 T1 13,5.10 1,987 318 308  Ea = 24,460 (kJ/mol) ln Khi T1 = 328K T2 = 338K số tốc độ : 15 15 k1 = 250.10 s k2 = 487.10 s: k E a 1 577,8.1015 E a 1  (  )  ln  (  ) 15 k1 R T2 T1 250.10 1,987 338 328  Ea = 24,461 (kJ/mol) ln CB 0,1 0,1 0,2 0,2 0,1 0,2 Bậc phản ứng A B Hằng số tốc độ phản ứng 2,0 8,0 8,0 C oA = CBo =0,5M W01 =  k(C ) (C )  k0,1 0,1  2.103 W02 = k(CoA ) (CBo )  k0,20,2  8.103 Dựa vào giá trị tốc độ đầu ta xác định giá trị o  A o  B    k(CoA ) (CBo )  k0,10,2  8.103 Từ phương trình ta tính  =  = W03 = b c -1 Hằng số tốc độ phản ứng là: k = 0,2 M phút Khi C o A = -1 o =0,5M B C o Ta có: Wo  0,2.0,5 0,5  0,05M/ phut Ví dụ 15 Phản ứng pha khí NH3 NO2 giai đoạn đầu phản ứng bậc a Tính lượng hoạt hóa phản ứng b Tính thừa số k0 phương trình Arrhenius Biết nhiệt độ 600K 716K, số tốc độ phản ứng có giá trị tương ứng -1 -1 -1 -1 0,385 M s 16 M s Giải a Sử dụng phương trình: ln k E a 1  (  ) k1 R T2 T1 Vậy lượng hoạt hóa phản ứng là: 55 Bài tập hóa lý sở rút gọn Sưu tầm trình bày: Doãn Trọng Cơ Tại 270C ta có: Ea 16 1  ln  (  )  a  114778J / mol 0,385 8,314 716 600 Ea  lnko b Tính số k0: lnk   RT 114778  ln0,385    lnk o 8,314.600  ko  378,559.107 M1.s1 Ví dụ 16 Nghiên cứu phản ứng 2I(k) + H2(k) = 2HI(k) Cho thấy số tốc độ phản ứng 418K 1,12.10-5 M-2.s-1 737K 18,54.10-5 M-2.s-1 Xác định lượng hoạt hóa số tốc độ phản ứng 633,2K Giải Áp dụng phương trình: ln k E a 1  (  ) k1 R T2 T1 -5 -5 Với T1 = 418K, T2 = 737K k1 = 1,12.10 , k2 = 18,54.10 ta có: 5 18,54.10 Ea 1 ln  (  ) 5 1,12.10 8,314 737 418  Ea  22,522kJ/ mol E a 1 k Cũng áp dụng phương trình: ln  (  ) k1 R T2 T1 -5 Với T1= 418K, T2= 633,2K k1 = 1,12.10 , Ea  22,522kJ/ mol ta có: ln  k2 22522 1  (  ) 5 1,12.10 8,314 633,2 418 k 633,2K  10,114.10 5 M 2 s 1 Ví dụ 17 Trong phản ứng bậc tiến hành 27 C, nồng độ chất đầu giảm sau 5000s Ở 370C nồng độ giảm sau 1000s Xác định lượng hoạt hóa phản ứng Giải k1  ln 0,693   1,386.10 4 s 1 t1/ 5000 Tại 370C ta có: ln 0,693   6,93.10 4 s 1 t1/ 1000 E a 1 k Áp dụng phương trình: ln  (  ) k1 R T2 T1  Ea  124,4 (kJ/ mol) k2  8.3 Bài tập tự giải Sự phụ thuộc số tốc độ phản ứng phân hủy PH3 vào nhiệt độ biểu thị phương trình: lgk   18963  2lgT  12,130 T Xác định lượng hoạt hóa phản ứng 800K ĐS: Ea= 376,39 KJ Phản ứng phân hủy nhiệt hợp chất A 378,50C phản ứng bậc Thời gian phản ứng 50% lượng chất ban đầu nhiệt độ 363 phút Năng lượng hoạt hóa phản ứng 217 KJ.mol Xác định số tốc độ phản ứng 450 C -1 ĐS: 0,1011 phút Xét phản ứng: 2HgCl2 + K2C2O4 = 2KCl + 2CO2 + Hg2Cl2 Có thể đo vận tốc phản ứng theo lượng Calomen Hg2Cl2 giảm Ở 1000C vận tốc đầu (mol/lit), HgCl2 /phút là: Stt Hg2Cl2 (mol/lit) K2C2O4 (mol/lit) dx/dt 0,0836 0,202 0,26 0,0836 0,404 1,04 0,0418 0,404 0,53 Xác định bậc phản ứng -4 Phản ứng phân hủy hợp chất có số tốc độ k1 10 C 1,08.10 -4 k2 60 C 5,484.10 Tính số tốc độ k 30 C Phản ứng phân hủy phóng xạ đồng vị bậc có chu kỳ bán hủy t1/2 15 phút Sau 80% đồng vị bị phân hủy? 56 Bài tập hóa lý sở rút gọn Sưu tầm trình bày: Doãn Trọng Cơ Phản ứng phân hủy khí A sau phản ứng bậc nhất: A(k) = 2B(k) + C(k) Xuất phát từ khí A nguyên chất, áp suất hỗn khí sau 10 phút 176 mmHg sau thời gian dài 270 mmHg Thể tích bình phản ứng không đổi, nhiệt độ giữ cố định Tìm: a Áp suất ban đầu chất A b Áp suất riêng phần chất A sau 10 phút c Chu kỳ bán hủy phản ứng 57 Bài tập hóa lý sở rút gọn Sưu tầm trình bày: Doãn Trọng Cơ Chương θ HẤP PHỤ VÀ HÓA KEO Với: x V (cm /g) 22400 Trong đó: x hay V xác định thực nghiệm Độ hấp phụ x hàm có hai thông số x = f(P,T) Giản đồ hấp phụ biểu diễn theo đường đẳng nhiệt (T = const) đẳng áp (P = const) Thông thường đường đẳng nhiệt sử dụng nhiều 9.2 Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Freunlich Đường hấp phụ đẳng nhiệt gần với dạng parapol, Freunlich đề nghị phương trình thực nghiệm: 1/n x = b.p Trong đó: x: Độ hấp phụ p: Áp suất khí cân chất hấp phụ b n: số Hoặc: lgx  lgb  lgp n 9.3 Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir Gọi p áp suất khí, θ phần bề mặt thời điểm bị phân tử khí chiếm, phần bề mặt trống - θ Ta có: Nếu đặt: k 1.p k  k 1.p k A k1   x độ hấp phụ thời điểm xm độ hấp phụ cực đại p A   p x xm xm 9.1 Hấp phụ độ hấp phụ Sự hấp phụ đánh giá lượng khí bay (tính mol) bị hấp phụ đơn vị khối lượng, x (mol/g) Ngoài ra, người ta sử dụng đại lượng thể tích điều kiện tiêu chuẩn: x xm 9.4 Phương trình hấp phụ BET (Brunauer- Emmett - Teller) P C 1 P    V(P0  P) Vm C Vm C P0 Với: P0: áp suất bão hòa V: thể tích khí hấp phụ áp suất P Vm: thể tích khí bị hấp phụ lớp thứ (lớp đơn phân tử) C: thừa số lượng Đồ thị P V(P0  P) theo P/P0 đường thẳng, từ xác định Vm C Biết Vm, ta tính bề mặt chất hấp phụ S0  Vm N.Wm V0 Trong đó: 23 N : số Avogadro (= 6,023.10 ) Wm : bề mặt chiếm chất bị hấp phụ lớp đơn phân tử V0: thể tích mol khí điều kiện chuẩn (22.400 cm3/mol) 9.5 Sự hấp phụ ranh giới bề mặt pha lỏng - rắn Lượng chất bị hấp phụ x (mmol/g) bị hấp phân tử bề mặt chất rắn dung dịch tính công thức: x (C0  C1 )V  100 m Trong đó: C0 C1 nồng độ ban đầu cân chất bị hấp phụ (mol/l) V thể tích xảy hấp phụ (l) m lượng chất hấp phụ (g) 58 Bài tập hóa lý sở rút gọn 9.6 Bài tập mẫu Sưu tầm trình bày: Doãn Trọng Cơ Ví dụ Tính lượng rượu etylic bị hấp phụ 15 C bề mặt dung dịch có -3 nồng độ 0,12M cho biết 15 C sức căng bề mặt nước 73,49.10 N/m -3 dung dịch 63,3.10 N/m Giải Áp dụng công thức: G σdm.σdd RT Thế số liệu vào công thức ta có: σ dm σ dd 10,19.10 3 G  mol.m 2 RT 8,314.(15  273) Ví dụ Xác định ngưỡng keo tụ dung dịch điện ly K2Cr2O7 nồng độ 0,01M keo nhôm Biết để keo tụ lít keo phải thêm vào lượng chất điện ly 0,0631 lít Giải Ta có công thức tính ngưỡng keo tụ sau: C.V = 1000  Trong đó: C: Nồng độ dung dịch điện ly (mol/l) V: thể tích dung dịch chất điện ly (ml) ω : thể tích dung dịch keo (ml) Thế giá trị có vào công thức ta có:  C.V 0,01.0,0631 1000  1000  0,631.103 mol / lit  1000 Ví dụ Điều chế keo hydronol sắt (III) cách cho từ từ dung dịch FeCl3 vào nước sôi Hãy viết cấu tạo ký hiệu keo Giải Phương trình phản ứng điều chế hạt keo: FeCl3 + 3H2O = Fe(OH)3 + 3HCl Cấu tạo Mixen keo: 3+ - x+ {mFe(OH)3.nFe (3n-x)Cl } xCl Vì trình thủy phân không hoàn toàn nên dung dịch dư FeCl3 Keo keo dương Ví dụ Viết công thức sơ đồ cấu tạo mixen keo tạo thành cho Na2SO4 tác dụng với BaCl2 hai trường hợp a Cho lượng dư Na2SO4 Cho lượng dư BaCl2 Các chất điện ly gây keo tụ dung dịch keo nói trên: Al(OH)3; Na3PO4 Giải Phương trình phản ứng: Na2SO4 + BaCl2 = 2NaCl + BaSO4 a Nếu dư Na2SO4 mixen keo có dạng: 2+ + {mBaSO4.nSO4 (2n-x)Na }.xNa Đây keo âm b Nếu dư BaCl2 mixen keo có dạng: 2+ {mBaSO4.nBa (2n-x)Cl }.xCl Đây keo dương c Các chất gây keo tụ: 2+ + Với hạt keo {mBaSO4.nSO4 (2n-x)Na }.xNa chất gây keo tụ tốt Al(OH)3 keo âm nên ion trái dấu với định khả 3+ + keo tụ Ion Al có bậc cao so với ion Na 2+ Với hạt keo {mBaSO4.nBa (2n-x)Cl }.xCl chất gây keo tụ tốt Na3PO4 keo dương nên ion trái dấu với định khả 3năng keo tụ Ion PO4 có bậc cao so với ion OH Ví dụ Keo As2S3 thu từ phản ứng sau với lượng dư H2S: 2H3AsO3 + 3H2S = As2S3 + 6H2O a Khi đặt hệ vào điện trường, hạt keo di chuyển điện cực Giải thích b Viết công thức mixen keo cho biết dấu hạt keo Giải a Công thức Mixen keo có dạng: 2+ + {mAs2S3.nS (2n-x)H }.xH b Khi đặt hệ vào điện trường hạt keo di chuyển điện cực dương Vì hạt keo mang điện tích âm chuyển động tác dụng điện trường Ví dụ Keo AgI điều chế từ phản ứng trao đổi: KI + AgNO3 = AgI + KNO3, với lượng dư KI Tiếp theo người ta dùng dung dịch K2SO4 dung dịch (CH3COO)2Ca để keo tụ dung dịch keo thu Hỏi dung dịch hai dung dịch gây keo tụ mạnh Vì sao? (Các dung dịch có nồng độ mol/l) Giải Trong hai dung dịch dung dịch (CH3COO)2Ca gây keo tụ với tốc độ mạnh Vì keo hình thành keo âm, có công thức sau: b c 59 Bài tập hóa lý sở rút gọn {mAgI.nI-.(n-x)K+}.xK+ Mà khả gây keo tụ tỷ lệ thuận với bậc điện tích ion trái dấu 2+ + Dung dịch (CH3COO)2Ca có ion Ca có bậc lớn ion K dung dịch K2SO4 Ví dụ Viết công thức mixen keo Al(OH)3 với chất ổn định AlCl3 keo Fe(OH)3 với chất ổn định FeCl Dung dịch Na2SO4 chất keo tụ tốt keo nào? Vì sao? Giải Mixen keo: {mFe(OH)3.nFe3+.(3n-x)Cl-}.xCl - Và {mAl(OH)3.nAl3+.(3n-x)Cl-}.xCl- 3+ 3+ Dung dịch Na2SO4 chất keo tụ tốt với keo Fe(OH)3 Fe Al có điện tích nên khả keo tụ tỷ lệ thuận với bán kính Ion Bán kính 3+ 3+ ion Fe lớn Al nên bị keo tụ mạnh -6 Ví dụ Ngưỡng keo tụ Al2(SO4)3 keo As2S3  = 96.10 3 kmol/m Hỏi cần ml dung dịch Al2(SO4)3 nồng độ 0,01 kmol/m để keo tụ 0,1 m dung dịch keo As2S3 nói Giải Ta có công thức tính ngưỡng keo tụ sau C.V = 1000  Trong đó: C: Nồng độ dung dịch điện ly (mol/l) V: thể tích dung dịch chất điện ly (ml)  : thể tích dung dịch keo (ml) Thế giá trị có vào công thức ta có: 96.106  Sưu tầm trình bày: Doãn Trọng Cơ Ví dụ 10 Thời gian bán keo tụ keo AgI có nồng độ hạt 3,2.1011 hạt.l -1 11,5 giây Xác định số tốc độ keo tụ Giải Áp dụng phương trình: k ko   1   2,72.10 9 l / hat.giay 11    3,2.10 11,5 9.7 Bài tập tự giải Keo AgI điều chế từ phản ứng trao đổi: KI + AgNO3 = AgI + KNO3, với lượng dư KI Tiếp theo người ta dùng dung dịch CaSO4 dung dịch CH3COONa để keo tụ dung dịch keo thu Hỏi dung dịch hai dung dịch gây keo tụ mạnh hơn.Vì sao? (Các dung dịch có nồng độ mol/l) Viết công thức sơ đồ cấu tạo mixen keo tạo thành cho K2SO4 tác dụng với Ba(NO3)2 hai trường hợp: a Cho lượng dư K2SO4 b Cho lượng dư Ba(NO3)2 Viết phương trình phản ứng cấu tạo mixen keo tạo thành cho KAuO2 tác dụng với K2CO3 HCHO 11 Thời gian bán keo tụ keo BaSO4 có nồng độ hạt 3,5.10 -1 hạt.l 10,5 giây Xác định số tốc độ keo tụ 0,01.V  V  96.102 ml 100 Ví dụ Keo Fe(OH)3 điều chế cách thủy phân không hoàn toàn sắt (III) clorur, bị keo tụ dung dịch sau: Na2S, NaCl, BaCl2 Chất điện ly có tác dụng keo tụ mạnh ?Vì sao? Giải Khi điều chế keo Fe(OH)3 điều chế cách thủy phân không hoàn toàn sắt (III) clorur tạo keo có điện tích dương Với công thức sau: {mFe(OH)3.nFe3+.(3n-x)Cl-}.xCl - 2Trong dung dịch bậc ion trái dấu cao S nên dung dịch gây keo tụ mạnh dung dịch Na2S 60 [...]... Xét phản ứng: aA(k) + bB(k) cC(k) + dD(k) Áp suất phân ly Áp suất hơi do sự phân ly của một chất tạo thành là đặc trưng cho chất đó ở mỗi nhiệt độ được gọi là áp suất phân ly Ví dụ: CaCO3(r) = CaO(r) + CO2(k) Áp suất phân ly: PCO  K P 2 3.2.3 Độ phân ly Độ phân ly là lượng chất đã phân ly so với lượng chất ban đầu: α n no n: lượng chất đã phân ly 13 Bài tập hóa lý cơ sở rút gọn Sưu tầm và trình bày:... x 8  x  Hỗn hợp 8 mol I2 và 3 mol H2 H2 + I2 Phải thêm bao nhiêu mol Cl2 vào 1mol PCl5 để độ phân ly của PCl5 ở 8 atm là 10% Giải Tính độ phân ly của PCl 5 Gọi a là số mol PCl 5 ban đầu  là độ phân ly của PCl 5, ta có: PCl5(k) PCl3(k) + Cl 2(k) b c Với P = 8 atm  α  0,2 Ở áp suất nào độ phân ly là 10% Ta có P.α 2 1  1 α2 3  0,1 2.P 1  2 3 1  0,1  P = 33 atm Lượng Cl 2 cần thêm vào Gọi...  m H 2O lần lượt là áp suất hơi của nước và của chất 18 A  m gly  0,997 92 m gly  0,014mH2O 5.3.3.3 Định luật phân bố Suy ra: Ở nhiệt độ và áp suất không đổi, tỷ số nồng độ của một chất tan trong hai dung môi không tan lẫn là một hằng số không phụ thuộc vào lượng tương đối của chất tan và dung môi Nồng độ phần trăm của dung dịch glycerin C%  C Y/A K C Y/B CY/A, CY/B: là nồng độ của chất tan Y... dehydro hóa rượu Isopropylic trong pha khí: CH3CHOHCH3(k) H3CCOCH3(k) + H2 4 0 bằng 6,92.10 Pa Tính độ phân ly của rượu ở 200 C và dưới áp suất 4 9,7.10 Pa (Khi tính chấp nhận hỗn hợp khí tuân theo định luật khí lý tưởng) Giải Gọi a là số mol ban đầu của CH3CHOHCH3 x là số mol CH3CHOHCH3 phân ly, ta có: CH3CHOHCH3(k) H3CCOCH3(k) + H2 a x 0 x 0 x (a – x) x x Tổng số mol các chất lúc cân bằng:  P K P... mol N2 vào hỗn hợp cân bằng ở T và P không đổi ĐS: a Kx= 8,33; b Kx = 8,39 9 Hằng số cân bằng của phản ứng: PCl3(k) + Cl 2(k) PCl5 (k) ở 500K là KP = 3 atm-1 a Tính độ phân ly của PCl5 ở 2 atm và 20 atm b Ở áp suất nào, độ phân ly là 15% ĐS: a 44,7%; 13%; b 14,48 atm 10 Cho phản ứng thủy phân este axetat etyl CH3COOC2H5 + H2O CH3COOH + C2H5OH Nếu ban đầu số mol của este bằng số mol nước thì khi cân... 50,49 3  y 8  y   y = 2,87 Số mol HI tạo thành: nHI = 5,74 (mol) Ví dụ 4 Hằng số cân bằng của phản ứng: PCl 3(k) + Cl2(k) PCl5(k) -1 ở 500K là KP = 3 atm a Tính độ phân ly của PCl5 ở 1atm và 8 atm b Ở áp suất nào, độ phân ly là 10% Cân bằng a(1-)  P   KP  K n    ni    Δn 0 a 0 a a a 2 2  a α  P    a1  α  a1  α  Với n = 1, ni = a(1+)  0 2y P.α 2 1 α 2  1 3 2... hệ số phân bố 5.4 Bài tập mẫu 0 Ví dụ 1: Tính áp suất hơi của dung dịch đường (C12H22O11) 5% ở 100 C và nồng độ % của dung dịch glycerin trong nước để có áp suất hơi bằng áp suất hơi của dung dịch đường 5% Giải Áp suất hơi của dung dịch đường: P  760  P  PH02O xH2O  m gly  m H 2O  100 0,014m H 2 O 0,014m H 2O  m H 2 O  100  1,38 (%) 0 Ví dụ 2 Ở 123,3 C bromobenzen (1) và clorobenzen (2) có... 758 (mmHg) a P 0 H2O P 0 Thành phần hỗn hợp ở 123,3 C dưới áp suất khí quyển 760mmHg P  P20 760  762 x  0   0,00552 0 P1  P2 400  762 x l2  1  x 1l  0,9948 l 1 Dung dịch glycerin: P  PH02O xH2O  x H 2O  m gly  758  0,997 760 b Vậy thành phần của Bromobenzen là: 0,00552 thành phần của Clorobenzen là: 0,9948 Tỷ số mol của clorobenzen và bromobenzen x h2 P02 x l2 760 0,1      0,21... 126168 (atm-3)  exp  8,314  298   K P(1)  16200  126168  20177 1,013.105 -2 (atm ) Ví dụ 9 Hằng số cân bằng ở 1000K của phản ứng: -21 2H2O(h) = 2H2 + O2 là KP = 7,76.10 atm -18 Áp suất phân ly của FeO ở nhiệt độ đó là 3,1.10 atm Hãy xác định HSCB KP 1000K của phản ứng FeO(r) + H2 = Fe(r) + H2O(h) Giải 2H2O(h) = 2H2 + O2 (1) 2FeO(r) = 2Fe(r) + O2 (2) FeO(r) + H2 = Fe(r) + H2O(h) (3) Ta có:... > Kp suy ra phản ứng xảy ra theo chiều nghịch c Kp  PCH 4 PH2 2 0 ΔH1000  11,05  1000  4253,1  15303,1 (cal) 3.5 1 2 = - 15,3031 (Kcal) Bài tập tự giải 0 Tại 50 C và áp suất 0,344 atm, độ phân ly của N2O4 thành NO2 là 63% Xác định KP và KC ĐS: Kp = 0,867 (atm); KC= 0,034 (mol/l) Ở 630C hằng số cân bằng KP của phản ứng: N2O4 2NO2 là 1,27 Xác định thành phần hỗn hợp cân bằng khi: a b Áp suất chung