tiểu luận môn học hóa đại cương cân bằng hóa học

CÂN BẰNG HÓA HỌC: Là trạng thái của một phản ứng thuận nghịch khi tốc độ của phản ứng thuận bằng tốc độ của phản ứng nghịch.Khi hệ ở trang thái cân bằng luôn có mặt các chất phản ứng và

CÂN BẰNG HÓA HỌC

VÀ NHỮNG VẤN ĐỀ LIÊN QUAN

Thực hiện:

HUỲNH HỮU NHÂN

LÊ THỊ HUYỀN TRANG NGUYỄN THỊ CHÍ THANH NGUYỄN VĂN TÂM

VÕ DUY TƯỜNG

Xét theo chiều phản ứng, có mấy loại phản

Xét phản ứng: H2 (k) + I2 (k) ⇌ 2HI (k)

Phản ứng thuận nghich

Đến một lúc nào đó thì Vt = Vn khi đó nồng độ các chất

CÂN BẰNG HÓA HỌC: Là trạng thái của một phản ứng thuận nghịch khi tốc độ của phản ứng thuận bằng tốc độ của phản ứng nghịch.

Khi hệ ở trang thái cân bằng luôn có mặt các chất phản ứng và sản phẩm.

Cân bằng hóa học là gì?

Đặc điểm:

• Trong hệ tồn tại chất phản ứng và sản phẩm

• Là cân bằng động

• Trạng thái cân bằng ứng với Gpư= 0 (A’=0)

Dấu hiệu của trạng thái cân bằng hoá học:

1 Tính bất biến theo thời gian

2 Tính linh động

3 Tính hai chiều

Vs

Vt = Vs

t0

V

Sự biến thiên tốc độ phản ứng thuận và phản ứng

nghịch theo thời gian

Hằng số cân bằng

Xét hệ cân bằng đồng đẳng:

N2O4(k) 2NO⇌   2NO 2(k) ở 250C

K =[NO 2 ] 2 /[N 2 O 4 ] = 4,63.10 −3 ở 25 o C

Hằng số cân bằng Kc được gọi là hằng số cân bằng

của phản ứng liên hệ đến nồng độ (mol/l) Kc chỉ phụ thuộc nhiệt độ và bản chất của phản ứng, mà không phụ

thuộc vào nồng độ các chất trong phản ứng

Hằng số cân bằng Kp: liên hệ đến áp suất riêng phần của hóa chất ở thể khí lúc cân bằng

xét phản ứng: mA(k) + nB(k) ⇌ pC(k) + qD(k)

Kp chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ

Lưu ý: P thường tính ra atm,V thường tính ra lít nên:

0 0 1.22, 4

0.082 / 273,15

Tại một thời điểm xác định, khi một phản ứng xác định đạt tới trạng thái cân bằng thì Kp là một giá tri không xác định đổi => Định luật tác dụng khối lượng (định luật Guldberg

- Hằng số cân bằng K càng lớn, phản ứng càng thiên về chiều thuận, hằng số cân bằng K càng nhỏ phản ứng càng thiên về chiều nghịch

Chú ý

- Tùy theo hệ số của phản ứng mà hằng số cân bằng của cùng một phản ứng có thể khác nhau

Hằng số cân bằng K cho thấy tích nồng độ các sản phẩm phản

ứng lớn hơn hay bé hơn tích nồng độ các chất phản ứng bao nhiêu lần

Ý nghĩa của hằng số cân bằng K:

Giá trị của hằng số cân bằng có ý nghĩa rất lớn, vì nó cho biết lượng các chất phản ứng còn lại và lượng các sản phẩm được tạo thành ở vị trí cân bằng, do đó biết hiệu suất của phản ứng

Hằng số cân bằng K của một phản ứng không luôn luôn là hằng

số vì hằng số cân bằng phụ thuộc vào nhiệt độ Tại một nhiệt độ xác định, mỗi cân bằng hóa học có một hằng số cân bằng nhất định

Bài 1: viết biểu thức hằng số cân bằng

2 2

Ta có 2

2

2 2

1

CO Cl p

1

2 2

Bài 2: HI đun nóng phân hủy thành H2 và I2.tại một nhiệt

độ xách định có K=1/64 hỏi có bao nhiêu phần trăm HI

bị phân hủy ở nhiệt độ này

Giải 2HI (k) H⇌   2NO 2 (k) + I2 (k)

x

a x    

p p

Biểu thức trên chỉ sử dụng chính xác đối với Kp,còn Kc chỉ

đúng khi v =0 hoặc phản ứng trong dung dịch

G là biến đổi năng lượng tự do ở điều kiện chuẩn thức (áp suất

P = 1 atm, nhiệt độ T xác định)

G phụ thuộc vào nhiệt độ T

Hệ thức trên cho biết có thể tính được hằng số cân bằng dựa vào các đại lượng nhiệt động học của hóa chất

Nếu Go <0 => Kp>1 và Kp càng tăng nếu G càng âm

Do đó, với những phản ứng cân bằng tương ứng với G rất âm

có khuynh hướng xảy ra gần trọn vẹn, ở mức cân bằng, nồng độ sản phẩm rất lớn

Nếu Go>0=> Kp<1 và Kp càng nhỏ nếu G càng dương

Vậy những phản ứng cân bằng ứng với G càng dương thì càng

Ví dụ: Xét phản ứng: 2CO2 (k) +H2(k) 2CO (k) + H⇌   2NO 2O (k) , xảy ra ở T=298 k, P= 1 atm (đkc),

Ví dụ 2: Tính hằng số cân bằng Kp của phản ứng:

2 NO2(k) ↔ N2O4(k)

ở 298K khi biết  H2980 pu   58 , 040 kJ và  S0298pu   176 , 6 J / K

-5412.3J 176,6

298 58040

2 298

314 ,

8

3 ,

5412 ln

8

2

4 2



p

p K

Giải

Tóm lại

Quan hệ của Kp với nhiệt độ và nhiệt phản ứng

o o

0

1

2 1 1ln

T T

R

H K

ln

R

S RT

H K

ln

R

S RT

H K

ví dụ 3NO(k) + ½ O2(k) NO⇌   2NO 2(k) Tính Kp ở 3250C?

Biết: H0 = -56,484kJ và Kp = 1,3.106 ở 250C

1

1 ln

598 298

R

H K

K

437 ,

11 598

1 298

1 314

, 8

56484 10

3 , 1

14

598 

K

64 2

ln K598 

Sự chuyển dịch cân bằng: là sự chuyển từ một trạng thái cân

bằng khác dưới ảnh hưởng tác động của các yếu tố bên ngoài lên hệ

Ảnh hưởng của nồng độ:

Xét phản ứng aA + bB ⇌ cC + dD

Khi hệ cân bằng ta có

(t là hằng số)

Nếu hệ đang ở trạng thái cân bằng mà ta thay đổi nồng độ

của một trong các chất thì cân bằng sẽ dịch theo chiều của

phản ứng nào có tác dụng chống lại sự thay đổi đó.

Ảnh hưởng của áp suất (hệ có chất khi và v khác 0 )

Xét phản ứng mA(k) + nB(k) ⇌ pC(k) + qD(k)

Ta có

( ) ( ) ( ) ( )

P P

K K RT  const v p q m n



khi v > 0 nếu P tăng cân bằng chuyển dịch về phía trái, nếu

P giảm cân bằng chuyển dịch về phía phải, làm tăng thêm lượng sản phẩm

khi v < 0 ngược lại

N2(k) + 3H2(k) 2NH⇌   2NO 3(k)

COCl2(k) CO(k) + Cl⇌   2NO 2 (k)

C(r) + O2 (k) CO⇌   2NO 2 (k)

Ví dụ:

v= 2 -3 -1 = -2 <0, P tăng cân bằng dịch chuyển theo

chiều phải, P giảm cân bằng dich chuyển theo chiều trái

v= 1 +1 -1 = 1 >0, P tăng cân bằng dịch chuyển theo

chiều trái, P giảm cân bằng dich chuyển theo chiều phải

v= 1 -1 =0 áp suất không ảnh hưởng đến cân bằng

phản ứng

Ảnh hưởng của nhiệt độ

Phản ứng tỏa nhiệt H<0:

nếu T tăng thì K giảm,

hay cân bằng chuyển dịch

về phía nghịch (tạo chất

đầu)

nhằm làm giảm nhiệt độ

Phản ứng thu nhiệt H>0: nếu T tăng thì K tăng

=> cân bằng chuyển dịch

về phía thuận

Ví dụ: N2O4 (k) ⇌ 2NO2(k), H=58kJ

(không màu) (nâu đỏ)

H=58kJ>0 là nhiệt độ của phản ứng thuận, phản ứng thu nhiệt Khi T tăng cân bằng sẽ dịch chuyển theo chiều thuận(màu khí nâu

đỏ đậm lên) Khi nhiệt độ giảm cân bằng sẽ dịch chuyển theo

chiều nghịch(màu khí nhạt xuống)

Chất xúc tác làm tăng tốc phản ứng không làm chuyển

Phát biểu: Một hệ đang ở trạng thái cân bằng mà ta thay đổi một trong các

thông số trạng thái của hệ (nồng độ, nhiệt độ, áp suất) thì cân bằng sẽ dịch chuyển theo chiều có tác dụng

chống lại sự thay đổi đó.

Nguyên lý chuyển dịch cân bằng Le Chatelier

cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận

cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận

cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận

cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận