tiểu luận môn học hóa đại cương cân bằng hóa học

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 theo chiều phản CóXét loai ứng, có loại phản ứng hóa học? Phản ứng chiều Xảy theo chiều, chất phản ứng biến đổi thành sản phẩm không xảy theo chiều ngược lại Vd: 2H2 + O2 →2H2O Phản ứng thuận nghịch Xảy theo hai chiều ngược nhau, chất phản ứng biến đổi thành sản phẩm sản phẩm biến đổi thành chất phản ứng Vd: H2(k) + I2(k) ⇌ HI(k) Phản ứng thuận nghich Xét phản ứng: H2 (k) + I2 (k) ⇌ 2HI (k) Đến lúc Vt = Vn nồng độ chất phản ứng thuận nghich giữ nguyên → Phản ứng đạt tới trạng thái cân (cân hóa học) CÂN BẰNG HÓA HỌC: Là trạng thái phản ứng bằngbằng hóa tốc độ thuận nghịch tốc độ phản Cân ứng thuận học gì? phản ứng nghịch Khi hệ trang thái cân có mặt chất phản ứng sản phẩm Đặc điểm: • Trong hệ tồn chất phản ứng sản phẩm • Là cân động • Trạng thái cân ứng với ∆Gpư= (A’=0) Dấu hiệu trạng thái cân hoá học: Tính bất biến theo thời gian Tính linh động Tính hai chiều Sự biến thiên tốc độ phản ứng thuận phản ứng nghịch theo thời gian V Vt Vt = Vs Vs t Hằng số cân Xét hệ cân đồng đẳng: N2O4(k) ⇌ 2NO2(k) 250C K =[NO2]2/[N2O4] = 4,63.10−3 25oC Tổng quát Xét phản ứng hệ khí lí tưởng: aA + bB ⇌ cC + dD V = k [A]a[B]b t t V = k [C]c[D]d s s => V = V t s => k [A]a[B]b = k [C]c[D]d t s Kt [ A] [ B ] = c d Ks [ C ] [ D ] a b Hằng số cân Kc gọi số cân phản ứng liên hệ đến nồng độ (mol/l) Kc phụ thuộc nhiệt độ chất phản ứng, mà không phụ thuộc vào nồng độ chất phản ứng Kt [ C ] [ D ] Kc = = a b K s [ A] [ B ] c d Thí dụ: NOCl(k) ⇌ NO(k) + Cl2(k) NO ] [Cl2 ] [ K= [ NOCl ] Hằng số cân Kp: liên hệ đến áp suất riêng phần hóa chất thể khí lúc cân xét phản ứng: mA(k) + nB(k) ⇌ pC(k) + qD(k) ( PC ) p ( PD ) q Đặt Kp = ( PA ) m ( PB ) n (PC, PD, PA, PB áp suất riêng phần C, D, B, A lúc cân bằng) ⇒ K c = K p ( RT ) ( m + n ) −( p + q ) ⇒ K p = K c ( RT ) ( p + q ) −( m + n ) Đặt ∆v = ( p + q ) − (m + n) ⇒ K p = K c ( RT ) ∆v ∆v :tổng hệ số mol khí sản phẩm – tổng hệ số mol khí tác chất Kp phụ thuộc vào nhiệt độ Lưu ý: P thường tính atm,V thường tính lít nên: PV 1.22, 0 R= − = 0.082 L.atm / mol.K T0 273,15 10 Bài 2: HI đun nóng phân hủy thành H2 I2.tại nhiệt độ xách định có K=1/64 hỏi có phần trăm HI bị phân hủy nhiệt độ Giải 2HI (k) ⇌ H2 (k) + I2 (k) ban đầu 2a 0 Phản ứng 2x x x x x Cân Ta có 2(a-x) x2 [ 2(a − x)] = ⇒ x = 0.2a 64 Lúc đầu nồng độ HI 2a (mol/lít) Khi đạt trạng thái cân có 2X = 0.4a mol phân hủy Vậy HI bị phân hủy 20% 17 Hằng số cân k đẳng áp ∆G Liên hệ K ∆G ∆G = ∆H − T ∆S = − RT ln K p = − RT 0 lg K p lg e = −2.303RT lg K p Biểu thức sử dụng xác K p,còn Kc ∆v =0 phản ứng dung dịch 0 ∆ H ∆ S ⇒ RT ln K = −∆H − T ∆S ⇒ ln K = − + RT R K1 ∆H ∆H ∆H  1  ⇒ ln K1 − ln K = + ⇒ lg =−  − ÷ RT1 RT2 K2 4.576  T2 T1  18 Từ ta có ∆G ln K p = − RT ∆G biến đổi lượng tự điều kiện chuẩn thức (áp suất P = atm, nhiệt độ T xác định) ∆G phụ thuộc vào nhiệt độ T Hệ thức cho biết tính số cân dựa vào đại lượng nhiệt động học hóa chất Theo trên: Nếu ∆Go Kp>1 Kp tăng ∆G âm Do đó, với phản ứng cân tương ứng với ∆G âm có khuynh hướng xảy gần trọn vẹn, mức cân bằng, nồng độ sản phẩm lớn Nếu ∆Go>0=> Kp P tăng cân chuyển dịch phía trái, P giảm cân chuyển dịch phía phải, làm tăng thêm lượng sản phẩm ∆v < ngược lại 25 Ví dụ: N2(k) + 3H2(k) ⇌ 2NH3(k) ∆v= -3 -1 = -2 0, P tăng cân dịch chuyển theo chiều trái, P giảm cân dich chuyển theo chiều phải C(r) + O2 (k) ⇌ CO2 (k) ∆v= -1 =0 áp suất không ảnh hưởng đến cân phản ứng 26 Ảnh hưởng nhiệt độ ∆G = ∆H − T ∆S = − RT ln K p Phản ứng tỏa nhiệt ∆H0: T tăng K giảm, T tăng K tăng hay cân chuyển dịch phía nghịch (tạo chất đầu) => cân chuyển dịch phía thuận nhằm làm giảm nhiệt độ ∆H=0 Kp không phụ thuộc vào nhiệt độ, nhiệt độ không ảnh hưởng đến chuyển dịch cân 27 Ví dụ: N2O4 (k) ⇌ 2NO2(k), ∆H=58kJ (không màu) (nâu đỏ) ∆H=58kJ>0 nhiệt độ phản ứng thuận, phản ứng thu nhiệt Khi T tăng cân dịch chuyển theo chiều thuận(màu khí nâu đỏ đậm lên) Khi nhiệt độ giảm cân dịch chuyển theo chiều nghịch(màu khí nhạt xuống) Chất xúc tác làm tăng tốc phản ứng không làm chuyển dịch cân 28 Nguyên lý chuyển dịch cân Le Chatelier Phát biểu: Một hệ trạng thái cân mà ta thay đổi thông số trạng thái hệ (nồng độ, nhiệt độ, áp suất) cân dịch chuyển theo chiều có tác dụng chống lại thay đổi 29 Ví dụ: N2(k) + 3H2(k) ⇌ 2NH3(k) ; ∆H[...]... 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 13 Bài 1: viết biểu thức hằng số cân bằng a) N2(k) + 3H2(k) ⇌ 2NH3(k) PNH NH 3 ] [ Kc = ;Kp = 3 3 P P... số cân bằng dựa vào các đại lượng nhiệt động học của hóa chất Theo trên: Nếu ∆Go 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 cân bằng chuyển dịch về phía thuận nhằm làm giảm nhiệt độ ∆H=0 Kp không phụ thuộc vào nhiệt độ, nhiệt độ không ảnh hưởng đến chuyển dịch cân bằng 27 Ví dụ:... áp suất) thì cân bằng sẽ dịch chuyển theo chiều có tác dụng chống lại sự thay đổi đó 29 Ví dụ: N2(k) + 3H2(k) ⇌ 2NH3(k) ; ∆H Định luật tác dụng khối lượng (định luật Guldberg – Waage) Ta có c d P P 0 ∆G = ∆G + RT ln Ca Db PA PB Khi phản ứng đạt tới trạng thái cân bằng ∆G = 0 c d C D a b A B PP ∆G = − RT ln = − RT ln K p P P 0 => =>  PCc PDd  ∆G = RT  − ln K p + ln a b ÷ PA PB   (gọi là pt đẳng nhiệt Van’t Hoff) 11 Chú ý - Hằng số cân bằng K càng lớn,... 2CO (k) + O2 (k) 2 2 Kc CO2 ] [ = ; KP [ O2 ] = PCO2 PO2 d) C(r) + O2 (k) ⇌ CO2 (k) 14 Bài 2 Cho cân bằng: COCl2(k) ⇌ CO(k) + Cl2(k) ở 550oC, P=1 atm có độ phân hủy của COCl2 là = 77% Tính Kp, Kc? Giải: COCl2(k) ⇌ CO(k) + Cl2(k) Ban đầu 1 0 0 Phản ứng x x x Cân bằng 1-x x x Tổng số mol ở trạng thái cân bằng là: 1+x pCO = pCl2 x 1− x =P ; pCOCl2 = P 1+ x 1+ x 15 Ta có Kp = pCO pCl2 pCOCl2 2 x = P× 2