CHƯƠNG 3 HẰNG SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA CÂN BẰNG HÓA HỌC TRONG NƯỚC

CHƯƠNG HẰNG SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA CÁC CÂN BẰNG HÓA HỌC ĐƠN GIẢN TRONG NƯỚC NỘI DUNG CHƯƠNG SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA HẰNG CÁC CÂN BẰNG HÓA HỌC ĐƠN GIẢN TRONG NƯỚC 3.1 Cân trao đổi điện tử 3.2 Cân trao đổi tiểu phân 3.3 Ứng dụng: Xét tính định lượng CBHH; Tính pH dung dịch acid; dung dịch base; dung dịch muối Chương 3.1 CÂN BẰNG TRAO ĐỔI ĐIỆN TỬ – Bán cân – Cân trao đổi điện tử: * HS cân – chiều phản ứng * Thế tương đương Chương BÁN CÂN BẰNG TRAO ĐỔI ĐIỆN TỬ BCB trao đổi điện tử: Ox + ne - ⇄ Kh Ox/Kh Khi diện nước với hoạt độ (Ox) (Kh), dung dịch E (PT Nernst): RT (Ox) E=E + ln nF ( Kh) R = 8,3144 J / mol 0K ; T = 298,16 0K ; F = 96.493 Cb/ mol; n = số điện tử trao đổi Chương BÁN CÂN BẰNG TRAO ĐỔI ĐIỆN TỬ Thay giá trị tương ứng vào PT Nerst chuyển từ ln sang log: 0,059 [Ox] E=E + lg n [ Kh] Eo : oxy hóa chuẩn cặp Ox/Kh, HS đặc trưng cho khả oxy hóa hay khử đôi oxy hóa/ khử liên hợp (ở 25oC, atm) Trong biểu thức tính E: (ar) = 1; pkhi = atm [H2O] = Chương CÂN BẰNG TRAO ĐỔI ĐIỆN TỬ HS CÂN BẰNG – DỰ ĐOÁN CHIỀU PHẢN ỨNG Trộn đôi Ox1/Kh1 (n1e ; Eo1) Ox2/Kh2 (n2e ; Eo2): Ox1/Kh1 Ox2/Kh2 n2Ox1 + n1Kh2 (1) (2) n1Ox2 + n2Kh1 Định luật tác dụng khối lượng: [Ox ] n1 [ Kh1 ] n K (1) = = n2 n1 K ( 2) [Ox1 ] [ Kh2 ] Chương CÂN BẰNG TRAO ĐỔI ĐIỆN TỬ HS CÂN BẰNG – DỰ ĐOÁN CHIỀU PHẢN ỨNG [Ox ] n1 [ Kh1 ] n K (1) = = [Ox1 ] n [ Kh2 ] n1 K (2) DD chứa lúc đôi Ox1/Kh1 Ox2/Kh2 TT cân có Ecb = E1 = E2 : ⇔ 0,059 [Ox2 ] 0,059 [Ox1 ] = E2 = E2 + lg E1 = E + lg n2 [ Kh2 ] n1 [ Kh1 ] Nhân vế với n1n2, chuyển vế thu gọn: n n (E 1o − E o2 ) = lg 0,059 [Ox ] n1 [Kh ] n [Kh ] n1 [Ox ] n K (1) =10 = lgK(1) n1n2 ( E1o −E 2o ) , 059 (n1n2: bội số chung nhỏ n1 n2) Chương CÂN BẰNG TRAO ĐỔI ĐIỆN TỬ HS CÂN BẰNG – DỰ ĐOÁN CHIỀU PHẢN ỨNG Nhận xét: K (1) = 10 n1n2 ( E1o − E2o ) , 059 1) Nếu E01 – E02 > : lgK(1) > ⇒ K(1) > : Phản ứng theo chiều (1) hay Ox1 có tính oxy hóa mạnh Ox2 ngược lại 2) E01−E02 >> ⇒ K(1) >> 1: trị số Eo lớn, khả oxy hóa dạng Ox mạnh, tính khử dạng khử yếu 3) Trộn đôi oxy hóa khử với nhau: đôi có Eo lớn dạng oxy hóa đôi oxy hóa dạng khử đôi lại Chương CÂN BẰNG TRAO ĐỔI ĐIỆN TỬ HS CÂN BẰNG – DỰ ĐOÁN CHIỀU PHẢN ỨNG Ví dụ Eo(Fe3+/Fe2+) = 0,77 V ; Eo(Sn4+/Sn2+) = 0,15 V Trộn đôi với nhau, phản ứng xảy theo Fe3+ + Sn2+ → Fe2+ + Sn4+ Tuy nhiên, dự đoán chiều phản ứng dựa vào Eo xác hệ phản ứng cấu tử khác tham gia vào phản ứng Khi có tham gia cấu tử khác, dự đoán sai K thay đổi Chương CÂN BẰNG TRAO ĐỔI ĐIỆN TỬ THẾ TƯƠNG ĐƯƠNG CỦA DUNG DịCH Thế tương đương Etđ: dd (cân bằng) điểm tương đương (thời điểm tác chất tác dụng vừa đủ với theo số đương lượng nhau) Dung dịch chứa đôi Ox1/ Kh1 Ox2/ Kh2 n2Ox1 + n1Kh2 (1) (2) Ox2 + n2Kh1 Tại điểm tương đương, số đương lượng tác chất số đương lượng sản phẩm nhau: n [Ox1 ] = n [Kh ] [Ox1 ] n [Ox ] n = vaø = ⇒ n [Kh ] = n [Ox ] [Kh ] n [Kh ] n Chương TÍNH pH CỦA DUNG DỊCH PT TÍNH pH CỦA DUNG DỊCH CHỨA ACID VÀ BASE LIÊN HỢP Dung dịch chứa acid yếu muối DD chứa acid yếu HA (nồng độ CA) base liên hợp A– (nồng độ CB) dạng muối NaA, ví dụ (CH3COOH + CH3COONa): [H+]3 +(CB+ kHA)[H+]2 – (CAkHA + kH2O ) [H+] – kHA kH2O = Chương TÍNH pH CỦA DUNG DỊCH PT TÍNH pH CỦA DUNG DỊCH CHỨA ACID VÀ BASE LIÊN HỢP Dung dịch chứa base yếu acid liên hợp với DD chứa base yếu A- (nồng độ CB) acid liên hợp HA (nồng độ CA), ví dụ (NH4OH + NH4Cl): OH–]3 + (CA + kA)[OH–] – (CB kA + kH2O ) [OH–] – kA kH2O = Chương TÍNH pH CỦA DUNG DỊCH MỘT SỐ CT TÍNH pH CỦA DD ĐƯỢC ĐƠN GIẢN HÓA pH dung dịch đơn acid HA Từ PT đầy đủ: [H+]3 + kHA [H+]2 –[kHACHA + kH2O] [H+] – kHA kH2O = Có thể hạ bậc thành PT đơn giản tương ứng với trường hợp: -HA acid mạnh -HA acid trung bình -HA acid yếu -HA acid yếu Chương TÍNH pH CỦA DUNG DỊCH MỘT SỐ CT TÍNH pH CỦA DD ĐƯỢC ĐƠN GIẢN HÓA pH dung dịch đơn acid HA [H+]3 + kHA [H+]2 –[kHACHA + kH2O] [H+] – kHA kH2O = Công thức đơn giản Acid mạnh pH = – lg CHA (kHAvà CHA lớn) Phạm vi áp dụng Điều kiện k Điều kiện nồng độ (M) k ≥ 10 – 10– ≤ CHA ≤ 10– 10– 4≤ k ≤10–2 10– ≤ CHA ≤ 10– Chương TÍNH pH CỦA DUNG DỊCH MỘT SỐ CT TÍNH pH CỦA DD ĐƯỢC ĐƠN GIẢN HÓA pH dung dịch đơn acid HA [H+]3 + kHA [H+]2 –[kHACHA + kH2O] [H+] – kHA kH2O = Công thức đơn giản Phạm vi áp dụng Điều kiện k acid yếu pH= ½ pkHA – ½ lg CHA 10– ≤ k ≤ 10 – (Nếu kHA không lớn 10– 10 ≤ k ≤10 – [H+]