bai giang can bang hoa hoc

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[r]

CÂN BẰNG HOÁ HỌC

CÂN BẰNG HOÁ HỌC

CHƯƠNG 8

CHƯƠNG 8

CÂN BẰNG HOÁ HỌC

CÂN BẰNG HOÁ HỌC

CHƯƠNG 8

CHƯƠNG 8

Copyright © 1999 by Harcourt Brace & Company All rights reserved

• Phản ứng thuận nghịch (phản ứng khơng hồn tồn): ⇌ Ở đk, pư xảy đồng thời theo hai chiều ngược

Ví dụ - H2 (k) + I2 (k) ⇌ 2HI (k)

•Phản ứng chiều (phản ứng hoàn toàn): = hay 

Phản ứng đồng thể - pư thể tích pha

HCl(dd) + NaOH(dd) = NaCl (dd) + H2O(l)

Phản ứng dị thể - pư diễn bề mặt phân chia pha Zn (r) + 2HCl (dd) = ZnCl2(dd) + H2(k)

Phản ứng đơn giản - pư diễn qua giai đoạn (1 tác dụng bản) Ví dụ: H2(k) + I2(k) = 2HI (k)

Phản ứng phức tạp – pư diễn qua nhiều giai đoạn ( nhiều tác dụng bản)

Phân tử số - là số tiểu phân chất phản ứng tương tác gây nên biến đổi hoá học tác dụng bản.(nguyên dương,  3)

Định luật tác dụng khối lượng (M.Guldberg P Waage )

Ở nhiệt độ không đổi, pư đồng thể, đơn giản:

aA + bB = cC + dD

Tốc độ phản ứng : v = k.CaA.CbB Đối với pư đơn giản

PTS=1 → pư đơn phân tử I2 (k) = 2I(k)

PTS=2 → pư lưỡng phân tử H2(k) + I2(k) = 2HI (k)

Cân hóa học

b B a

A t

t k C C

v 

d D c

C n

n k C C

v 

vt = vn



0 v

vt vn

Phản ứng hệ khí lý tưởng (pư đơn giản ):

aA (k) + bB(k) ⇌ cC(k) + dD(k)

 = C0A C0B (mol/l )

  CA  Cb  Cc  CD 

vt = vn (CA)cb=const (CB)cb=const (Cc)cb=const (CD)cb =const

G=0 (PA)cb=const (PB)cb=const (PC)cb=const (PD)cb =const

Nhận xét trạng thái cân hoá học

•Trạng thái cbhh trạng thái cân động •Trạng thái cân ứng với Gpư= (A’=0)

• Dấu hiệu trạng thái cân hố học:

Tính bất biến theo thời gian  Tính linh động

Examples of

Examples of

Chemical

Chemical

Equilibria

Equilibria

Sự tạo thành thạch nhũ

Sự tạo thành thạch nhũ

CaCOCaCO33(r) + H(r) + H22O(l) + COO(l) + CO22(k)(k)

Ca

Hằng số cân bằng cho phản ứng đồng thể

aA(k) + bB(k) c⇌ C(k) + dD(k) (pư đơn giản )

Khi trạng thái đạt cân bằng: vt =

• K – số nhiệt độ xác định: số cân

       d cb

D cb c C n cb b B cb a A

t. C . C k . C . C

k 

 b cb

B a A d D c C n t C C C C C k k

K  

      

        

c d a b

cb b B a A d D c C cb b B a A d D c C cb b B a A d D c C p RT C C C C RT C RT C RT C RT C p p p p

K   

 



  n C

p K RT

K 



Xác định K

Xác định K

Xác định K

Xác định K

2 NOCl(K) 2 NOCl(K) 2 NO(k) + Cl2 NO(k) + Cl22(k)(k)

[NOCl][NOCl] [NO] [Cl[NO] [Cl22]]

Ban đầu

Ban đầu 2.002.00 00 00 Phản ứng

Phản ứng +0.33 +0.33 Cân bằng

Cân bằng

K [NO]

2[Cl 2] [NOCl]2

K [NO]

2[Cl 2]

[NOCl]2

K [NO]

2[Cl 2]

[NOCl]2 =

(0.66)2(0.33)

(1.34)2 = 0.080

K [NO]

2[Cl 2]

[NOCl]2 =

(0.66)2(0.33)

(1.34)2 = 0.080

0.66 +0.660.66 +0.66

1.34

Hằng số cân bằng cho phản ứng đồng thể

(Dung dịch lỏng , loãng)

aA(dd) + bB(dd) c⇌ C(dd) + dD(dd)

 b cb

B a

A

d D c

C C

C C

C C

Phản ứng dị pha

CaCO3(r) ⇌ CaO(r) + CO2(k)

RT K

K P  c

 cb

CaCO CO CaO

p

3

p

p p

K   CO cb

CaO CaCO p

p 2

3 p

p p K

K   

 CO cb

c C 2

K 

Mg(OH)2(r) ⇌ Mg2+(dd) + 2OH-(dd)

K = [Mg2+]

cb [OH-]2cb = T Mg(OH)2 - Tích số tan

CH3COOH(dd) + H2O CH⇌ 3COO- (dd) + H3O+

  

CH COOH

COO CH O H K 3 a  

 Hằng số điện ly axit

NH4OH (dd) = NH4+ (dd) + OH-(dd)

  

 NH OH

OH NH K 4 b  

 Hằng số điện ly baze

CH3COO- (dd) + 2H

2O CH⇌ 3COOH (dd) + OH- (dd)

        COO CH OH COOH CH K 3

t Hằng số thuỷ phân

NHẬN XÉT Kp Kc

 Là số nhiệt độ định, phụ thuộc vào

bản chất pư nhiệt độ, không phụ thuộc vào nồng độ áp suất riêng phần chất pư

Phụ thuộc vào cách thiết lập hệ số ptpư. Hằng số cân Kp ,Kc khơng có thứ ngun

Hằng số cân không phụ thuộc vào chất xúc tác

Hằng số cân có giá trị lớn hiệu suất pư

Viết biểu thức số cân bằng

Viết biểu thức số cân bằng

Viết biểu thức số cân bằng

Viết biểu thức số cân bằng

S(r) + O

S(r) + O22(k) (k) SOSO22(k)(k)

K  [SO2 ]

[O2 ]

K  [SO2 ]

NH

NH33(dd) + H(dd) + H22O(l) NHO(l) NH44++(dd) + OH(dd) + OH (dd)(dd)

K  [NH4

+ ][OH- ]

[NH3 ]

K  [NH4

+ ][OH- ]

S(r) + O

S(r) + O22(k) SO(k) SO22(k)(k) KK11 = [SO = [SO22] / [O] / [O22]] SO

SO22(k) +1/2 O(k) +1/2 O22(k) (k) SOSO33(k)(k)KK22 = [SO = [SO33] / [SO] / [SO22][O][O22]]1/21/2

S(r) + 3/2 O

S(r) + 3/2 O22(k) (k) SOSO33(k) (k) K = ????K = ????

Knet  [SO3]

[O2 ]3/2 = K1 • K2

Knet  [SO3]

Thay đổi hệ số tỉ lượng

Thay đổi hệ số tỉ lượng

Thay đổi hệ số tỉ lượng Thay đổi hệ số tỉ lượng

S(r) + 3/2 O

S(r) + 3/2 O22(k) (k) SO SO33(k)(k)

S(r) + O2 S(r) + O22(k) (k) SO2 SO33(k)(k)

Knew  [SO3]

2

[O2]3

Knew  [SO3]

2 [O2]3 K  [SO3]

[O2]3/2

K  [SO3]

[O2]3/2

Knew  [SO3]

2

[O2]3 = (Kold)

2 Knew  [SO3]

2

Đổi chiều phản ứng

Đổi chiều phản ứng

Đổi chiều phản ứng

Đổi chiều phản ứng

S(r) + O

S(r) + O22(k) (k) SO SO22(k)(k)

SOSO22(k) (k) S(r) + O S(r) + O22(k)(k)

K  [SO2]

[O2]

K  [SO2]

[O2]

Knew  [O2]

[SO2]

Knew  [O2]

[SO2]

Quan hệ số cân G

PHẢN ỨNG ĐỒNG THỂ

Khí lý tưởng

aA + bB ⇌ cC + dD

c c P P P T b B a A d D c C T T K Q ln RT K Q ln RT Q ln RT G p p p p ln RT G

G     

         

Khi phản ứng đạt trạng thái cân bằng: GT =

p cb b B a A d D c C

T RT K

p p

p p RT

G0 ln ln

             Dungdịch lỏng,loãng c c c T b B a A d D c C T T K Q ln RT Q ln RT G C C C C ln RT G

G    

         

Khi phản ứng đạt trạng thái cân bằng: GT =

C cb b B a A d D c C

T RT K

C C

C C RT

G0 ln ln

            

Quan hệ số cân G

Phản ứng dị pha : aA + bB c⇌ C + dD

K Q ln RT Q ln RT G

GT  0T  

              

 a b

d c B A D C

Q    

   a b cb

d c cb B A D C Q K        

Chất khí [] → P (atm)

Dung dịch loãng [] → C (mol/l)

K Q ln RT GT 



• Nếu Q < K → G < → phản ứng xảy theo chiều thuận

• Nếu Q > K → G > → phản ứng xảy theo chiều nghịch

• Nếu Q = K → G = → hệ đạt trạng thái cân

Ví dụ : Tính số cân phản ứng: NO2(k) ↔ N2O4(k)

ở 298K biết Giải:

K J và

kJ

H pu 58,040 S0 176,6 /

298pu

298   

 -5412.3J 176,6 298 58040 -        

G2980 H2980 T S2980

185 , 298 314 , , 5412 ln       RT G

Kp 22 8,9

Quan hệ K

p với nhiệt độ nhiệt phản ứng

o o

o H T S

G   



p o RT K

G  ln

            1

2 1

Ví dụ

NO(k) + ½ O2(k) ⇌ NO2(k) Tính Kp 3250C?

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

02 14 325  K 64 ln K325 

437 , 11 598 298 314 , 56484 10 ,

ln 598 6   

Nguyên lý chuyển dịch cân bằng 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

bằng dịch chuyển theo chiều có tác dụng chống lại sự thay đổi đó.

N2(k) + 3H2(k) ⇌ 2NH3(k) ; H<0

[N2] ↑

[NH3] ↓

cân chuyển dịch theo chiều thuận cân chuyển dịch theo chiều thuận

Chuyển dịch cân bằng

Chuyển dịch cân bằng

Chuyển dịch cân bằng

Chuyển dịch cân bằng

Co(HCo(H22O)O)66 2+2+ + 4Cl+ 4Cl ⇌ CoClCoCl

4

42-2- + H+ H22O O HHpư pư >0>0

Làm lạnh