NHIỆT ĐỘNG hóa học (hóa học) (chữ biến dạng do slide dùng font VNI times, tải về xem bình thường)

THERMOCHEMISTRY NHIỆT ĐỘNG HĨA HỌC I.KHÁI NIỆM 1.Nhiệt động hóa học - Nghiên cứu sự chuyển hóa hóa dạng lượng khác - Hiệu ứng nhiệt trình hóa học 2.Hệ nhiệt động - Điều kiện bền cuả hệ hóa học Là tập hợp hay nhiều chất điều kiện xác định p, t0, nồng độ Hệ + Mơi trường xung quanh = Vũ trụ  Hệ tập hợp vật thể xác định khơng gian phần cịn lại xung quanh gọi môi trường : VŨ TRỤ Phân loại hệ : HỆ HỞ HỆ KÍN Hệ kín trao đổi E HỆ CÔ LẬP Hệ cô lập không trao đổi chất E với Hệ dị thể đồng thể Hệ đoạn nhiệt: Q = Hệ đẳng nhiệt: T = Hệ đẳng áp : Hệ 3.Trạng thái - Một hệ tồn trạng thái khác P, Thô t0, ng số C, trạn V, g thái lượng … Trạng thái cân bằng: trạng thái tương ứng với hệ cân thông số trạng thái giống điểm hệ không thay đổi theo thời gian Hàm trạng thái  Hàm trạng thái : biến thiên giá trị hàm phụ thuộc vào trạng thái đầu cuối F = F(cuối) – F hệ (đầu) Là hàm thơng số trạng thái Hàm trạng thái phụ thuộc vào trạng thái hệ Các thơng số trạng thái hàm trạng thái biến số trạng thái Trong trình biến đổi trạng thái, biến thiên hàm trạng thái phụ thuộc vào trạng thái đầu cuối không phụ thuộc vào đường A B C Trạng thái chuẩn Chất phải tinh khiết trạng thái liên hợp bền Nếu chất rắn phải dạng đa hình bền Nếu chất khí phải khí lý tưởng Nếu chất dung dịch C = mol/lít Áp suất chuẩn 101,325 kPa (tương ứng atm) Nhiệt độ chuẩn nhiệt độ bất kỳ, thường 25oC = 298oK 4.Quá trình hệ hóa học P1 T1 C1 P2 Quá trình hệ hóa học V1 F1 = F(P1,T1,C1,V1) F2 = F(P2,Tsố ,V2) trình hay gặp: 2,C2quá Một - Đẳng áp: P = const  P=0 - Đẳng tích: V = const  V=0 T2 C2 V2 Tính chất Entropi °Đối với chất S tăng chuyển từ rắn sang lỏng sang chất khí S0nước đá = 41,31 j/mol S0nước lỏng = 63,31j/mol S0hơi nước = 185,6 j/mol °Nhiệt độ tăng entropi cao °Áp suất tăng entropi hệ giảm Vậy S phụ thuộc vào T, P, V Entropi Rắn Tính hỗn loạn Lỏn g Entropi Kh í Entropi mol chuẩn thức So298oK : entropi mol chất trạng thái chuẩn atm, 250C Đơn vị S0298oK : J/ (mol Độ ); cal/ (mol.độ); J.mol-1.K-1 Nguyên lý II Q: nhiệt lượng Q S  T T: nhiệt độ tuyệt đối Dấu “=“: trình thuận nghịch Dấu “>” : trình bất Trong thuận hệ cônghịch lập Q =  S ≥ Tính độ biến đổi S số trình a.Quá trình chuyển pha (T=const, P =const) Rắn  Q H cp S    Loûng T T T Lỏng  Hơi b.Quá trình đẳng nhiệt Rắn  Hôi (T =const) V2 nRT ln QT V1 V2 P1 ST   nRln nRln T T V1 P2 R = 8,314 J/mol.K = 1,987 cal/mol.K c.S phụ thuộc vào nhiệt độ (T thay đổi, P =T2const) dT SP  nCp T T1 T2 SP nCP ln T1 n: số mol chất d.Tính S phản ứng Cho phản ứng : aA cC + dD + ST ( pu )  ST ( sp )   o o o S 298  c S  d S pu 298( C ) 298( D ) bB S    a.S  T ( tc ) o 298( A ) o  b.S 298 (B)  Ví dụ C(gr) + CO2(k) S 298 1500 S 5.74 213.68 33.44 291.76 S 298 = 2CO(k) Tính: S 197.54 (J/mol.K) 298 , S1500 248.71 (J/mol.K) 298 298 298 2 S (CO)  [ S (C )  S (CO2 )] 2 197.54  [5.74  213.68] 175.66 J / K S1500  S1500 (CO )  [S1500 (C )  S1500 (CO2 )]  248.71  [33.44  291.76] 172.22 J / K Dựa vào bảng entropi tiêu chuẩn chất tính phản ứng: a 4HCl(k) + O2(k) = 2Cl2(k) + 2H2O(k) S0298(j/mol.độ) 186,7 b 233 188,7 NH4NO3(r) = N2O(k) + 2H2O(k) S0298(j/mol.độ) c 205,0 151,08 219,74 188,7 C6H6(k) + O2 (k) = 6CO2(k) + 3H2O(l) S0298(j/mol.độ) 69,91 269,2 205,0 213,63 III.THẾ ĐẲNG ÁP – CHIỀU XẢY RA CỦA CÁC QUÁ TRÌNH HÓA HỌC 1.Thế đẳng áp (năng lượng tự Gibbs) Quá trình tự xảy ra: H< , S >  Đưa đại lượng lượng tự Gibbs: G=H– G =  H – T.S T.S - đại lượng xác định trạng thái hệ -Là hàm trạng thái G = G2 – G1 -Phụ thuộc vào áp suất nhiệt độ 2.Thế đẳng áp tiêu chuẩn Go298 o (G ) đẳng áp điều kiện Là chuẩn: -T =298 K ; -C = 1mol/l áp suất riêng phần P =1atm, Đơn vị Go: KJ/mol ; Kcal/mol - chất rắn, lỏng trạng Thế đẳng áp thành thái bền, khítạo lí tưởng o tiêu chuẩn G 298(tt)thành mol chất từ Là G pư tạo đơn chất tự bền vững áp o suất atm, o nhiệt độ 298 K G = 298 đơn chất 3.Tính G phản ứng hóa học o 298 pư G o 298 ( TT ) cuối  ni G  o 298 ( TT ) đầu  n G i Ví dụ : aA + bB = cC + dD G = [cGottC + dGottD]  [aGottA + bGottB] GoT = HoT – T SoT Gaàn sử dụng Ho298 So298 để tính: GoT = Ho298 – T So298 Ví dụ: Tính G 298 1000K phản ứng H2O(k C(gr + ) ) Ho298tt (kj/mol) So298 (J/mol.độ) o Tính G G 298tt 298K (kj/mol) o 5,7 241,8 = CO(k) 110,5 + H2(k) 188,7 197,9 130,6 o o o G-298  298- 298.S298 228,6 o o137,3 o G 298pu = 91,3 kJ/mol G298 G298CO  G298ttH O Tính G ôû 1000K Go1000pu = -2,8 kJ/mol o o G1000 298 o 1000.S298 4.Dự đoán chiều phản ứng hóa học G <  phản ứng xảy theo chiều thuận G >  phản ứng không xảy (xảy theo chiều nghịch) G phản = ứng  :phản ứng NH (k) + HCl(k)cân = NH Cl(r) Cho 298 phản ứng a.Tính H0298, S0298,,G b Tính G0298,tt NH4CI(r) c Từ kết thu rút kết luận ? NH3 (k) H0298,tt(kj/mol) -46,11 S0298(j/mol.độ)192,34 HCl (k) NH4Cl(r) -92,31 -314,43 186,8 94,60 Bảng dự đoán chiều phản ứng hóa học H S T G Dự đoán - - + Phản ứng xảy thấp Phản ứng xảy T thấp cao + Phản ứng không xảy T cao T + phải + Lưu ý: T cao nghóa Phản Lưu ý: Dựa vào G0298 để dự đoán chiều: G0298 //////////////////////////// ///// + 10kcal 10kcal Xảy Có Không bất thể xảy kì t, p xảy t, p tùy theo t , p 2.Cho phản ứng : H2 (k) + CO2(k) H2O (k)+ CO(k) H0298,tt (Kj/mol) -393,51 -241,82 110,52 S0298,tt (J/mol.độ) 130,57 213,63 188,72 197,56 a Tính H, S, G phản ứng điều kiện chuẩn Cho biết chiều phản ứng xảy 250C? Xác định ứng nhiệt độ phản ứng xảy theo 3.b.Cho phản C2Hđể (k)+ H2O (l) CH3COOH chiều ngược lại? (l) +H2 (k) c Tính G phản ứng 7270C H0298,s (Kj/mol) 226,9 286 -487,4 S0298,s (J/mol.độ) 207 70 160 130,7 a.Tính H, U, S, G phản ứng điều kiện chuẩn b Phản ứng thu nhiệt hay tỏa nhiệt? Phản ứng xảy theo chiều nào? c.Tính nhiệt độ để phản ứng bắt đầu xảy theo chiều tạo C 2H2? ...I.KHÁI NIỆM 1 .Nhiệt động hóa học - Nghiên cứu sự chuyển hóa hóa dạng lượng khác - Hiệu ứng nhiệt trình hóa học 2.Hệ nhiệt động - Điều kiện bền cuả hệ hóa học Là tập hợp hay nhiều... lạicủa áp suất) Hiệu ứng nhiệt trình hóa học lượng nhiệt hệ thu vào hay tỏa thực trình Đơn vị lượng cal = 4,18 J Kcal = 1000 cal ? ?Nhiệt (Q) thước đo sự chuyển động nhiệt hỗn loạn tiểu phân Công...  (do chưa tạo thành oxit cao nhất) Phương trình nhiệt hóa học: -Là phương trình phản ứng hóa học có ghi rõ trạng thái chất - rắn, lỏng, khí, dung dịch… - kèm điều kiện phản ứng hiệu ứng nhiệt