Bài giảng hóa học đại cương 2

CHƯƠNG 14 DUNG DỊCH VÀ TÍNH CHẤT DUNG DỊCH Mục tiêu chương - Tìm hiểu loại nồng độ dung dịch - Các q trình hồ tan nước - Một số tính chất dung dịch: áp suất bão hịa, nhiệt độ sơi, nhiệt độ đơng đặc, áp suất thẩm thấu - Mô tả chất keo ứng dụng chúng hồ Nyos Camơrun 14.1 Các loại nồng độ - Nồng độ mol/l (CM): CM = n/V (M) (14.1) - Nồng độ molan (Cm): số mol chất tan 1000 gam dung môi Cm ký hiệu m a.1000 Cm = b.M (m) (14.2) Trong đó: a - số g chất tan; b – số g dung môi M khối lượng phân tử chất tan - Nồng độ phần mol (X): số mol chất chia cho số mol tất chất hệ nA XA = n A + n B + n C (14.3) - Nồng độ phần triệu: ppm - Nồng độ phần tỷ: ppb Bài tập: Dung dịch HCl 17% (d = 1,12 g/ml) Hãy tính CM, Cm, X dung dịch HCl 14.2 Q trình hịa tan a Q trình hịa tan chất rắn a.1 Các giai đoạn q trình hịa tan: - Giai đoạn thay đổi trạng thái tập hợp chất rắn: (∆H1) - Solvat hóa phân tử chất tan: (∆H2) Entanpi (nhiệt hịa tan) q trình: ∆H = ∆H1 + ∆H2 - ∆H > 0: q trình hịa tan thu nhiệt (NH4NO3) - ∆H < 0: q trình hịa tan tỏa nhiệt (NaOH) a.2 Độ hòa tan (S) Định nghĩa: nồng độ chất tan dung dịch bão hòa điều kiện xác định Đơn vị: mg/l ; g/l a.3 Dung dịch bão hòa bão hòa - Dung dịch chưa bão hòa - Dung dịch bão hòa: - Dung dịch bão hòa >: Dung dịch, lượng chất tan nhiều so với dung dịch bão hòa → Dung dịch bão hòa khơng bền Chất tan dung dịch kết tinh cân nồng độ chất tan thiết lập → Dung dịch bão hòa thường thu từ việc chuẩn bị dung dịch bão hịa nhiệt độ xác định Sau đó, dung dịch bão hòa làm lạnh từ từ Lượng chất tan dung dịch đó, lớn độ tan nhiệt độ tương ứng dung dịch Dung dịch dung dịch q bão hịa → Ứng dụng: túi nhiệt b Quá trình hịa tan chất lỏng Ví dụ: q trình I2 phân bố từ H2O vào CCl4 b.1 Hịa tan vơ hạn: Trường hợp dung dịch có tạo thành hợp chất hóa học b.2 Hịa tan hạn chế: Ví dụ ete – nước b.3 Chất lỏng khơng hịa tan vào Trường hợp hịa tan chất lỏng có chất hồn tồn khác Ví dụ: benzen nước c Q trình hịa tan chất khí c.1 Độ hịa tan chất khí Định luật Henry: Độ hịa tan chất khí chất lỏng tỉ lệ thuận với áp suất riêng phần khí Biểu thức: Si = kH.Pi Trong đó: Si độ hịa tan khí i (mol/l) Pi áp suất riêng phần khí i (mm Hg) kH số Henry (M/mmHg) Khí kH (M/ mmHg) -7 N2 8,42 × 10 O2 1,66 × 10-6 CO2 4,48 × 10-5 Ví dụ minh họa: Các đồ uống có ga 10 13 c.2 Phản ứng bậc hai c.2.1 Xét dạng phản ứng: 2A → sản phẩm dC / dt = - k.C → 1/CAo + k.t = 1/CA Trong ñó: CAo nồng ñộ ban ñầu (mol/l) chất A CA nồng ñộ (mol/l) chất A thời ñiểm t c.2.2 Xét dạng phản ứng: A + B → sản phẩm b( a − x ) k= ln t ( a − b) a(b − x) Trong đó: a b số mol ban đầu chất A chất B x: số mol chất ñã tham gia phản ứng thời ñiểm t Chương 15 14 Bài tập Chương 15 15 15.4 Ảnh hưởng nhiệt ñộ ñến tốc ñộ phản ứng a Qui tắc thực nghiệm VanHoff Nội dung: “Với ña số phản ứng hóa học, nhiệt độ tăng lên 10oC tốc độ phản ứng tăng lên từ đến lần” Biểu thức: kT+10 / kT =γ với γ từ ÷ Ví dụ: H2O2 + 2I- + 2H+ → I2 + 2H2O ToC 10 20 40 60 k 2,08 4,38 16,2 30,95 Giải thích: nhiệt ñộ tăng làm số va chạm phân tử chất tham gia phản ứng tăng lên, dẫn ñến tốc ñộ phản ứng tăng Chương 15 16 b Thuyết va chạm hoạt ñộng Areniuyt ðể xác ñịnh ảnh hưởng nhiệt ñộ ñến tốc ñộ phản ứng, Areniuyt ñưa thuyết va chạm hoạt ñộng gồm ba ñiều kiện cần phải có để phản ứng xảy ra: + Phải có va chạm phân tử chất phản ứng với + Phân tử chất phản ứng va chạm phải có mức lượng hiệu ñể phá vỡ liên kết + Các phân tử va chạm phải có định hướng thuận lợi cho xếp lại nguyên tử Chương 15 17 b.1 Biểu thức Areniuyt: k = Ae − E a / RT (15.5) Trong đó: k số tốc độ, R số khí A yếu tố tần suất (l/mol.s) A có liên quan tới số lượng tỉ lệ va chạm chất tham gia phản ứng A có giá trị xác định phản ứng khơng phụ thuộc vào nhiệt độ Ea: lượng hoạt hóa Ý nghĩa: tính tốn xác thay ñổi tốc ñộ phản ứng theo nhiệt độ Chương 15 18 b.2 Năng lượng hoạt hố b.2.1 Khái niệm Các phân tử cần phải có mức lượng tối thiểu ñể tham gia phản ứng, nhà hố học coi rào chắn lượng mà chất tham gia phải vượt qua ñể phản ứng xảy Năng lượng cần thiết ñể vượt qua rào chắn gọi lượng hoạt hoá Ea (E phântử > Ea) Chương 15 19 Chương 15 20 b.2.2 Ý nghĩa - Nếu lượng hoạt hố thấp lượng địi hỏi thấp, ñó phần lớn số phân tử hệ có ñủ lượng hoạt ñộng ñể tham gia phản ứng Trong trường hợp phản ứng diễn nhanh - Nếu lượng hoạt hố cao lượng địi hỏi cao, có phân tử hệ có đủ lượng hoạt động để tham gia phản ứng Trong trường hợp phản ứng diễn chậm Chương 15 21 Ví dụ: Phản ứng NO2 kết hợp với CO nhiệt độ phịng diễn chậm Tốc độ tăng lên cách đun nóng hệ Chương 15 22 15.5 Ảnh hưởng xúc tác ñến tốc ñộ phản ứng a Khái niệm: Xúc tác chất có khả làm thay đổi tốc ñộ phản ứng - Chất xúc tác làm tăng tốc độ phản ứng cịn gọi xúc tác dương (viết tắt xúc tác) - Chất xúc tác làm giảm tốc độ phản ứng cịn gọi xúc tác âm hay chất ức chế b ðặc ñiểm chất xúc tác - Lượng chất xúc tác sử dụng nhỏ lượng chất phản ứng nhiều lần Chương 15 23 - Chất xúc tác khơng thay đổi lượng thành phần tính chất hóa học sau phản ứng - Chất xúc tác có tính chọn lọc (chỉ có tác dụng với số phản ứng định) c Tác dụng chất xúc tác Tác dụng chủ yếu chất xúc tác làm giảm lượng hoạt hóa phản ứng, từ làm tăng tốc ñộ phản ứng Chương 15 24 Hình minh họa Chương 15 25 15.6 Cơ chế phản ứng Khái niệm: chế phản ứng giai ñoạn diễn phản ứng hóa học Ví dụ Phản ứng tổng: 2A + B  → Giai ñoạn 1: A+B K1 → Giai ñoạn 2: M+A K2 → Chương 15 X + Y gồm giai đoạn X + M phản ứng chậm, Ea lớn Y phản ứng nhanh, Ea nhỏ 26 Chương 15 27 Chương 15 ... oC/m 20 neugenol = 0,144 / 164 = 8,77 × 10-4 mol m eugenol 8, 77 × 10−4 mol = = 8, 77 × 10? ?2 (m) 0, 01kg ∆Ts = 2, 53 oC/m × 0,0877 m = 0 ,22 2oC Ts dd = Ts dm + ∆Ts = 80,1oC + 0 ,22 2oC = 82, 322 oC... + H2 v = k CCH3OCH3 - Phản ứng bậc H2 + I2 → HI v = k CH2 CI2 - Phản ứng bậc O2 + 2NO → NO2 Chương 15 v = k CO2 C2NO Bài tập: Cho phản ứng A + B = AB Ở thời ñiểm phản ứng t, nồng ñộ A B 0 ,2. .. phản ứng hóa học, nhiệt độ tăng lên 10oC tốc độ phản ứng tăng lên từ ñến lần” Biểu thức: kT+10 / kT =γ với γ từ ÷ Ví dụ: H2O2 + 2I- + 2H+ → I2 + 2H2O ToC 10 20 40 60 k 2, 08 4,38 16 ,2 30,95 Giải