hóa đại cương - phần 2

Hóa đại cương Page 221 of 251 d) Khơng chuyển dịch; Không chuyển dịch e) Chiều thuận; Chiều thuận 4.23 – Phản ứng thuận nghịch Gồm hai phản ứng thành phần: Phản ứng thuận phản ứng nghịch A+B C+D Khi tốc ñộ phản ứng thuận tốc ñộ phản ứng nghịch v1 = người ta nói phản ứng ñạt tới trạng thái cân Ở trạng thái cân nồng độ chất khơng thay đổi hay =0 – Phản ứng nối tiếp Phản ứng diễn theo giai ñoạn nối tiếp A B C Khi tốc ñộ tạo B tốc ñộ phân huỷ v1 = v2 người ta nói phản ứng đạt tới trạng thái dừng Ở trạng thái dừng nồng ñộ chất trung gian khơng bị thay đổi hay =0 BÀI ðẠI CƯƠNG VỀ DUNG DỊCH 5.5 Áp suất bão hồ áp suất tạo mặt thống q trình bay đạt tới trạng thái cân Ở nhiệt ñộ áp suất hay áp suất bão hồ dung dịch ln ln nhỏ áp suất dung môi nguyên chất ðiều dẫn đến: Dung dịch có nhiệt độ sơi cao nhiệt độ sơi dung mơi Dung dịch có nhiệt ñộ ñông ñặc thấp nhiệt ñộ ñông ñặc dung mơi 5.7 file://C:\Windows\Temp\rqwaltnrqx\hoa_dai_cuong.htm 29/09/2009 Hóa đại cương Page 222 of 251 5.8 5.9 5.10 5.11 5.12 5.13 file://C:\Windows\Temp\rqwaltnrqx\hoa_dai_cuong.htm 29/09/2009 Hóa đại cương Page 223 of 251 5.14 Gọi số gam glucose cần phải lấy a Vậy dung dịch sơi nhiệt độ 100,226 0C 5.15 5.16 Vậy: Dạng tụ hợp phân tử 5.17 Công thức phân tử hợp chất C8H8O4 BÀI DUNG DỊCH CÁC CHẤT ðIỆN LY 6.1 [H+] = 10–2 pH = –lg 10–2 = [H+] = 10–7 pH = –lg 10–7 = file://C:\Windows\Temp\rqwaltnrqx\hoa_dai_cuong.htm 29/09/2009 Hóa đại cương Page 224 of 251 [H+] = 10–9 pH = –lg 10–9 = [H+] = 3,1.10–2 pH = –lg 3,1.10–2 = –lg3,1–lg10–2 =1,5 [H+] = 9.10–8 pH = –lg 9.10–8 = –lg9–lg10–8 = 7,05 H2SO4 0,05 M pH = –lg2.0,05 = HCl 0,001 M pH = –lg 10–3 = NaOH 0,01 M pOH = –lg 10–2 = Ca(OH)2 0,02 M pOH = –lg 2.0,02 = –lg4.10–2 = 1,4 6.2 pH =14 – =12 pH = 12,6 6.3 ðể so sánh ñộ mạnh acid hay base người ta dùng ñại lượng KA, KB pKA, pKB Giá trị K lớn pK nhỏ acid (hay base) mạnh acid base liên hợp base NH4Cl NH3 NH3 NaHCO3 CO32– NaHCO3 H2O OH– CH3COONa C6H5NH3Cl C2H5NH2 H2N–CH2–COOH H2N–CH2–COO– H2O acid liên hợp NH4+ H2CO3 CH3COOH H3O+ H2N–CH2–COOH NH3–CH2–COOH NaNO2 HNO2 Na2SO4 Không phải acid hay base NaHCO3, H2O, H2N–CH2–COOH lưỡng tính (vừa acid vừa base) 6.4 Theo cơng thức: α = file://C:\Windows\Temp\rqwaltnrqx\hoa_dai_cuong.htm 29/09/2009 Hóa đại cương Page 225 of 251 ● CH3COOH 0,02M α = 3,05.10–2 ● CH3COOH 0,2M α = 9,6.10–3 ≈ 10–2 nồng ñộ tăng α giảm ● CH3COOH 0,02M + CH3COONa 0,02M CH3COOH CH3COO- + H+ Nồng ñộ ñầu: 0,02 0,02 Nồng ñộ cân bằng: 0,02 – x 0,02 + x x Nhận xét: So với dung dịch CH3COOH 0,02M ñộ ñiện ly giảm 30 lần ● CH3COOH 0,02M + CH3COONa 0,2M CH3COOH CH3COO- + H+ Nồng ñộ ñầu: 0,02 0,2 Nồng ñộ cân bằng: 0,02 – x 0,2 + x x Nhận xét: So với dung dịch CH3COOH 0,02M + NaCH3COO 0,02M ñộ ñiện ly giảm 10 lần 6.5 Sự ñiện ly acid yếu dung dịch thực chất phản ứng với H2O để tạo H3O+ theo phương trình: file://C:\Windows\Temp\rqwaltnrqx\hoa_dai_cuong.htm 29/09/2009 Hóa đại cương Page 226 of 251 6.6 Sự ñiện ly base yếu dung dịch thực chất phản ứng với H2O để tạo OH– theo phương trình: B + H2O H–+ BH+ pH = 14 – (pKb – lg Cb) ● NH3 pH = 14 – (4,76 – lg10–2) = 10,62 ● C2H5NH2 pH = 14 – (3,25 – lg10–2) = 11,38 ● C6H5NH2 pH = 14 – (9,42 – lg10–2) = 8,29 ● NH2OH pH = 14 – (7,97 – lg10–2) = 9,02 6.7 Trong dung dịch ñệm có mặt đồng thời hai dạng acid base cặp acid– base liên hợp a) Dung dịch ñệm phosphat NaH2PO4/Na2HPO4 Trong dung dịch đệm ln ln tồn cân bằng: file://C:\Windows\Temp\rqwaltnrqx\hoa_dai_cuong.htm 29/09/2009 Hóa đại cương Page 227 of 251 H2PO4– H+ + HPO42– Vì thêm vào dung dịch ñệm H+ cân chuyển dịch theo chiều nghịch tạo axit ñiện ly yếu H2PO4– Ngược lại thêm base (OH–) hay pha loãng, nồng độ H+ bị giảm xuống đồng thời cân chuyển theo chiều thuận ñể tạo thêm H+ pH khơng bị thay đổi b) Dung dịch đệm carbonat NaHCO3/Na2CO3 Trong dung dịch đệm ln tồn cân bằng: HCO3– H+ + CO32– c) dung dịch ñệm amoni NH4Cl/NH3 Trong dung dịch ñệm luôn tồn cân bằng: NH4+ H+ + NH3 Giải thích tương tự đệm phosphat 6.8 Cơng thức tổng qt tính pH dung dịch đệm: pH = pKa + lg a) pH = 10,2 + lg = 9,9 b) pH = 7,21 + lg = 7,21 c) NaOH + CH3COOH → CH3COONa + H2O Số mol ban ñầu: 0,05.0,16 0,22.0,4 8.10–3 88.10–3 Số mol sau phản ứng: 80.10–3 8.10–3 pH = 4,76 + lg = 3,76 6.9 file://C:\Windows\Temp\rqwaltnrqx\hoa_dai_cuong.htm 29/09/2009 Hóa đại cương Page 228 of 251 Sự thuỷ phân muối phản ứng ion muối với nước tạo acid yếu, base yếu acid yếu base yếu Về thực chất thuỷ phân phản ứng ñiện ly nước acid hay base theo Bronsted pH dung dịch muối phụ thuộc vào chất muối nồng ñộ muối (trừ trường hợp muối tạo acid yếu base yếu) file://C:\Windows\Temp\rqwaltnrqx\hoa_dai_cuong.htm 29/09/2009 Hóa ñại cương Page 229 of 251 6.10 a) ðây dung dịch base yếu: pH = 14 – b) Số mol ban ñầu: (9,42 – lg10–2) = 8,29 C6H5NH2 + HCl 0,1.0,01 =10–3 → C6H5NH3Cl 0,05.0,01 = 5.10–4 Số mol sau phản ứng: 5.10–4 5.10–4 ðây dung dịch ñệm: file://C:\Windows\Temp\rqwaltnrqx\hoa_dai_cuong.htm 29/09/2009 Hóa ñại cương Page 230 of 251 c) Nồng ñộ C6H5NH3Cl cốc lúc = 5.10–3 ðây dung dịch acid yếu: pH = (4,58 – lg5.10–3) = 3,44 6.11 Ví dụ: 6.12 file://C:\Windows\Temp\rqwaltnrqx\hoa_dai_cuong.htm 29/09/2009 Hóa đại cương e) 2KMnO4 + 5H2O2 + 3H2SO4 f) 2FeSO4 + H2O2 + H2SO4 Page 237 of 251 2MnSO4 +5O2 + K2SO4 + 8H2O Fe2(SO4)3 + 2H2O 8.5 8.7 Công thức Nernst Nếu thay giá trị F, R, lấy nhiệt ñộ T = 25 + 273 = 2980K chuyển ln thành lg phương trình Nernst có dạng: ● ðiện cực hydro: (Pt) H2/ 2H+ file://C:\Windows\Temp\rqwaltnrqx\hoa_dai_cuong.htm 29/09/2009 Hóa đại cương Page 238 of 251 Trên điện cực xảy phản ứng: 2H+ + 2e Người ta quy ước: H2 = đó: = 0,059 lg[H+] = – 0,059pH ● ðiện cực khí Clo (Pt) Cl2/ 2Cl– Trên ñiện cực xảy phản ứng: Cl2 + 2e 2Cl– ● ðiện cực oxy hoá khử sắt: (Pt)/ Fe3+,Fe ● ðiện cực quinhydron (Pt) / C6H4O2, C6H4(OH)2 Trên ñiện cực xảy phản ứng: C6H4O2 + 2e + 2H+ → C6H4(OH)2 Thế điện cực: Vì [C6H4O2] = [C6H4(OH)2] Ta có: 0,059 lg [H+] ● ðiện cực calomen: Hg/ Hg2Cl2, Cl– file://C:\Windows\Temp\rqwaltnrqx\hoa_dai_cuong.htm 29/09/2009 Hóa đại cương Page 239 of 251 Trên ñiện cực xảy phản ứng: Hg22+ +2e 2Hg Thế điện cực Hg tính theo cơng thức: Thay nồng độ vào cơng thức Sau rút gọn ta cơng thức điện cực ñiện cực calomel: εcal = ε0cal – 0,059 lg [Cl–] Nếu nồng ñộ Cl– ñiện cực cố định εcal khơng đổi ● ðiện cực thuỷ tinh εtt = ε0tt + 0,059 lg[H+] = ε0tt – 0,059 pH Trong ε0tt số điện cực 8.8 file://C:\Windows\Temp\rqwaltnrqx\hoa_dai_cuong.htm 29/09/2009 Hóa đại cương Page 240 of 251 8.11 a) Cu / Cu2+ // Ag+ / Ag b) (Pt) Cl2 / Cl– // Fe3+, Fe2+ / (Pt) c) (Pt) H2 / H+ // Cl– / Cl2 (Pt) d) Zn / Zn2+ // Fe3+, Fe2+ / (Pt) e) (Pt) / Cr3+, Cr2+ // Ag+ / Ag f) Pb / H2SO4 / PbO2 8.12 Nguyên tắc: Thiết lập ngun tố ganvanic gồm điện cực phụ thuộc vào pH ñiện cực chuẩn ðo sức ñiện ñộng nguyên tố rút pH ● ðo pH cặp ñiện cực hydro–calomel Thiết lập nguyên tố ganvanic: – (Pt) H2/ H+ // KCl,Hg2Cl2 / Hg + Sức ñiện ñộng ño ñược nguyên tố này: E = εCal – ε εCal + 0,059 pH Từ ● ðo pH cặp điện cực thuỷ tinh – calomen Lập nguyên tố ganvanic: Sức ñiện ñộng nguyên tố: E = εCal – εtt = εCal – ε0tt + 0,059 pH Từ file://C:\Windows\Temp\rqwaltnrqx\hoa_dai_cuong.htm 29/09/2009 Hóa đại cương Page 241 of 251 8.13 Ngun tắc: Thiết lập nguyên tố ganvanic gồm ñiện cực chuẩn (ví dụ điện cực calomel) điện cực phụ thuộc vào nồng ñộ ion cần chuẩn Sau ñó ño sức ñiện ñộng nguyên tố từ tính nồng độ ion H2SO4 (Pt) H2 / H2SO4 // Cl–, Hg2Cl2 / Hg FeSO4 Fe /FeSO4 // Cl–, Hg2Cl2 /Hg AgNO3 Hg/ Hg2Cl2, Cl– // AgNO3 / Ag NaCl Hg/ Hg2Cl2, Cl–// NaCl / Cl2 (Pt) 8.14 8.15 Gọi độ tan Ag2CrO4 dung dịch bão hịa S (mol/l) ta có: Ag2CrO4 → 2Ag+ + CrO42– S 2S T = 2S2.2S = 4S3 S Từ Nồng ñộ Ag+ ñiện cực âm ðây pin nồng ñộ: Giải ta ñược T = 7,02.10–12 file://C:\Windows\Temp\rqwaltnrqx\hoa_dai_cuong.htm 29/09/2009 Hóa đại cương Page 242 of 251 8.16 a) CuBr2→ Cu + Br2 b) 2H2O → 2H2 + O2 c) 2AgNO3 + H2O → 2Ag + O2 + 2HNO3 d) CaCl2 + H2O → H2 + Cl2 + Ca(OH)2 e) 2AgNO3 + Cu(NO3)2 + 2H2O → 2Ag + Cu + 4HNO3 + O2 f) NiSO4 + Ni (anod) → Ni (catod) + NiSO4 8.17 Mạ bạc thực chất tiến hành q trình điện phân dung dịch muối tan bạc kim loại cần mạ dùng làm catod anod bạc kim loại 8.18 a) Epc = E0 pin: (Pt) Ni / NiCl2 / Cl2 (Pt) = 1,36 – (– 0,25) = 1,61V ∆E = Epg – E pc = 1,85 – 1,61 = 0,24V b) Epc = E0 pin: (Pt) Zn / Zn2+ // H2O, H+ / O2 (Pt) = 1,33 – (– 0,76) = 2,09V ∆E = Epg – E pc = 2,35 – 2,09 = 0,26V c) Epc = E0 pin: (Pt) H2 / H+ // H2O, H+/ O2 (Pt) = 1,33V∆E = Epg – E pc = 1,67– 1,33 = 0,34V PHỤ LỤC A MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN TRONG HOÁ HỌC Nguyên tố hố học Khái niệm để loại ngun tử Một ngun tố hố học biểu thị ký hiệu hố học Ví dụ: ngun tố oxy (O), canxi (Ca), lưu huỳnh (S) file://C:\Windows\Temp\rqwaltnrqx\hoa_dai_cuong.htm 29/09/2009 Hóa đại cương Page 243 of 251 Chất hoá học Khái niệm để loại phân tử Một chất hố học biểu thị cơng thức hố học Ví dụ: muối ăn NaCl, nước H2O, nitơ N2, sắt Fe, Nguyên tử Nguyên tử hạt nhỏ cấu tạo nên chất chia nhỏ phương pháp hoá học Phân tử Phân tử ñược tạo thành từ nguyên tử, hạt nhỏ chất mang ñầy ñủ tính chất chất Ví dụ: Phân tử nước H2O gồm nguyên tử hydro nguyên tử oxy, phân tử clo Cl2 gồm nguyên tử clo, phân tử methan CH4 gồm nguyên tử carbon nguyên tử hydro Khối lượng nguyên tử Khối lượng nguyên tử nguyên tố Khối lượng ngun tử tính đơn vị carbon (đvC) Một đvC khối lượng ngun tử carbon (12C) Ví dụ: khối lượng nguyên tử oxy 16 ñvC, Na = 23 ñvC, Khối lượng phân tử Khối lượng phân tử chất Khối lượng phân tử tính đvC.Ví dụ: khối lượng phân tử N2 = 28 ñvC, HCl = 36,5 ñvC, Mol Lượng chất chứa N = 6,02.1023 phần tử vi mô (phân tử nguyên tử, ion, electron, ) N ñược gọi số Avogadro số nguyên tử C có 12 gam 12C Khối lượng mol nguyên tử, mol phân tử, mol ion Khối lượng tính gam mol nguyên tử (phân tử hay ion ) Về số trị trị số khối lượng nguyên tử (phân tử hay ion) Ví dụ: khối lượng mol nguyên tử hydro g, phân tử nitơ 28 g, H2SO4 98 g Hoá trị Hoá trị nguyên tố số liên kết hoá học mà ngun tử ngun tố tạo với nguyên tử khác phân tử Mỗi liên kết ñược biểu thị gạch nối hai nguyên tử Hố trị biểu thị chữ số La Mã file://C:\Windows\Temp\rqwaltnrqx\hoa_dai_cuong.htm 29/09/2009 Hóa đại cương Page 244 of 251 Nếu quy ước hoá trị hydro hợp chất (I) hố trị oxy H2O (II) nitơ NH3 (III) Dựa vào hoá trị (I) hydro hoá trị (II) oxy biết hố trị nhiều ngun tố khác Căn vào hố trị, phân ngun tố thành: + Ngun tố có hố trị khơng đổi Ví dụ: Ag, H, kim loại kiềm (hoá trị I) O, Zn, kim loại kiềm thổ (II), Al (III), Các khí (hố trị 0) + Ngun tố nhiều hố trị Ví dụ: Fe (II, III), Cu (I, II), S (II, IV, VI) Khái niệm hoá trị cịn mở rộng cho nhóm ngun tử Ví dụ: NO3 (I), SO4 (II), PO4 (III) 10 Số oxy hố Số oxy hố quy ước điện tích nguyên tử phân tử giả ñịnh cặp electron dùng ñể liên kết với nguyên tử khác phân tử chuyển hẳn ngun tử có độ điện âm lớn ðể tính số oxy hố nguyên tố cần lưu ý: ● Số oxy hoá số dương, âm, số lẻ ● Số oxy hoá nguyên tố ñơn chất ● Một số nguyên tố có số oxy hố khơng đổi điện tích ion – H, kim loại kiềm có số oxy hố +1 (trong NaH, H có số oxy hố –1) – Mg kim loại kiềm thổ có số oxy hố +2 – Al có số oxy hố +3; Fe có hai số oxy hố +2 +3 – O có số oxy hố –2 (trong H2O2 O có số oxy hố –1) ● Tổng đại số số oxy hoá nguyên tử phân tử Ví dụ: file://C:\Windows\Temp\rqwaltnrqx\hoa_dai_cuong.htm 29/09/2009 Hóa đại cương Page 245 of 251 11 Thế oxy hoá–khử tiêu chuẩn (2980K, pH= 7) số cặp oxy hoá – khử hữu sinh học Cặp oxy hoá – khử Phản ứng ε (V) acetat/pyruvat CH3COOH + CO2 + 2H+ + 2e→ CH3COCOOH + H2O –0,70 acetic/acetaldehyd CH3COOH + 2H+ + 2e → CH3CHO + H2O –0,58 Fe3+/Fe2+Feredoxin Fe3+ + e → Fe2+ –0,43 H+/H2 2H+ + 2e → H2 –0,42 CO2/Formiat CO2 + H+ + 2e → HCOO– –0,42 NAD+/NADH NAD+ +2H+ + 2e → NADH + H+ –0,32 aceton/Propanol CH3COCH3 + 2H+ + 2e → CH3CHOHCH3 –0,30 cystin/cystein cystin + 2H+ + 2e → 2cystein –0,22 acetaldehyt/Ethanol CH3CHO + 2H+ + 2e → C2H5OH –0,20 pyruvat/Lactat CH3COCOO– +2H++2e → CH3CHOHCOO– –0,19 CoQ/CoQ (k) CoQ + 2H+ +2e → CoQH2 0,00 Fe3+/Fe2+cytcromB Fe3+ + e → Fe2+ 0,00 Fe3+/Fe2+myoglobin Fe3+ + e → Fe2+ +0,05 Fe3+/Fe2+Hemoglobin Fe3+ + e → Fe2+ +0,17 Fe3+/Fe2+cytcromC Fe3+ + e → Fe2+ +0,25 O2/2O2– (H2O2) O2 + 2H+ + 2e → H2O2 +0,30 Cu2+/Cu+Hemoxyanin Cu2+ + e → Cu+ +0,54 O2/H2 O2(k) + 4H+ + 4e → H2O +0,82 12 ðương lượng gam ðương lượng gam chất lượng chất tính gam phản ứng tương đương (kết hợp hay thay thế) mol nguyên tử hydro (1,008g) ðương lượng gam chất (thường ký hiệu E) phụ thuộc vào phản ứng mà tham gia vào file://C:\Windows\Temp\rqwaltnrqx\hoa_dai_cuong.htm 29/09/2009 ... a) 2KMnO4 + 5H2C2O4 + 3H2SO4 b) MnO2 + 2KI + 2H2SO4 2MnSO4 + 5CO2 + K2SO4 +8H2O MnSO4 + I2 + K2SO4 + 2H2O c) 2K2Cr2O7 +3C3H7OH + 8H2SO4 d) H2S + 2HNO3 2Cr2(SO4)3 + 3C2H5COOH + 2K2SO4 + 11H2O... đại cương Page 24 2 of 25 1 8.16 a) CuBr2→ Cu + Br2 b) 2H2O → 2H2 + O2 c) 2AgNO3 + H2O → 2Ag + O2 + 2HNO3 d) CaCl2 + H2O → H2 + Cl2 + Ca(OH )2 e) 2AgNO3 + Cu(NO3 )2 + 2H2O → 2Ag + Cu + 4HNO3 + O2 f)... + 2NO2 + 2H2O file://C:WindowsTemp qwaltnrqxhoa_dai_cuong.htm 29 /09 /20 09 Hóa đại cương e) 2KMnO4 + 5H2O2 + 3H2SO4 f) 2FeSO4 + H2O2 + H2SO4 Page 23 7 of 25 1 2MnSO4 +5O2 + K2SO4 + 8H2O Fe2(SO4)3