Chương 3 CB hóa học SV

Chương CÂN BẰNG HÓA HỌC 1 CÂN BẰNG HĨA HỌC 1.1 Trạng thái CB hóa học: - Phản ứng chiều: Zn + 2HCl ® ZnCl2 + H2 ↑ - Phản ứng thuận nghịch: CH3COOH + C2H5OH Û CH3COOC2H5 + H2O 1.1 Trạng thái CB hóa học v Phản ứng đạt đến CB: - Xét mặt động học khi: vt = - Xét mặt nhiệt động khi: DG = ® Trạng thái CB hóa học trạng thái p/ứ thuận nghịch tốc độ p/ứ thuận tốc độ p/ứ nghịch (hoặc DG = 0) 1.1 Trạng thái CB hóa học v Đặc điểm trạng thái CB hóa học: - CB động - Thành phần cấu tử không thay đổi tr.thái CB - Tr.thái CB tồn đk thực p/ứ (T,P,C) không đổi 1.2 Các đại lượng đặc trưng cho CB – Hằng số CB Xét phản ứng: aA + bB Û eE + fF (A,B,E,F khí lý tưởng) Phản ứng đạt CB khi: DG = Ở T,P = const: DG = Dµ = (eµE+fµF) – (aµA+bµB) µi = µio + RTlnPi (1mol) e f P o o o o E PF DG T = (e µE + f µ E ) - (a µ A + b µ B ) + RTln a b PA PB e f P o E PF DG T = DG T + RTln a b PA PB Khi CB: ® DG = e f P P E F ΔG T = − RTln a b PA PB ổ PEe PFf K p = ỗỗ a b ÷÷ = const è PA PB øCB µio phụ thuộc T ® DGoT Kp phụ thuộc T ® Kp : số cân phản ứng ® Phương trình đẳng nhiệt Van’t Hoff: ΔGoT = − RT lnKp,T VD: Tính số CB 298oK phản ứng sau: 4HCl(k) + O2(k) Û 2H2O(k) + 2Cl2(k) Biết: DHos,298 – 92,3 So298 186,8 – 241,8 205 188,7 (kJ/mol) 223 (J/mol.K) Quan hệ Kp với KC, KN, Kn : ỉ PEe PFf K p = ỗỗ a b ữữ ố PA PB ứCB ổ N eE N fF K N = ỗỗ a b ÷÷ è N A N B øCB ỉ CeECfF K C = ỗỗ a b ữữ ố C A CB øCB ỉ n eEn fF K n = ỗỗ a b ữữ ố n An B ứCB Pi: Ci: Ni: ni: áp suất riêng phần cấu tử i nồng độ mol/l cấu tử i nồng độ phần mol cấu tử i số mol cấu tử i Quan hệ Kp với KC, KN, Kn : ni Pi = CiRT = NiP = P n ® Kp = KC.(RT)Dn = KN.(P)Dn = Kn.(P/n)Dn Dn = (e+f) – (a+b) 10 Kp = KC.(RT)Dn = KN.(P)Dn = Kn.(P/n)Dn Nhận xét: - Khi Dn = 0: Kp = KC = KN = Kn - Đối với phản ứng cho: Kp, KC: KN: Kn: phụ thuộc T phụ thuộc T,P (KN = Kp P=1atm) phụ thuộc T,P,n - Đối với phản ứng nghịch: K’p = 1/Kp 11 Chú ý: - Hằng số CB thiết lập cho p/ứ cụ thể: VD: 1/2N2 + 3/2H2 Û NH3 (1) N2 + 3H2 Û 2NH3 (2) ổ PNH ổ PNH ỗ ữ = K p (1) ¹ K p ( ) = ỗ ỗ PN1/2PH3/2 ữ ỗ PN PH3 ố 2 øCB è 2 ÷ ÷ øCB 12 Chú ý: - Hằng số CB khơng có đơn vị - Đối với p/ứ có chất rắn tham gia pt số CB khơng có mặt cấu tử pha rắn VD: FeO(r) + CO(k) Û Fe(r) + CO2(k) ổ PCO Kp = ỗ ỗP ố CO ö ÷ ÷ øCB 13 1.3 Sự chuyển dịch CB – Nguyên lý chuyển dịch CB Le Charterlie Trạng thái CB hóa học tồn đk bên ngồi (T,P) NĐ cấu tử không đổi Nếu thay đổi thơng số CB bị phá vỡ chuyển sang trạng thái CB Khi giá trị Kp , KC , KN , Kn thay đổi theo 14 v Ảnh hưởng nhiệt độ đến CB: Phương trình đẳng áp Van’t Hoff: - Phản ứng thu nhiệt: dlnK p >0 dT ® ® - dT Kp đồng biến với T Khi T tng đ Kp tng ị CB: thun DHoT < Phản ứng tỏa nhiệt: dlnK p dlnK p ® ® Kp nghịch biến với T Khi T tăng ® Kp giảm Þ CB: nghịch 15 v Ảnh hưởng nhiệt độ đến CB: VD: 2NO2(k) Û N2O4(k) Nâu DHoT < Không màu 16 v Ảnh hưởng nhiệt độ đến CB: Từ phương trình đẳng áp Van’t Hoff tính Kp,T2 biết Kp,T1 DHoT p/ứ: T2 T2 DH òT dlnK p = Tò RT dT 1 ln K p, T2 K p, T1 o T ΔH oT ỉ 1 çç - ÷÷ =R è T2 T1 ø 17 v Ảnh hưởng nhiệt độ đến CB: VD: Cân bằng: N2(k) + 3H2(k) Û 2NH3(k) có Kp,500 = 0,205; DHoT = – 92,42 kJ Khi nhiệt độ tăng CB chuyển dịch theo chiều nào? Xác định Kp,550 ; giả sử DHoT = const [500–550K] 18 v Ảnh hưởng áp suất đến CB: Áp suất ảnh hưởng đến CB p/ứ có chất khí tham gia KN = Kp P-Dn lnKN = lnKp - DnlnP Þ dlnK N Dn =dP P - Dn = 0: áp suất không làm chuyển dịch CB - Dn < 0: å số mol khí sp < å số mol khí tham gia dlnK N > ® K đồng biến với P N dP ® Khi P tăng ® KN tăng Þ CB: thuận - Dn > 0: å số mol khí sp > å số mol khí tham gia dlnK N < ® K nghịch biến với P N dP ® Khi P tăng ® KN giảm Þ CB: nghịch 19 v Ảnh hưởng nồng độ đến CB: Ở trạng thái CB1 ta có: ỉ CeECfF K C = ỗỗ a b ữữ = const T xác định è C ACB øCB1 Khi tăng nồng độ cấu tử bất kỳ, giả sử CA ® CB1 bị phá vỡ Vì KC phụ thuộc vào T nên tăng CA CB chuyển dịch theo chiều giữ cho tỷ số: æ CeECfF ỗỗ a b ữữ = const ố C A CB ø Tức chiều thuận 20 v Nguyên lý chuyển dịch CB Le Charterlie: Khi T tăng ® CB chuyển dịch theo chiều p/ứ thu nhiệt Chiều làm giảm nhiệt độ vừa tăng Khi p tăng ® CB chuyển dịch theo chiều ptử khí Chiều làm giảm p Khi nồng độ thay đổi ® CB chuyển dịch theo chiều chống lại thay đổi Þ Một hệ trạng thái CB, ta thay đổi thông số trạng thái hệ (T,p,NĐ) CB chuyển dịch theo chiều chống lại thay đổi 21 BÀI TẬP CÂN BẰNG HĨA HỌC BT 3.1 Viết phương trình số CB Kp; Tính Dn viết biểu thức liên hệ Kp KC nhiệt độ 2HgO(r) Û 2Hg(l) + O2(k) (1) CO(k) + H2(k) Û HCHO(k) (2) N2(k) + 3H2(k) Û 2NH3(k) (3) 22 BÀI TẬP CÂN BẰNG HÓA HỌC BT 3.2 Tính số CB 30oC phản ứng sau: H2(k) + 1/2O2(k) Û H2O(h) Biết: DHos,298 -241,83 (kJ/mol) So298 130,59 205,03 188,72 (J/mol.K) Cop 28,84 29,36 33,58 (J/mol.K) 23 BÀI TẬP CÂN BẰNG HÓA HỌC BT 3.3 Phản ứng: CO(k) + H2O(h) Û CO2(k) + H2(k) nhiệt độ 1023K có KC = Nồng độ ban đầu chất: [CO] = mol/l [H2O] = mol/l Hãy tính tỷ lệ chuyển hóa CO ? 24 BÀI TẬP CÂN BẰNG HÓA HỌC BT 3.4 Cho phản ứng: HCl(k) ⇌ 1/2 H2 (k) + 1/2Cl2 (k) (1) có KP (1) = 3,16.10-6 2HI(k) ⇌ H2 (k) + I2 (k) (2) có KP (2) = 3,8.10-2 Tính KP phản ứng: 2HI(k) + Cl2(k) ⇌ 2HCl(k) + I2(k) (3) 25 ... khi: DG = ® Trạng thái CB hóa học trạng thái p/ứ thuận nghịch tốc độ p/ứ thuận tốc độ p/ứ nghịch (hoặc DG = 0) 1.1 Trạng thái CB hóa học v Đặc điểm trạng thái CB hóa học: - CB động - Thành phần... gia pt số CB khơng có mặt cấu tử pha rắn VD: FeO(r) + CO(k) Fe(r) + CO2(k) ổ PCO Kp = ỗ çP è CO ÷ ÷ ? ?CB 13 1.3 Sự chuyển dịch CB – Nguyên lý chuyển dịch CB Le Charterlie Trạng thái CB hóa học... tng đ KN gim ị CB: nghch 19 v nh hưởng nồng độ đến CB: Ở trạng thái CB1 ta cú: ổ CeECfF K C = ỗỗ a b ÷÷ = const T xác định è C ACB ? ?CB1 Khi tăng nồng độ cấu tử bất kỳ, giả sử CA ® CB1 bị phá vỡ