Bài giảng Hóa đại cương - Chương 4: Động hóa học và cân bằng hóa học

Bài giảng Hóa đại cương - Chương 4: Động hóa học và cân bằng hóa học, cung cấp cho người học những kiến thức như: Một số khái niệm; phương trình động học một số phản ứng đơn giản; các yếu tố ảnh hưởng đến vận tốc phản ứng; hằng số cân bằng; các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng. Mời các bạn cùng tham khảo!

CHƯƠNG 4: ĐỘNG HÓA HỌC & CÂN BẰNG HÓA HỌC Nội dung I ĐỘNG HÓA HỌC Một số khái niệm Phương trình động học số phản ứng đơn giản Các yếu tố ảnh hưởng đến vận tốc phản ứng II CÂN BẰNG HÓA HỌC Hằng số cân Các yếu tố ảnh hưởng đến cân I ĐỘNG HÓA HỌC I.1 Một số khái niệm  Vận tốc phản ứng Tại t = [A] = [B] = [C] = Tại t = 16 [A] = [B] = [C] = 4 Tại t = 32 [A] = [B] = [C] = Tại t = 48 [A] = [B] = [C] =  Vận tốc phản ứng C  A v  t t Vận tốc tức thời thời điểm t: d C  d A v  dt dt  Biểu thức vận tốc phản ứng Xét phản ứng: A  B  C  D v  k A B  m n Trong đó: k: gọi số vận tốc m: bậc phản ứng theo A n: bậc phản ứng theo B (m+n): bậc phản ứng tổng quát Hai giá trị m,n suy từ giá trị thực nghiệm, mang giá trị dương, âm, số nguyên hay số thập phân Nếu tác chất tham gia phản ứng chất khí, dùng áp suất khí để tính vận tốc phản ứng A (k )  B (k )  C  D v  k p p m A n B  Phản ứng đơn giản & phức tạp  Phản ứng đơn giản (phản ứng sơ cấp) phản ứng xảy giai đoạn (bậc phản ứng trùng với hệ số tỷ lượng phản ứng) NO(k) + O2(k)  NO2(k) v = k[NO]2[O2]  Phản ứng phức tạp phản ứng xảy nhiều giai đoạn (bậc phản ứng giá trị thực nghiệm) N 2O5  NO2  O2 Ví dụ: Phản ứng Pt vận tốc CH3CHO  CH4 + CO v = k[CH3CHO]3/2 N2O5  NO2 + O2 v = k[N2O5] H2 + Br2  HBr v = k[H2][Br2]1/2 10 Ví dụ: N (k )  3H (k )  NH (k ) Tốc độ phản ứng thay đổi tăng thể tích bình phản ứng lên lần a Tăng lên lần b Tăng lên 16 lần c Giảm xuống 16 lần d Giảm xuống lần 25 Ví dụ: Một phản ứng kết thúc sau 3h 200C Ở nhiệt độ phản ứng kết thúc sau 20 phút, biết hệ số nhiệt độ phản ứng a 300C b 400C c 500C d 600C 26 Ví dụ: Khi thực phản ứng 200C số tốc độ phản ứng k Khi tăng nhiệt độ phản ứng lên 300C số tốc độ phản ứng tăng lên lần Tính lượng hoạt hóa phản ứng 27 II CÂN BẰNG HÓA HỌC II.1 Hằng số cân Xét phản ứng (đơn giản) thuận nghịch aA + bB • vth = kth [A]a[B]b • = kn [C]c[D]d  cC + dD Ở trạng thái cân bằng:  vt = kt [A]a[B]b = kn [C]c[D]d [C]c[D]d kt = K = kn [A]a[B]b 28 +Nếu phản ứng dung dịch c Kc = d  CC CD   a b  C A C B  +Nếu hỗn hợp phản ứng chất khí aA(k) + bB(k)  cC + dD c C a A d D b B P P KP  P P 29 Cách viết biểu thức số cân CaCO3 (r )  CaO(r )  CO2 (k ) K P  PCO2 NH 4Cl (r )  NH (k )  HCl (k ) K P  PNH PHCl CH 3COOCH  H 2O  CH 3COOH  CH 3OH dư [CH 3COOH ].[CH 3OH ] KC  [CH 3COOCH ].[ H 2O] [CH 3COOH ].[CH 3OH ] KC  [CH 3COOCH ] 30 Mối liên hệ số cân K phản ứng aA + bB  cC + dD C   D  a b A   B  c K1  cC + dD  aA + bB d A   B  c d C   D  a K2  b K1  K2 31 2aA + 2bB  2cC aA + bB  cC C  a b A   B  c K1  C  2c K2  K2  K A   B  c    C    a b   A   B   2a 2b 32 (1) aA  bB (2) bB  cC (3) aA  cC B  a A  K1  c [C ] K2  b [B]  C K 3 A a b c B   C  A a B b c b  K  K1  K 33 Ví dụ: Cho cân 8500C C(r)  CO2 (k )  2CO(k ) CO(k )  Cl2 (k )  COCl2 (k ) K p1  1,3.10 atm K p2  5,4.103 atm1 14 Tính số cân KP phản ứng: C (r )  CO2 (k )  2Cl2 (k )  2COCl2 (k ) 11 a )7,54.10 b)3,79.10 c)7,54.10 11 d )4,37.10 9 34 Sự liên hệ ΔG0 K G   RT ln K  Nếu K >1 G0 < phản ứng diễn theo chiều thuận  Nếu K < G0 > phản ứng diễn theo chiều nghịch  Nếu K = G0 = hệ đạt trạng thái cân 35 Ví dụ: NO2 (k )  N 2O4 (k ) Có ∆H ∆S -57,4Kcal -176,74 cal.độ-1 a Tính nhiệt độ trạng thái cân b Tính giá trị số cân 250C 36 II.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến cân Nguyên lý Le Chatelier chuyển dịch cân bằng: Với hệ trạng thái cân bằng, ta thay đổi yếu tố xác định điều kiện cân (p, T, C) cân dịch chuyển theo chiều chống lại thay đổi 37 Ví dụ: SO ( k )  O ( k )  SO  H pu   198 , kJ Để thu nhiều SO3 cần phải: a) Tăng áp suất, tăng nhiệt độ b) Giảm áp suất, tăng nhiệt độ c) Tăng áp suất, giảm nhiệt độ d) Giảm áp suất, giảm nhiệt độ 38 Xét hệ cân sau bình kín / C (r )  H 2O(k )  CO (k )  H (k ) / CO(k )  H 2O(k )  CO2 (k )  H (k ) H  131kJ H  41kJ Các cân chuyển dịch thay đổi điều kiện sau: a Tăng nhiệt độ b Thêm lượng nước vào c Thêm khí H2 vào d Giảm thể tích bình kín e Dùng thêm chất xúc tác 39 ... I ĐỘNG HÓA HỌC Một số khái niệm Phương trình động học số phản ứng đơn giản Các yếu tố ảnh hưởng đến vận tốc phản ứng II CÂN BẰNG HÓA HỌC Hằng số cân Các yếu tố ảnh hưởng đến cân I ĐỘNG HÓA HỌC... Tính lượng hoạt hóa phản ứng 27 II CÂN BẰNG HÓA HỌC II.1 Hằng số cân Xét phản ứng (đơn giản) thuận nghịch aA + bB • vth = kth [A]a[B]b • = kn [C]c[D]d  cC + dD Ở trạng thái cân bằng:  vt = kt... đạt trạng thái cân 35 Ví dụ: NO2 (k )  N 2O4 (k ) Có ∆H ∆S -5 7,4Kcal -1 76,74 cal.đ? ?-1 a Tính nhiệt độ trạng thái cân b Tính giá trị số cân 250C 36 II.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến cân Nguyên lý